Bazalt fiber kullanımının düşük plastisiteli kilin serbest basınç dayanımı üzerindeki etkisi

Zülfü Gürocak; Yasemin Aslan Topçuoğlu

doi:10.17714/gumusfenbil.1283148

EN TR

The effect of basalt fiber use on the unconfined compressive strength of low plasticity clay

Öz

Different additives are used in reinforcement processes, called stabilization, which are made to increase the strength of low strength clays. Fibers are the most widely used of these materials. In recent years, the use of fibers in the reinforcement of soils has attracted the attention of researchers as an alternative to traditional chemical stabilization methods, due to their low cost, high strength and easy accessibility. The use of basalt fibers, which are different types of fibers, is increasing due to their economic and environmental friendliness. The aim of this study is to investigate the effect of basalt fiber on the strength of kaolin clay. In order to examine the changes in the strength of the soil by adding basalt fiber in different proportions (0, 1, 2 and 3 % by dry weight) to the soil with different water contents (20, 25, 30 and 35%), unconfined compressive tests were carried out. After the experimental studies, it was determined that the unconfined compressive strength was maximum as a result of the addition of 25% water and 1% basalt fiber to the clay. According to the results of the study, the fiber ratio and the water ratio have a great effect on a successful reinforcement.

Anahtar Kelimeler

Basalt fiber, Strength, Reinforcement, Kaolin clay

Proje Numarası

MF.22.32

Bazalt fiber kullanımının düşük plastisiteli kilin serbest basınç dayanımı üzerindeki etkisi

Öz

Düşük dayanıma sahip killerin dayanımlarını artırmak amacıyla yapılan ve stabilizasyon olarak adlandırılan güçlendirme işlemlerinde farklı katkı malzemeleri kullanılmaktadır. Bu malzemelerden en yaygın olarak kullanılanları ise fiberlerdir. Son yıllarda, maliyetlerinin düşük, dayanımlarının yüksek ve kolay ulaşılabilir olmalarından dolayı zeminlerin güçlendirilmesinde fiberlerin kullanılması, geleneksel kimyasal stabilizasyon yöntemlerine bir alternatif olarak araştırmacıların dikkatini çekmektedir. Farklı türleri olan fiberlerden bazalt fiberlerin kullanımı ekonomik ve çevreci olmaları nedeniyle artmaktadır. Bu çalışmanın amacı, bazalt fiberin kaolin kilinin dayanımı üzerindeki etkisini araştırmaktır. Farklı oranlarda (kuru ağırlıkça %0, 1, 2 ve 3) bazalt fiberin farklı su içeriklerindeki (%20, 25, 30 ve 35) zemine eklenmesiyle zeminin dayanımında meydana gelen değişimleri incelemek için serbest basınç deneyleri yapılmıştır. Deneysel çalışmalar sonrasında kile %25 oranında su ve %1 oranında bazalt fiber eklenmesi sonucu serbest basınç dayanımının maksimum olduğu belirlenmiştir. Çalışmanın sonuçlarına göre başarılı bir güçlendirmede fiber oranı ile birlikte su oranı da büyük bir etkiye sahiptir.

Anahtar Kelimeler

Bazalt fiber, Dayanım, Güçlendirme, Kaolin kili

Destekleyen Kurum

Fırat Üniversitesi Bilimsel Araştırma Projeleri (FÜBAP)

Proje Numarası

MF.22.32

Teşekkür

MF.22.32 nolu FÜBAP projesi

Kaynakça

Abdi, M. R., Parsapajouh, A., & Arjomand, M. A. (2008). Effects of random fiber inclusion on consolidation, hydraulic conductivity, swelling, shrinkage limit and desiccation cracking of clays. International Journal of Civil Engineering, 6(4), 284-292.
Ahmad, F., Bateni, F., & Azmi, M. (2010). Performance evaluation of silty sand reinforced with fibres. Geotextiles & Geomembranes, 28(1), 93-99. https://doi.org/10.1016/j.geotexmem.2009.09.017
Al-Bared, M. A. M., Harahap, I. S. H., Marto, A., Abad, S. V. A. N. K., & Ali, M. O. A. (2019). Undrained shear strength and microstructural characterization of treated soft soil with recycled materials. Geomechanics and Engineering, 18(4), 427-437. https://doi.org/10.12989/gae.2019.18.4.427
Amini, P. F., & Noorzad, R. (2018). Energy-based evaluation of liquefaction of fiber-reinforced sand using cyclic triaxial testing. Soil Dynamics and Earthquake Engineering, 104, 45-53. https://doi.org/10.1016/j.soildyn.2017.09.026
Aral, M. (2006). Karma lif içeren çimento esaslı kompozitlerin mekanik davranışı-bir optimum tasarım [Yüksek Lisans Tezi, İstanbul Teknik Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü].
ASTM D4318-17e1, (2017). Standard Test Methods for Liquid Limit, Plastic Limit, and Plasticity Index of Soils. ASTM International, West Conshohocken, PA.
ASTM D698-12e2, (2012). Standard Test Methods for Laboratory Compaction Characteristics of Soil Using Standard Effort. ASTM International, West Conshohocken, PA.
ASTM D2166M-16, (2016). Standard Test Method for Unconfined Compressive Strength of Cohesive Soil. ASTM International, West Conshohocken, PA.
Bao, X., Huang, Y., Jin, Z., Xiao, X., Tang, W., Cui, H., & Chen, X. (2021). Experimental investigation on mechanical properties of clay soil reinforced with carbon fiber. Construction and Building Materials, 280, 1-9. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2021.122517
Basaltex (2015). The thread of stone. Retrieved from http:// www.basaltex.com

Behbahani, B. A., Sedaghatnezhad, H., & Changizi, F. (2016). Engineering properties of soils reinforced by recycled polyester fiber. Journal of Mechanical and Civil Engineering (IOSR-JMCE), 13(2), 01-07.
Botero, E., Ossa, A., Sherwell, G., & Ovando-Shelley, E. (2015). Stress-strain behavior of a silty soil reinforced with polyethylene terephthalate (PET). Geotextiles and Geomembranes, 43(4), 363-369. https://doi.org/10.1016/j.geotexmem.2015.04.003
Boz, A., Sezer, A., Özdemir, T., Hızal, G. E., & Azdeniz Dolmacı, O. (2018). Mechanical properties of lime-treated clay reinforced with different types of randomly distributed fibers. Arabian Journal of Geosciences, 11(122), 1-14. https://doi.org/10.1007/s12517-018-3458-x
Cao, Z., Ma, O., & Wang, H. (2019). Effect of basalt fiber addition on static-dynamic mechanical behaviors and microstructure of stabilized soil compositing cement and fly ash. Hindawi Advances in Civil Engineering, 1-20. https://doi.org/10.1155/2019/8214534
Consoli, N. C., Montardo, J. P., Prietto, P. D. M., & Pasa, G. S. (2002). Engineering behavior of a sand reinforced with plastic waste. Journal of Geotechnical and Geoenvironmental Engineering, 128(6), 462-472. 10.1061/(ASCE)1090-0241(2002)128:6(462)
Cui, H., Jin, Z., Bao, X., Tang, W., & Dong, B. (2018). Effect of carbon fiber and nanosilica on shear properties of silty soil and the mechanisms. Construction and Building Materials, 189, 286-295. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2018.08.181
Czigany, T. (2007). Discontinuous basalt fiber-reinforced hybrid composites. EXPRESS Polymer Letters, 1, 59-60.
Diambra, A., Ibraim, E., Wood, D. M., & Russell, A. R. (2010). Fibre reinforced sands: experiments and modeling. Geotextiles & Geomembranes, 28(3), 238-250. https://doi.org/10.1016/j.geotexmem.2009.09.010
Edincliler, A., & Cagatay, A. (2013). Weak subgrade improvement with rubber fibre inclusions. Geosynthetics International, 20(1), 39-46. https://doi.org/10.1680/gein.12.00038
Ekincioğlu, Ö. (2003). Karma lif içeren çimento esaslı kompozitlerin mekanik davranışı: Bir optimum tasarım [Yüksek Lisans Tezi, İstanbul Teknik Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü].
Eskişar, T., Karakan, E., & Altun, S. (2016). Effects of fibre reinforcement on liquefaction behaviour of poorly graded sands. Procedia Engineering, 161, 538-542. https://doi.org/10.1016/j.proeng.2016.08.688
Estabragh, A. R., Bordbar, A. T., & Javadi, A. A. (2011). Mechanical behavior of a clay soil reinforced with nylon fibers. Geotechnical and Geological Engineering, 29(5), 899-908. https://doi.org/10.1007/s10706-011-9427-8
Fındıkçı, B. (2020). Bentonit kilinin cam fiber ile iyileştirilmesi [Yüksek Lisans Tezi, Kocaeli Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü].
Gao, L., Hu, G., Xu, N., Fu, J., Xiang, C., & Yang, C. (2015). Experimental study on unconfined compressive strength of basalt fiber reinforced clay soil. Advances in Materials Science and Engineering, 2015, 1-8. https://doi.org/10.1155/2015/561293
Gisymol, P. G., & Ramya, K. (2017). A study on the effect of basalt fiber in organic soil. IOSR Journal of Mechanical and Civil Engineering (IOSR-JMCE), 14(4), 13-17.
Grim, R.E. (1968). Clay mineralogy. McGraw-Hill, New York.
Jamshaid, H., & Mishra, R. (2015). A green material from rock: basalt fiber-a review. The Journal of The Textile Institute, 107(7), 923-937. https://doi.org/10.1080/00405000.2015.1071940
Kenan, A., & Özocak, A. (2018). Bazalt fiber katkısının siltli zeminlerin kayma direncine etkisi. 2nd International Symposium on Natural Hazards and Disaster Management.
Kinjal, S., Desai, A. K., & Solanki, C. H. (2012). Experimental study on the Atterberg limits of expansive soil reinforced with polyester triangular fibers. International Journal of Engineering Research and Applications, 2(4), 636-639.
Lee, S., Im, J., Cho, G. C., & Chang, I. (2019). Laboratory triaxial test behavior of xanthan gum biopolymer treated sands. Geomechanics and Engineering, 17(5), 445-452. https://doi.org/10.12989/gae.2019.17.5.445
Liu, C., Lv, Y., Yu, X., & Wu, X. (2020). Effects of freeze-thaw cycles on the unconfined compressive strength of straw fiberreinforced soil. Geotextiles and Geomembranes, 48(4), 581-590. https://doi.org/10.1016/j.geotexmem.2020.03.004
Ma, Q. Y., Cao, Z. M., & Yuan, P. (2018). Experimental research on microstructure and physical-mechanical properties of expansive soil stabilized with fly ash, sand, and basalt fiber. Advances in Materials Science & Engineering, 2018, 1-13, https://doi.org/10.1155/2018/9125127
Motiram, P. V., Rohit, C., Tushar, K., Ayushi, C., Bhushan, G., & Deepali, C. (2018). Study of basalt fiber on compaction characteristics of black cotton soil. International Journal for Research in Engineering Application Management (IJREAM), 850-853.
MTA-Maden Tetkik Arama. (2023, Haziran, 5). https://www.mta.gov.tr/v3.0/sayfalar/bilgi-merkezi/maden-serisi/img/kaolen.pdf
Ndepete, C. P., & Sert, S. (2016). Use of basalt fibers for soil improvement. Acta Physica Polonica, 130(1), 355-356.
Ocakbaşı, P. (2019). Bazalt fiber katkısının killi zeminlerin drenajsız kayma direncine etkisi [Yüksek Lisans Tezi, Sakarya Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü].
Orakoglu, M. E., & Liu, J. (2017). Effect of freeze-thaw cycles on triaxial strength properties of fiber-reinforced clayey soil. KSCE Journal of Civil Engineering, 21(6), 2128-2140. https://doi.org/10.1007/s12205-017-0960-8
Özdemir, T., Polat, G. E., Azdeniz, O., Boz, A., & Sezer, A. (2016). Bazalt fiber ve kireç ile güçlendirilmiş kil zeminin dayanım özellikleri. Zemin Mekaniği ve Temel Mühendisliği 16. Ulusal Kongresi, 1025-1034.
Pandit, V. M., Rohit, C., Tushar, K., Ayushi, C., Bhushan, G., & Deepali, C. (2018). Study of basalt fiber on compaction characteristics of black cotton soil. 6th International Conference on Recent Trends in Engineering & Technology (ICRTET), 850-853.
Pradhan, P. K., Kar, R. K., & Naik, A. (2012). Effect of random inclusion of polypropylene fibers on strength characteristics of cohesive soil. Geotechnical and Geological Engineering, 30, 15-25. https://doi.org/10.1007/s10706-011-9445-6
Roustaei, M., Eslami, A. & Ghazavi, M. (2015). Effects of freeze-thaw cycles on a fiber reinforced fine grained soil in relation to geotechnical parameters. Cold Regions Science and Technology, 120, 127-137. https://doi.org/10.1016/j.coldregions.2015.09.011
Saravanan, D. (2006). Spinning the rocks-basalt fibers. Journal of the Institute of Engineers (India). Textile Engineering Division, 86, 39-45.
Seyhan, İ. (1971). Volkanik kaolin oluşumu ve andezit problemi. Maden Tetkik Arama Enstitüsü, 123-134, Ankara.
Soğancı, A. S. (2015). The effect of polypropylene fiber in the stabilization of expansive soils. International Journal of Geological and Environmental Engineering, 9(8), 994-997.
Sungur, A., Yazıcı, M. F., & Keskin, S. N. (2021). Bazalt lifi ile güçlendirilmiş killi zeminin mühendislik özellikleri üzerine deneysel araştırma. Avrupa Bilim ve Teknoloji Dergisi Özel Sayı, 28, 895-899. https://doi.org/10.31590/ejosat.1011881
Tang, C., Shi, B., Gao, W., Chen, F., & Cai, Y. (2007). Strength and mechanical behavior of short polypropylene fiber reinforced and cement stabilized clayey soil. Geotextiles and Geomembranes, 25(3), 194-202. https://doi.org/10.1016/j.geotexmem.2006.11.002
Tran, K. Q., Satomi, T., & Takahashi, H. (2018). Effect of waste cornsilk fiber reinforcement on mechanical properties of soft soils. Transportation Geotechnics, 16, 76-84. https://doi.org/10.1016/j.trgeo.2018.07.003
Valipour, M., Shourijeh, P. T., & Mohammadina, A. (2021). Application of recycled tire polymer fibers and glass fibers for clay reinforcement. Transportation Geotechnics, 27, 1-14. https://doi.org/10.1016/j.trgeo.2020.100474
Wang, S., Xue, Q., Ma, W., Zhao, K., & Wu, Z. (2021). Experimental study on mechanical properties of fiber-reinforced and geopolymer-stabilized clay soil. Construction and Building Materials 272(2021), 121914. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2020.121914
Yetimoglu, T., & Salbas, O. (2003). A study on shear strength of sands reinforced with randomly distributed discrete fibers. Geotextiles and Geomembranes, 21(2), 103-110. https://doi.org/10.1016/S0266-1144(03)00003-7
Yixian, W., Panpan, G., Shengbiao, S., Haiping, Y., & Binxiang, Y. (2016). Study on strength influence mechanism of fiber-reinforced expansive soil using jute. Geotechnical and Geological Engineering, 34, 1079-1088. https://doi.org/10.1007/s10706-016-0028-4
Zaimoglu, A. S. (2010). Freezing-thawing behavior of fine-grained soils reinforced with polypropylene fibers. Cold Regions Science and Technology, 60(1), 63-65. https://doi.org/10.1016/j.coldregions.2009.07.001

Ayrıntılar

Birincil Dil

Türkçe

Konular

Mühendislik

Bölüm

Araştırma Makalesi

Yazarlar

Zülfü Gürocak
0000-0002-1049-8346
Türkiye

Yasemin Aslan Topçuoğlu ^*
0000-0002-3135-5926
Türkiye

Yayımlanma Tarihi

15 Temmuz 2023

Gönderilme Tarihi

14 Nisan 2023

Kabul Tarihi

13 Haziran 2023

Yayımlandığı Sayı

Yıl 2023 Cilt: 13 Sayı: 3

DOI

https://doi.org/10.17714/gumusfenbil.1283148

IZ

https://izlik.org/JA97HW34NZ

APA

Gürocak, Z., & Aslan Topçuoğlu, Y. (2023). Bazalt fiber kullanımının düşük plastisiteli kilin serbest basınç dayanımı üzerindeki etkisi. Gümüşhane Üniversitesi Fen Bilimleri Dergisi, 13(3), 688-701. https://doi.org/10.17714/gumusfenbil.1283148

AMA

1.Gürocak Z, Aslan Topçuoğlu Y. Bazalt fiber kullanımının düşük plastisiteli kilin serbest basınç dayanımı üzerindeki etkisi. Gümüşhane Üniversitesi Fen Bilimleri Dergisi. 2023;13(3):688-701. doi:10.17714/gumusfenbil.1283148

Chicago

Gürocak, Zülfü, ve Yasemin Aslan Topçuoğlu. 2023. “Bazalt fiber kullanımının düşük plastisiteli kilin serbest basınç dayanımı üzerindeki etkisi”. Gümüşhane Üniversitesi Fen Bilimleri Dergisi 13 (3): 688-701. https://doi.org/10.17714/gumusfenbil.1283148.

EndNote

Gürocak Z, Aslan Topçuoğlu Y (01 Temmuz 2023) Bazalt fiber kullanımının düşük plastisiteli kilin serbest basınç dayanımı üzerindeki etkisi. Gümüşhane Üniversitesi Fen Bilimleri Dergisi 13 3 688–701.

IEEE

[1]Z. Gürocak ve Y. Aslan Topçuoğlu, “Bazalt fiber kullanımının düşük plastisiteli kilin serbest basınç dayanımı üzerindeki etkisi”, Gümüşhane Üniversitesi Fen Bilimleri Dergisi, c. 13, sy 3, ss. 688–701, Tem. 2023, doi: 10.17714/gumusfenbil.1283148.

ISNAD

Gürocak, Zülfü - Aslan Topçuoğlu, Yasemin. “Bazalt fiber kullanımının düşük plastisiteli kilin serbest basınç dayanımı üzerindeki etkisi”. Gümüşhane Üniversitesi Fen Bilimleri Dergisi 13/3 (01 Temmuz 2023): 688-701. https://doi.org/10.17714/gumusfenbil.1283148.

JAMA

1.Gürocak Z, Aslan Topçuoğlu Y. Bazalt fiber kullanımının düşük plastisiteli kilin serbest basınç dayanımı üzerindeki etkisi. Gümüşhane Üniversitesi Fen Bilimleri Dergisi. 2023;13:688–701.

MLA

Gürocak, Zülfü, ve Yasemin Aslan Topçuoğlu. “Bazalt fiber kullanımının düşük plastisiteli kilin serbest basınç dayanımı üzerindeki etkisi”. Gümüşhane Üniversitesi Fen Bilimleri Dergisi, c. 13, sy 3, Temmuz 2023, ss. 688-01, doi:10.17714/gumusfenbil.1283148.

Vancouver

1.Zülfü Gürocak, Yasemin Aslan Topçuoğlu. Bazalt fiber kullanımının düşük plastisiteli kilin serbest basınç dayanımı üzerindeki etkisi. Gümüşhane Üniversitesi Fen Bilimleri Dergisi. 01 Temmuz 2023;13(3):688-701. doi:10.17714/gumusfenbil.1283148