Donma-çözülmeye tabi tutulan farklı oranlarda obsidiyen (volkanik cam) katkı maddesi ile güçlendirilmiş taneli zeminlerin performansı

Öz

Zayıf zeminlerin mühendislik özelliklerini iyileştirmek için doğal malzemelerin kullanımı günümüzde daha yaygın hale gelmiştir. Bu durumun temel sebeplerini ekonomi, sürdürülebilirlik ve çevresel etki oluşturmaktadır. Bu çalışmada özellikle, Doğu Anadolu Bölgesinde yayılım gösteren volkanik bir kayaç olan obsidiyenin (volkanik cam) taneli zeminlerin iyileştirilmesi ve donma-çözülme olaylarının sıkça yaşandığı bölgelerdeki mühendislik yapılarının temel ve alt temel uygulamalarında kullanılabilirliğinin belirlenmesi amaçlanmıştır. Taneli zemine, %5, %10 ve %15 oranlarında öğütülmüş obsidiyen ilave edilerek elde edilen numunelerin donma-çözülme öncesi ve sonrası serbest basınç mukavemetleri belirlenmiştir. Deneyler standart proktor enerjisi altında sıkıştırılması ile hazırlanan taneli zemin numuneleri üzerinden yürütülmüştür. En yüksek serbest basınç mukavemetin elde edildiği 28- günlük kür sonunda, taneli zemin+%5 Obsidiyen karışımı, ana malzeme olan taneli zemin ile karşılaştırıldığında donma-çözülme öncesi %63.50, donma-çözülme sonrası ise %52.62 oranında mukavemet artışı meydana gelmiştir. Sonuç olarak, en yüksek mukavemet artışlarının elde edildiği taneli zemin+5% obsidiyen karışımının özellikle soğuk iklim bölgelerinde kullanılabileceği kanaatine varılmıştır.

Anahtar Kelimeler

• Taneli zemin,Obsidiyen,Mukavemet,Donma-çözülme

Performance of granular soils reinforced with obsidian (volcanic glass) additives in different proportions subjected to freeze-thaw

Abstract

The use of natural materials to improve the engineering properties of poor soils has become more common today. The main reasons of this situation are the economy, sustainability and environmental impact. The aim of this study is to determine the usability of the obsidian, which is a volcanic rock that is spreading mostly in the Eastern Anatolia Region, on the soils and foundation strengthening in the areas where the freeze-thaw events are frequently experienced. %5, %10 and %15 pulverized obsidian were added to the granular soil and unconfined compressive strengths were determined before and after freezing. Experiments were carried out on granular soil samples prepared by compression under standard proctor energy. At the end of the 28-day curing period where the highest unconfined compressive strength was obtained, the granular soil + 5% Obsidian mixture increased 63.50% before the freeze-thawing and 52.62% after freezing-thawing compared to the granular soil which is the main material. As a result, it was concluded that the highest strength increase of granular soil+ %5 obsidian mixture can be used especially in cold climatic zones.

Keywords

• Granular soil,Obsidian,Strength,Freeze-thaw

Kaynakça

1. ASTM D. 698-78. “Fundamental Principles of Soil Compaction”. American Society for Testing and Materials. West Conshohocken, Pennsylvania, USA, 2012.
2. ASTM D. 2166. “Standard Test Method for Unconfined Compressive Strength of Cohesive Soil”. American Society for Testing and Materials. West Conshohocken, Pennsylvania, USA, 2006.
3. ASTM D 560-03. “Test methods for Freezing and Thawing Compacted Soil-Cementmixtures”. American Society for Testing and Materials, West Conshohocken, Pennsylvania, USA.
4. BS. 1377 Part 2. “Methods of Test for Soils for Civil Engineering Purposes”. Classification Tests. British Standards Institution, England, 1990.
5. Bıgazzı G, Yeğingil Z, Ercan T, Oddone M, Özdoğan M. “Doğu Anadolu'daki obsidiyen içeren volkaniklerin "Fizyon Track" yöntemiyle yaş tayini”. Türkiye Jeoloji Bülteni, 40(2), 57-72, 1997.
6. Browna FH, Nash BP, Fernandez DP, Merrick HV, Thomas, RJ. “Geochemical composition of source obsidians from Kenya”. Journal of Archaeological Science, 40, 3233-3251, 2013.
7. Campbell S, Healey E. “Multiple sources: The pXRF analysis of obsidian from Kenan Tepe, S.E. Turkey”. Journal of Archaeological Science: Reports, 10, 377-389, 2016.
8. Carter T, Poupeau G, Bressy C, Pearce NJG. “A new programme of obsidian characterization at Çatalhöyük, Turkey”. Journal of Archaeological Science, 33(7), 893-909, 2006.

9. Çolak A, Aygün H. “Sarıkamış (Kars) Civarı Obsidiyenleri Bilgi Notu”. MTA Maden Etüt ve Arama Dairesi Başkanlığı, SERKA Raporu. Kars, Türkiye, 2011.
10. Doğanay H, Altaş NT. Doğal Kaynaklar. Ankara. Türkiye, Pegem Yayınevi, 2013.
11. Ercan T, Yegingil Z, Bigazzi G. “Obsidian definition and characteristics, distribution and geochemical characteristics of those of the central Anatolian obsidian in Anatolia”. Journal Geomorphol, 17(1989) 71–83, 2016.
12. Fernández MV, Stern CR, Leal PR. “Geochemical analysis of obsidian from archaeological sites in northwestern Santa Cruz Province, Argentine Patagonia”. Quaternary International, 375(21), 44-54, 2015.
13. Francesco AM, Bocci M, Crisci GM. “Application of non-destructive XRF method to the study of the provenance for archaeological obsidians from Italian, Central European and South American sites”. Quaternary International, 468(Part A), 27, 101-108, 2018.
14. Hejazi SM, Sheikhzadeh M, Abtahi SM, Zadhoush A. “A Simple Review of Soil Reinforcement by Using Natural and Synthetic Fibers”. Construction and Building Materials., 30, 100-116, 2012.
15. Marjanovic´ N, Komljenovic´ M, Bašcˇarevic´ Z, Nikolic´ V, Petrovic´ R. “Physical–mechanical and microstructural properties of alkali-activated fly ash-blast furnace slag blends”. Ceramics Internatinal. 41, 1421-1435, 2015.
16. Urhan S. “Silisin alkali ortamda çözünmesine etki eden faktörler”. Türkiye Çimento Müstahsilleri Birliği Çimento Bülteni, 28(286), 15-21, 1991.
17. Ustabaş İ, Kaya A. “Comparing the pozzolanic activity properties of obsidian to those of fly ash and blast furnace slag”. Construction and Building Materials, 164, 297-307, 2018.
18. Wang MR, Jia DC, He PG, Zhou Y. “Microstructural and mechanical characterization of fly ash cenosphere /metakaolin-based geopolymeric composites”. Ceramics Internatinal., 37, 1661-1666, 2011.
19. Yarbaşı N, Kalkan E, Akbulut S. “Modification of the geotechnical properties, as influenced by freze-thaw, of granular soils with waste additives”. Cold Regions Science and Technology, 48(1), 44-54, 2007.
20. Yarbaşı N, Alacalı M. “Atık lastik parçalarıyla güçlendirilmiş iri taneli zeminlerin donma-çözülme sonucu mukavemetlerindeki değişimin incelenmesi”. Pamukkale Univ. Müh Bil. Dergisi, 24(3), 561-565, 2018.
21. Yılmaz F. “Zemin stabilizasyonunda puzolanik katkı inceliğinin dayanıma etkisi”. Afyon Kocatepe Üniversitesi Fen ve Mühendislik Bilimleri Dergisi, 17, 1048-1054, 2017.