Investigation of Volumetric Deformation and Shear Behavior Under High Temperature of Sand-Bentonite Mixtures in the Presence of Pumice Additive

Öz

The number of studies on the thermal behavior of soils have increased because of increase in number and type of energy structures in last decades. The soils around energy structures must retain without any changes at their engineering properties against temperature changes or thermal cycles. Pumice is used for increasing strength of materials against high temperature. It is expected that when the pumice is added to the soil, it may increases the strength of the sand-bentonite mixtures under high temperatures. For that reason, 10% and 20% pumice were added to sand-bentonite mixtures and compaction, consolidation behaviors at room temperature were investigated. In addition, the shear strength behavior of 10% bentonite-sand mixtures in the presence of 10% and 20% pumice additive under room temperature and 80C was investigated. According to the results of the consolidation tests, the total vertical strain increased as the pumice content in the mixture increased. According to the results of direct shear test, it was observed that pumice additive under room temperature and 80C increased the internal friction angle of 10% bentonite-sand mixtures. Especially under high temperature (80C), the internal friction angle of the sample increased when 20% pumice additive was added.

Anahtar Kelimeler

• Bentonite-sand mixtures,shear strength,pumice,temperature effect,compaction

Proje Numarası

217M553

Pomza Katkısı Varlığında Kum-Bentonit Karışımlarının Hacimsel Deformasyon ve Yüksek Sıcaklık Altında Kayma Davranışlarının İncelenmesi

Öz

Zeminlerin ısı varlığında davranışları üzerine yapılan çalışmalar, son yıllarda enerji yapılarının sayısı ve türündeki artış nedeniyle önem kazanmıştır. Enerji yapılarının etrafındaki zeminler, sıcaklık artışlarına karşı tasarım aşamasındaki mühendislik özelliklerini koruyabilmelidir. Pomza, endüstride malzemelerin termal etkilere karşı dayanımını artırmak için kullanılan bir malzemedir. Bu nedenle pomzanın kum-bentonit karışımlarına eklenmesi bu karışımların termal etkiler altında dayanımının artmasını sağlayabilir. Bu çalışmada bentonit-kum karışımlarına %10 ve %20 oranlarında pomza katkısı eklenmiş, kompaksiyon ve konsolidasyon davranışları incelenmiştir. Ayrıca %10 bentonit-kum karışımlarının oda sıcaklığı ve 80C altında %10 ve %20 pomza katkısı varlığında kayma davranışı incelenmiştir. Konsolidasyon deneylerinin sonuçlarına göre, karışımda pomza içeriği arttıkça toplam düşey deformasyonun arttığı görülmüştür. Yapılan direk kesme deney sonuçlarına göre oda sıcaklığı ve 80C altında pomza katkısının, %10 bentonit-kum karışımlarının içsel sürtünme açısını arttırdığı görülmüştür. Özellikle yüksek sıcaklık (80C) altında katkısız numunenin içsel sürtünme açısı, %20 pomza katkısı eklendiğinde artış göstermiştir.

Anahtar Kelimeler

• Bentonit-Kum Karışımları,Kayma Dayanımı,Pomza,Sıcaklık Etkisi,konsolidasyon

Destekleyen Kurum

TÜBİTAK

Proje Numarası

217M553

Teşekkür

Bu çalışma Tübitak 217M553 nolu proje tarafından desteklenmektedir. TÜBİTAK’a projeye verdiği maddi destek ile bursiyer ve araştırmacı desteği için teşekkür ederiz.

Kaynakça

1. Laloui L., Cekerevac C. & Vulliet L., “Thermo-Mechanical Modelling of The Behaviour of MC Clay”, Proceedings of the 10th International Conference on Computer Methods and Advances in Geomechanics, ed. C. S. Desai, I: 829-835, (2001).
2. Fleureau J, M., “Influence d’un Champ Thermique ou Electrique Sur Les Phénomènes D’interaction Solide-Liquide Dans Les Milieux Poreu”, Doctoral thesis, Ecole Centrale de Paris, (1979).
3. Robınet, J.C., Rahbaou, A., Plas, F. & Lebon, P., “A Constitutive Thermomechanical Model for Saturated Clays”, Engineering Geology, vol. 41(1-4):145-169, (1996).
4. Kakali, G., Perraki, T., Tsivilis, S., Badogiannis, E., “Thermal Treatment of Kaolin: The Effect of Mineralogy on The Pozzolanic Activity”, Appl Clay Sci.,20(73–80), (2001).
5. Laloui, L., “Thermo-mechanical behavior of soils”, Revue Française de Genie Civil.,5(6), 809-843, (2001).
6. Abuel-Naga, H. M., Bergado, D. T., & Lim, B. F., “Effect of temperature on shear strength and yielding behavior of soft Bangkok clay”, Soils and Foundations, 47(3), 423–436, (2007).
7. Abuel-Naga, H. M., Bergado, D. T., Ramana, G. V., Grino, L., Rujivipat, P., & Thet, Y. “Experimental evaluation of engineering behavior of soft Bangkok clay under elevated temperature”, Journal of Geotechnical and Geoenvironmental Engineering, 132(7), 902–910, (2006).
8. Witham, A.G. and Sparks, R.S.J., “Pumice”, Bulletin of Volcanology, 48, 209-223, (1986).

9. Liguori, V., Sciorta, R., and Ruisi, V., “The pumice aggregates of Lipari Island (Aeolian Isles-Italy) ”, Bull. Int. Assoc. Eng. Geol., 30, 431–434, (1984).
10. Chang, L.L.Y., “Industrial Mineralogy, Minerals, Processes and Uses”, Prentice-Hall, Inc., New Jersey, (2002).
11. ASTM D 698, “Standard Test Methods for Laboratory Compaction Characteristics of Soil Using Standard Effort ”, (2012).
12. ASTM D 2435,“ Standard Test Methods for One-Dimensional Consolidation Properties of Soils Using Incremental Loading ”, (2011).
13. ASTM D 3080, “ Standard Test Methods for Direct Shear Test of Soils Under Consolidated Drained Conditions ”, (2018).