Perlitin puzolanik katkı olarak kireç ile birlikte zemin stabilizasyonunda kullanımı
Utilization of perlite as a pozzolanic additive in soil stabilization with lime
Yazar: ÜMİT ÇALIK
Danışman: YRD. DOÇ. DR. EROL ŞADOĞLU
Karadeniz Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2012
Konu: İnşaat Mühendisliği = Civil Engineering
Dizin: Kireç = Lime ; Perlit = Perlite ; Puzolanik reaksiyon = Pozzolanic reaction ; Regresyon analizi = Regression analysis ; Zemin stabilizasyonu = Soil stabilization

Özet:
Zayıf zeminlerin fiziksel, hidrolik, mekanik ve kimyasal özelliklerinin iyileştirilmesine zemin stabilizasyonu denilmektedir. Perlit amorf yapısı ve yüksek SiO2, Al2O3 ve Fe2O3 içeriği sebebiyle doğal bir puzolandır. Diğer puzolanlar gibi stabilizasyon çalışmalarında kimyasal stabilizör olarak kullanılabilir. Ancak perlitin aktif CaO eksikliğinden dolayı puzolanik karakteristiği olmasına rağmen çimentolaşma yeteneği çok az veya hiç yoktur. Bu yüzden perlit zemin stabilizasyonunda çimentolaşma reaksiyonları için kalsiyum içeren ikinci bir bağlayıcıya ihtiyaç duymaktadır.Bu çalışmada, montmorillonit ve nontronit gibi smektit grubu mineraller içeren yüksek plastisiteli killi bir zeminin perlit ve kireç katkılarıyla stabilizasyonu deneysel olarak araştırılmıştır. Bu amaç için, %0, 10, 20, 30, 40 ve 50 perlit oranları ile kireçsiz ve %8 (optimum kireç oranı) kireçli karışımlar hazırlanmıştır. Bu karışımların geoteknik özellikleri ile bu özelliklerin perlit oranı ve zamana bağlı değişimleri belirlenmiştir.Deney sonuçları, perlit ve kirecin kombinasyonunun; zeminin işlenebilirlik, plastisite, geçirimlilik, sıkışabilirlik, dayanım ve durabilite gibi geoteknik özelliklerini sadece perlite veya sadece kirece göre daha çok iyileştirdiğini göstermiştir. Bu deneysel çalışma, %30 perlit ve %8 kireç içeren SKP30 karışımının bu zeminin stabilizasyonunda en optimum çözüm olduğunu ortaya çıkarmıştır. Yapılan regresyon analizleriyle üretilen matematiksel denklemler, geoteknik özellikler ile perlit oranı ve zaman değişkenleri arasında güçlü ilişkilerin mevcut olduğunu göstermiştir.

Abstract:
Improvement of physical, hydraulic, mechanical and chemical properties of weak soils is named as soil stabilization. Perlite is a natural pozzolan due to its amorphous structure and high SiO2, Al2O3 and Fe2O3 contents. Perlite can be used a chemical stabilizer as other pozzolans. But perlite has pozzolanic properties but it possesses little or no cementitious ability due to lack of active CaO. Therefore, perlite requires a second additive that contains calcium for pozzolanic reactions in soil stabilization.In this study, stabilization with perlite and lime of a high plasticity clayey soil containing smectite group minerals such as montmorillonite and nontronite was investigated experimentally. For this purpose, test mixtures were prepared adding 0%, 10%, 20%, 30%, 40% and 50% of perlite and with 8% of lime (optimum lime ratio) and without lime. Geotechnical properties of the mixtures and change of these properties depending on perlite ratio and time were determined.The test results show that stabilization of the soil with combination of perlite and lime improves the geotechnical properties such as workability, plasticity, permeability, compressibility, strength and durability higher than those of perlite or lime alone. This experimental study unveils that SKP30 mixture containing 30% perlite and 8% lime is the optimum solution in the stabilization of this soil. The mathematical equations generated from regression analysis indicated that there are strong relations between geotechnical properties and variables of perlite ratio and time.