Laponit ile stabilize edilmiş  kum bir zeminin mukavemet ve donma-çözülme özelliklerinin araştırılması
Investigation of strength and freeze-thaw properties of a sand soil stabilized with laponite
Yazar: GÖKÇE ERKMEN
Danışman: DOÇ. DR. SEMET ÇELİK
Atatürk Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Nanobilim ve Nanomühendislik Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2023
Konu: Mühendislik Bilimleri = Engineering Sciences

Özet:
Amaç: Sanayileşme ve şehirleşmenin büyümesiyle birlikte, zemin ve yapısal güçlendirme ve çevresel sürdürülebilirlik, geleneksel zemin iyileştirme yöntemlerinin şu anda karşı karşıya olduğu başlıca zorluklardandır. Geleneksel iyileştirme yöntemleri sınırlamalara sahiptir ve çevre kirliliğine sebep olmaktadır. Nanoteknolojinin ve çok disiplinli uygulamaların hızla gelişmesiyle birlikte, nanomalzemeler zeminin iyileştirilmesinde kullanılmaya başlanılmıştır. Bu çalışmada, Polivinil asetat ve bir nanomalzeme olan laponit kullanılarak kötü derecelenmiş bir kum zeminin iyileştirilmesi amaçlanmıştır.
Yöntem: Bu tez çalışmasında kötü derecelenmiş bir kum zemin (SP) kullanılmıştır. Zemin iyileştirme deneylerine başlamadan önce kum zeminin özgül ağırlığı, minimum boşluk oranı, maksimum boşluk oranı ve tane çapı dağılım eğrisi elde edilmiştir. Daha sonra, %10, %20 ve %30 oranlarında polivinil asetat (PVAc) ve %0,5, %1, %2 ve %3 oranlarında laponit kullanılarak %50 rölatif sıkılıktaki kum zemin iyileştirilmiştir. 7 ve 14 gün kür edilmiş numuneler üzerinde serbest basınç deneyi yapılmıştır. Ayrıca, 14 gün kür edilmiş numuneler 10 donma-çözülme çevrimine maruz bırakılmış numuneler ağırlık kayıpları ve serbest basınç mukavemetleri belirlenmiştir. 
Bulgular: PVAc ve PVCa+Laponit katkılı numunelerde en yüksek serbest basınç mukavemeti 14 gün kür edilmiş %20 PVAc ve %3 laponit katkılı numuneden 1573,7 kPa olarak elde edilmiştir. 14 gün kür edilmiş ve 10 çevrim donma-çözülmeye maruz bırakılmış numunelerin donma-çözülme çevrimi öncesi ve donma-çözülme sonrasında serbest basınç mukavemetleri karşılaştırıldığında, yüzde cinsinden en az düşüş yine aynı %20 PVCa ve %3 laponit yüzdesinde yaklaşık %11 olarak elde edilmiştir.  14 gün kür edilmiş, PVAc ve PVAc+ laponit katkılı numunelerin donma-çözülme çevrimi sonrası ağırlık kayıpları belirlenmiş ve genel olarak sabit PVCa yüzdesinde laponit yüzdesi arttıkça ağırlık kayıplarının azaldığı belirlenmiştir. 
Sonuç: Dr=%50 rölatif sıkılıkta hazırlanmış kötü derecelenmiş bir kum zeminde üzerinde yapılan iyileştirme deneyleri sonucunda, polivinil asetat yüzdesinin serbest basınç mukavemetini arttırdığı belirlenmiştir. Sabit polivinil asetat yüzdesinde laponit yüzdesi arttıkça serbest basınç mukavemetinin de arttığı görülmüştür.  Ayrıca, sabit polivinil asetat yüzdesinde laponit yüzdesi arttıkça serbest basınç mukavemetindeki düşüşün azaldığı sonucuna varılmıştır. Sonuç olarak, %20 polivinil asetat ve %3 laponit kullanılarak yapılan iyileştirmenin en iyi sonucu verdiği belirlenmiştir.

Abstract:
Purpose: With the growth of industrialization and urbanization, ground and structural reinforcement and environmental sustainability represent major challenges that traditional soil improvement methods are currently facing. Traditional materials methods have limitation and cause environmental pollution. With the rapid development of nanotechnology and multidisciplinary applications, nanomaterials have started to be used in soil improvement. In this study, it was aimed to improve a poorly graded sand soil by using polyvinyl acetate and a nanomaterial, laponite.
Method: In this thesis, a poorly graded sand soil (SP) was used. Before starting the soil improvement experiments, the specific gravity, minimum void ratio, maximum void ratio and grain diameter distribution curve of the sand soil were obtained. Then, 50% relative density sand soil was improved by using 10%, 20% and 30% polyvinyl acetate (PVAc) and 0,5%, 1%, 2% and 3% laponite. The unconfined compression test was performed on samples cured for 7 and 14 days. In addition, the weight losses and unconfined compressive strengths of the samples cured for 14 days and exposed to 10 freeze-thaw cycles were determined.
Finding: The highest unconfined compressive strength of the PVAc and PVCa+Laponite added samples was obtained as 1573.7 kPa in the 14 days cured samples with 20% PVAc and 3% laponite added. When the unconfined compressive strengths of the samples cured for 14 days and exposed to 10 cycles of freeze-thaw before and after the freeze-thaw cycle were compared, the least decrease in percentage was obtained as approximately 11% at the same 20% PVCa and 3% laponite percentage. After the freeze-thaw cycle, the weight losses of the PVAc and PVAc+ laponite added samples, which were cured for 14 days, were obtained and it was determined that the weight losses decreased as the laponite percentage increased in the constant PVCa percentage. 
Results: As a result of the improvement experiments on a poorly graded sand soil prepared with a relative density of Dr=50%, it was determined that the percentage of polyvinyl acetate increased the unconfined compressive strength. It was observed that as the percentage of laponite increased in the constant polyvinyl acetate percentage, the unconfined compressive strength also increased. In addition, it was concluded that the decrease in unconfined compressive strength decreased as the percentage of laponite increased in the constant polyvinyl acetate percentage. As a result, it was determined that the improvement using 20% polyvinyl acetate and 3% laponite gave the best results.