Yüksek fırın cüruf katkılı derin karıştırma kolonu davranışlarının deneysel olarak araştırılması
Experimental investigation of deep mixing column behavior with blast furnace slag additive
Yazar: GÜLSÜM YALÇINYİĞİT
Danışman: DOÇ. DR. MURAT OLGUN
Konya Teknik Üniversitesi / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2019
Konu: İnşaat Mühendisliği = Civil Engineering

Özet:
Bu tez çalışması kapsamında killi bir zemin içerisinde; yüksek fırın cürufunun (YFC),  çimento yerine belli oranlarda ikame edilmesiyle oluşturulan derin karıştırma kolonlarının performansı üzerine bir deneysel çalışma yürütülmüştür. Çalışmada, düşük plastisiteli killi zemin (CL), normal portland çimentosu (CEM I 42.5 R)  ve YFC kullanılmıştır.
Tez çalışmasında öncelikle farklı oranlardaki CEM I 42.5 R çimentosuna, farklı oranlardaki YFC ikameleri için reolojik özellik deneylerinden; sedimantasyon ve Marsh hunisi deneyleri yapılmıştır. Reolojik deney sonuçlarına göre su/bağlayıcı (W/C) oranı 1 olarak seçilmiştir. Zeminin su muhtevası, plastik limit-likit limit değerleri arasında olmak üzere %27 olarak belirlenmiştir. YFC ikame oranlarının, derin karıştırma kolonlarına etkilerini araştırmak amacıyla çimento oranı, kuru kil ağırlığının %15 ve %20 oranlarında seçilmiş, ayrıca bu her iki orana çimentonun kuru ağırlıkça yüzdesinin 5 farklı oranda (%0, %10, %20, %35, %50) YFC ikamesi ile küçük ölçekli derin karıştırma kolonları imal edilmiştir. Küçük ölçekli derin karıştırma kolonu (DKK) 7, 28 ve 56 günlük farklı kür sürelerinde bekletildikten sonra numuneler üzerinde; serbest basınç deneyi, yarmada çekme dayanım deneyi, permeabilite deneyleri yapılmıştır. Küçük ölçekli derin karıştırma kolonlarına uygulanan deney sonuçlarının ortak değerlendirilmesi sonucunda, büyük ölçekli derin karıştırma kolonları % 20 çimento oranına; %0, %20, %35,%50 oranlarında YFC ikamesi yapılarak oluşturulmuştur. Toplamda 4 adet büyük ölçekli DKK imal edilmiş ve 28 günlük kürde bekletilmişlerdir. Büyük ölçekli DKK karot numunelerinden alınan örnekler üzerinde kimyasal yapı içerisinde oluşan bağlayıcı bileşenlerin belirlenmesi için XRD analizi ve SEM görüntü analizi yapılmıştır.
Küçük ölçekli DKK numunelerinde 7 günlük kür süresi sonrasında YFC ikameli numunelerde, YFC ikamesi bulunmayan (%0 YFC) numunelere göre serbest basınç dayanımında azalma gözlenmiştir. Ancak kür süresi arttıkça dayanımda artışlar görülmüş ve YFC ikame oranı arttıkça dayanımda artışlar görülmüştür. Küçük ölçekli DKK numuneleri geçirimlilik deneyinde, kür süresi ve çimento oranı arttıkça numunelerin geçirimliliği azalmıştır. Geçirimliliği en az olan numune %20 çimento - %50 YFC ikameli numune olmuştur.
 	XRD analizi sonucunda kullanılan saf kilin içerisinde kaolinit minerali tespit edilmiştir. Ayrıca, C-H,  etrenjit ve C-S-H yapıları tespit edilmiştir. Ancak büyük ölçekli DKK numunelerinde dayanım, küçük ölçekli numunelere göre daha küçük değerler almıştır. Büyük ölçekli DKK numunelerinin dayanımı, küçük ölçekli DKK numunelerinin % 60-%85 oranı arasında değişmektedir.

Anahtar Kelimeler: Derin karıştırma kolonu, killi zemin, SEM analizi, Serbest basınç deneyi, Yüksek fırın cürufu

Abstract:
Within the scope of this study; The effects of blast furnace slag (BFS) on the performance of deep mixing columns formed by replacing cement in certain ratios were investigated experimentally.
In this study, low plasticity clayey soil (CL), normal portland cement (CEM I 42.5 R) and blast furnace slag were used. In the thesis, firstly, different ratios of CEM I 42.5 R cement were determined from rheological property tests for BFS substitutes; sedimentation and Marsh cone experiments were performed.
According to rheological test results, water / binder (W / C) ratio was chosen as the water content of the soil is 27%, which is between the plastic limit-liquid limit values. In order to investigate the effects of BFS  on deep mixing columns, the cement ratio was chosen at 15% and 20% of dry weight of clay.Furthermore, small scale deep mixing columns were produced with BFS substitution in 5 different ratios (0%, 10%, 20%, 35%, 50%) of dry weight percentage of cement in both ratios. Unconfined compressive strength, splitting tensile strength, permeability tests were carried out on soilcrete samples after 7, 28 and 56 days curing time respectively. As a result of the common evaluation of the experimental results applied to the small-scale deep mixing columns, A total of 4 large scale Deep Mixing Columns  at a cement ratio 20% of dry weight of clay were manufactured by replacing  0%, 20%, 35%, 50% of cement with blast furnace slag and they were cured for 28 days.
XRD analysis and SEM image analysis were performed to determine the binding components formed in the chemical structure from core samples. After 7 days curing time, the small-scale samples of deep mixing column that content BFS as a replacement material with cement show a decrease in unconfined compressive strength   compared to samples without BFS (0% BFS).
However, as the curing time increased, it has been observed that the increment in BFS as a replacement ratio increase the strength of the samples.
The least permeable sample is 20% cement and 50% BFS replacement sample. As a result of XRD analysis, kaolinite mineral was found in pure clay. In addition, C-H, etrenite and C-S-H structures were determined. However, the strength of large-scale DMC samples is smaller than that of small-scale samples. The strength of large scale DMC samples ranges from 60% to 85% of small scale DMC samples.

Keywords: Deep mixing column, clayey soil, SEM analysis, Unconfined compressive strength test, Blast furnace slag