Atık motor yağı ile kirlenmiş zeminlerin mühendislik davranışlarında mineral katkı ve nanopartikül malzemelerin etkisi
The effect of mineral additives and nanoparticle materials on the engineering behaviors of soils contaminated with waste engine oil
Yazar: VEYSEL ÖZLÜ
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ MÜGE ELİF FIRAT
Fırat Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı / İnşaat Mühendisliği Teknolojileri Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2022
Konu: İnşaat Mühendisliği = Civil Engineering

Özet:
Artan nüfusa bağlı olarak, kentleşme sürecinde kirlenmiş bölgelerin yeniden geliştirilmesi daha popüler hale gelmiştir. Bu bölgelerdeki kirlilikler esas olarak madencilik, metal sanayi ve petrol çıkarma gibi antropik faaliyetlerden kaynaklanmakta olup, bunlar yalnızca zeminlerin çevre kalitesini bozmakla kalmayıp, aynı zamanda bu zeminlerin geoteknik özelliklerini de değiştirmektedir. Bu nedenle çalışmada, atık motor yağı ile farklı oranlarda kirlenmiş kaolin kilinin uçucu kül ve nano-grafen malzemesi kullanılarak mühendislik özellikleri üzerinde meydana gelecek değişimlerin araştırılması amaçlanmıştır. Bu amaçla malzemelerin fiziksel ve kimyasal özellikleri belirlenmiştir. Saf kaolin farklı oranlarda (3%, 5% ve 9%) ve farklı günlerde (1 ve 7 gün) atık motor yağı ile kirletilmiştir. Kirlenen zeminler çeşitli oranlarda (10%, 25% ve 45%) uçucu kül ve (0.04%, 0.08% ve 0.12%) nano-grafen ile 1 ve 7 gün süreyle iyileştirilmiştir. Numunelerin fiziksel özellikleri belirlendikten sonra tek eksenli serbest basınç dayanımı (UCS) ve konsolidasyon deneyleri uygulanmıştır. Elde edilen veriler ile Grey korelasyon analizleri yapılmış olup son olarak numunelerin mikroyapısal özellikleri ZEISS EVO MA10 taramalı elektron mikroskobu ile incelenmiştir. Deneysel çalışmalar atık motor yağı kirlenmesinin saf kaolinin özgül ağırlığının düşmesine, likit limit değerinin artmasına, UCS ve konsolidasyon parametrelerinde de azalmaya sebep olduğunu göstermektedir. Kirlenmiş zeminlere uygulanan iyileştirmeler sonucunda UCS ve konsolidasyon parametrelerinde ise artış gözlenmiştir. UCS deneyi için nano-grafen ilavesinin gösterdiği katkı uçucu kül ilavesine ek olarak %26.23 ile %111.98 arasında artış göstermiştir. Konsolidasyon deneyinde ise nano-grafen ilavesi uçucu kül ilavesine göre net bir artış göstermemiştir. Bu sonuçlara göre UCS bakımından uçucu kül ve nano-grafenin birlikte, konsolidasyon özellikleri bakımından ise maliyet ve iş gücü hesaba katılınca sadece uçucu kül kullanımı önerilmektedir.

Abstract:
Due to the increasing population, redevelopment of polluted areas has become more popular during the urbanization process. Pollutions in these regions are mainly due to anthropic activities such as mining, metal industry and oil extraction, which not only degrade the environmental quality of the soils but also change the geotechnical properties of these soils. Therefore, in this study, it is aimed to investigate the changes in the engineering properties of waste motor oil and kaolin clay contaminated at different rates by using fly ash and nano-graphene materials. For this purpose, the physical and chemical properties of the materials were determined. Pure kaolin was contaminated with waste motor oil at different rates (3%, 5% and 9%) and on different days (1 and 7 days). Contaminated floors were treated with fly ash at various rates (10%, 25% and 45%) and nano-graphene (0.04%, 0.08% and 0.12%) for 1 and 7 days. After the physical properties of the samples were determined, uniaxial unconfined compressive strength (UCS) and consolidation tests were applied. Grey correlation analysis were made with the obtained data, and finally, the microstructural properties of the samples were examined with the ZEISS EVO MA10 scanning electron microscope. Experimental studies show that waste motor oil contamination causes serious changes in physical properties and decreases in UCS and consolidation parameters for pure kaolin. As a result of the improvements applied to the contaminated floors, a change has occurred in the physical properties again. An increase was observed in UCS and consolidation parameters. While the contribution of nano-graphene additive for the UCS experiment increased between 26.23% and 111.98% in addition to the fly ash additive, there was no such increase for the consolidation experiment. According to these results, it is recommended to use fly ash and nano-graphene together in terms of UCS, and only fly ash is recommended for consolidation properties when cost and labor are taken into account.