Uçucu kül-çimento-köpük karışımının hafif dolgu malzemesi olarak geoteknik özellikleri
Geotechnical properties of fly ash-cement-foam mixture as a lightweight fill material
Yazar: MURAT EMRE HAŞAL
Danışman: DOÇ.DR. İSMAİL HAKKI AKSOY
İstanbul Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü
Derece: Yüksek Lisans, 2000
Konu: İnşaat Mühendisliği = Civil Engineering
Dizin: Basınç dayanımı = Compressive strength ; Dolgu malzemeleri = Filling materilas ; Uçucu kül = Fly ash ; Çevre kirliliği = Environmental pollution ; Çimento = Cement

Özet:
UÇUCU KUL - ÇİMENTO - KÖPÜK KARIŞIMININ HAFİF DOLGU MALZEMESİ OLARAK GEOTEKNİK ÖZELLİKLERİ ÖZET Kömürle çalışan termik santrallerin yan ürünü olan uçucu kül, bütün dünyada çevre için potansiyel tehlike oluşturmaktadır. Birçok endüstrileşmiş ülke, toz haline getirilmiş uçucu kül depolarına sahiptir. Bu atık malzeme, büyük miktarda kullanılabilirse ve mevcut stoklar tüketilebilirse, çok önemli çevresel faydalar sağlanacaktır. Bu çalışmada, C - sımfı kimyasal bileşime sahip olan Orhaneli uçucu külünün geoteknik özellikleri araştırılmış ve daha sonra, dolgularda ve dayanma yapılarının arkasında kullanılabilecek hafif dolgu malzemesi üretilmesi amacıyla, Orhaneli uçucu külü; çimento ve hava sürükleyici katkı maddesiyle karıştırılmıştır. Başlangıçta, Orhaneli uçucu külünün endeks özellikleri araştırılmış, daha sonra Standart Proktor enerjisi uygulanarak optimum su muhtevasında sıkıştırılmış uçucu kül numunelerinin mekanik özellikleri incelenmiştir. Uçucu külün puzolanik reaktivitesinin mekanik özelliklerine etkisini bulmak amacıyla, nem odasında 1,7, 15 ve 28 gün küre tabi tutulan uçucu kül numuneleri üzerinde serbest basınç ve CBR deneyleri yapılmıştır. Uçucu külden faydalanmak ve konvansiyonel dolgu malzemelerine yeni bir alternatif getirmek için, uçucu kül - çimento - köpük karışımı hafif dolgu malzemesi olarak geliştirilmiştir. Homojen karışım elde etmek için laboratuvarda birçok karışım oram deneyi düzenlenmiştir. Serbest basınç ve CBR deneylerinden elde edilen sonuçlar, uçucu kül - çimento - köpük karışımlarının dolgu malzemesi olarak yeterli dayanım ve dayanıklılığa sahip olduğunu göstermiştir. 130 kg/m3 çimento ve 175 kg/m3 uçucu külden meydana gelen uçucu kül - çimento - köpük karışımı, üretildikten 7 gün sonra 150 kPa ve 28 gün sonra 300 kPa dayamma ulaşmıştır. CBR deneyleri göstermiştir ki, uçucu kül - çimento - köpük karışımı temel altı malzemesi olarak yeterli taşıma gücüne sahiptir. Uçucu kül - çimento - köpük karışımları üretildikten hemen sonra akıcı haldeyken, 5.20 kN/m3 ile 5.60 kN/m3 arasında değişen yoğunluğa sahiptirler. Karışımın yoğunluğu ve dayanımı, kullanılan hava sürükleyici katkı maddesinin miktarının değiştirilmesiyle ayarlanabilir. Toprak basınçlarını azaltmanın bir yolu da dolgu malzemelerini hafifletmek ve katılaştırmaktır. Uçucu kül - çimento - köpük karışımı buna iyi bir örnektir. Uçucu kül - çimento - köpük karışımı; dayanma yapılan ve köprü ayaklan arkasında dolgu malzemesi olarak, yatay toprak basınçlannı azaltmak için kullanılabilir. Kayma potansiyeli yüksek şevler ve yumuşak killer üzerinde hafif dolgular oluşturarak oturma ve taşıma gücü problemlerinin çözümünde de kullanılabilir. Uçucu kül - çimento - köpük kanşımından hafif dolgu malzemesi olarak faydalanılması, uçucu kül için yeni bir kullanım alam sağlayacaktır. xxv

Abstract:
GEOTECHNICAL PROPERTIES OF FLY ASH - CEMENT - FOAM MIXTURE AS A LIGHTWEIGHT FILL MATERIAL SUMMARY Fly ash, being a by - product of coal fired thermal power plant, creates a potential hazard for environment all around the world. Most of the industrial countries have large stockpiles of pulverized fly ash and there will be important environmental benefits if large quantities of such waste material can be used and if existing deposits can be removed. In this study, geotechnical properties of Orhaneli fly ash, which had a chemical composition of Class - C fly ash, were researched and after this, Orhaneli fly ash was mixed with cement and air entraining admixture to produce a lighweight fill material to be used in embankments and behind retaining walls. Initially, index properties of Orhaneli fly ash were researched, afterwards mechanical properties of the fly ash samples, which had been compacted at their optimum water content by applying Standard Proctor energy, were examined. In order to find the effects of pozzolanic reactivity of fly ash to its mechanical properties, unconfined compression and CBR tests were done after fly ash samples had been cured in humidity room for 7 and 28 days. In order to utilize fly ash and to bring a new alternative to conventional fill materials, fly ash - cement - foam mixture has been developed as a lightweight fill material. A lot of mix proportion tests were conducted in the laboratory to produce a homogeneous mixture. The results obtained from unconfined compression and CBR tests showed that fly ash - cement - foam mixtures have enough strength and durability for using as a fill material. Fly ash - cement - foam mixture attained a typical 7 day strength of 150 kPa and a 28 day strength of 300 kPa with a total solid material quantity of 305 kg/m3. The amount of total solid material was formed of both a cement quantity of 130 kg/m3 and a fly ash quantity of 175 kg/m3. CBR tests showed that fly ash - cement - foam mixture has enough bearing capacity to be used as a subbase material. Just after production in a flowable state, all of the fly ash - cement - foam mixtures had varying values of density between 5.20 - 5.60 kN/m3. The density and strength of the mixture can be adjusted by varying the quantity of the foam used. One way of reducing soil pressures is to lighten and solidify the fill materials and fly ash - cement - foam mixture is a good example. It can be used behind retaining walls and abutments to relieve horizontal soil pressures. It can be used as a fill material on slopes with high slip potential. Also it can be used as a fill material on soft clays to reduce consolidation settlements and to solve bearing capacity problems. Utilization of fly ash - cement - foam mixture as a lightweight fill material will provide a new disposal area for fly ash. XXVI