Çimento-kumlu kil karışım oranlarının mekanik özelliklerinin araştırılması
Investigation of mechanical properties of cement-sandy clay mixtures
Yazar: HÜLYA İNAN
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ KAVEH DEHGHANIAN
İstanbul Aydın Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı / İnşaat Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2019
Konu: İnşaat Mühendisliği = Civil Engineering

Özet:
Zemin iyileştirme teknikleri arasında çimento en çok kullanılan yöntemlerden biridir. Çimento vb. karışımlar, zeminin dayanımını artırmak, geçirimliliğini azaltmak ve deformasyon (oturma ve şişme) davranışını azaltmak gibi iyileştirmelerde kullanılmaktadır.  Bu çalışmada %30 kum ve %70 kil karışımına farklı yüzdelerde çimento eklenerek bu karışım oranlarının mekanik özellikleri araştırılmıştır. Deneylerde, kaolin kil, portland çimentosu CEM-I (42.5) ve kum kullanılmıştır. İlk aşamada %70 oranında kaolin kil ve %30 oranında kum kullanılarak kumlu-kil karışımına, özgül ağırlık deneyi, elek analizi deneyi, kıvam limitleri deneyi ve kompaksiyon deneyleri yapılmıştır. Bu araştırmada, çimentonun etkisini incelemek için, katkısız kumlu-kil karışımına, konsolidasyonsuz-drenajsız üç eksenli basınç deneyleri (UU) ve tek yönlü konsolidasyon deneyleri yapılmıştır. İkinci aşamada %70 koalin kil ve %30 kum oranlarından eşit miktarda düşürülerek, %5, %10, %15 ve %20 oranlarında çimento eklenerek hazırlanan karışıma, 50 kPa, 100 kPa ve 150 kPa olmak üzere üç farklı hücre basıncı kullanılarak UU deneyleri yapılmıştır. Üç eksenli basınç deneyleri aynı gün ve 7 günlük olarak çimento miktarına ve bekleme süresine göre iki farklı şekilde yapılmıştır. Bir sonraki aşamada aynı şekilde %70 koalin kil ve %30 kum oranlarından eşit miktarda düşürülerek, %5, %10, %15 ve %20 oranlarında çimento eklenerek hazırlanan karışıma tek yönlü konsolidasyon deneyleri yapılmıştır. Üç eksenli basınç deneyleri sonucunda içşel sürtünme açısının çimentoya bağlı olarak belirli bir yüzdeye kadar arttığı daha sonra düştüğü görülmüştür. Tek yönlü konsolidasyon deneyleri sonucunda da eklenen çimento miktarlarına bağlı olarak zemin dayanımında artma olduğu ve deformasyonun (oturma ve şişme) giderek azaladığı görülmüştür.

Anahtar Kelimeler: Kaolin kil,  portland çimentosu, konsolidasyon deneyi, konsolidasyonsuz-drenajsız üç eksenli basınç deneyi, mekanik özellik

Abstract:
Cement is one of the most prevalent methods among soil improvement techniques. Cement and similar mixtures are used in soil improvements in order to increase the strength of the ground, reduction of the permeability and the deformation (settlement and swelling) behavior. In this study, mechanical properties of sand-clay-cement mixture is investigated by adding different percentages of cement to 30% sand and 70% clay mixture. Kaolin clay, Portland cement CEM-I (42.5) and sand were used in these experiments. In the first step, specific weight test, sieve analysis test, Atterberg limit and compaction tests were performed for sandy clay mixture using 70% kaolin clay and 30% sand. In this study, Unconsolidated-Undrained triaxial compression (UU) and oedometer tests were carried out on sandy-clay mixture to study the effect of this mixture in the absence of cement. In the second step, the mixture prepared by reducing the equal amount of 70% clay and 30% sand and adding 5%, 10%, 15% and 20% cement to the mixture. Then, the final mixture was used under three different cell pressures: 50 kPa, 100 kPa and 150 kPa in UU tests. Triaxial compressure tests were performed on samples prepared in the same day and after 7 days. Afterwards, odeometer consolidation experiments were carried out by adding 5%, 10%, 15% and 20% cement by reducing the amount of 70% clay and 30% sand equally. As a result of UU tests, it was found that the internal friction angle increased to a certain percentage depending on the cement ratio and then decreased. In consolidation tests, it was observed that the soil strength increased and the deformation (settlement and swelling) gradually decreased according to the amount of added cement percentage.

Keywords: Kaolin clay, sand, portland cement, consolidation test, unconsolidated-undrained triaxial pressure test, Mechanical property