Yenikent (Ankara) yerleşim alanı killerinin kireç ve uçucu külle geoteknik özelliklerinin iyileştirilmesi
Improvement of the geotechnical properties of Yenikent (Ankara) settlement area clays with lime and fly ash
Yazar: SALİM AYDIN
Danışman: PROF. DR. NAİL ÜNSAL
Gazi Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2010
Konu: İnşaat Mühendisliği = Civil Engineering
Dizin: Zemin stabilizasyonu = Soil stabilization

Özet:
Şişme ve büzülme potansiyeline sahip şişen killere ülkemizin birçok bölgesinde rastlanmaktadır. Şişen killerin hacim değiştirme kapasitesine bağlı olarak oluşan düşey deformasyonlar nedeniyle, yapısal hasarlar oluşabilmektedir. Hafif yüklenmiş yapılarda, temel zemininin şişme özelliği gösteren kil minerallerine sahip şişen kil içermesi durumunda yapının aktardığı düşük düşey basıncı nedeniyle yapı farklı oturmalara maruz kalmakta ve büyük hasarlar meydana gelebilmektedir. Şişme davranışı ve etkileyen faktörlerin önceden tahmin edilmesi, muhtemel hasarların önüne geçecektir. Şişen killerin içerdiği kil minerallerinin minerolojik yapısı şişen killerin hacim değiştirmesine en önemli etkendir. Bu çalışmada, Yenikent yerleşim alanı killerinin sönmüş kireç ve uçucu kül kullanılarak geoteknik üzelliklerindeki iyileşme incelenmiştir. Bu amaçla, inceleme alanını temsilen 5 farklı lokasyonda açılan araştırma çukurlarından numuneler alınmış ve mühendislik özelliklerinin belirlenmesine yönelik laboratuar deneyleri yapılmıştır. Örselenmiş zemin örneklerinin fiziksel karakteristikleri, su içeriği, özgül ağırlık, dane çapı dağılımı deneyleri yapılarak elde edilmiştir. Kohezyonlu kil örnekleri plastisite özellikleri, likit limit ve plastik limit deneylerinden bulunmuştur. USCS sınıflandırma sistemi kullanılarak, bütün zemin örneklerinin ?yüksek plastisiteli CH killer? olduğu belirlenmiştir. CH örneklerin şişme özellikleri dolaylı ve doğrudan yöntemlerle yorumlanmıştır. Dolaylı yöntemlerde, zemin örneklerinin şişme potansiyeli, bazı ampirik yaklaşımlarla yorumlanmaktadır. Doğrudan yöntemlerde ise zemin şişme özellikleri laboratuar deneylerinde ölçülmektedir. Dolaylı ve doğrudan yöntemlerle elde edilen sonuçlar, kil örneklerinin yüksek şişme potansiyeline sahip olduğunu göstermiştir. Laboratuarda şişme potansiyelinin deneysel ölçümü için, kuru ağırlıkça %1, 3, 5, 7, 9 oranlarında kireç; % 5, 10 oranlarında uçucu kül katkılı sıkıştırılmış numuneler şişme deneylerine tabi tutulmuştur. Şişme deneyi sonuçlarına göre, %5 kireç katkısından itibaren şişme potansiyeli önemli ölçüde azalmış, %7, %9 kireç katkısında, şişme yüzdesi ve basıncı sırasıyla, %89, %65 ile %94, %75 azalarak çok düşük değerlere ulaşmıştır. Kireç katkısının tersine, CH kil örnekleri üzerinde uçucu külün şişmede sınırlı iyileştirme gösterdiği gözlenmiştir. Kireç ve uçucu kül katkılarının serbest basınç dayanımına etkisini belirlemek üzere, %5 ve %10 oranlarında kireç ve uçucu kül katkılı olarak sıkıştırılmış numuneler üzerinde, 1, 14 ve 28 günlük kür sürelerinde serbest basınç deneyleri yapılmıştır. Daha fazla dayanımın elde edildiği 28 günlük kür süresi sonunda %5 ve %10 katkılı olarak yapılan serbest basınç deneyleri sonucunda, serbest basınç dayanımları ortalama değerlere göre sırasıyla, kireç katkılı örneklerde, %78, %181; uçucu kül katkılı örneklerde ise %41, %84 artmıştır. Sonuç olarak, kireç katkısının bölgedeki CH killerin iyileştirilmesinde uçucu kül katkısına göre daha etkili olduğu ve Yenikent kil zeminlerinde, şişme ve serbest basınç dayanımı parametrelerinde iyileştirme için, optimum kireç katkısının %7 olarak kullanılabileceği belirlenmiştir. Ayrıca, %5 ve %10 oranlarda uçucu kül katkısının, zeminin serbest basınç dayanımında, iyileştirmede önemli etkisinin olmasının yanında, şişme özellikleri bakımından çok az bir etkiye sahip olduğu tespit edilmiştir.

Abstract:
Swelling clays with the potential to shrink or swell are found throughout the Turkey. Volume change potential of swelling clays cause vertical movement which are generally responsible for structural damage. Lightly loaded structures are very susceptible to differential soil movement which cause important damages due to their low vertical pressures. Predetermining the swelling behaviors and affecting factors of them prevents possible damage occurrences. The mineralogic composition of the expansive clay minerals determine the amount of volume change. In this study, improvement of the geotechnical properties of swelling clays of Yenikent settlement by using hydrated lime and fly ash additives were investigated. For this purpose, samples were taken from 5 bore holes in different locations representing the study area and laboratory tests were conducted in order to be determine engineering properties of the site soil. The physical characteristics of the disturbed specimens were determined by making water content, specific gravity, grain size distribution tests on them. The plasticity characteristics of the cohesive clay specimens were found by the liquid limit and plastic limit tests. By using USCS classification system, it was determined that all the samples were CH clays. Swelling properties of the CH samples were evaluated both by indirect and direct methods. For indirect methods, some empirical approaches are used to interprete swell potential of the samples, whereas in direct methods, swell properties of the soil are measured by laboratory tests. The results of indirect and direct methods showed that all the clayey samples have high swelling potential. For direct measurement in the laboratory, swelling tests were conducted on compacted specimens with additives of hydrated lime at %1, 3, 5, 7, 9 and fly ash at %5, 10 by dry weight. According to the swell test results, from 5% of lime swell potential were significantly decreased and for 7% ,9% of lime additive swell percentage and pressure were reduced by %89, %65 and %94, %75 respectively, they reached to very low values. In contrast to lime additive, it was observed that fly ash additive had limited improvement effects for swelling improvement. In order to determine the effect of lime and fly ash additives on unconfined strength of swelling clays in the site, unconfined compression (UC) tests were conducted on compacted specimens at %5 and %10 additives for curing duration of 1, 14, 28 days. According to the UC tests results, at the end of 28 days of curing obtained higher strength for %5 and %10, using average values, UC strength was increased by %78, %181 for lime additive and %41, %84 for fly ash additive respectively. Finally, it was determined that lime additive is much more effective on stabilizing of the CH clays of the site and optimum lime additive can be used as 7% for Yenikent clayey soils for improvement. And it was determined that fly ash additives for %5 and %10 have a considerable effect on the strength of UC strength of the soil, but have small effect to stabilize CH clay samples at swelling properties.