Nanosilika katkılı kil zeminde donma-çözülme çevrimlerinin mukavemet üzerindeki etkisi
Effect of freeze-thaw cycles on the strength of a clay soil treated with nanosilica
Yazar: İSMAİL TAŞ
Danışman: DOÇ. DR. TUĞBA ESKİŞAR TEFÇİ
Ege Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı / İnşaat Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2022
Konu: İnşaat Mühendisliği = Civil Engineering
Dizin: Donma-çözülme = Freezing-thawing ; Kil = Clay ; Serbest basınç dayanımı = Unconfined compressive strength ; Sönmüş kireç = Hydrated lime

Özet:
Bu tez çalışmasında nanosilika, kireç ve bu katkıların her ikisi ile stabilize edilmiş kil zeminlerin kür süresine bağlı olarak donma-çözülme etkileri altındaki mukavemet değişimlerinin incelenmesi amaçlanmıştır. Atterberg limitleri, kompaksiyon, serbest basınç, donma-çözülme, ultrasonik dalga hızı (UPV) deneyleri ve mikroyapı incelemeleri ile zeminlerin mühendislik özellikleri araştırılmıştır. %0.3, %0.5, %0.7 ve %1 oranlarında nanosilika ve %5 oranında sönmemiş kireç kullanılmıştır. Örneklere 1, 7, 28 ve 90 gün şeklinde farklı kür süreleri uygulanmıştır. Donma-çözülme çevrimleri 10 kez ardışık olarak gerçekleştirilmiştir. Ayrıca her donma-çözülme çevriminden sonra ağırlık ölçümleri alınmıştır. Atterberg limitleri ve kompaksiyon deneyleri sonucunda zemin içerisine eklenen katkılar ile kıvam ve kompaksiyon özelliklerinde farklı oranlarda değişimler yaşandığı görülmüştür. Optimum nanosilika oranına kadar artan nanosilika kullanımı mukavemeti artırırken daha fazla kullanımı olumsuz etkilemektedir. Zeminde %0.7 nanosilika ve %5 kirecin birlikte kullanımının en yüksek serbest basınç mukavemetini sağladığı tespit edilmiştir. Donma-çözülme çevrimleri ile zeminin sahip olduğu mukavemetin azaldığı ve özellikle ilk çevrimlerde bu etkilerin daha belirgin olduğu tespit edilmiştir. %0.7 nanosilika ve %5 kireç katkısı ile hazırlanan örnekler donma-çözülme etkilerine en dirençli örnek grubu olması zeminde oluşan viskoz jel ve puzolanik reaksiyonlar ile ilişkilendirilmiştir. UPV ile serbest basınç mukavemetleri arasında üstel bir ilişki vardır. Ayrıca SEM görüntülemeleri sonucunda donma-çözülme çevrimleri etkisiyle zemin yapısındaki bozunmalar gösterilmiştir.

Abstract:
In this thesis, it is aimed to examine the strength variation of clay soils stabilized with nanosilica, lime and both of these additives under freeze-thaw effects depending on the curing time. Engineering properties of the soils were investigated by Atterberg limits, compaction, unconfined pressure, freeze-thaw, ultrasonic wave velocity (UPV) tests and microstructural investigations. 0.3%, 0.5%, 0.7% and 1% nanosilica and 5% quicklime were used. Curing times of 1, 7, 28 and 90 days were chosen. Freeze-thaw cycles were applied 10 times consecutively. In addition, weight measurements of the specimens were taken after each freeze-thaw cycle. As a result of Atterberg limits and compaction tests, it was observed that there were changes in consistency and compaction properties at different rates in the stabilized soil. The presence of nanosilica up to the optimum ratio increased the strength, however more than optimum amount decreased the strength of the specimens. The combined use of 0.7% nanosilica and 5% lime on the ground provided the highest unconfined compressive strength. It has been determined that the strength of the soil decreases with freeze-thaw cycles and these effects were more pronounced especially in the first cycle of freeze-thaw. The samples prepared with 0.7% nanosilica and 5% lime additives were the most resistant to freeze-thaw effects, which was associated with the viscous gel and pozzolanic reactions formed in the soil medium. There was an exponential relationship between UPV and unconfined compressive strengths of the specimens. In addition, as a result of SEM imaging, the deterioration of the soil structure with the effect of freeze-thaw cycles was determined.