Farklı konsantrasyonlardaki kimyasallarla konsolide edilmiş kil zeminlerin kayma mukavemeti ve konsolidasyon davranışlarının incelenmesi
The investigation of shear strength and consolidation behaviours of clay soils consolidated with chemicals of various concentrations
Yazar: MURAT OLGUN
Danışman: YRD. DOÇ. DR. MUSTAFA YILDIZ
Selçuk Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2008
Konu: İnşaat Mühendisliği = Civil Engineering

Özet:
Bu çalışmada, değişik kimyasal ortamlarda çökelen kil tabakalarının mukavemet ve konsolidasyon davranışlarında meydana gelen değişimin boşluk sıvısının dielektrik sabitine bağlı olarak belirlenmesi için bir çalışma yürütülmüştür. Bu amaçla iki farklı ucu temsil etmesi açısından biri kaolinit diğeri ise montmorillonit ağırlıklı olan iki kil türü seçilmiştir. Kimyasal sıvılar olarak ise dielektrik sabiti değişiminin geniş bir aralığını yansıtması amacıyla 4 farklı sıvı (methanol, ethanol, izo-propil alkol ve asetik asit) kullanılmıştır. Bu sıvıların değişik konsantrasyonları (%20, %40, %60 ve %80) kullanılarak Atterberg limit deneyleri yapılmış, elde edilen likit limit değerlerinin iki katı su muhtevasında olacak şekilde hazırlanan karışımlar 100 kPa ön konsolide basıncı altında konsolide edilmiştir. Ön konsolide edilen bu karışımdan alınan numuneler üzerinde ise serbest basınç, üç eksenli basınç, kesme kutusu, vane (kanatlı kesme) ve konsolidasyon deneyleri yapılmıştır. Ayrıca kimyasal sıvılar varlığında tanecikler arasındaki etkileşimin doğasını anlamak amacıyla killerin optik mikroskop (OM) görüntüleri alınmıştır.Laboratuar şartlarında yapılan deneyler sonucunda killerin kayma mukavemeti ve sıkışma davranışlarının tanecikler arasındaki boşluk sıvılarının değişimi ve buna bağlı olarak fiziko-kimyasal kuvvetlerin değişiminden önemli ölçüde etkilendiği görülmüştür. Boşluk sıvısının azalan dielektrik sabiti ve artan kimyasal sıvı konsantrasyonu ile birlikte bazı özel durumlar haricinde her iki kil türünde de mukavemet artışları gerçekleşmiş, sıkışma ve şişme indisi değerleri ise azalmıştır. Kaolinitin davranışı üzerinde Van der Walls çekim kuvvetleri etkili olurken, montmorillonitik ağırlıklı Aksaray kilinin davranışı diffüz çift tabaka itme kuvvetleri tarafından kontrol edilmiştir. Optik mikroskopla elde edilen ve taneciklerin flokülasyonunu net bir şekilde gösteren fotoğraf görüntüleri, bulunan mukavemet ve konsolidasyon deney sonuçlarıyla örtüşmüştür. Ayrıca literatürde değişik araştırmacılarca yapılan çalışmalarda elde edilen sonuçların tez çalışmasının deneysel sonuçlarıyla uyumlu olduğu görülmüştür.

Abstract:
This study is an investigation conducted on determining the strength and the consolidation behaviors of the clay layers settled under various chemical conditions in which the dielectric constant of the pore liquid was varying. For this objective, two different clay types are chosen, one of which was kaolinite and the other mostly montmorillonite to represent the two different extreme ends of clays. Four different liquids (methanol, ethanol, iso-propyl alcohol and acidic acid) were used as the chemical liquids to represent the wide variation interval of the dielectric constant. Atterberg limit tests were performed with various concentrations of these liquids (20%, 40%, 60% and 80%), and the mixtures were prepared with the water content of two times of the obtained liquid limit which were consolidated under 100 kPa pre-consolidation pressure. Then, the pre-consolidated specimens were subjected to free compression, triaxial compression, shear box, vane shear and consolidation tests. Additionally, the optical microscope (OM) views of the clays were taken to determine the nature of the interaction between the grains subjected to chemical liquids.At the end of the tests performed under laboratory conditions, the shear strength and the compression behaviors of the clays were found to be considerably affected from the variation of the pore liquids between the grains which cause to have changes in physico-chemical forces. The increase in strength values and the decrease in compression and swelling indexes were observed for both of the clay types under the condition of decreasing dielectric constant and increasing chemical liquid concentration except some special conditions. Van der Walls attraction forces influenced the behavior of kaolinite and the behavior of the mostly montmorillonite Aksaray clay was controlled by the repulsive forces of the diffused dual-layer. The optical microscope views clearly displaying the flocculation of the grains overlapped with the results obtained in the strength and consolidation tests that were also in accordance with the results determined by former researches of the literature.