Çimento dolgulu kaya saplamaların çekme dayanımı üzerinde donma çözülme etkisinin incelenmesi
Investigation of the freeze – thaw effect of cement filled rock bolts on tensile strength
Yazar: METİN ÖZLEKLİ
Danışman: PROF. DR. AHMET ŞAHİN ZAİMOĞLU
Atatürk Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Geoteknik Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2020
Konu: İnşaat Mühendisliği = Civil Engineering

Özet:
Kaya saplamalar, kaya zeminde bulunan açıklığı çevreleyen kaya kütlelerinin kendisini taşımasına yardımcı olan tahkimat elemanlarıdır. Çimento dolgulu kaya saplamalar zayıf, orta ve sert kayalarda, şevlerde, tünel aynalarında ve tünel tabanlarında kullanılmaktadır. Bu saplamalar karasal iklime sahip bölgelerde imalat yapıldıktan sonra özellikle yüzeye yakın kısımları (don derinliği) donma çözülmeye maruz kalmaktadırlar. Bu ise saplamanın çekme dayanımı üzerinde olumsuz yönde etki edebilmektedir. Literatürde kaya saplamaları ile ilgili oldukça fazla çalışma olmasına karşın çimento dolgulu kaya saplamalarda donma çözülmenin etkisi ile ilgili az sayıda çalışma yer almaktadır. Bu amaçla çalışmada çimento dolgulu kaya saplamaların çekme dayanımı üzerinde donma çözülme etkisi incelenmiştir. Çimento dolgulu kaya saplamalarda kullanılacak dolgu malzemesinin (grout) seçiminde su/çimento oranı (s/ç=0.4) sabit tutularak çimentonun ağırlıkça %0, %1, %2, %3, %4 ve %5 oranlarında ince kum ilave edilmiştir. En yüksek serbest basınç dayanımını veren (%3 kum oranı) karışım dolgu malzemesi olarak kullanılmıştır. Kaya olarak dasit-riyolit malzemesi seçilmiştir. Dolgu malzemesinin donma çözülme davranışını belirlemek için 0-25-50 ve 100 donma çözülme çevrimine tabi tutularak çevrimler sonrasında dolgu malzemesinin basınç dayanımları belirlenmiştir. Seçilen dolgu malzemesi ile hazırlanan kaya saplamalarının donma çözülme çevrim sayısı etkilerini belirlemek amacıyla bu numuneler 0-25-50 ve 100 donma çözülme çevrimine tabi tutulmuştur. Her bir çevrim sonunda çimento dolgulu kaya saplamalarının çekme mukavemetleri ve aderans gerilmeleri belirlenmiştir. Yapılan laboratuvar deney sonuçlarından donma çözülme çevrimlerine maruz kalan çimento dolgulu kaya saplamalarının çekme dayanımının ve aderans gerilmesinin azaldığı belirlenmiştir. Ayrıca donma çözülme çevrimleri sonucunda dolgu malzemesi basınç dayanımları ile bu malzeme ile üretilen kaya saplamalarının çekme mukavemeti davranışlarının paralellik arz ettiği gözlenmiştir.

Abstract:
Rock bolts are the support elements that help the rock masses surrounding the opening in the rock ground to carry itself. Cement-filled rock bolts are used in slopes of weak medium and hard rocks, tunnel faces and tunnel bases. These bolts are subjected to freeze-thawing, especially in areas close to the surface (frost depth) after producing in terrestrial climates. This can have a negative effect on the tensile strength of the bolt. Although there are many studies on rock bolts in literature, there are a few studies on the effect of freeze-thaw in cement filled rock bolts. For this purpose, the effect of freeze-thaw on the tensile strength of cement-filled rock bolts was investigated. Water / cement ratio (w/c = 0.4) was kept constant in the selection of the filling material (grout) to be used in the cement-filled rock bolts and 0, 1%, 2%, 3%, 4% and 5% by weight of fine sand was added to the cement. The mixture which gives the highest uniaxial compressive strength (3% sand content) is used as filling material. Dacite-rhyolite material was chosen as rock. In order to determine the freeze-thaw behavior of the filling material, the compressive strengths of the filling material were determined by applying 0-25-50 and 100 freeze-thaw cycles. These samples were subjected to 0-25-50 and 100 freeze thaw cycles in order to determine the effects of the number of freeze thaw cycles of the rock bolts prepared with the selected filling material. At the end of each cycle, tensile strength and adherence stresses of cement filled rock bolts were determined. It was determined from the laboratory test results that the tensile strength and adherence stress of cement filled rock bolts exposed to freezing and thawing cycle decreased. In addition, as a result of the freeze-thaw cycles, it was observed that the compressive strengths of the filling material and the tensile strength behavior of the rock bolts produced with this material were in parallel.