Puzolan ile güçlendirilmiş inşaat ve yıkıntı atıklarının granüler dolgu olarak kullanılabilirliğinin değerlendirilmesi
Evaluation of usability of pozzolan reinforced construction and demolition wastes as a granular fill
Yazar: TALHA SARICI
Danışman: DOÇ. DR. TACETTİN GEÇKİL ; DOÇ. DR. HÜSEYİN SUHA AKSOY
İnönü Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2019
Konu: İnşaat Mühendisliği = Civil Engineering
Dizin: Dolgu = Filling ; Jeogrid = Geogrid ; Katı atıklar = Solid wastes ; Uçucu kül = Fly ash ; Yüksek fırın cürufları = Blast furnace slags ; Zemin stabilizasyonu = Soil stabilization

Özet:
Bu çalışmada, mühendislik uygulamaları için genellikle uygun olmayan inşaat ve yıkıntı atıklarının (CDW), puzolan ve geogrid ile iyileştirilerek, granüler dolgu olarak kullanılabilme potansiyeli araştırılmıştır.

Bu amaçla, CDW içerisine kütlece %5, %10, %15, %20, %25 ve %30 oranlarında uçucu kül (UK) ve yüksek fırın cürufu (YFC) puzolan katkı olarak eklenerek test numuneleri hazırlanmıştır. Katkısız ve puzolan katkılı numuneler üzerinde kompaksiyon deneyleri yapılarak daha sonra serbest basınç ve Kaliforniya taşıma oranı (CBR) gibi mukavemet deneyleri gerçekleştirilmiştir. Ayrıca, bu deneylerde puzolanların karışımdaki reaktivitesini aktive etmek amacıyla alkali aktivatör çözeltisi (AAÇ) kullanılmıştır. Serbest basınç ve CBR deneyleri 7 ve 28 günlük kür süreleri sonunda gerçekleştirilmiştir. En efektif katkı oranı belirlendikten sonra, model yükleme deneyleri gerçekleştirilmiştir. Zayıf bir zemin üzerine inşa edilmiş güçlendirilmemiş, geogridle güçlendirilmiş, puzolanla güçlendirilmiş ve hem puzolan hem de geogrid ile güçlendirilmiş CDW dolguları üzerine bir model temel yerleştirilerek, bu model temelin yük-deformasyon davranışı incelenmiştir. Model yükleme deneyleri 7 günlük kür süresi sonunda gerçekleştirilmiştir. Deney sonuçlarına göre, puzolan katkı oranı arttıkça maksimum kuru birim hacim ağırlık (γkmaks) değerleri azalmıştır. Bununla birlikte, puzolan katkı oranı arttıkça, YFC hariç, optimum sıvı oranı (ωopt ya da ωoptAAÇ) azalmıştır. Serbest basınç ve CBR deneylerinden, AAÇ eklenmiş %20 oranında YFC katkısının, en yüksek dayanım değerini sağladığı belirlenmiştir. Bu test numunesinin güçlendirilmemiş numuneye göre, 7 ve 28 günlük kür süreleri sonunda sırasıyla, serbest basınç mukavemetinin 14.72 ve 23.20, CBR değerinin ise 11.78 ve 25.00 kat yüksek çıktığı görülmüştür. Model yükleme deneylerinde, en yüksek dolgu durumunda, güçlendirilmemiş, geogridle güçlendirilmiş, puzolanla güçlendirilmiş, hem puzolan hem de geogrid ile güçlendirilmiş inşaat ve yıkıntı atığı dolgularının, zayıf zemine göre taşıma gücü değerlerinin sırasıyla 7.01, 8.93, 32.84 ve 42.56 kat yüksek çıktığı belirlenmiştir. 

Bu tez çalışmasının sonucunda, CDW ile oluşturulmuş dolguların doğal agrega ile oluşturulmuş dolgulara göre performansının nispeten düşük olduğu ancak geogrid ve puzolan ile iyileştirme ile performansının oldukça iyi bir oranda artırılabileceği belirlenmiştir. Doğal agrega yerine CDW kullanılmasının hem çevreye hem de ekonomiye önemli katkılar sunacağı düşünülmüştür. Bu yüzden, ülkemizdeki CDW malzemelerinin geri dönüştürülerek tekrar kullanılmasının ülkemize önemli katkılar sağlayacağı öngörülmüştür.

Abstract:
In this study, the potential usability of construction and demolition wastes (CDW), which are not suitable for engineering applications, together with pozzolan and geogrid as a granular filling materials was investigated. 

For this purpose, test samples were prepared by adding 5%, 10%, 15%, 20%, 25% and 30% fly ash and blast furnace slag as an additive to the CDW. Compaction tests were carried out on samples with and without additives and then, unconfined compression and California bearing ratio (CBR) tests were conducted. Also, in these tests, alkali activator solution was used to increase the reactivity of pozzolans in the mixture. Unconfined compression and CBR tests were carried out at the end of 7 and 28 days curing periods. After determining the most effective additive rate, model loading experiments were executed. The load-deformation behavior of the model foundation was investigated by placing a model foundation on the unreinforced, geogrid reinforced, pozzolan reinforced, both pozzolan and geogrid reinforced CDW fill built on a weak soil. Model loading experiments were carried out after 7 days curing period. Experimental results indicated that the maximum dry unit weight (γkmaks) values decreased with increasing pozzolan additive ratio.  However, the optimum fluid rate (ωopt or ωoptAAÇ) decreases, with an increase in a pozzolan additive rate, except for blast furnace slag. According to unconfined compression and CBR tests, 20% YFC additive with alkali activator has been determined to provide the highest strength value. This test sample's unconfined compressive strength was 14.72 and 23.20, CBR value was also 11.78 and 25.00 times higher than unreinforced test sample at the end of the 7 and 28 day curing periods, respectively. When model loading experiments were examined, it was determined that in the highest filling case, the strength of unreinforced, geogrid reinforced, pozzolan reinforced and pozzolan-geogrid reinforced CDW fill were 7.01, 8.93, 32.84 and 42.56 times higher than weak soil, respectively. 

As a result of this thesis, it was determined that the CDW fill have relatively low performance compared to the natural aggregate fill, but its performance can be increased by using geogrid and pozzolan. It was considered that using CDW aggregate instead of natural aggregate can make important contributions to both environment and economy. Therefore, it was predicted that recycling and re-using CDW materials in our country can make important contributions to our country.