Derin karıştırma kolonlarının performansı üzerinde farklı özellikteki çimentoların etkilerinin araştırılması
Investigation of the effects of different cements on the performance of small scale deep mixing columns
Yazar: MOJEBULLAH WAHIDY
Danışman: DOÇ. DR. MURAT OLGUN
Selçuk Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2019
Konu: İnşaat Mühendisliği = Civil Engineering

Özet:
Bu tez çalışmasında bağlayıcı malzeme olarak çimento kullanılarak killi bir zemin içerisinde oluşturulacak olan derin karıştırma kolonlarının (DKK) performansı üzerinde farklı çimento tiplerinin etkileri araştırılmıştır. Çalışmada dört farklı çimento tipi kullanılmıştır. Kullanılan çimento tipleri CEM I 42.5 R Normal portland çimentosu, CEM II / A-M (P-L) pozzolan katkılı çimento, CEM III / A 42.5 N yüksek fırın cüruflu çimento ve DMFC-800 ince taneli portland çimentolarıdır. 
Tez çalışması kapsamında ilk önce tüm çimento tipleri için reolojik özellik deneyleri olarak Marsh hunisi, Sedimentasyon ve Vicat iğnesi deneyleri yapılmıştır. Reolojik özellik deneylerinin birlikte değerlendirilmesi sonucunda, tüm çimento tiplerinde küçük ölçekli ve büyük ölçekli derin karıştırma kolonlarının hazırlanacağı ortak su/çimento (W/C) oranı olarak 0.9 seçilmiştir. Daha sonra her çimento tipinden kil kuru ağırlığının %6, %9, %12 ve %15'i olacak şekilde çimento ilave edilerek, küçük ölçekli deneyler için numuneler hazırlanmıştır. Numuneler üzerinde yapılacak olan Serbest basınç deneyi ve permeabilite deneyleri için numuneler 7, 14 ve 28 günlük küre maruz bırakılmışlardır. Bu deney sonuçlarının ortak değerlendirilmesi neticesinde büyük ölçekli DKK'nın hazırlanacağı optimum çimento oranı %12 olarak belirlenmiştir.
%12 çimento oranında, 28 gün kür süresi için, 1 adet deneme kolonu ve her çimento tipinden 1 adet büyük ölçekli derin karıştırma kolonu olmak üzeri toplamda 5 adet büyük ölçekli DKK imal edilmiştir. Kür süresi sonunda büyük DKK'lardan alınan karotlar üzerinde de Serbest basınç mukavemeti ve permeabilite deneyleri yapılmıştır. 
Kullanılan farklı çimentoların kimyasal özelliklerinin ve çimento-zemin ara yüzeylerinde oluşan kimyasal bağ ürünlerinin belirlenmesi amacıyla, çimentolarda XRD analizi ve 28 gün kür edilmiş %6 ve %12 çimento içerikli DKK numuneleri üzerinde XRD analizi ve SEM görüntü analizleri yaptırılmıştır. 
Küçük ölçekli DKK numunelerinde çimento oranı ve kür süresi arttıkça numunelerin Serbest basınç mukavemeti (UCS) değerleri artmıştır. Numunelerin dayanımları her çimento oranında farklılık gösterse de en yüksek dayanımlı numuneler CEM II çimento ile hazırlanmış numuneler olmuştur. Büyük ölçekli DKK için alınan karot numuneleri için de en yüksek dayanımlı numuneler CEM II çimentosu ile hazırlanmış numuneler olmuştur. CEM III çimento ile hazırlanmış numunelerin dayanımları, CEM I ve DMFC-800 ince taneli çimentolar ile hazırlanmış numunelerin dayanımlarından daha yüksek çıkmıştır. Aynı oranlarda en düşük dayanımlı numuneler DMFC-800 çimento ile hazırlanmış numuneler çıkmıştır. 
Küçük ölçekli DKK numunelerinin geçirimlilik deneylerinde, çimento oranı ve kür süresi arttıkça numunelerin geçirimliliği azalmıştır. Bu iki faktöre bağlı olarak çimento tiplerinin geçirimlilik değerleri değişmiştir. Büyük ve küçük ölçekli DKK'nın geçirimlilik deneylerinde en düşük permeabilite katsayısına (k) sahip numuneler DMFC-800 ince taneli çimento içerikli numuneler olmuştur. En yüksek permeabiliteye sahip numuneler ise CEM III çimento ile hazırlanmış numuneler olmuştur.

Abstract:
In this thesis, the effects of different cement types were investigated on the performance of deep mixing columns (DMC) to be formed by using cement as a binding material in a clay soil. Four different types of cement were used in the study. Cement types used are CEM I 42.5 R Normal portland cement, CEM II / A-M (P-L) pozzolan doped cement, CEM III / A 42.5 N blast furnace slag cement and DMFC-800 fine-grained portland cements.
Firstly, Marsh funnel, Sedimentation and Vicat needle tests were performed as rheological properties tests for all cement types. As a result of the evaluation of the rheological properties tests, 0.9 water / cement ratio (W / C) was chosen for the preparation of small scale and large scale deep mixing columns in all cement types. Thereafter samples were prepared for small-scale experiments by adding %6, %9, %12 and %15 of cement which was determined as the the dry weight of clay for each cement type. The samples were left to cure for 7, 14 and 28 days after which unconfined compressive strength test and permeability tests were performed on the samples. As a result of the joint evaluation of these test results, the optimum cement ratio to be prepared for the large scale DMC has been determined as 12%.
At 12% cement content for the curing period of 28 days, 1 trial large scale DMC was made and after that 1 large scale DMC for each cement type was made thus totalling to 5 DMCs. At the end of the curing period, unconfined compressive strength and permeability tests were performed on the cores taken from large scale DMCs.
In order to determine the chemical properties of the different cements used and the chemical bond products formed at the cement-ground interfaces, XRD analysis was carried out on cements and XRD analysis and SEM image analyses were performed on the 28 days curing period DMCs with  6% and 12% cement content.
As the cement ratio and curing time increased in small scale DMC samples, unconfined compressive strength  (UCS) values of the samples also increased. Although the strength of the samples differed in each cement content, the highest strength samples were samples prepared using CEM II cement. Large-scale specimens for the highest strength core samples have been taken to DMC samples prepared with CEM I cement. The strengths of CEM III cement samples were higher than those of CEM I and DMFC-800 fine-grained cements. At the same cement content samples prepared using DMFC-800 were found to have the lowest strength.
In permeability tests of small scale DMC samples, permeability of samples decreased as cement ratio and curing time increased. The permeability values of cement types have changed depending on these two factors. Samples with the lowest permeability coefficient (k) in the permeability tests of large and small scale DMC were found to be the ones that contained DMFC-800 fine-grained cement. The highest permeability samples were CEM III cement samples.