Lif takviyeli geopolimer kolonların zemin stabilizasyonunda kullanımının araştırılması
Investigation of the use of fiber-reinforced geopolymer columns in soil stabilization
Yazar: BAHADIR EKİNCİ
Danışman: DOÇ. DR. YAŞAR AYAZ ; YRD. DOÇ. DR. TALHA SARICI
İnönü Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2024
Konu: İnşaat Mühendisliği = Civil Engineering

Özet:
Bu tez çalışmasında yüksek fırın cürufu ve silis dumanının bağlayıcı malzeme olarak kullanıldığı çelik lif ilave edilmiş geopolimer kompozitlerin zemin stabilizasyonunda kullanımı araştırılmıştır. Tezin ilk aşamasında, yüksek fırın cürufuna üç farklı oranda (%5, %10 ve %15) silis dumanı ikame edilmiştir. Bağlayıcı kısmı bu şekilde üretilen geopolimer hamur numuneleri 8 , 10 ve 12 M NaOH çözeltisi hazırlanarak aktive edilmiştir. Alkali /bağlayıcı oranları ise karışım normal kıvamda olacak şekilde belirlenmiştir. Bu şekilde üretilen geopolimer hamur numuneleri üzerinde 7 ve 28 günlük basınç dayanımı deneyleri gerçekleştirilmiş ve en yüksek basınç dayanımına sahip olan numune grubunun belirlenmesinin ardından tezin ikinci aşamasına geçilmiştir. Tezin ikinci aşamasında ise, yüksek fırın cürufuna % 10 oranında silis dumanı ikamesi ile hazırlanan ve 8 M NaOH ile aktive edilen numune grubuna % 0.5, % 1 ve % 1.5 oranlarında çelik lif ilave edilmiştir. Bu şekilde üretilen numuneler üzerinde ise 7 ve 28 günlük eğilme dayanımı değerleri incelenmiştir. En yüksek eğilme dayanımının gözlendiği %1.5 çelik lif ilave edilen numune grubu belirlendikten sonra, tezin son aşamasına geçilmiştir. Tezin son aşamasında, çapı 50 mm olan üç farklı uzunluğa (100 mm, 150 mm ve 200 mm) sahip geopolimer kazıklar üretilmiş ve bu geopolimer kazıkların zemin stabilizasyonu işleminde kullanılabilirliği araştırılmıştır. Tezin üçüncü aşamasında ise elde edilen optimum karışım oranına sahip geopolimer hamur hazırlanarak farklı boylara sahip geopolimer kazıklar oluşturulmuştur. Zemin yükleme deneylerine tabi tutulan model temel, yerinde dökme geopolimer kazık ve çakma geopolimer kazıkların zemin stabilizasyonu değerleri araştırılmıştır. Model temel ve yerinde döküm geopolimer kazıkların zemin yükleme deneyleri sonucunda yerinde dökme geopolimer kazıkların model temele nazaran daha iyi zemin taşıma gücüne sahip olduğu sonucuna varılmıştır. Ayrıca çakma geopolimer kazıkların zemin taşıma gücü ise yerinde dökme geopolimer kazıklara göre daha yüksek olduğu görülmüştür. Çakma ve yerinde döküm geopolimer kazıkların zemin taşıma gücünü arttırmasının başlıca sebeplerinden biri, zemin üzerine gelen yüklerin daha derine aktarımının sağlanmasıdır. Ayrıca kazık yan yüzeylerin de oluşan sürtünme kuvvetleri ve uç dirençleri sayesinde yüke karşı koymaları durumları da zemin taşıma gücünü arttıran diğer faktörlerdir.
Anahtar Kelimeler: Geopolimer, çelik lif, zemin stabilizasyonu, basınç dayanımı

Abstract:
In this thesis, the use of steel fiber-reinforced geopolymer composites, in which blast furnace slag and silica fume were used as binding materials, in soil stabilization was investigated. In the first stage of the thesis, silica fume was substituted into blast furnace slag at three different rates (5%, 10% and 15%). Geopolymer paste samples, the binder part of which was produced in this way, were activated by preparing 8, 10 and 12 M NaOH solutions. Alkali/binder ratios were determined so that the mixture had normal consistency. 7 and 28-day compressive strength tests were carried out on the geopolymer paste samples produced in this way, and after determining the sample group with the highest compressive strength, the second phase of the thesis was started. In the second stage of the thesis, 0.5%, 1% and 1.5% steel fiber was added to the sample group prepared by substituting 10% silica fume into blast furnace slag and activated with 8 M NaOH. 7 and 28 day bending strength values were examined on the samples produced in this way. After determining the sample group with 1.5% steel fiber addition in which the highest bending strength was observed, the final phase of the thesis was started. In the final stage of the thesis, geopolymer piles with a diameter of 50 mm and three different lengths (100 mm, 150 mm and 200 mm) were produced and the usability of these geopolymer piles in the ground stabilization process was investigated. In the third stage of the thesis, geopolymer dough with the optimum mixture ratio was prepared and geopolymer piles of different lengths were formed. Ground stabilization values of model foundation, cast-in-place geopolymer piles and driven geopolymer piles subjected to ground loading tests were investigated. As a result of the ground loading tests of the model foundation and cast-in-situ geopolymer piles, it was concluded that the cast-in-situ geopolymer piles had better soil bearing capacity than the model foundation. In addition, it has been observed that the ground bearing capacity of driven geopolymer piles is higher than cast-in-place geopolymer piles. One of the main reasons why driven and cast-in-place geopolymer piles increase the ground bearing capacity is that they enable the loads on the ground to be transferred deeper. In addition, the friction forces on the side surfaces of the piles and their ability to resist the load thanks to their end resistance are other factors that increase the soil bearing capacity.
Keywords: Geopolymer, steel fiber, soil stabilization, compressive strength