Nanomalzeme enjeksiyonu ile granüler zeminlerin geoteknik özelliklerinin iyileştirilmesi
Improvement of geotechnical properties of granular soils by nanomaterials injection
Yazar: MEHDI JAFARIAN BAROUGH
Danışman: DOÇ. SEMET ÇELİK
Atatürk Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Nanobilim ve Nanomühendislik Ana Bilim Dalı / Nanobilim ve Nanomühendislik Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2022
Konu: İnşaat Mühendisliği = Civil Engineering
Dizin: Alümina = Alumina ; Basınç dayanımı = Compressive strength ; Enjeksiyonlar = Injections ; Geçirgenlik = Permeability ; Nano-silika = Nano-silica

Özet:
Amaç: Bu tezin amacı, farklı oranlarda nano malzemeler (nano silika ve nano alümina) ve silis dumanı katkısı kullanılarak enjeksiyon yapılmış kötü derecelenmiş bir kum zeminin (SP) mukavemet ve permeabilite özelliklerini araştırırmaktır.
Yöntem:  Tez çalışmasında, su/katı oranı (1,0, 1,4, 1,8), nano malzeme türü (nano silika, nano alümina), nano malzeme oranı ( % 0,3, % 0,6, % 0,9), silis dumanı (% 5) ve zeminin rölatif sıkılığı (% 30, % 70) parametre olarak seçilmiştir. Deneylerde, PÇ 42,5 tipi Portland çimentosu kullanılmıştır. 1. Aşamada enjeksiyon karışımlarının reolojik özelliklerini belirlemek amacıyla Mars Hunisi, Çökelme, Vikat İğnesi deneyleri yapılmıştır. 2. Aşamada silindirik kalıplarda hazırlanmış numunelere enjeksiyon yapılmıştır. Enjeksiyon yapılmış numunler 7 ve 28 gün kür edildikten sonra tek eksenli basınç ve permeabilite deneylerine tabi tutulmuştur. 3. Aşamada ise karışım numuneleri hazırlandıktan sonra tek eksenli basınç deneyleri gerçekleştirilmiştir.
Bulgular: Yapılan deneyler sonucunda, enjeksiyon karışımı olarak çimento ile birlikte nano malzeme ve silis dumanı kullanılmasının numunelerin tek eksenli basınç dayanımını arttırdığı ve permeabiliteyi azalttığı belirlenmiştir.  Tüm rölatif sıkılıklarda hazırlanmış numunelere yapılmış enjeksiyonların tek eksenli basınç dayanımları göz önüne alındığında en yüksek tek eksenli basınç dayanımı % 94,1 Ç + %5SD + % 0,9 NS katkılı ve 28 gün kür edilmiş numuneden 8,847 MPa olarak elde edilmiştir. En düşük permeabilite ise,  Dr=%70 rölatif sıkılıkta, s/k=1,0 oranında ve  % 0,6 nano silika katkılı enjeksiyon yapılmış numuneden elde edilmiştir (2,05 x 10-7 cm/sn ).
Sonuç: Zemin enjeksiyonunda çimento ile birlikte silis dumanı, nano silika ve nano alümina kullanılmasının kum zeminin mukavemetini arttırdığı ve zemin enjeksiyonunda kullanılabileceği belirlenmiştir.

Abstract:
Purpose: The aim of this thesis is to investigate the strength and permeability properties of a poorly graded sand soil (SP) grouted by using different ratios of nanomaterials (nano silica and nano alumina) and also silica fume additivily.
Method: In this study, water to solid ratio (1,0, 1,4, 1,8), nano material type (nano silica, nano alumina), nanomaterial ratio (0,3%, 0,6%, 0,9%), silica fume (5%) and the relative density of sand (30%, 70%) were chosen as parameters. In these experiments, Portland cement PÇ 42,5 was used. In the first step, tests of Marsh Funnel, Settlement, and Vicat Needle determined the rheological properties of the injection mixtures. In the second step, the samples were prepared in cylindrical molds. For 7 and 28 days, these samples were pressurized and tested (permeability tests). In the third step, compressive strength tests of mixture samples were prepared.
Results: The experiments revealed that combining nanomaterial and silica fume in cement as an injection mixture increases the compressive strength of the samples while decreasing permeability. Considering the compressive strength of the injections for prepared samples at all relative densities, the highest compressive strength was obtained as 8,847 MPa in the sample with parametres of %94,1Ç +%5 SD + 0,9% NS cured for 28 days. The lowest permeability was obtained in Dr=70% relative densities, water/solid (w/s) =1,0 and 0,6% nano silica (2,05x10-7 cm/sec). 
Conclusion: It has been determined that the use of silica fume, nano silica, and nano alumina together with cement in soil grouting increases the strength of sand soil and can be used in soil grouting.