Bentonit ve kum karışımlarının geoteknik özelliklerinin belirlenmesi
Geotechnic of bentonite sand mixture determining the features
Yazar: BİLGE TUĞÇE KÖROĞLU ÖZYILMAZ
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ EYYÜB KARAKAN
Kilis 7 Aralık Üniversitesi / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2022
Konu: İnşaat Mühendisliği = Civil Engineering
Dizin: Bentonit = Bentonite ; Beton dayanımı = Concrete strength ; Casagrande deneyi = Casagrande's experiment ; Kum = Sand ; Serbest basınç deneyi = Unconfined compression test

Özet:
Dünyanın çoğu bölgesinde bentonit gibi şişen zeminlere rastlanmaktadır. Kurak iklime sahip bölgelerde, suya doygun olmayan bazı kil zeminlerde, su muhtevasının artması sonucunda büyük miktarda hacim artışları yani şişmeler meydana gelmektedir. Günümüzde birçok alanda bentonit ve kum karışımları kullanılmaktadır. Zeminlerde sızıntı suyunu engellemek, doğru drenajı sağlamak, atıkları engellemek, dolgu yapmak gibi örnekler sıralanabilir. Bu sebeple kum-bentonit karışımlarının geoteknik özelliklerinin incelenmesi önemlidir.
Bu çalışmada; kum ve yüksek plastiteli şişme özelliği gösteren bentonit malzemeleri kullanılmıştır. Kum ve bentonit optimum su içeriğinde belli oranlarda karıştırılarak numuneler hazırlanmıştır. Bu oranlar şöyledir; %100 bentonit, %90 bentonit+%10 kum, %80 bentonit+%20 kum, %70 bentonit+%30 kum, %60 bentonit+%40 kum, %50 bentonit+%50 kum, %40 bentonit+%60 kum, %30 bentonit+%70 kum, %20 bentonit+%80 kum, %10 bentonit+%90 kum, %100 kumdur. Bu numuneler kompaksiyon deneyi, düşen koni deneyi, casagrande deneyi, plastik limit deneyi ve serbest basınç deneyine tabii tutulmuştur. Kompaksiyon deneyi ASTM D-698, Casangrande deneyi ASTM D-4318-00, plastik limit deneyi ASTM D- 4318, düşen koni deneyi ASTM D-4318-00, serbest basınç deneyi ASTM D-2166 standartlarına göre yapılmıştır. Serbest basınç deneyi optimum-2, optimum+2 ve optimum su muhtevası olmak üzere üç ayrı su içeriğine göre yapılmıştır.
Karışımlarda bentonit yüzdesindeki artışla beraber kuru birim hacim ağırlıkta azalış meydana gelmektedir. Likit limit değeri, plastik limit değeri ve plastitise indisi bentonit değeri arttıkça, arttığı tespit edilmiştir. Drenajsız kayma dayanımında ise ters orantı görülmüş bentonit artışına karşın azalma meydana gelmiştir. Bentonit miktarındaki artışla beraber düşen koni deneyindeki batma miktarının arttığı görülmüştür. 
Serbest basınç deneyinde %100 kum karışımında kumun yapısı gereği suyu tutamaması ve plastik hal alamaması neticesinde deneyler yapılamamıştır. On karışım için yapılan deney sonuçları şöyledir: Optimum su içeriğinin %2 fazla su kullanılarak yapılan serbest basınç deneylerinden bentonit yüzdesi ile normal gerilme ve kohezyon değişimi incelenmiş olup, %40' dan %100'e kadar artan bentonit içeriği ile birlikte serbest basınç direnci ve kohezyon artarken, %40' dan sonra azalış söz konusudur. Bentonit-Elastitise Modülü ilişkisinde, bentonit oranı arttıkça elastitise modülü artmaktadır. Optimum su içeriği kullanılarak yapılan serbest basınç deneylerinden bentonit yüzdesiyle normal gerilme ve kohezyon değişimi incelenmiş olup %60'a kadar artış olduğu, %60 ile %90 arasında azalış meydana gelirken %90'dan sıonra tekrar artış olduğu görülmektedir. Bentonit-Elastitise Modülü ilişkisinde, bentonit oranı arttıkça elastitise modülü artmaktadır. Wopt-2'de Bentonit-Gerilme, Bentonit-Kohezyon, Bentonit-Elastitise Modülü ilişkisi incelendiğinde bentonit oranı arttıkça serbest basınç dayanımı, kohezyon ve elastitise modülünün arttığı görülmektedir.

Abstract:
Swelling soils such as bentonite are found in most parts of the world. In regions with arid climates, in some clay soils that are not saturated with water, large volume increases, namely swelling, occur as a result of the increase in water content. Today, bentonite and sand mixtures are used in many areas. Examples such as preventing leachate on floors, providing correct drainage, preventing waste, and filling can be listed. For this reason, it is important to examine the geotechnical properties of sand-bentonite mixtures.
In this study; sand and bentonite materials with high plasticity swelling feature were used. Samples were prepared by mixing sand and bentonite in certain proportions at optimum water content. These ratios are as follows; 100% bentonite, 90% bentonite+10% sand, 80% bentonite+20% sand, 70% bentonite+30% sand, 60% bentonite+40% sand, 50% bentonite+50% sand, 40% bentonite+60% sand, 30% bentonite+% 70 sand, 20% bentonite+80% sand, 10% bentonite+90% sand, 100% sand. These samples were subjected to compaction test, falling cone test, casagrande test, plastic limit test and unconfined pressure test. Experiments were performed according to ASTM standards. Except for the free pressure test, all experiments were performed with optimum water content. The free pressure test was carried out at optimum-2, optimum+2 and optimum water content.
With the increase in the percentage of bentonite in the mixtures, there is a decrease in the dry unit volume weight. It was determined that the liquid limit value, plastic limit value and plasticity index increased as the bentonite value increased. In the undrained shear strength, on the other hand, an inverse proportion was observed, but a decrease occurred despite the increase in bentonite. It was observed that the amount of sinking in the falling cone experiment increased with the increase in the amount of bentonite.
In the free pressure test, the experiments could not be carried out as the sand could not hold water and become plastic due to its structure in the 100% sand mixture. The test results for the pre-mix are as follows: When the Bentonite-Stress, Bentonite-Cohesion relationship is examined in Wop+2, the stress and cohesion increase up to 40% bentonite content, while there is a decrease from 40% bentonite to 100% bentonite. In the bentonite-Elastitise Modulus relationship, as the bentonite ratio increases, the elastitise modulus increases. When the Bentonite-Stress, Bentonite-Cohesion relationship is examined in Wopt, it is seen that while the tension and cohesion increase up to 60% bentonite content, there is a decrease in the content of 60%-90% bentonite and an increase after 90% bentonite. In the bentonite-Elastitise Modulus relationship, as the bentonite ratio increases, the elastitise modulus increases. When the Bentonite-Stress, Bentonite-Cohesion, Bentonite-Elastitise Modulus relationship is examined in Wopt-2, it is seen that the unconfined conpression, cohesion and elastic modulus increase as the bentonite ratio increases.