Geopolimer enjeksiyon tekniği ile kum zeminlerin iyileştirilmesinde bazı parametrelerin etkisinin araştırılması
Investigation of the effect of some parameters on the improvement of sand soils with geopolymer injection technique
Yazar: AHMET NALDAN
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ HARUN AKOĞUZ ; PROF. DR. BÜLENT ÇAĞLAR
Erzincan Binali Yıldırım Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2024
Konu: İnşaat Mühendisliği = Civil Engineering
Dizin: Granüler zeminler = Granular soils ; Kumlu zeminler = Sand soil ; İnce daneli zemin = Fine grained soil

Özet:
Bu çalışma, çevreci, ekonomik ve uygulaması pratik bir geopolimer türü olan atık tuğla tozunun (ATT), enjeksiyon malzemesi olarak zemin iyileştirmede yeniden kullanımının potansiyeline ilişkin bir araştırma sunmaktadır. ATT, geopolimerizasyon reaksiyonu için gerekli olan alüminosilikat öncülünü üretmek amacıyla atık tuğlaların öğütülüp eleme işlemine tabi tutulmasıyla elde edilmiştir. Alkali aktivatör ve atık tuğla tozundan oluşan enjeksiyon solüsyonunun, zeminin dayanımı, enjekte edilebilirliği ve mikro yapısı üzerindeki etkileri farklı parametreler kullanılarak araştırılmıştır. Bu parametreler, solüsyonun sıvı/katı oranları (1,5, 2,0 ve 2,5), alkali aktivatör (NaOH) molariteleri (4, 8, 12 ve 16), zemin türleri (S1, S2 ve S3) ve kürlenme süreleri (7, 28 ve 365 gün) olmak üzere dört parametreden oluşmaktadır. Bu parametrelerin uygulama sonrasındaki dayanımsal ve mikroyapısal anlamdaki etkilerini inceleyebilmek için numuneler üzerinde, Serbest Basınç Deneyi, SEM, XRD, FTIR ve TG/DTG analizleri uygulanmıştır. Yapılan analizler sonucunda alkali ile aktive edilmiş atık tuğla tozu (AAATT)'nun yapısında bulunan CSH jelinin numunelerin dayanım gelişimlerinde önemli bir etkisinin olduğu belirlenmiştir.  Geopolimerle işlenmiş S1, S2 ve S3 zemin numunelerinin en yüksek basınç dayanımlarının, 365 günlük kür işleminin ardından sırasıyla 4,72, 3,79 ve 2,5 MPa'ya ulaştığı ve 365 günlük bu gelişimin, 28 günlük dayanım gelişimine göre önemli ölçüde daha yüksek olduğu tespit edilmiştir. Ayrıca tüm numunelerde sıvı/katı oranının azalmasıyla ve aktivatör konsantrasyonunun artmasıyla (S2 ve S3 zeminleri için 8 Molar'a kadar, S1 zemini için 12 molar'a kadar) numunelerin dayanım değerlerinin arttığı gözlemlenmiştir. Bunun yanında zemin tane boyutunun azaltılması da dayanım özelliklerinin gelişimini olumlu yönde etkilemiştir.

Abstract:
This study presents an investigation on the potential of reusing waste brick powder (WBP), an environmentally friendly, economical, and practical geopolymer type, as an injection material in soil improvement. WBP was obtained by grinding and sieving waste bricks in order to produce the aluminosilicate precursor required for the geopolymerization reaction. The effects of the injection solution consisting of alkali activator and waste brick powder on the strength, injectability, and microstructure of the soil were investigated using different parameters. These parameters consist of four parameters: liquid/solid ratios of the solution (1.5, 2.0, and 2.5), alkali activator (NaOH) molarities (4, 8, 12, and 16), soil types (S1, S2, and S3), and curing times (7, 28, and 365 days). In order to investigate the effects of these parameters on strength and microstructural properties after application, unconfined compression tests, SEM, XRD, FTIR, and TG/DTG analyses were applied to the samples. As a result of the analyses, it was determined that the CSH gel in the structure of alkali-activated waste brick powder (AAWBP) had a significant effect on the strength development of the samples. It was determined that the highest compressive strengths of geopolymer-treated S1, S2, and S3 soil samples reached 4.72, 3.79, and 2.5 MPa, respectively, after 365 days of curing and that this 365-day development was significantly higher than the 28-day strength development. In addition, it was observed that the strength values of the samples increased with the decrease in the liquid/solid ratio and the increase in the activator concentration (up to 8 molars for S2 and S3 soils, up to 12 molars for S1 soil) in all samples. In addition, reducing the soil grain size also positively affected the development of strength properties.