Asidik ve bazik tüf katkılarının yüksek plastisiteli killerin konsolidasyonuna etkisi
The effect of acidic and basic tuff additives on consolidation of high plasticity clays
Yazar: NEVİN KÜÇÜKASLAN KORKMAZER
Danışman: PROF. DR. ZÜLFÜ GÜROCAK
Fırat Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Jeoloji Ana Bilim Dalı / Uygulamalı Jeoloji Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2021
Konu: Jeoloji Mühendisliği = Geological Engineering

Özet:
Killi zeminlerin sıkışma, geçirimlilik ve dayanım gibi temel mühendislik özelliklerinin iyileştirilmesinde en fazla tercih edilen yöntem stabilizasyondur. Farklı tür ve oranlarda katkı maddesi eklenen killi zeminlerde stabilizasyon sonrasında oluşan puzolanik reaksiyonlar sonucunda, zeminin dayanımında artış, oturma, şişme ve geçirimlilikte ise azalmalar meydana gelmektedir. Stabilizasyonda kullanılan ve puzolan adı verilen doğal veya yapay malzemeler ile gerçekleştirilen bu işlemde en yaygın tercih edilen malzemeler kireç, silis dumanı, uçucu kül, pomza, mermer tozu, çimento ve tüftür. Kullanılacak olan puzolanın ekonomik, kolay elde edilebilir ve çevre dostu olması önem taşımaktadır. Bu nedenle, yapay puzolanik malzeme yerine pomza ve tüf gibi doğal malzemelerin kullanımının yaygınlaştırılması ve bu tür doğal puzolanların killi zeminlerin mühendislik özellikleri üzerindeki etkilerinin incelenmesi gereklidir.
Bu çalışmada, katkı malzemesi olarak Gümüşhane bölgesinde yüzeyleyen Kızılkaya Foramsyonu'na ait asidik karakterli tüfler ve Elazığ bölgesinde yüzeyeyleyen Karabakır Formasyonu'na ait bazik karakterli tüfler seçilmiştir. Yüksek plastisiteli bentonite farklı oranlarda eklenen bu tüflerin, bentonitin konsolidasyon özellikleri ile şişme potansiyeline olan etkileri incelenmiştir. Bu amaçla hazırlanan katkısız bentonit ve tüf katkılı örneklerde kür öncesi ve sonrasında konsolidasyon deneyleri yapılarak, asidik ve bazik tüf katkısının killi zeminlerde konsolidasyonun süresi hakkında bilgi veren konsolidasyon katsayısı (Cv) üzerindeki etkileri belirlenmiştir. Ayrıca, şişme potansiyeline olan etkileri belirlemek amacıyla katkısız bentonit ve tüf katkılı örneklerde kür öncesi ve sonrasında şişme basıncı ve şişme yüzdesi deneyleri yapılmıştır.
Yapılan deneysel çalışmalar sonucunda, katkı oranının %5 olması halinde asidik tüflerin bazik tüflere göre örneklerin Cv değerlerini daha fazla artırdığı ve şişme basıncını ise daha fazla azalttığı belirlenmiştir. Asidik ve bazik tüflerin şişme yüzdesi üzerindeki etkisi benzerdir ve katkı oranına bağlı olarak örneklerde şişme yüzdeleri azalma göstermektedir. Elde edilen sonuçlar hem asidik hemde bazik karakterli tüflerin yüksek plastisiteli killi zeminlerin konsolidasyon ve şişme potansiyeli üzerinde önemli bir etkiye sahip olduğunu göstermektedir.

Abstract:
Stabilization is the most preferred method for improving basic engineering properties such as compaction, permeability and strength of clayey soils. As a result of the pozzolanic reactions that occur after stabilization in clayey soils by adding different types and ratios of additives, an increase in the strength of the soil and a decrease in the settlement, swelling and permeability occur.
Lime, silica fume, fly ash, pumice, marble dust, cement and tuff are called as pozzolans and are the most commonly preferred natural or artificial materials used in stabilization. It is important that the pozzolans to be used should be economical, easily acquirable and environmentally friendly. Therefore, it is necessary to expand the use of natural materials such as pumice and tuff instead of artificial pozzolanic material and to examine the effects of such natural pozzolans on the engineering properties of clayey soils.
In this study, acidic characteristic tuffs of Kizilkaya Formation that cropped out in Gumushane region and basic characterized tuffs of Karabakir Formation cropped out in Elazig region were selected as additive material. These tuffs were added to the high plasticity bentonite in different ratios and the effects of these tuffs over the consolidation properties and swelling potential of bentonite were investigated.
Consolidation tests were carried out both before and after curing on the pure bentonite and tuff added samples those prepared for this purpose, and the effects of acidic and basic tuff additives on the consolidation coefficient (Cv), which gives information about the consolidation time in clayey soils, were determined. In addition, in order to determine the effects on the swelling potential, swelling pressure and swelling percentage tests were carried out both before and after curing on the additive-free bentonite and tuff added samples.
As a result of the experimental studies, if the additive ratio was 5%, it was determined that acidic tuffs increased the Cv values of the samples more and decreased the swelling pressure when compared to basic tuffs. The effect of acidic and alkaline tuffs on the percentage of swelling is similar and the percentage of swelling in the samples decreases depending on the additive ratio. The results showed that both acidic and alkaline tuffs have a significant effect on the consolidation and swelling potential of high plasticity clayey soils.