Bazalt fiber katkısının killi zeminlerin drenajsız kayma direncine etkisi

Abstract

Her alanda olduğu gibi geoteknik mühendisliğinde de çevre dostu malzemelere olan ihtiyaç her geçen gün artmakta olduğundan, zeminlerin mukavemet davranışlarını iyileştirmek için doğal ve kompozit çevre dostu katkı malzemelerinin kullanımı üzerine yapılan çalışmaların sayısı da hızla artmaktadır. Doğal ve yapay elyaflar (fiberler) farklı kullanım alanları yanında zeminlerin bazı mekanik ve fiziksel özelliklerini iyileştirmek için de kullanılabilmektedirler. Doğal bazalttan elde edilen fiberlerin zemin iyileştirmesinde kullanımına yönelik çalışmalar özellikle son 10 yılda literatürde artan sayıda yer almaya başlamıştır. Bu çalışmada, killi bir zeminin serbest basma dayanımına rastgele dağıtılmış bazalt fiber eklenmesinin etkilerini araştırmak için deneysel bir program uygulanmıştır. Çalışma için bir kil zemin örnek olarak seçilmiş ve bu zemin farklı yüzdelerde olmak üzere 6 mm, 12 mm, 24 mm uzunluğunda bazalt fiber ile karıştırılmıştır. Çalışma toplamda 200 adet serbest basma (UC) deneyi içermektedir. Bu çalışmada kullanılan zemin, Birleştirilmiş Zemin Sınıflama Sistemine (USCS) ve Türk Standardına (TS1500) göre yüksek plastisiteli kil (CH) olarak sınıflandırılmıştır. 6 mm, 12 mm ve 24 mm uzunluklarındaki fiberler, doğal zemine ağırlıkça %1, %2 ve %3 oranlarında karıştırılmış ve kil bazalt karışımı farklı su muhtevalarında hazırlanarak standart sıkıştırma (Proktor) enerjisi ile sıkıştırılmıştır. Sıkıştırmadan sonra kalıp içinde sıkıştırılmış her zeminden dört numune alınmış ve bu numuneler üzerinde serbest basma (UC) deneyi yapılmıştır. Ayrıca makroskopik görüntüler ve mikro yapı arasındaki ilişkiyi oluşturmak için, doğal zemin örnekleri ve bazalt fiberleri ile güçlendirilmiş örnekler üzerinde Taramalı Elektron Mikroskobu (SEM) analizleri yapılmıştır. Yapılan deneyler sonucunda bazalt fiber katkısının kullanılan tüm uzunluk ve oranlar için kayma direncini arttırdığı kuru zemin ağırlığına göre %2 oranında bazalt fiber eklenen zeminlerin mukavemetinde maksimum gelişme sağlandığı gösterilmiştir. Çalışma ile bazalt liflerinin zemin özelliklerini iyileştirmek için diğer lif ve katkı türlerine alternatif olabileceği ortaya konmuştur.

As the need for environmentally friendly materials is increasing day by day in geotechnical engineering as in every field, the number of studies on the use of natural and composite environmentally friendly additives to improve the strength behavior of soils is increasing rapidly. Natural and man-made fibers can be used to improve some of the mechanical and physical properties of soils as well as different uses. Studies on the use of natural basalt fibers in soil improvement have been increasing in the literature especially in the last 10 years. In this study, a clayey sample was chosen and this clayey soil was mixed, in different percentages, with 6 mm, 12 mm and 24 mm long basalt fiber. The study covers approximately 200 unconfined compression (UC) tests in total. The soil used in this study was classified as high plasticity clay (CH) according to both Turkish Standard (TS1500) and Unified Soil Classification System (USCS). %1, %2 and %3 basalt fiber added mixtures were prepared and compacted with standard compaction (Proctor) energy. After compaction, four samples were taken from every compacted soil and UC tests were conducted on these samples. In addition, to determine the relationship between macroscopic images and microstructure, Scanning Electron Microscopy (SEM) analyzes were carried out with natural ground samples and samples reinforced with basalt fibers. As a result of the experiments, it was observed that basalt fiber addition increased shear resistance for all lengths and ratios used. It has been shown that the maximum improvement in the shear strength of soils with basalt fiber addition is at the rate of 2% according to dry soil weight. The study showed that basalt fibers can be an alternative to other fiber and additive types to improve soil properties.