Yüksek plastisiteli kil zeminlerde atık tekstil fiber ve çimento katkısının zeminlerin mühendislik özelliklerine etkisi

Abstract

Dünyanın büyük şehirlerindeki nüfusun hızla artması, yeraltı ve yerüstü yapılaşmanın artmasına neden olarak sınırlı arazi kaynaklarının daha verimli kullanılması gerekliliği ortaya çıkarmıştır. Zemin koşullarının yapı inşası için uygun olmaması durumunda, yapı güvenliğini sağlamak amacıyla zemin iyileştirme uygulamalarına başvurulur. Zemin iyileştirme uygulamalarının hedefi yalnızca zeminin taşıma kapasitesini artırmak, sıvılaşma riskini önlemek ve oturmaları kontrol altına almakla kalmayıp aynı zamanda çevresel etkileri de minimize eden ve maliyeti düşürmeye yönelik sürdürülebilir çözümler sunmalıdır. Zemin iyileştirme alanındaki teknolojik ilerlemeler, geleneksel çimento ve kireç bazlı yöntemlerin ötesine geçerek, son dönemlerdeki endüstriyel gelişmeler ile farklı katkı malzemelerinin de bu alanda kullanımını mümkün kılmaya başlamıştır. Maliyet etkinliği, uygulama kolaylığı ve tekrar edilebilmesi gibi avantajları sayesinde fiber lif takviyeli zeminler, eski yöntemlere göre daha cazip bir alternatif olarak öne çıkmaya başlamıştır. Bu tez çalışmasında yüksek plastisiteli kil ve kil-kum karışımı zeminlere tekstil atığı poliamid fiber eklenmesinin mühendislik özelliklerine olan etkisi araştırılmıştır. Çalışmanın ilk aşamasında Bilecik ili, Pazaryeri bölgesinden elde edilen kil numunesi, yapılan zemin sınıflandırma deneyleri sonucunda Birleşik Zemin Sınıflama Sistemi'nde (USCS) yüksek plastisiteli kil (CH) sınıfında olduğu belirlenmiştir. Çalışmada, kil ve kil-kum karışımlarına toplam ağırlığın %10'u oranında çimento ve sırasıyla %0.5, %1.0 ve %1.5 oranlarında atık tekstil poliamid fiber katılarak 16 farklı karışım deney numunesi oluşturulmuştur. Belirlenen karışım oranlarına göre hazırlanan karışımlar, eşit şekilde karışması için özen gösterilerek hazırlanmış ve sonrasında standart proktor enerjisi ile sıkıştırılmıştır. Standart Proktor deneyi ile karışımların maksimum kuru birim hacim ağırlığına ulaştıkları optimum su içeriği değerleri tespit edildikten sonra, bu değerlere karşılık gelen optimum su içeriğinde numuneler hazırlanmış ve farklı kür sürelerinde (0, 3, 7, 28 ve 90 gün) bekletilmiştir. Kür süresi sonunda numuneler üzerinde serbest basınç ve ultrasonik darbe hızı testi deneyleri yapılarak, karışımların geçen zaman içindeki dayanım ve iç yapı değişimleri incelenmiştir. Yapılan çalışmalar neticesinde tekstil atığı poliamid fiber lifin, %1.0'a kadar olan oranlarda dayanımı ve mühendislik özelliklerini olumlu yönde etkilediğini göstermiştir.The rapid increase in the population in the world's major cities has led to an increase in underground and aboveground construction, necessitating more efficient use of limited land resources. When ground conditions are unsuitable for building construction, ground improvement techniques are employed to ensure the safety of the structure. Ground improvement techniques aim to not only enhance soil bearing capacity, mitigate liquefaction hazards, and manage settlements but also to offer sustainable solutions that minimize environmental effects and reduce costs. Technological advancements in ground improvement have moved beyond traditional cement and lime-based methods, enabling the use of various additives in recent industrial developments. In this thesis study, the effect of adding textile waste polyamide fiber to high plasticity clay and clay-sand mixture soils on their engineering properties was investigated. In the first stage of the study, the clay sample obtained from the Pazaryeri region of Bilecik province was determined to be in the high plasticity clay (CH) class in the Unified Soil Classification System (USCS) as a result of the soil classification tests. In the study, 16 different mixture test samples were created by adding cement at the rate of 10% of the total weight and waste textile polyamide fiber at the rates of 0.5%, 1.0% and 1.5%, respectively, to clay and clay-sand mixtures. The mixtures prepared according to the determined mixing ratios were prepared with care to ensure equal mixing and were then compressed with standard proctor energy. After the optimum water content values at which the mixtures reached their maximum dry unit volume weight were determined by the Proctor test, samples were prepared at the optimum water content corresponding to these values and kept for different curing periods (0, 3, 7, 28 and 90 days). At the end of the curing period, free pressure and ultrasonic pulse velocity experiments were performed on the samples and the strength and internal structure changes of the mixtures over time were examined. As a result of the studies, it has been shown that textile waste polyamide fiber positively affects the strength and engineering properties at rates up to 1.0%.