SONUÇLAR
“ Uçucu Küllerin Zemin Özellikleri Üzerine Etkisinin İncelenmesi” konulu bu çalışmamızda yapay bir puzolan olan uçucu külleri gerek yalnız gerekse kireç ile beraber doğal zemine belli oranlarda karıştırarak zemine ait mühendislik özelliklerinde meydana gelen değişiklikler incelenmiştir.
Bilindiği üzere uçucu küller çoğunlukla kendi başlarına bağlayıcı özelliği çok zayıf olan ancak sulu ortamda kireçle birleştiklerinde bağlayıcılık özelliği artarak puzolanik özellik kazanan bir termik santral katı atığıdır.
Çalışmada fiziksel ve kimyasal yapısını deneysel yöntemlerle belirlediğimiz doğal zemin numunesi öncelikle yalnız uçucu kül ile, sonraki aşamada ise uçucu kül ve kireç ile karıştırılarak ; meydana gelen değişimler katkı oranlarına ve kür sürelerine bağlı olarak laboratuvar ortamında deneysel çalışmalarla belirlenmiştir.
Yapılan deneysel çalışmalar sonucunda elde edilen veriler ve konu ile ilgili yorumlar aşağıda maddeler halinde verilmiştir.
Çalışmada yapılan kıvam limiti deney sonuçları Çizelge 5.5’de verilmiştir. Sonuçlar incelendiği zaman doğal zeminin likit limit değeri artan uçucu kül katkı oranı ve kür süresiyle çok az bir miktarda azalmıştır. Buna karşılık plastik limitte belirgin artışlar meydana gelmiştir. Dolayısıyla artan uçucu kül katkı oranı ile plastisite indisinde bir azalma meydana gelmiştir. Bu değişim kür süresinin artması ile aynı yönde devam etmekte ve zamanla plastisite indisinde büyük bir azalma meydana gelmektedir. Bununla beraber uçucu kül ile birlikte kireç ilave edilmesi durumunda zeminde yumaklaşmalar meydana gelmiş ve zemin plastiklik özelliğini kaybetmiştir. Sonuç olarak gerek yalnız uçucu kül gerekse uçucu kül ve kireç ilavesi ile zeminin plastisite özelliği azalmakta veya CLXXXIII
tamamen kaybolmaktadır. Böylece zeminin sıkışma ve şişme potansiyeli azalmakta, işlenebilirliği artmaktadır.
Çizelge 5.7’de görüldüğü gibi Standart Proktor deneyleri sonucunda, artan katkı oranı ile birlikte kürsüz durumdaki numunelerin maksimum kuru birim hacim ağırlıklarında bir azalma optimum su içeriklerinde bir artış meydana gelmiştir. Ancak bu değişimler yalnız uçucu kül katkısı kullanılması durumunda küçük mertebelerde olurken, uçucu kül ile beraber kireç kullanılması durumunda daha belirgin düzeylerde olmuştur. Elde edilen bu sonuçlara göre uçucu kül veya uçucu kül + kireç ilavesinin zeminin kompaksiyon özelliklerini iyileştirdiğini söyleyebiliriz.
Çizelge 5.8’de verilen serbest basınç deneyi sonuçları incelenecek olursa uçucu kül ve uçucu kül + kireç katkısı ile zeminin kürsüz durumda serbest basınç dayanımı düşmekte ancak kür süresinin artması ile oluşan puzolanik reaksiyonlar sonucu dayanımda belirgin artışlar meydana gelmektedir. Serbest basınç deneyi sonuçlarından görülmüştür ki zemin numunelerinin dayanımı, 90 günlük kür süresi sonunda yalnız uçucu kül kullanılmasıyla doğal durumdaki dayanımın yaklaşık 2 katına çıkarken uçucu kül + kireç kullanılması durumunda 6 katına kadar çıkmıştır. Şekil 5.40-5.45 arasındaki gerilme-eksenel deformasyon grafikleri incelenecek olursa dayanım artışına paralel olarak zeminin rijitliğinde belirgin artışlar olduğu yani zeminin gevrekleştiği görülebilmektedir.
Çizelge 5.9’da yapılan kesme kutusu deney sonuçları incelenecek olursa kayma mukavemetinde, artan katı oranı ve kür süresi ile artışlar meydana gelmektedir. Bu artışlar serbest basınç deney sonuçları ile paralellik göstermektedir. Kayma mukavemetinde meydana gelen artış gerek içsel sürtünme açısında gerekse kohezyonda meydana gelen artışla sağlanmıştır. Ancak içsel sürtünme açısındaki artışlar düşük mertebelerde kalmış, temelde mukavemet artışı kohezyondaki artış ile sağlanmıştır. Şekil 5.64-5.95 arasındaki grafikler incelenecek olursa serbest basınç deneylerinde olduğu gibi zeminde meydana gelen rijitlik artışları CLXXXIV
açıkça görülebilir. Deneyler yapılırken 0,5 mm/dak gibi yüksek bir hızla deney yapılması ve proktor sıkılığındaki numunenin zamanla dayanım ve rijitlik artışı göstermesi nedeniyle kalıcı gerilmeler ölçülememiş ani kırılmalar ile yük boşalması meydana gelmiştir.
Çizelge 5.10’da verilen permeabilite deney sonuçları incelenecek olursa gerek yalnız uçucu kül gerekse uçucu kül + kireç katkısı kürsüz durumda permeabiliteyi arttırmaktadır. Ancak kür süresiyle beraber dayanım artışına paralel olarak permeabilitede bir azalma meydana gelmiştir. Bu azalma yalnız uçucu kül katkılı zeminlerde düşük mertebelerde oluşurken, uçucu kül + kireç katkılı zeminlerde belirgin düzeylere ulaşmış, hatta 90 günlük kür süresi sonunda permeabilite değerleri, doğal zemininkinin bile altına düşmüştür. Konsolidasyon deneyi sonuçlarından görülmüştür ki artan katkı oranı ile
zeminin başlangıç boşluk oranında bir artış meydana gelmiştir. Bununla beraber
numuneler 590 kJ/m3 lük bir enerji ile sıkıştırılmış ve zamanla dayanım
kazanmış oldukları için numunelerin sıkışma sayıları ve hacimsel sıkışma katsayıları çok küçük mertebelerde çıkmıştır. Dolayısıyla konsolidasyon oturması minimum düzeye inmiştir (Çizelge 5.11-5.17).
Deneysel çalışmaların sonuçları incelendiği zaman görülmüştür ki uçucu kül katkısı ile zemin özelliklerinde bir iyileşme sağlanmıştır. Ancak bu iyileşmeler uçucu kül ve kireç karışımları ile sağlanan iyileşmeler yanında çok daha azdır. Dolayısıyla zeminlerin mühendislik özelliklerinde uçucu kül katkısı ile iyileştirme çalışması yapılacak ise uçucu kül yalnız başına değil puzolanik reaksiyonu oluşturmak veya hızlandırmak amacıyla kireç veya çimento gibi bir bağlayıcıyla beraber kullanılmalıdır.
Arazide uygulama yapılmadan önce araziyi temsil eden zemin örnekleri alınmalı, farklı oran ve kür sürelerinde oluşacak değişimler laboratuvar ortamında deneysel olarak gözlenmelidir. Uygun görülen karışım oranı ile arazide bir test sahası hazırlanmalı ve plaka yükleme, penatrasyon, permeabilite deneyi gibi arazi deneyleri ile değişimler farklı kür sürelerinde kontrol edilmelidir.
KAYNAKLAR
Akman, S., Ağırlık Barajlarında Uçucu Küllü Rolkrit Kullanımı, Endüstriyel Atıkların İnşaat Mühendisliğinde Kullanılması sempozyumu, TMMOB İnş. Müh. Odası. Ankara Şb., 9-22, Ankara, 1993.
Alataş, T., Afşin Elbistan Termik santrali Uçucu Külünün Yol Stabilizasyonunda Çeşitli Maddelerle Birlikte Kullanımı Üzerine Bir Araştırma, Fırat Ün. Fen Bilimleri Enst., Doktora Tezi, 146 s., Elazığ, 1996.
Alkaya, D., Uçucu Kül Katkısının Dolgu Zeminlerin Stabilitesine Etkisi, Pamukkale Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Doktora Tezi, 203 s., Denizli, 2002.
Atanur, A., Kireç Stabilizasyonu ve Yol Yapımındaki Tatbikatı, Bayındırlık Bak., KGM yayınları, 180 s., Ankara, 1973.
Atanur, A., Uçucu Küllerin Kimyasal ve Fiziksel Vasıfları ve Yapı Malzemesi Olarak Kullanılması, Bayındırlık Bak., KGM. Yayınları, 219 s., Ankara, 1971.
Aytekin, M., Deneysel Zemin Mekaniği, Akademi Yayınevi, 264 s., Trabzon, 2000. Balta, İ., Doğu Karadeniz Bölgesi Topraklarının Çimento ve Kireçle Stabilizasyonu,
KTÜ Fen Bil. Enstitüsü Doktora Tezi, 97 s., Trabzon, 1984.
Baradan, B., Yapı Malzemesi, Cilt 2, Dokuz Eylül Ün. Y. No:207, 221s., İzmir, 1998. Bowders, J., Usmen, M.A., and Gidley J.S., Stabilized Fly Ash for use as Low-
Permeability Barriers, Geotechnical Practise for Waste Disposal 87: Geotechnical Special Publication, No:13 Ed.:R.D. Woods, pp. 320-447, 1987.
Bowles, J.E., Engineering Properties of Soils and Their Measurement, Mc Graw-Hill Book Co., 187 s., New York, 1970.
Büyüköner, B., Properties of Compacted and Steam Cured Fly Ash Lime Masonryunits, Yüksek Lisans Tezi, ODTÜ, 93 s., Ankara, 1989.
Chu, S.C. and Kao, H.S., A Study of Engineering Properties of A Clay Modified By Fly Ash and Slag, Fly Ash for Soil İmprovement, Geotechnical Special Publication, No:36, s. 89-100, Ed.:Sharp K.D., ASCE, Newyork, 1993.
Çakır, M., Uçucu Kül ile Zemin Stabilizasyonu, İTÜ. Fen Bil. Enst., Yük. Lisans Tezi, 73 s., İstanbul, 1999.
Çokça, E., Frost Susceptibility Properties of Soma-B Fly Ash, Journal of Energy Engineering., Vol.123, No:1, 1-10, 1997.
Das, B.M., Principles of Geotechnical Engineering, PWS-Kent Publishing Co., 665 s., Boston, 1990.
Edil, T., Berthouex, P.M. and Kevin,D., Fly Ash As A Potential Waste Liner, Geotechnical Practise for Waste Disposal 87, Geotechnical Special Publ.No:13 Ed.: Woods, R. D., 447-461, 1987.
EİE, Türkiye Uçucu Küllerinin Özellikleri ve Kullanım Özellikleri, E.İ.E Genel Yayın Direktörlüğü, Ankara, 1979.
Erdinç, M., Uçucu Küllü Betonlarda Dayanım ve Klor Geçirimsizliği, İstanbul Teknik Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, 100 s., İstanbul , 1995.