[S059]

Mikronize Kil Katkılı Çimento Enjeksiyonunun Granüler Zeminlerin Geçirimliliğine Etkisinin Araştırılması

¹Atatürk Üniversitesi, İnşaat Mühendisliği Bölümü, Geoteknik Ana Bilim Dalı, Erzurum
²Yıldız Teknik Üniversitesi, İnşaat Mühendisliği Bölümü, Geoteknik Ana Bilim Dalı, İstanbul

ÖZET

Granüler zeminlerin geçirimliliğini azaltmak için enjeksiyon ile zemin boşluklarının doldurulması pratikte yaygın olarak uygulanmaktadır. Zeminlerde hidrolik iletkenliğin azaltılması için kil enjeksiyon uygulamalarının önemli potansiyele sahip olduğu bilinmektedir. Bu çalışmada özel olarak hazırlanmış bir mikronize kilin granüler zeminlerin hidrolik iletkenliğine etkisinin araştırılması amaç edinilmiştir. Bu maksatla araştırmada, Atatürk Üniversitesi Zemin Mekaniği laboratuvarında elde olunan bir mikronize kil, çimento ile farklı oranlarda karıştırılarak groutlar hazırlanmış ve laboratuvar koşullarında granüler zeminlere enjekte edilmiştir. Mikronize kil katkılı çimento groutlar enjeksiyon edilmiş numunelerin geçirimlilik değişimleri araştırılmış ve ayrıca enjeksiyonlu numunelerin mukavemet özellikleri serbest basınç deneyleri ile belirlenmiştir.

Deneysel çalışmalardan mikronize kil katkılı çimento enjeksiyonu yapılan numunelerde geçirimliliğin önemli oranda (referans numunesine göre) azaldığı görülmüştür. Mikronize kil partiküllerinin zemin boşluklarını daha iyi doldurduğu ve mineral yapısına bağlı olarak ortamdaki suyu bünyesinde tuttuğu için geçirimlilik üzerinde olumlu etki gösterdiği düşünülmektedir.

1. GİRİŞ

Enjeksiyon, zemin içerisine süspansiyon veya solüsyon halinde değişik maddelerin (groutların) belirli basınçta püskürtülmesi ile zemin özelliklerinin iyileştirilmesi yöntemidir. Enjeksiyonda amaç zeminin kayma mukavemetini artırmak, hidrolik iletkenlik ve sıkışabilirliğini azaltmaktır [1, 2, 3, 4, 5]. Başarılı bir enjeksiyon zemin boşluklarının yeterli bir şekilde doldurulmasına ve groutlar ile zemin arasındaki bağlantıya bağlıdır [4]. Portland çimentosu zemin enjeksiyonunda başarılı bir şekilde kullanılmaktadır. Hem daha başarılı enjeksiyon yapmak hemde enjeksiyon maliyetinin düşürmek amacıyla, silis dumanı, uçucu kül gibi endüstriyel atıklar ve kil zemin enjeksiyonunda çimento ile birlikte değerlendirilmektedir [6, 7, 8, 9, 10]. Bu çalışmada, özel olarak hazırlanmış bir mikronize kilin granüler zeminlerin hidrolik iletkenliğine ve basınç dayanımına etkisi araştırılmıştır.

2. MATERYAL VE YÖNTEM

2.1. Materyal
Enjeksiyonlu zemin örneklerinin geçirimliliğinin araştırıldığı bu çalışmada USCS sınıflandırma sistemine göre GP (kötü derecelenmiş çakıl) zemin kullanılmıştır. Enjeksiyon malzemesi olarak da portland çimentosu (C) ve CH (yüksek plastisiteli) mikronize kil (MK) kullanılmıştır.

2.2. Yöntem
Kötü derecelenmiş çakıl (GP) zemin, 10 cm çapında 20 cm yüksekliğinde silindirik kalıplara, Dr=%30 ve Dr=%70 sıkılıkta yerleştirilmiş ve enjeksiyona tabi tutulmuştur. Her bir deney en az üç kez tekrar edilmiştir. Kalıplara yerleştirilen bu zemin örneklerine, çimento ve çimento ağırlığının %5, %10 ve %15 oranlarında mikronize kil katkılı karışımlar enjekte edilmiştir. Karışımların su/katı oranları 1/1, 1.5/1 ve 2/1 olarak seçilmiştir ve enjeksiyonlar 100 kPa basınç altında gerçekleştirilmiştir. Enjeksiyon uygulandıktan sonra numuneler kür havuzunda bekletilmiş, 7. ve 28. gündeki hidrolik iletkenlik ve basınç mukavemeti değerleri araştırılmıştır.

3. ARAŞTIRMA BULGULARI

Enjeksiyon yapılan numunelere 7. ve 28. gün sonunda hidrolik iletkenlik ve serbest basınç deneyleri yapılmıştır. Mikronize kil yüzdesine bağlı olarak Dr=%70 rölatif sıkılık için 28. gündeki hidrolik iletkenlik katsayılarının değişim grafikleri Şekil 1-3.’de verilmiştir. Grafikler incelendiğinde, %5 mikronize kil katkılı numunelerde önemli bir değişim görülmezken, %10 ve %15 mikronize kil oranlarında geçirimliliklerin önemli oranda (%90 oranlarında) azaldığı tespit edilmiştir. Yine grafiklerden enjeksiyon karışımlarının (groutların) artan su/katı oranlarına karşın hidrolik iletkenlik değerlerinin göreceli olarak artış gösterdiği görülmektedir.

4.SONUÇLAR

Bu araştırma kapsamında 1/1, 1.5/1, 2/1 su/katı oranlarında, %5, %10, %15 oranlarında mikronize kil katkılı çimento bulamaçları/groutları iki farklı rölatif sıkılıkta (Dr=%30 ve Dr=%70) hazırlanmış granüler zemin ortama 100 kPa enjeksiyon basıncı altında zerk edilmiştir. Enjeksiyonlu numunelerin hidrolik iletkenlik ve basınç dayanımları 7. ve 28. gün de belirlenmiş, elde edilen sonuçlar referans numune (katkısız çimento enjeksiyonu) sonuçları ile kıyaslanmıştır.

Deneysel çalışmalardan mikronize kil katkılı çimento enjeksiyonu yapılan numunelerde geçirimliliğin önemli oranda (referans numunesine göre) azaldığı görülmüştür. Enjeksiyon uygulanan numunelerin 28. gündeki hidrolik iletkenlik değerleri 7. gündeki hidrolik iletkenlik değerlerinden daha küçük çıkmış ve su/katı oranının artmasıyla da artış göstermiştir. Diğer yandan, enjeksiyon uygulanmış numunelerde basınç mukavemeti, karışımlardaki mikronize kil katkısının artışı ile ters orantılı olarak, azalmalar göstermiştir. Bununla beraber enjeksiyonlu numunelerin basınç mukavemeti zamanla artış göstermiş ve 28. günde maksimum basınç dayanımlarına ulaşmıştır.

Mikronize kil partiküllerinin zemin boşluklarını daha iyi doldurduğu ve mineral yapısına bağlı olarak ortamdaki suyu bünyesinde tuttuğu için enjeksiyonlu numunelerin geçirimliliğini azalttığı ve bununla beraber ortamdaki çimentolanmayı azalttığı için de numunelerin basınç dayanımını düşürdüğü tespitine varılmıştır.

---

Şekil 1. Mikronize kil yüzdesine bağlı olarak hidrolik iletkenlik katsayılarının değişimi (28. Gün, s/k:1/1)

Şekil 2. Mikronize kil yüzdesine bağlı olarak hidrolik iletkenlik katsayılarının değişimi (28. Gün, s/k:1.5/1)

Şekil 3. Mikronize kil yüzdesine bağlı olarak hidrolik iletkenlik katsayılarının değişimi (28. Gün, s/k:2/1)