Kireç ve uçucu külün ile stabilize edilen şişen killerde esneklik modülü tayini

Abstract

Karayolu kaplama imalatında taşıma gücü zayıf ve şişen zeminlerde zemin iyileştirmesine sıkça ihtiyaç duyulur. İyileştirme işlemleri için en sık kullanılan kimyasal ise kireçtir. Son yıllarda dünyada bu işlem için uçucu kül kullanılması da giderek daha çok kullanılan bir yol olmuştur. Bu çalışmada, %3, %6 kireç ve %20 oranında F sınıfı Çayırhan Termik Santrali uçucu kül katkısının yüksek plastiseli bir kilin mukavemet ve çeşitli modül özelliklerine yaptığı etki incelenmiştir. Arazide kilin yeterince ufalanmamış olması ve topaklar halinde iken kireç ile karıştırılması stabilizasyon derecesini etkilediği için laboratuarda bu durumu temsil edin numuneler hazırlanmıştır. Laboratuarda küçük boyutlu numuneler üzerinde yapılan deneyler, kireç ve uçucu kül ilavesi için ufalama kalitesine bağlı olarak serbest basınç mukavemeti değerlerinin önemli ölçüde değişebileceğini göstermektedir. Tüm numunelerde zemin iyileştirmesi yapılması modül değerlerini de artmıştır. Esneklik modülü değerlerinin statik durum için elde edilen modül değerlerinin iki veya üç katı olarak kabul edilebilmesi nedeni ile, uçucu kül ve kireçli numuneler için Esneklik Modülü değerleri hesaplanmıştır. Tezin diğer bir aşamasında ise, saf ve %3 ve %6 kireç ile stabilize edilmiş numuneler üzerinde Ankara'da Karayolları Genel Müdürlüğü'nde Ar-Ge Laboratuarında Esneklik Modülü deneyleri yapılmıştır. Çalışmanın son aşamasında ise boşluk yapısının nasıl değiştiğini gösteren cıvalı porozimetre deneyleri yapılmıştır. En düşük esneklik modülü değerleri saf numunelerde elde edilmiştir. %3 katkı için yüksek gerilmeler altında stabil kalabilecek bir yapı elde edilememiştir. %6 katkı stabilizasyonu daha stabil yapı saplamıştır. Ufalama kalitesinin Esnelik Modülü değerleri üzerinde çok büyük bir etkisi görülmemiş, ancak mukavemet değerlerini önemli ölçüde etkilemiştir. Son aşamada ise, esnek bir yol kaplaması için laboratuarından elde edilen değerler kullanılarak sonlu elemanlar analizleri yapılmıştır. En yüksek toplam deplasman değeri, iyileştirme yapılmayan durum için elde edilmiştir. Ufalama kalitesi ve katkı maddesi tüm sistemin performansını etkilemektedir.

During road construction, improvement of wear and expansive subgrade soils is often needed. Lime is the most frequently used material for this purpose. In recent years, use of fly ash for chemical treatment has been increasingly widely used. In the first part of this study, 3%, 6% hydrated lime and 20% Class F Çayırhan Thermal Power Plant fly ash were added to a high plasticity clay to see the improvements in strength and several modulus values. Pulverization quality was also investigated. In laboratory experiments conducted on small samples, addition of lime and fly ash increased the strength and modulus values. The amount of improvement depended on the pulverization quality. Based on the fact that, Resilient Modulus is about two to three folds of static modulus, Resilient modulus values for lime and fly ash stabilized samples were calculated. In the other phase of the thesis, pure and 3% and 6% lime stabilized samples were tested for Resilient Modulus in R & D Laboratories of General Directorate of Highways. To see the changes in the micro structure of the samples, mercury intrusion porosimetry experiments were performed. The lowest elasticity modulus of the samples were obtained for pure samples. Three percent stabilizing agent could not produce a structure that can stay stable under high stresses. More stable structures were obtained for 6% stabilization. Pulverization quality did not have a significant effect on Resilient Modulus, however, strength values were significantly affected. In the last stage of tests, the flexible pavement was analyzed by a finite element programusing the parameters obtained in laboratory tests. Highest displacements were obtained for samples without improvement. Pulverization quality, lime and fly ash affected the whole performance of the system.