Kireç stabilizasyonunun uzun dönem içinde oluşan çimento minerallerine etkileri

Abstract

KİREÇ STABİLIZASYONUN UZUN DÖNEM İÇİNDE OLUŞAN ÇİMENTO MİNERALLERİNE ETKİLERİ Cüneyt YILMAZ Anahtar kelimeler: Kaolin, Bentonit, Kireç, Stabilizasyon, Mineraloji, XRD, SEM Özet: Bu çalışmanın amacı, kireç stabilizasyonu ile oluşan çimento minerallerindeki değişimleri incelemektir. Bu çalışmada Smektit grubu kil minerallerinden olan Bentonit ile Kaolinit - Serpatin grubu kil minerallerinden olan Kaolin ile deneyler yapılmıştır. Bu çalışmada kullanılan uzun dönem veriler Kavak (1996) tarafından 1 15 ay kür edilmiş olan numuneler üzerinde uygulanmıştır. İlk aşamada her iki kilin geoteknik özellikleri belirlenmiştir. Atterberg Limitleri kullanılarak her iki kil için optimum kireç miktarları belirlenmiştir. Kaolin için %4, bentonit için %8 kireç oranı kullanılmıştır. Bunun yanı sıra uzun dönemde, kaolin için %12, bentonit için %4 ve %12 kireç oranlarında da çalışmalar yapılmıştır. Sonraki aşamada Proktor deneyleri yapılarak her iki zeminin optimum su muhtevaları ve maksimum kuru birim hacim ağırlıkları belirlenmiştir. Sonuçlar incelendiğinde kirecin, optimum su muhtevasını arttırdığı, maksimum kuru birim hacim ağırlık değerini düşürdüğü görülmüştür. Mukavemet artışlarını belirlemek amacıyla Serbest Basınç deneyleri yapılmıştır. Deney sonuçları incelendiğinde, zeminin mukavemetinin zaman içerisinde sürekli olarak arttığı gözlenmiştir. Doğal kaolinin serbest basıncı 68 kPa iken kireç ilavesi sonucu 28 gün kür edilen numunelerin serbest basınçlarında 2 1 kata varan artışlar gözlenmiş ve bu değerin 1435 kPa' a kadar arttığı saptanmıştır. 1 1 5 ay kür edilen kaolin - kireç karışımının serbest basınç değeri ise 2480 kPa' a kadar ulaşmıştır. Doğal bentonit için serbest basınç değeri 48 kPa iken, kireç ilavesi ile 28 günlük kür sonunda 17 kat artışla bu değer 843 kPa' a kadar çıkmıştır. 1 15 ay sonunda ise 1300 kPa' a ulaşmıştır. Bunun dışında CBR (Kaliforniya Taşıma Oranı) deneyleri de kuru ve yaş olarak yapılmıştır. Doğal kaolin için kuru ve yaş CBR değerleri 2 iken, kireç ilavesi ile 28 gün sonunda sırasıyla 89 ve 58 olarak saptanmıştır. Doğal bentonit için kuru ve yaş CBR değerleri 4 ve 1 iken, kireç ilavesi ile 28 gün sonunda bu değerler sırasıyla 48 ve 33 olarak bulunmuştur. Kireç stabilizasyonunun yol alt yapısında kullanıldığında CBR değerleri arttığı için maliyetler azalacaktır. Çalışmanın ikinci aşamasında mineralojik analizler yapılmıştır. Öncelikle her iki zeminin kimyasal analizleri yapılmış ve bileşimlerini oluşturan yapıların oranları belirlenmiştir. Daha sonra kristal yapılarını belirlemek amacıyla XRD (X - Işını Difraktometresi) ve SEM (Taramalı Elektron Mikroskobu) analizleri yapılmıştır. Analiz sonuçları incelendiğinde, kireç ile karıştırılan kaolinin yapısında Laumonthit mineralleri oluşmuştur. Kireç ilave edilen bentonitin yapısında ise Anorthit mineralleri oluşmuştur.

EFFECT ON LIME STABILIZATION TO LONG TERM OCCURED CEMENT MINERALS Cüneyt YILMAZ Key words: Kaoline, Bentonite, Lime, Stabilization, Mineralogy, XRD, SEM Abstract: The objective of this study is to examine changes on cement minerals that occur with lime stabilization. In this study, some tests are done with kaolin which is a clay mineral of Kaolinit - Serpatin and bentonit which is a clay mineral of Smectit. Long term data in this study are carried out on samples which are cured about 1 1 5 months by Kavak (1996). In the first stage, geotechnical properties of both clays are determined. According to Atterberg Limits it is used, lime ratio 4 % by weight for kaoline and 8 % for bentonite. In addition, It is also studied lime ratio 12 % for kaoline and lime ratio 4 % and 12 % for bentonite. In the following stage, optimum water content and maximum dry density of both clays with proctor tests are determined. When the results are examined it is observed that lime increases optimum water content and reduces maximum dry density. The Unconfined compressive strength (UCS) value of the natural kaoline is 68 kPa. The value increases to 1435 kPa in 28 days curing. This value is 21 times of the initial value. The UCS reaches to 2480 kPa in 115 months curing. The UCS of natural bentonit is 48 kPa. The value increases to 843 kPa in 28 days curing. The value is 17 times of the initial value. The UCS reaches to 1300 kPa in 115 months curing. CBR tests are done dry and wet. Dry and wet CBR of natural kaoline is found as 2. These values are found as 89 and 58 respectively, in 28 days curing at 21 °C. CBR of natural bentonite is found as 4 and wet CBR of natural bentonite is found asl. These values are found as 48 and 33 respectively, in 28 days curing. When the lime stabilization is used for a road cross - section, the cost will be less due to the high CBR values. In the second stage, minerological analysis are done. Primarily chemical analysis for both clays are done and the ratios of configuration of composition are determined. Then, XRD (X - Ray Difraktometer) and SEM (Scanning Electron Microscope) analysis to determine structural of crystal for kaoline and bentonite are done. When the results of analysis are studied, Laumonthite minerals occur in the structure of kaoline when lime is added. Anorthite minerals occur in the structure of bentonite when lime is added. m