Yüzey aktif madde ile muamele edilmiş kilin mukavemet özelliklerinin araştırılması

Abstract

Günümüzde özel mühendislik malzemelerinin üretilmesinde nanomalzeme olarak kullanılan kil zeminler aynı zamanda katı atık depolama alanlarında ve barajlarda geçirimsiz yapı elemanı olarak kullanılmaktadır. Killerin mühendislik özellikleri kilin mineral ve kimyasal yapısına bağlıdır. Killer su ile karşılaştıklarında bünyelerinde kabarma (şişme) gibi hacim değişiklikleri meydana gelir ve mukavemet özellikleri değişebilir. Su karşısındaki davranış değişikliği nedeniyle killerin bünyelerine aldıkları su ile şişen kil zeminin taşıma gücü önemli derecede azalmaktadır. Bu problemleri çözebilmek için kil zeminlerin kimyasal katkılarla stabilizasyonu yaygın olarak araştırılan bir konudur. Killerin yüzey aktif madde adsorbsiyonu ile iyileştirilmesi ve nanomalzeme olarak kullanılması ise son yıllarda araştırmacıların ilgisini çekmektedir.Bu çalışma kapsamında, mineral özellikleri belirlenen kil, katyonik bir yüzey aktif madde kullanılarak modifiye edilmiş ve kilin mukavemet özellikleri araştırılmıştır. Bu amaçla kilin elektrokinetik özellikleri incelenmiştir. Katkısız ve katkılı kil numunelere X-ışını difraksiyon analizleri, katyon değişim kapasitesi, zeta potansiyeli, elektrik iletkenlik, pH, kıvam limitleri, dane birim hacim ağırlık, kompaksiyon, serbest basınç ve kesme kutusu deneyleri yapılmıştır. Katkılı killerle yapılan deney sonuçları, referans kabul edilen katkısız kile ait sonuçlarla karşılaştırılmıştır.Deney sonuçlarından, katkılı killerin suya karşı ilgisinin azaldığı, numunelerin hidrofobik davranış sergilediği, konsolidasyonsuz-drenajsız kohezyonunda kısmi bir azalma olduğu ve kayma mukavemeti açısının ise önemli bir değişim göstermediği gözlenmiştir. Ayrıca katkı yüzdesinin artışı ile numunelerin serbest basınç ve kayma mukavemetinde de bir azalma olduğu görülmüştür.

Clayey soils which are used as nanomaterials in production of special engineering materials are used for impermeable structural materials in leachate areas and dams. Engineering properties of clayey soils are related with mineralogical and chemical structure of clay. Volume changes like swelling are occured when clayey soils connected with water and strenght properties may be changed. The bearing capacity of clayey soil decreases with water because of structural changes in the presence of water. For solving these problems soil modification with chemical stabilization are widely studied. Modification of clay with surfactant adsorbtion and used for nanomaterial are taking interest of investigators in recent years.In this study, a mineralogical properties specified clayey soil is modified with a cationic surfactant and strength properties of modified clay are investigated. For this purpose; electrokinetic properties of modified clay are investigated. X-ray diffraction analysis, cation exchange capacity, zeta potential, electrical conductivity, pH, consistency limits, grain unit weight, compaction, unconfined compression and direct shear tests were carried out on natural and modified clayey soil samples. The test results of modified clays are compared with reference taken natural clay test results.From test results it is observed that the water affinity of clayey soils are decreased, the clayey soil behaviour became hydrofobic, the unconsolidated-undrained cohesion of soils are decreased partially and the internal friction angle is being stable. Also, increasing of chemical concentration, unconfined compression strength and shear strength of samples are decreased.