Ferrokrom esaslı geopolimerin kumların kayma dayanımına etkisinin incelenmesi
Investigation of the effect of ferrochrome based geopolymer on the shear strength of sands
- Tez No: 1017017
- Danışmanlar: PROF. DR. YETİŞ BÜLENT SÖNMEZER
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: İnşaat Mühendisliği, Civil Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2026
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Kırıkkale Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Bu çalışmada, ferrokrom baca külü (FBK) esaslı geopolimer katkısının kum zeminlerin kayma dayanımı üzerindeki etkisi deneysel olarak incelenmiştir. Çalışmanın temel amacı, zemin iyileştirmesinde kullanılabilecek optimum katkı oranını belirlemek ve katkının kayma dayanımı parametreleri üzerindeki etkisini nicel olarak ortaya koymaktır. Bu kapsamda katkı oranı, rölatif sıkılık ve düşey gerilme gibi başlıca değişkenler dikkate alınarak hem nihai kayma gerilmesi hem de Mohr–Coulomb dayanım parametreleri değerlendirilmiştir. Deneysel program doğrudan kesme kutusu deneylerinden oluşmaktadır. Kum numuneleri %5, %10 ve %20 FBK-geopolimer katkı oranlarında hazırlanmış; her katkı oranı için %20, %50 ve %80 rölatif sıkılıklar kullanılmıştır. Tüm numuneler 50, 100 ve 150 kPa düşey gerilmeler altında test edilmiştir. Geopolimerleşme için kullanılan alkali aktivatör 10 M molaritede hazırlanmış ve numunelere 60 dakika kür uygulanmıştır. Deney sonuçları Mohr–Coulomb bağıntısı kullanılarak içsel sürtünme açısı (φ) ve kohezyon (c) değerlerinin belirlenmesiyle değerlendirilmiştir. Elde edilen bulgular, katkı kullanılmayan referans kumla karşılaştırıldığında FBK esaslı geopolimer ilavesinin kayma dayanımını anlamlı düzeyde artırdığını göstermiştir. Kayma dayanımındaki artış; katkı oranı, rölatif sıkılık ve düşey gerilme düzeylerinde meydana gelen yükselmelerle ilişkili olup özellikle %20 katkı oranında tüm kademelerde en yüksek nihai kayma gerilmeleri elde edilmiştir. Parametre bazlı incelemelerde ise FBK esaslı geopolimer katkısının hem içsel sürtünme açısını artırdığı hem de efektif kohezyonda iyileşme sağladığı belirlenmiştir. Böylece, katkının kayma direncini sürtünmeli ve kohezyonsal bileşenler üzerinden eş zamanlı olarak yükselttiği ortaya konmuştur. Sonuç olarak, FBK esaslı geopolimer katkısının kum zeminlerin kayma dayanımını artırmada etkili ve uygulanabilir bir zemin iyileştirme yöntemi olduğu saptanmıştır. Çalışma kapsamında %20 katkı oranı optimum performans göstermiş; daha yüksek dayanım değerleri, daha güvenilir gerilme-tepki davranışı ve kademeli gerilme artırımı altında stabil bir mekanik kararlılık sağlamıştır. Ayrıca endüstriyel bir yan ürün olan FBK'nın geopolimer formunda kullanılması, zemin iyileştirmesinde çevresel sürdürülebilirlik ve döngüsel ekonomi açısından da önemli avantajlar sunmaktadır. Bu yönüyle çalışma hem geoteknik mühendisliğine hem de sürdürülebilir malzeme kullanımına katkı sağlamaktadır. İlerleyen dönemlerde farklı zemin türleri ve saha koşulları kapsamında yapılacak çalışmalarla elde edilen bulguların genişletilmesi mümkündür.
Özet (Çeviri)
In this study, the effect of ferrochrome flue dust (FBK)-based geopolymer additive on the shear strength behavior of sandy soils was experimentally investigated. The main objective of the study was to determine the optimum additive ratio that can be used for soil improvement and to quantitatively evaluate the influence of the additive on shear strength parameters. Within this scope, the effects of additive content, relative density, and normal stress were considered, and both ultimate shear stress values and Mohr–Coulomb strength parameters were evaluated. The experimental program consisted of doğrudan kesme box tests. Sand specimens were prepared with 5%, 10%, and 20% FBK-based geopolymer additive contents. For each additive ratio, relative densities of 20%, 50%, and 80% were used. All specimens were tested under normal stresses of 50, 100, and 150 kPa. The alkaline activator used for geopolymerization was prepared at a molarity of 10 M, and the specimens were subjected to a curing period of 60 minutes. The experimental results were interpreted by determining the internal friction angle (φ) and cohesion (c) values using the Mohr–Coulomb failure criterion. The results showed that the addition of FBK-based geopolymer significantly increased the shear strength of sand compared with the untreated reference specimens. The increase in shear strength was associated with increasing additive content, relative density, and normal stress level. In particular, the highest ultimate shear stress values were obtained at the 20% additive ratio for all testing conditions. The parameter-based evaluation indicated that the FBK-based geopolymer additive improved both the internal friction angle and the apparent cohesion of the sand. Therefore, the additive enhanced the shear resistance through both frictional and cohesive strength components. As a result, the FBK-based geopolymer additive was found to be an effective and applicable soil improvement method for increasing the shear strength of sandy soils. Within the scope of this study, the 20% additive ratio exhibited the optimum performance by providing higher strength values, more reliable stress–response behavior, and stable mechanical performance under increasing normal stress levels. Furthermore, the use of FBK, an industrial by-product, in geopolymer form offers significant advantages in terms of environmental sustainability and circular economy in soil improvement applications. In this respect, the study contributes to both geotechnical engineering and the sustainable use of alternative materials. Future studies conducted on different soil types and under varying field conditions may further expand the findings obtained in this research.
Benzer Tezler
- Ferrokrom baca külünün geopolimer betonun mekanik özelliklerine etkisinin incelenmesi
The investigation of the effect of ferrochrome chimney ash on mechanical properties of the geopolymer concrete
TUĞÇE VURAL
Yüksek Lisans
Türkçe
2023
İnşaat MühendisliğiSakarya Uygulamalı Bilimler Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. FERHAT AYDIN
- Yüksek karbonlu ferrokrom üretiminde karbondioksit emisyonu azaltılması için fosil esaslı redükleyiciler yerine karbonize biyoatıkların kullanılması
Use of carbonized bio-waste instead of fossil-based reductants to reduce carbon dioxide emissions in high-carbon ferrochrome production
HANDE ARDIÇOĞLU
Doktora
Türkçe
2025
Metalurji MühendisliğiYıldız Teknik ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. BURAK BİROL
PROF. DR. MUSTAFA BOYRAZLI
- Elazığ ferrokrom cürufunun beton parke taşı ve tuğla üretiminde kulanılabilirliğinin araştırılması
The investigation of Elaziğ ferrochromium slag in feasibility of concrete pavement block and brick
İSMAİL YILDIZ
Doktora
Türkçe
2013
İnşaat MühendisliğiAtatürk Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. RÜSTEM GÜL
- Elazığ ferrokrom cürufundan yüzey kaplama amaçlı Tozaltı kaynak tozu üreti̇mi̇ni̇n araştırılması
Utilization of Elazig ferrochrome slag to produce submerged arc welding powders for hardfacing coatings
MUSTAFA KAPTANOĞLU
Doktora
Türkçe
2016
Metalurji MühendisliğiFırat ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MEHMET EROĞLU
- Mangan ve niyobyum alaşım elementlerinin FE-CR-C esaslı sert dolgu kaplamalarının mekanik özelliklerine ve korozyon davranışına etkisinin incelenmesi
Investigation of the effect of manganese and niobium alloying elements on the mechanical properties and corrosion behavior of fe-CR-C based hardfacing coatings
MUHAMMED CAN GÜLTÜRK
Yüksek Lisans
Türkçe
2025
Makine MühendisliğiEge ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. NİLAY ÇÖMEZ