Tensile strength of cement-fiber treated sands
Çimento ve fiber katkılı kumların çekmede dayanımı
- Tez No: 472819
- Danışmanlar: PROF. DR. AYFER ERKEN
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: İnşaat Mühendisliği, Civil Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2017
- Dil: İngilizce
- Üniversite: İstanbul Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Zemin Mekaniği ve Geoteknik Mühendisliği Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 177
Özet
Temiz kum, çekme mukavemeti olmayan ve düşük kesme mukavemetine sahip bir malzeme olarak kabul edilir. Zeminlerin mühendislik özelliklerini geliştirmek amacıyla diğer katkı malzemeleri ile birleştirerek istenilen özellikler elde edilebilir. Dolayısıyla zeminlerin katkı malzemeleri ile özelliklerinin iyileştirilmesi, zemin iyileştirme kavramı içinde genel olarak gelişen bir yaklaşımı oluşturmaktadır. Zeminin kayma dayanımı, pik kayma mukavemeti, kalıcı kayma mukavemeti, sıkışabilirlik, kuru birim hacim ağırlığı ve hidrolik iletkenlik gibi özellikleri, katkı malzemeleri ile güçlendirilebilir. Zemin güçlendirmesi için zemin stabilitesi geliştirilmeli, taşıma kapasitesi arttırılmalı, oturma potansiyeli ve yanal deformasyonları azaltılmalıdır. Zemine doğal veya sentetik lif eklemek, zemin özelliklerini güçlendirme yöntemlerinden birisidir. Rasgele dağıtılan liflerin çimento, kireç ve değişik bağlayıcı kimyasal katkılarla kombinasyonu ile elde edilen farklı zemin güçlendirme yöntemleri vardır. Zemin özelliklerini iyileştirilme ve güçlendirme uygulamaları yaklaşık bin yıl boyunca sürdürülmektedir. Dünyada zemin stabilizasyonundan sonra inşa edilen çok sayıda tarihi bina vardır. Çimento, en sık ve başarılı şekilde kullanılan zemin stabilizasyon malzemesidir. Zemine çimento ilavesi, inşaat mühendisliği alanında uygulanmakta olan kimyasal stabilizasyon yöntemlerinden en yaygın olanıdır. Zemine eklenebilecek en uygun çimento katkısı aralığı, zemin kuru ağırlığın yüzde 3 ila 10 arasıdır. Çimento katkılı zeminlerin dayanımının, kür süresi ile arttığı bir gerçektir. 28 günlük kür süresinin ardından çimento katkısı ile kazanılan basınç mukavemeti değerleri, katkısız zemin numunesinin basınç mukavemetinin yaklaşık % 90'ı kadardır. Fiber donatılı kum zemin, kumun mühendislik özelliklerinin güçlendirilmesi amacıyla kuma rastgele eklenmiş lif katkısını ifade eder. Kumun kayma dayanımı artar ve kuma sünek davranış kazandırır. Süneklik davranışı, zemine göre yüksek çekme mukavemetine sahip lifi zemin yapısına yerleştirerek elde edilir. Kumlu zeminlere fiber eklenmesi, numuneye uygulanan yük dağılımını değiştirir. Fiber, uygulanan yüke karşı nispeten daha geniş bir kütleyi harekete geçirerek ve malzemenin mekanik tepkisini arttırarak numuneye uygulanan yükleri kavrar ve yeniden dağıtır. Bu çalışmada, fiberin etkisi, iki farklı kum zemin numunesi, Portland çimentosu ve fiber kullanılarak değerlendirildi. Fiber ile takviye edilmiş çimento katkılı zemin numunelerinin gerilme şekil değiştirme ve tekrarlı yükleme altında şekil değiştirme davranışını göstermek için dört farklı test yapılmıştır. Numuneler optimum su içeriği ile hazırlanmış ve kuru birim hacim ağırlığı Modifiye Proctor testinden elde edilen kuru birim hacim ağırlığına yakındır. Bu çalışmada kullanılan testler serbest basınç testi, konsolidasyonsuz drenajsız üç eksenli basınç testi, eğilmede çekme testi ve quasi-statik testtir. Kısmen doymuş numuneler kullanan statik testlerin sonuçları, suyun pik dayanımı azalttığını gösterir. Bununla birlikte, fiber, çimentolu örneğin pik dayanımını ve kalıcı dayanımını bir dereceye kadar arttırmıştır. Güçlendirilmiş ve güçlendirilmemiş kumlardaki azami pik kayma dayanımı ve kalıcı kayma dayanımı, 28 gün boyunca kür edilen numunelere aittir. Ek olarak, fiber üç statik testte pik mukavemetini arttırmış ve katkılı numunenin pik sonrası mukavemet kaybını azaltmıştır. Boyut etkisini anlamak için numuneyi hazırlarken farklı hacimlerde iki farklı kalıp kullanıldı. Boyut etkisi, serbest basınç testi ile değerlendirildi. Deneyler, daha büyük hacimdeki numunenin daha yüksek serbest basınç mukavemetine sahip olduğunu göstermektedir, ancak %3 eksenel şekil değiştirme derecesinden sonra gerçekleşen yenilme sonrasında her iki numunenin kalıcı mukavemeti aynıdır. Tüm testlerde, fiber katkısı, numunenin davranışını gevrekten sünek hale değiştirmiştir. Fibersiz çimentolu zemin aşırı kırılgan davranış sergiler ve yenilme mekanizması görünür haldeki çekme çatlaklarının oluşmasıyla tetiklenir. Yükleme sırasında çekme çatlakları ortaya çıkmaya başladığında, lifler“köprü”görevi yaparak numuneyi etkin bir şekilde tutar ve numunelerin tamamen dağılmasını önler. Son grup deneyler, quasi-statik yulemeli deneylerdir. Tekrarli deneyler, gerilme kontrollü bir şekilde yapilmiştür. Tekrarli yükleme pik gerilmenin belli oranlarinin sagliyacak şekilde 500, 1000 ve 1500 kPa'lık tekrarli gerilme altında gerçekleştirilmiştir. Tekrarli deneyler sonuçları, 500 ve 1000 kPa gerilme altında, fibersiz ve %0.1 fiber oranı olan numunelerin aynı şekil değiştirme seviyesine sahip olduğunu, ancak % 0.2 fiber oranı olan numunelerde daha yüksek eksenel şekil değiştirme seviyesine ulaşıldığını göstermektedir. Bununla birlikte, 1500 kpa'lık tekrarli deneylerde, fibersiz numune en yüksek çevrim sayısına sahip olanı, ikinci olarak fiber oranı %0.1 olan numune ve en düşük çevrim sayısına sahip olanı % 0.2 fiber oranı olan numune olmuştur.
Özet (Çeviri)
Clean sand is considered as a material with no tensile strength and low shear strength. Desired properties can be attained by combining other materials with soil with the purpose of enriching soil's properties. Hence reinforcement of soil is a general improving approach of soil's characteristics. Characteristics such as shear strength, peak strength, residual strength, compressibility, dry density and hydraulic conductivity can be improved by soil reinforcement. Reinforced earth is composed of a composite material, and it alters layer's properties. For soil reinforcement, soil stability must be enriched, bearing capacity must be increased, and settlements must be alleviated, and lateral deformation must be decreased. Adding natural or synthetic fiber to soil is a reinforcement process to modify soil's properties. There are some unconventional methods of soil reinforcement achieved by the combination of randomly distributed fiber with chemical intermixtures such as cement, lime, and chemical resins. Soil stabilization has been conducted for millennia. There are numerous historic buildings throughout the world the were constructed after soil stabilization. Cement is the most frequently and successfully employed stabilizer. The addition of cement to the soil is the most widespread form of chemical stabilization in the civil engineering area. The proper range of cement that can be added to soil is from 3 to 10 percent of by dry weight of soil. It is a commonly known fact that the strength of the cemented soils increases with the curing time. Compressive strength values gained by cemented specimen after 28days curing time is nearly 90 percent of total compressive strength. The definition of the standard fiber-reinforced sand is an enhancement in the mechanical behavior of the soil composite which is combined randomly with fibers throughout the composite to increase the shear strength and give the ductility behavior to sand. Ductility behavior was gained by placing fiber in soil matrix which has high tensile strength than soil. Fiber insertion into the sandy soils changes the load distribution which is applied to a specimen. Fiber grasps and redistributes loads applied to the specimen by mobilizing a relatively wider mass of soil and enhancing the mechanical response of the material. In this series of studies effect of fiber has been evaluated by the use of yellow soil with plastic fine grains and gray sand with non-plastic fine grains, Portland cement, and fiber. There were four various tests has been conducted to illustrate the stress strain, strain number of cycles and stress deflection behavior of cemented specimens which was reinforced with fiber. Samples were prepared with optimum water content, and its dry density is close to the dry density which has been obtained from Modified Proctor test. The tests used in this study were Unconfined compression test, Unconsolidated undrained test, Flexural tensile test and quasi-static test. The results of static tests using partially saturated specimens indicate water decreased the peak stress. Nevertheless, Fiber increased the peak stress and residual strength of cemented specimen to some extent. The maximum peak stress and residual stress in non-reinforced and reinforced sands belong to specimen cured for 28days. Additionally, fiber increased the peak strength and decreased the post-peak loss of reinforced specimen in all three static tests. Two different molds with different volumes were utilized to prepare the sample to comprehend the size effect of the specimens. Size effect of the specimens was assessed by unconfined compression test. Furthermore, experiments indicate that the specimen with bigger volume had higher maximum unconfined compression strength, but after failure in 3% axial strain the residual strength of both specimens are the same where fiber has a paramount impact on the specimens. In all tests, fiber insertion altered the behavior of specimen from brittle to ductile. The last experiment was quasi-static tests. The cyclic test was carried out with conducted with stress controlled way. The cyclic loading was carried out under three peak stresses 500, 1000 and 1500 kPa. The results of cyclic tests indicate that in 500 and 1000 kPa specimen without fiber and with 0.1% fiber ratio has the same level of strain but the specimen with 0.2% fiber ratio has the highest axial strain. Nonetheless, in 1500 kpa cyclic tests specimen without fiber ratio had the highest number of cycles and the second highest was the specimen with 0.1% fiber ratio and the lowest one was the specimen with 0.2% fiber ratio.
Benzer Tezler
- PVA lif donatılı çimento esaslı kompozitlerin mekanik özelliklerinin incelenmesi
Investigation on the mechanical properties of PVA fiber reinforced cement based composits
KEMAL KILIÇ BOĞAZKESEN
Yüksek Lisans
Türkçe
2011
İnşaat Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. HAKAN NURİ ATAHAN
- Synthesis, characterization, and application of a novel thin film composite (TFC) forward osmosis (FO) membrane for seawater desalination
Deniz suyu arıtımı için yeni ince film kaplamalı ileri osmoz (İO) membranı üretimi, karakterizasyonu ve uygulanması
RAED M S ELKHALDI
Doktora
İngilizce
2018
Çevre Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiÇevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. İSMAİL KOYUNCU
- Aşırı kron harabiyetine sahip mandibular molar dişlerde farklı CAD/CAM materyalleri kullanılarak yapılan post-kor destekli tam kron ve endokron restorasyonlarında oluşan stres dağılımlarının sonlu eleman analizi ile karşılaştırılması
Comparison of stress distributions in post-core supported full crown and endocrone restorations using different CAD/CAM materials in mandibular molars with excessive crown destruction, with finite element analysis
TUTKU MERTBAY
Diş Hekimliği Uzmanlık
Türkçe
2023
Diş HekimliğiAnkara ÜniversitesiProtetik Diş Tedavisi Ana Bilim Dalı
PROF. DR. YASEMİN KESKİN
- Lif donatılı yüksek performanslı geopolimer harçların dayanım ve dayanıklılık özellikleri
Strength and durability properties of fiber reinforced high performance geopolymer mortars
MUSTAFA YILMAZ
Yüksek Lisans
Türkçe
2023
İnşaat MühendisliğiKonya Teknik Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ÜLKÜ SULTAN KESKİN
DOÇ. DR. OĞUZHAN ÖZTÜRK
- Bazalt fiber ve çimento katkısının zayıf zeminlerin geoteknik özelliklerine etkisinin araştırılması
Investigation of the effect of basalt fiber and cement additives on geotechnical properties of weak soils
UĞUR MAHİR TÜRKEL
Yüksek Lisans
Türkçe
2019
İnşaat MühendisliğiDüzce Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ALİ ATEŞ