A laboratory study on the use of lime columns to improve expansive soils
Şişen zeminleri iyileştirmek için kireç kolonları kullanılması üzerine laboratuvar çalışması
- Tez No: 847524
- Danışmanlar: PROF. DR. ERDAL ÇOKÇA
- Tez Türü: Doktora
- Konular: İnşaat Mühendisliği, Civil Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2021
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Geoteknik Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Geoteknik Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 262
Özet
Şişen zeminler, mevsimsel nem değişikliklerinden dolayı oluşan döngüsel büzüşme-şişme davranışlarıyla tanınırlar. Şişen zeminlerde meydana gelen döngüsel hareketler, bu zeminlerin mineralojik yapısına bağlı olarak parçacık düzeyindeki fiziko-kimyasal değişimlerinden ileri gelmektedir. Su içeriği değişimine yatkın zemin derinliği, aktif derinlik olarak bilinir ve önceki çalışmalara göre bu derinlik değişiklik gösterir. Bu derinliklerdeki hareketler, altyapıları örten zeminlerdeki önemli deformasyonları yüzeyde yansıtır. Sonuç olarak, bu tür zeminler üzerinde herhangi bir yapı çalışmasından önce şişen zeminlerin iyileştirilmesi gerekmektedir. Mevcut yöntemlerin birçoğu derin zemin stabilizasyonuna uygun olmadığı için bu araştırmada kireç kolon tekniği ile zemin iyileştirilmesi çalışılmıştır. Şişen zeminlerin stabilizasyonu için kireç kolon tekniği uygulanmıştır. Bununla birlikte lignosülfonat içeren kireç kolon, literatürde çalışılmamıştır. Bu çalışmanın esas amacı, kireç kolon tekniği üzerindeki lignosülfonat etkisinin araştırılmasıdır. Kaolinin ve bentonitin karıştırılmasıyla oluşturulan yüksek plastisiteli bir kil numunesi üzerinde laboratuvar çalışmaları yürütülmüştür. Stabilizasyon süresi boyunca iyileştirilmiş numunelerin serbest basınç mukavemeti, şişme potansiyeli, permeabilite katsayısı, CEC, SSA değişimi araştırılmıştır. Boyut etkisinin test sonuçları üzerindeki etkisi farklı ölçeklerdeki kalıplar kullanılarak araştırılmıştır. Zemin içerisindeki kireç difüzyonu, bu teknikte önemli bir faktördür. Zemin içerisindeki kireç difüzyonunu artırmak için kireç kolonlara katkı malzemesi olarak lignosülfonat ilave edilmiştir. Kireç kolonu tekniğinin, hem şişme davranışını en aza indirmedeki hem de zeminin mukavemetini önemli derinliklere kadar değiştirmedeki etkinliği kapsamlı laboratuvar çalışmaları yürüterek araştırılmıştır. Lignosülfonatlı kireç kolon metodunun etkisi, şişen zeminlerin kabarma hareketi bakımından değerlendirilmiştir. Bu çalışmada yeni bir metod tasarlanmıştır: Birleştirilmiş iyileştirme metodu, ön ıslatma, lignosülfonatlı kireç kolon ve geotextile+ankraj tekniklerini içermektedir. LLC ile iyileştirilen numuneler 37 adet kolondan oluşurken, CIM ile iyileştirilen numunelerde kolon sayısı yalnızca 19 adettir. Zemin parametrelerindeki değişim, iyileştirilmiş ve iyileştirilmemiş numuneler test edilerek araştırılmıştır. Serbest şişme ve CBR deney sonuçları, her iki iyileştirme metodunun, zemin özelliklerini kür etkisi ile güçlendirdiğini göstermektedir. Ek olarak, kolonlar arasındaki bir bölgeden alınan numunelerin özelliklerindeki değişim, serbest şişme deneyi, tek eksenli basınç deneyi, SEM-EDX analizi gibi testlerle gözlemlenmiştir. Bu test ve analizlerin sonuçları, zemin özelliklerinin bu metodlar ile iyileştiğini aşağıda belirtildiği gibi göstermiştir: Kireç kolon stabilizayonunda, kireç kolonun yüksekliği aktif bölgenin derinliği kadar olmalıdır. Kireç kolonun su muhtevası arttığında, kireç kolon metodu ile iyileştirilen numunelerin şişme potansiyeli azalmaktadır. Kireç kolona lignosülfonat ilavesi, bu çalışmada hazırlanan şişen zemin içerisindeki kireç parçacıklarının difüzyon hızını artırmıştır. Stabilizasyon için kalsiyum lignosülfonat, sodyum lignosülfonata göre daha etkilidir. Lignosülfonat kireç kolon ile iyileştirilen numunelerin serbest basınç mukavemeti, iyileştirilmemiş numunelerinkinden daha büyüktür. Birleştirilmiş iyileştirme metodu (CIM) ile iyileştirilen numuneler, bu çalışmada hazırlanan iyileştirilmemiş ve diğer iyileştirilen numunlere göre hacimsel değişikliğe karşı daha rijit ve dayanıklıdır. Aynı zamanda CIM metodunun iyileştirme süreci, bu çalışmada uygulanan diğer metodlara göre daha hızlıdır. Bu çalışmada bir tasarım yöntemi (CIM) geliştirilmiş ve alt temel kil tabakalarının aktif derinlikteki yüksek şişme potansiyelinin bu yöntemle düşük şişme potansiyeli değerlerine indirilebileceği gösterilmiştir.
Özet (Çeviri)
Expansive soils are well-known for their cyclic shrink-swell behavior due to seasonal moisture changes. These cyclic movements of expansive soils are due to physico-chemical changes at the particle level that are dependent on mineralogical composition of these soils. The soil depths susceptible to moisture changes are known as active depths and based on previous studies vary from shallow to deep depths. Movements from these depths reflect to the surface leading to considerable deformation to overlying infrastructures. Therefore, it is necessary to improve the expansive soils prior to any construction activity on these soils. Since several available methods are unsuitable for deep soil stabilization, soil improvement with lime column technique is studied in this research. Lime column technique has been applied for stabilizations of expansive soil. However, lime column which contains lignosulfonate has not been studied in the literature. The main objective of this study is that investigation of influence of lignosulfonate on lime column technique. Laboratory testing program is conducted with a high plasticity clay specimen consisting of kaolinite and bentonite mixed in laboratory. The change of unconfined compressive strength, swelling potential, coefficient of permeability, CEC and SSA of the treated specimen during the stabilization process is studied. The effect of scale of specimens on the test results were studied using different size boxes. Lime diffusion into the soil is a considerable factor in this technique. Lignosulfonate as an additive material is added to the lime column to accelerate lime diffusion into the soil. The effectiveness of the lime column technique in both minimizing swell behaviour and changing the strength of expansive soils up to considerable depths are investigated in the present research by conducting comprehensive laboratory studies. The effectiveness of lignosulfonate lime column (LLC) treatment method is evaluated in terms of reducing heave movements of underlying expansive soils. A new method is proposed in this study: the combined improvement method (CIM) which includes three techniques that are prewetting, lignosulfonate lime columns, and geotextile+anchor. While the treated specimens with LLC included 37 pieces column, the number of the columns installed in treated specimen with CIM is only 19. The change of soil parameters are analyzed by testing both treated samples and untreated samples. The results of the free swell test, CBR test showed that both improvement methods strengthen the soil properties with the curing period. Besides, the change of properties of specimens taken from a region placed between the columns was observed by using the free swell test, unconfined compressive strength test, SEM-EDX analysis. The outputs of these tests and analyses indicated that the soil properties improved with these methods as follows: The height of the lime column should be the depth of the active zone during the lime column stabilization. The swelling potential of the treated specimen with the lime column method decreases as the water content of the lime columns increase. The addition of the lignosulfonate to lime columns increases the diffusion rate of the lime particles into the expansive soil specimen prepared in this study. The calcium lignosulfonate type is more effective than the sodium lignosulfonate for stabilization. The unconfined compressive strengths of the treated specimens with lignosulfonate lime columns are greater than the untreated specimens. The treated specimen with CIM is more stable and resistant to volumetric change than both the other treated specimens and untreated specimens prepared in this study. Also, the improvement process of the CIM method is faster than the other methods applied in this study. In this study, a design method (CIM) was developed and it has been shown that the high swelling potential of subgrade clay layers, in the active depth, can be reduced to low swelling potential values by this method.
Benzer Tezler
- Flue gas desulfurization by wet lime scrubbing
Başlık çevirisi yok
F.SEZER TURALLIOĞLU
Doktora
İngilizce
1994
Çevre MühendisliğiDokuz Eylül ÜniversitesiÇevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ADEM ÖZER
- Geçirimsizlik perde ve şilteleri için kullanılan zeminlerin iyileştirilmesi
Improvement of soils used in walls, liners and covers for waste disposal
ŞULE KAHYA
- Cam elyaf takviyeli polyester (CTP) katkısının ince daneli zemin özelliklerine etkisi
Effect of glass fiber reinforced polyester (GRP) additive on fine grain soil properties
MURAT SÜMBÜL
Yüksek Lisans
Türkçe
2023
İnşaat MühendisliğiSakarya Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. AŞKIN ÖZOCAK
- Tarihi tuğlalarla örülen yığma kolonların harç takviyeli bazalt lifli kumaşlar ile sargılanması
External jacketing of historical walls with basalt fiber mesh reinforced mortar
İREM AYŞE YILMAZ
Yüksek Lisans
Türkçe
2014
İnşaat Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ALPER İLKİ
- Development of a new technology for delignification process
Delignifikasyon için yeni bir teknoloji geliştirilmesi
ERDEM TEZCAN
Doktora
İngilizce
2016
Bilim ve Teknolojiİstanbul Teknik ÜniversitesiMoleküler Biyoloji-Genetik ve Biyoteknoloji Ana Bilim Dalı
PROF. DR. OYA ATICI