Kötü derecelenmiş kumların endüstriyel atık malzemeler ile iyileştirilmesi
Improvement of poorly graded sands with industrial waste materials
- Tez No: 972733
- Danışmanlar: DR. ÖĞR. ÜYESİ KAVEH DEHGHANIAN, DR. ÖĞR. ÜYESİ EHSAN ETMİNAN
- Tez Türü: Doktora
- Konular: İnşaat Mühendisliği, Civil Engineering
- Anahtar Kelimeler: endüstriyel materyal, kolemanit, öğütülmüş seramik, zemin iyileştirme, geri dönüşüm, doğal atıklar, sürdürülebilirlik, oturma hesabı, plaxis, industrial material, colemanite, ground ceramic, ground improvement, recycling, natural waste, sustainability, settlement calculation, plaxis
- Yıl: 2025
- Dil: Türkçe
- Üniversite: İstanbul Aydın Üniversitesi
- Enstitü: Lisansüstü Eğitim Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: İnşaat Mühendisliği Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Zemin iyileştirmeleri geoteknik mühendisliğinin uğraştığı konular içinde önemli bir yer tutmaktadır. Özellik arz eden dolguların yapımında, sıvılaşma riski taşıyan ortamların iyileştirilmesinde değişik katkı malzemelerinin kullanılması üzerinde çalışmalar yapılmaktadır. Diğer taraftan endüstriyel atık malzemelerinin depolanma, çevre etkileri gibi sorunlar mühendisleri meşgul eden konular arasında yer almaktadır. Endüstriyel atıklar arasında önemli depolama sorunları oluşturan seramik atıkları ile bor türevi kolemanitin ince kumlu zeminlerin iyileştirilmesinde katkısı olabileceği düşünülerek bu çalışma kapsamında irdelenmiştir. Çalışmada referans zemin olarak köşeli, temiz kum örnekleri kullanılmıştır. Endüstriyel ürünlerden bor türevi olan kolemanit ve seramik atıkları öğütülerek 5%, 10% ve 15% oranlarında ince kum örneklerine eklenerek elde edilen karışımların zemin özellikleri belirlenmiştir. Karışımların zemin iyileştirmesine yönelik olarak kullanılabileceği sorgulanmıştır. Üretilen karışımların fiziksel ve mekanik özelliklerini belirlemek için Atterberg limitleri, boşluk oranı, özgül ağırlık, kompaksiyon, geçirgenlik, drenajsız üç eksenli ve dinamik üç eksenli deneyleri gerçekleştirilmiştir. Elde edilen karışımların statik ve dinamik yükler karşısındaki davranışlarını incelemek için PLAXIS 2D sonlu elemanlar programı tarafından benimsenen sayısal modelleme ile statik durumda ve 3 farklı deprem kaydının etkisi altında dinamik halde zemin davranışı belirlenmiştir. Ayrıca kolemanit ve seramik katkılı ince kum zeminler Plaxis sonlu elemanlar programında modellenerek, 1999 Kocaeli deprem kayıtları etkisinde meydana gelen deformasyonlar ve zemin sıvılaşma potansiyeli değerlendirilmiştir. Hazırlanan modellerde program girdilerinde gerçek deney verileri kullanılmış olup, derinlere doğru değişen zemin gerilmelerinin doğal zemin katkısı ile değişimi incelenerek sonuçlara etkili olan faktörler incelenmiştir. Çalışma sonucunda, farklı özellikteki katkı takviyesi ile, kumların mukavemeti ve zemin indeks değerlerini iyileştirmede etkili olduğu bulunmuştur. Deneysel çalışmalara göre optimum sonuçlar elde etmek için her iki katkının da ince kumlu zemine kuru ağırlıkça %15 oranında katılarak kullanılması önerilmektedir. Sayısal statik durumdaki analizlerde katkı miktarı arttıkça oturma davranışı üzerinde olumlu bir etki gözlenmiştir. Dinamik yüklemelerde ise %5 katkı seramik oranı ile iyileştirmenin yeterli olduğu sonucuna varılmıştır. Bunun dışında, maliyet ve çevresel etki değerlendirmesi sonuçları, hem ekonomik hem de ekolojik olarak başka avantajlar olduğunu göstermiştir. Özellikle inceleme konusu katkılar, çimento kullanımıyla artan CO2 emisyonlarını azalttığından, çimento ile zemin iyileştirme yöntemlerine alternatif sunmaktadır. Bu keşifler, sürdürülebilir altyapıların inşasını da içeren yeşil geoteknik mühendisliğinin daha da gelişmesini sağlamaktadır. Son olarak, kullanılan tehlikesiz endüstriyel atıkların kumlu zeminlerin referans numuneye göre dayanımı arttırdığı ve zemin indeks parametrelerini iyileştirmede alternatif bir ürün olabileceği değerlendirilmiştir.
Özet (Çeviri)
Ground improvements hold a significant place in geotechnical engineering. Studies are being conducted on the use of various additives in the construction of specialty fills and in the improvement of environments prone to liquefaction. Furthermore, issues such as the storage and environmental impacts of industrial waste materials are among the issues that preoccupy engineers. Numerous studies are being conducted on the use of various industrial wastes in ground improvement. Among the industrial wastes that pose significant storage problems, ceramic waste and the boron derivative colemanite were investigated within the scope of this study, considering their potential to contribute to the improvement of fine sandy soils. In the study, angular, clean sand samples were used as reference soils. The soil properties of the mixtures were determined by grinding colemanite, a boron derivative from industrial products, and ceramic waste into fine sand samples at various ratios. The study was conducted by adding the additives to the fine sand samples at 5%, 10%, and 15% concentrations. The suitability of the mixtures for ground improvement was investigated. To determine the physical and mechanical properties of the produced mixtures, Atterberg limits, void ratio, specific gravity, compaction, permeability, undrained triaxial, and dynamic triaxial tests were conducted. Finite element software was used to examine the behavior of the resulting mixtures under static and dynamic loading. For this purpose, numerical modeling was used with the PLAXIS 2D finite element program to determine the soil behavior under static and dynamic conditions under the influence of three different earthquake records. Additionally, fine sand soils containing colemanite and ceramic additives were modeled in the Plaxis finite element program, and deformations and soil liquefaction potential resulting from the 1999 Kocaeli earthquake were assessed. Actual test data was used as input for the prepared models, and the factors affecting the results were examined by examining the variation of soil stresses varying with depth and the natural soil contribution. The findings indicated that additive reinforcement with different properties was effective in improving the strength and soil index values of sands. Experimental studies suggest that both admixtures should be added to fine sand soil at a rate of 15% dry weight to achieve optimal results. Numerical static analyses revealed a positive effect on settlement behavior as the admixture amount increased. Under dynamic loading, it was concluded that a 5% admixture/ceramic ratio was sufficient for improvement. Furthermore, cost and environmental impact assessments provide other advantages, both economically and ecologically. Given the increased CO2 emissions associated with cement, it offers an alternative to cement-based ground improvement methods. These discoveries are enabling the further development of green geotechnical engineering, including the construction of sustainable infrastructures. Finally, the studies revealed that the non-hazardous industrial waste sand soils identified as a result of the studies increased in strength compared to the reference sample and could be considered an alternative product for improving soil index parameters.
Benzer Tezler
- Mika içeriği ve inceliğinin kumların dayanım ve sıkışma özelliklerine etkisi
Effect of mica content and fineness on strength and compression properties of sands
SHAHAB EBRAHİMZADEH
Yüksek Lisans
Türkçe
2015
İnşaat MühendisliğiEge Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. SELİM ALTUN
- Development of liquefaction resistance curves of partially saturated sands
Kısmi doygun kumların sıvılaşma direnç eğrilerinin geliştirilmesi
ONUR DENİZ
Yüksek Lisans
İngilizce
2021
Deprem Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ ESRA ECE BAYAT
- Lastik parçacıklarının kumlu zeminlerin kayma dayanımına etkisi
Effect of granular waste tires on the shear strength of sandy soil
KORAY AKTÜRK
Yüksek Lisans
Türkçe
2018
Jeoloji MühendisliğiÇanakkale Onsekiz Mart ÜniversitesiJeoloji Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ ÖZNUR KARACA
- Kuru kumların düşük şekil değiştirme kayma modülünün piezoelektrik Bender elemanlar ile belirlenmesi
Determination of maximum shear modulus of dry sands using piezoelectric Bender elements
LALE ÖNER
Yüksek Lisans
Türkçe
2013
İnşaat MühendisliğiYıldız Teknik Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. MEHMET BERİLGEN
ÖĞR. GÖR. CEM AKGÜNER
- Polimerle ile stabilize edilmiş kumların kayma mukavemetinin laboratuvar deneyleri iel belirlenmesi
Determination of shear strength of polymer reinforced sand by laboratory tests
NEVAL UYSAL
Yüksek Lisans
Türkçe
2014
İnşaat Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. AYKUT ŞENOL