Derin karıştırma kolonlarının performansını etkileyen faktörlerin model deneylerle araştırılması

Bu tez çalışması ile killi bir zeminde imal edilen uçucu kül katkılı derin karıştırma kolonlarının (DKK) performansını etkileyen parametreler araştırılmıştır. Deneysel çalışmalar, derin karıştırma makinesiyle imal edilen kolonlar (büyük ölçekli DKK) ve mikserle hazırlanan zemin-enjeksiyon karışımları (küçük ölçekli DKK) üzerinde yürütülmüştür. Deneysel çalışmaların tasarımı Taguchi yöntemi kullanılarak yapılmıştır. Her bir araştırma alanında ve ilgili kür süreleri sonunda DKK'nın performans değerleri belirlenerek elde edilen sonuçlar S/N ve çok değişkenli varyans analizleri (ANOVA) ile değerlendirilmiş, regresyon analizleri ile matematiksel modeller kurulmuş, sonrasında optimizasyon çalışmaları yürütülmüştür. Büyük ölçekli DKK imalatlarının yapılabilmesi için öncesinde homojen ve sürekli DKK oluşumu için gerekli imalat parametreleri araştırılmıştır. Optimum imalat parametreleri olarak; çimento dozajı 325 kg/m3, karıştırma bıçaklarının dönme hızı 80 devir/dk, enjeksiyon deliklerinin çapı 3 mm ve zeminin likitlik indisi 1 şeklinde belirlenmiştir. Uçucu kül katkılı DKK tasarımlarında 7, 28 ve 56 gün kür süreleri sonunda DKK'nın serbest basınç (qu) ve üç eksenli basınç dayanımları (quu), zemin iyileştirme derecesi (RI), sıkışma indisi (Cc) ve permeabilite katsayısı (k) değerleri belirlenmiştir. DKK performansının en iyi olduğu durum için optimum imalat parametreleri; bağlayıcı dozajı 425 kg/m3, uçucu kül oranı %40, süper akışkanlaştırıcı katkı oranı %3, su/bağlayıcı oranı 0.8 ve zeminin likitlik indisi 1 olarak belirlenmiştir. DKK uygulamalarında %40 uçucu kül kullanılması ile çimento kullanımı ve enjeksiyon maliyeti %40 oranında azalmış olacaktır. Küçük ölçekli DKK'nın dayanım performansı büyük ölçekli DKK'nın performansına göre qu ve quu değerleri bakımından sırasıyla %40 ve %30 daha fazla iken, konsolidasyon ve permeabilite özelliklerini temsil eden Cc ve k değerlerine göre sırasıyla %20 ve %45 daha az elde edilmiştir. Küçük ve büyük ölçekli DKK tasarımlarında; kür süresi (t), bağlayıcı faktörü (α) ve içeriği (aw) arttığında qu, quu ve RI artarken, Cc ve k azalmaktadır. Karışımın toplam su/bağlayıcı oranı (WT:Wb) ve/veya likitlik indisi (IL,mix) arttıkça qu ve quu azalırken, Cc ve k artmaktadır. DKK performansının en iyi olduğu durum IL,mix=(1.2-1.3)IL olduğunda elde edilmiştir. SEM görüntüleri ile DKK içyapısındaki boşlukların durumu, C-S-H, C-A-H jelleri, CH plakaları ve etrenjit iğnelerinin oluşumu gözlenerek DKK performansı ile ilişkilendirilmiştir. Deneysel ve istatistiki çalışmalardan elde edilen sonuçlar literatürle uyumlu olmuştur.