Genleşen karayolu taban zeminlerinin mühendislik özelliklerinin atık kâğıt fabrikası arıtma suyu çamuru ile iyileştirilmesi

Bu tez çalışmasında, farklı şişme-büzülme özelliklerine sahip üç farklı karayolu taban zemininin geoteknik ve mühendislik özellikleri atık kâğıt fabrikası arıtma suyu çamuru (KFASÇ) kullanarak iyileştirilmeye çalışılmıştır. Bu amaç doğrultusunda ilk olarak taban zeminlere kuru ağırlığınca %3, %6, %9, %12 ve %15 oranlarında KFASÇ eklenmiş ve plastisite, şişme-büzülme, kompaksiyon, serbest basınç dayanımı (UCS), Kaliforniya taşıma oranı (CBR), direkt kesme kutusu, düşen koni, konsolidasyon ve esneklik modülü (Mr) deneyleri olmak üzere kapsamlı laboratuvar analizleri gerçekleştirilmiştir. Zeminlerin içyapısında KFASÇ kullanımı sonucunda meydana gelen değişimleri incelemek amacıyla taramalı elektron mikroskobu (SEM), enerji dağılım X-ışını spektrometresi (EDX) ve X-ışını difraksiyon (XRD) analizleri gerçekleştirilmiştir. Çalışma kapsamında elde edilen deney sonuçları kullanılarak UCS ve Mr değerlerini tahmin etmek amacıyla farklı yapay sinir ağları (YSA) modelleri geliştirilmiştir. Son olarak Plaxis 2D programı ile taban zeminlerinin modellemesi yapılarak sonlu elemanlar analizi gerçekleştirilmiştir. Deneysel çalışmalardan elde edilen sonuçlar incelendiğinde KFASÇ içeriğinin zeminlerin plastisitesi ve şişme-büzülme potansiyelini önemli derecede azalttığı görülmüştür. Kompaksiyon parametrelerinin zemin türünden etkilendiği sonucuna varılmıştır. Zeminlerin yük taşıma kapasitesinin kür süresi ve KFASÇ içeriğiyle artabileceği görülmüştür. Konsolidasyon parametrelerinin zemin türünden ve KFASÇ içeriğinden etkilendiği belirlenmiştir. Mr deneyi sonuçları incelendiğinde belirli bir oranda KFASÇ ile taban zeminlerin rijitliğinin arttığı görülmüştür. SEM, EDX ve XRD analizleri ile elde edilen sonuçlar incelendiğinde KFASÇ ile iyileştirilmiş taban zeminlerinin içyapısının, zemin ile KFASÇ daneleri arasında meydana gelen katyon değişimi ve puzolanik reaksiyonlar sonucu floküle olmuş tanecikler ile birlikte çimentomsu jellerden oluştuğu görülmüş ve yeni mineralojik bileşimlerin ortaya çıktığı tespit edilmiştir. UCS ve Mr parametrelerini tahmin etmek amacıyla geliştirilen YSA modelleri çoklu regresyon modellerine kıyasla daha yüksek belirleme katsayıları (R2) ve daha düşük hata oranları ile daha iyi performans göstermiştir. Plaxis 2D ile gerçekleştirilen analizler sonucunda taban zeminlerin KFASÇ ile iyileştirilmesi sonucu trafik yüklerinden kaynaklanan deformasyonların ve gerinimlerin azaldığı, daha rijit yol platformu elde edildiği ortaya çıkmıştır. Sonuç olarak, elde edilen veriler KFASÇ’nin bu tez çalışmasında kullanılan taban zeminlerinin geoteknik ve mühendislik özelliklerini iyileştirmede kullanılabilirliği belirlenmiştir.