Geri dönüştürülmüş beton agregalı geopolimer kazıkların performansının deneysel ve nümerik olarak araştırılması

Son yıllarda tüm sektörlerde çevre dostu süreçlerin yürütülmesine ve sürdürülebilirliğe büyük önem gösterilmektedir. Buna paralel olarak, inşaat mühendisliği uygulama alanlarında çevre dostu üretim ve sürdürülebilirlik her geçen gün daha önemli hale gelmektedir. Buna göre, inşaat mühendisliğinin bir alt dalı olan geoteknik mühendisliğinde de çevre dostu (yeşil) tekil kazık ve kazıklı radye sistemlerinin tasarlanması sürdürülebilirliğe katkı sağlayacaktır. Bu amaçla, bu tez kapsamında geri dönüştürülmüş beton agregalı (GDBA) geopolimer bağlayıcılı tekil kazık ve kazıklı radye sistemlerinin davranışı incelenmiştir. Tezin ilk aşamasında; öncül malzemesi (ÖM) olarak F sınıfı uçucu kül (UK), silis dumanı (SD) ve yüksek fırın cürufu (YFC), agrega olarak GDBA ve aktivatör çözelti (AÇ) olarak sodyum silikat (SS, Na2SiO3) ve sodyum hidroksit (SH, NaOH) çözeltilerinin karışımının kullanıldığı GDBA'lı geopolimer harçlar (GGH) oluşturulmuştur. Bu harçların dayanım, dayanıklılık, işlenebilirlik ve priz başlangıcı özellikleri incelenmiştir. SD/ÖM, YFC/ÖM, SS/SH, NaOH molaritesi, AÇ/ÖM ve GDBA/ÖM değişkenlerinin basınç dayanımı, eğilme dayanımı ve yayılma değeri üzerindeki etkisi 13 karışımdan oluşan kesin eleme tasarımı (KET) ile belirlenmiştir. Harç performansı üzerinde en çok etkili olan 4 değişken seçilmiş ve bir yanıt yüzey yöntemi (YYY) olan merkezi kompozit tasarım (MKT) ile 27 karışımdan oluşan bir tasarım hazırlanmıştır. MKT karışımları için oda koşullarında 7 ve 28 gün kür edilmiş numunelerin basınç ve eğilme dayanımları ile priz başlangıç süresi ve yayılma değerleri belirlenmiştir. Ayrıca, oda koşullarında 28 gün kür edilmiş numunelerin belirli sürelerde magnezyum sülfat (MgSO4) ve sodyum klorür (NaCl) çözeltilerinde bekletildikten sonra kütle kayıpları ile basınç ve eğilme dayanımları belirlenerek GGH'nin dayanıklılığı değerlendirilmiştir. Deney sonuçlarına göre seçilen numuneler için X-ışını kırınımı (XRD) ve taramalı elektron mikroskobu (SEM) analizleri yapılmıştır. Dayanım, dayanıklılık, işlenebilirlik ve priz başlangıç süresi kriterlerine göre optimum GGH tasarımı belirlenmiştir. Tezin ikinci aşamasında, ilk aşamasında belirlenmiş optimum GGH ile üretilmiş olan tekil kazık ve kazıklı radye sistemlerinin düşey yükleme altındaki davranışı incelenmiştir. Öncelikle tekil olarak GGH'den üretilen kazıkların düşey yükleme altında yük-oturma davranışı, kazıklarda oluşan eksenel yükler ve zeminde oluşan gerilmeler belirlenmiştir. Kazıklı radye davranışını incelemek için kazık uzunluğu (Lk) / kazık çapı (Dk), kazık aksları arası mesafe (sk), kum zeminin rölatif sıkılığı (Drkum) ve kazık sayısının (Nk) değişken olduğu Taguchi L9 tasarımı oluşturulmuştur. Bu tasarıma göre üretilmiş kazıklı radye sistemleri için düşey yükleme altında kazıklı radye sisteminin gerilme-oturma davranışı, kazıklarda oluşan eksenel yükler, kazık-radye yük paylaşımı ve zeminde oluşan gerilmeler belirlenmiştir. Yüklemeler küçük ölçekli model deney düzeneğinde yapılmıştır. Sonlu elemanlar yöntemini esas alan sayısal analiz sonuçları ile deneysel veriler kıyaslanmıştır. GGH'nin tekil kazıklarda ve kazıklı radye sistemlerinde kullanılması ile sürdürülebilirliğe katkı sağlanması ve bilimsel veriler elde edilmesi bu tezi özgün kılmaktadır. Böylelikle, geoteknik uygulamalarında karşılaşılan olumsuz ortam koşulları için (sülfat içeren zemin, sülfatlı su ve tuzlu su) çözüm olabilecek, alternatif tekil kazık ve kazıklı radye türünün davranışı ortaya konulmuştur. Ayrıca, literatürdeki bilgi birikimi anlamında hala eksiklikleri olan tekil kazıklarda ve kazıklı radye sistemlerinde; düşey yükleme durumlarında kazıkların ve radyenin davranışı ile zeminde oluşan gerilmeler detaylı bir şekilde araştırılmıştır.