Polipropilen lif donatılı geopolimer derin karıştırma kolonunun yanıt yüzey yöntemi ile optimizasyonu ve sıcaklık etkisinin araştırılması

Boyları 30m'ye varan derin karıştırma kolonları kohezyonlu ve kohezyonsuz zeminlerde sıkça kullanılan derin zemin iyileştirme yöntemlerinden biridir. Tamamen zemine gömülü halde çalışan derin karıştırma kolonları kürlerini oluşturuldukları zemin ortamından almaktadır. Bu durumda zemin derinliği boyunca değişen zemin sıcaklığı aynı zamanda derin karıştırma kolonlarının kür sıcaklığı olmaktadır. Derin karıştırma kolonlarının imal edildikleri bölgenin yıllık ortalama sıcaklığı, imalatın yapıldığı günün hava sıcaklığı, zeminin termal iletkenlik katsayısı gibi parametreler zemin derinliği boyunca sıcaklığın yüzey sıcaklığından farklı olmasında rol oynar. Bu nedenle çoğu zaman zemin derinliği boyunca sıcaklık yüzey sıcaklığından farklı olur. Bu durum derin karıştırma kolonlarında zemin derinliği boyunca kür sıcaklığının değişken olması durumunu doğurur. Bu da kolonların taşıma gücüne etki eder. Yapılan bu tez çalışmasında sıcaklık etkisinin yüksek plastisiteli kil içeren bir zemin ortamında polipropilen donatı katkılı geopolimer esaslı derin karıştırma kolonu harcının mekanik özelliklerine olan etkisinin incelenmesi amaçlanmıştır. Yapılan çalışma kapsamında Amerikan Karayolları İdaresi'nin (FHWA) derin karıştırma kolonları için önermiş olduğu numune hazırlama şekilleri dikkate alınarak 50 mm çapında ve 100 mm yüksekliğinde numuneler oluşturulmuş. Geopolimer malzemenin elde edilmesinde bağlayıcı olarak F sınıfı uçucu kül kullanılmıştır. Aktivatör olarak kütlece %50-%50 oranında 10 M NaOH ve Na2SiO3 çözeltileri kullanılmıştır. Çalışma üç aşamada gerçekleştirilmiştir. Birinci aşamada yanıt yüzey yöntemi kullanılarak maksimum serbest basınç dayanımını veren bağlayıcı miktarı ve aktivatör içeriği belirlenmiştir. Çalışmanın ikinci aşamasında optimum miktarda bağlayıcı ve aktivatöre farklı oranlarda 6mm uzunluğunda polipropilen donatı karıştırılarak elde edilen numunelerin serbest basınç dayanımı belirlenmiştir. Bu suretle maksimum serbest basınç dayanımını veren donatı içeriği elde edilmiştir. Çalışmanın üçüncü adımında ideal miktarları belirlenen bağlayıcı, aktivatör ve polipropilen lif katkıları ile zemin numuneleri hazırlanmıştır. Hazırlanan numuneler 5°C, 10°C, 20°C ve 30°C'lik kür sıcaklıklarında 7 gün ve 28 gün kürlenmiştir. Kürlenen numuneler serbest basınç deneyleri ve üç eksenli basınç deneylerine tabi tutulmuştur. Bu suretle sıcaklık etkisinin serbest basınç dayanımı, elastisite modülü, içsel sürtünme açısı ve kohezyon parametrelerine olan etkisi incelenmiştir. Yapılan çalışma sonucunda numunelerin mekanik özelliklerinin 20°C'lik kür sıcaklığına kadar artan sıcaklıkla birlikte dikkate değer şekilde arttığı, bu sıcaklık değerinin üzerinde mekanik özelliklerde büyük bir değişimin olmadığı görülmüştür.