Tabakalı zemin ortamlarında oluşturulan amorf silika katkılı derin karıştırma kolon davranışlarının model deneylerle araştırılması

Bu tez çalışmasında tabakalı zemin ortamında amorf silika katkılı derin karıştırma kolonlarının (DKK) performansını etkileyen faktörler deneysel laboratuvar çalışmalarıyla araştırılmıştır. Deneysel çalışmalar üç aşamada yürütülmüştür. İlk aşamada ön tasarım deneyleri ile malzeme kullanım yüzdelerinin sınırları belirlenmiştir. İkinci aşamada ilk aşamadan elde edilen veriler ışığında Design Expert programı kullanılarak kum ve kil zeminler için iki ayrı 18 seviyeli tasarım yapılmıştır. Tasarım deneyleri için laboratuvar tipi mikser ile zemin-enjeksiyon karışımları (küçük ölçekli DKK) oluşturulmuştur. Tüm tasarım seviyeleri için hem kum hem de kil zeminler kullanılmış, hazırlanan numuneler üzerinde serbest basınç deneyleri ve üç eksenli deney aletinde permeabilite deneyleri 28 ve 56 günlük kür süreleri için yapılarak serbest basınç mukavemetleri (qu) ve permeabilite katsayıları (k) belirlenmiştir. Deney sonuçları Yanıt Yüzey Yöntemi kullanılarak Design Expert programında analiz edilmiştir. Küçük ölçekli deneylerden alınan numuneler üzerinde kimyasal, mineralojik ve petrografik analizler yapılarak sonuçlar değerlendirilmiş ve optimizasyon çalışmaları yürütülmüştür. Üçüncü aşamada optimizasyon çalışmalarından sonra belirlenen optimum tasarımla model tanklar içerisinde laboratuvar tipi derin karıştırma makine düzeneği ile büyük ölçekli derin karıştırma kolonları imal edilmiştir. Model tanklarda oluşturulan derin karıştırma kolonları yükleme deneylerine tabi tutularak taşıma güçleri ve oturma-yük davranışları belirlenmiştir. Killi zeminde yapılan küçük ölçekli DKK' larda serbest basınç mukavemetleri (qu) 28 günlük kür süresi için 810 kPa ile 6729 kPa arasında, 56 günlük kür süresi için 886 kPa ile 7125 kPa arasında bulunmuştur. Killi zeminde yapılan küçük ölçekli DKK' larda permeabilite katsayıları (k) 28 günlük kür süresi için 4.32-341x10-11 aralığında, 56 günlük kür süresi için 3.65-283x10-11 aralığında bulunmuştur. Kumlu zeminde yapılan küçük ölçekli DKK' larda serbest basınç mukavemetleri 28 günlük kür süresi için 4026 kPa ile 19776 kPa arasında, 56 günlük kür süresi için 886 kPa ile 7125 kPa arasında bulunmuştur. Kumlu zeminde yapılan küçük ölçekli DKK' larda permeabilite katsayıları 28 günlük kür süresi için 4.32-341x10-11 aralığında, 56 günlük kür süresi için 3.65-283x10-11 aralığında bulunmuştur. ANOVA analizlerinde amorf silikanın killi zeminlerde serbest basınç mukavemetine etkisi parametrelerden su/bağlayıcı(s/b) oranının 1-1.5 aralığında, amorf silikanın %25-%35 aralığında, süper akışkanlaştırıcı katkının %2.5-%3.5 seçildiği durumlarda olumlu katkısı olmuştur. Kumlu zeminde s/b oranının 0.9-1.0 seçildiği durumda ve diğer parametrelerin killi zemindeki gibi seçildiği durumlarda serbest basınç mukavemetine olumlu katkısı olmuştur. ANOVA analizlerinde amorf silikanın permeabiliteye katkısının daha baskın olduğu bulunmuştur. Parametrelerin uygun seçiminde killi zeminler için amorf silika permeabilite katsayısını %60, kumlu zeminlerde %70 azaltmıştır. Küçük ölçekli DKK'larda optimum tasarım için killi zeminde 28 günlük kür süresinde serbest basınç deneylerinden elde edilen sonuç ve tahmin edilen sonuçlar arasında %81 ve 56 günlük kür süresi için %79 doğruluk değerine ulaşılmıştır. Küçük ölçekli DKK'larda optimum tasarım için kumlu zeminde 28 günlük kür süresinde serbest basınç deneylerinden elde edilen sonuç ve tahmin edilen sonuçlar arasında %89 ve 56 günlük kür süresi için %86 doğruluk değerine ulaşılmıştır. Küçük ölçekli DKK'larda optimum tasarım için killi zeminde 28 günlük kür süresinde permeabilite deneylerinden elde edilen sonuç ve tahmin edilen sonuçlar arasında %83 ve 56 günlük kür süresi için %78 doğruluk değerine ulaşılmıştır. Küçük ölçekli DKK'larda optimum tasarım için kumlu zeminde 28 günlük kür süresinde permeabilite deneylerinden elde edilen sonuç ve tahmin edilen sonuçlar arasında %77 ve 56 günlük kür süresi için %93 doğruluk değerine ulaşılmıştır. SEM görüntüleri, EDS, XRD ve XRF analizlerinde küçük ölçekli DKK'lardan alınan numunelerde mikro ölçekteki boşluk durumları, C-S-H jelleri, C-H plakaları ve etrenjit oluşumları incelenerek DKK performansı ile ilişkilendirilmiştir. Büyük ölçekli DKK kolonlarının yükleme deneyleri yapılarak taşıma güçleri farklı yöntemlerle belirlenmiş ve sonuçlar değerlendirilmiştir.