Uçucu kül katkısının kohezyonlu zeminlerin mühendislik özelliklerine etkisi

Sanayileşme, kentleşme ve teknolojik gelişmelere bağlı olarak enerjiye duyulan ihtiyaç sürekli artmakta ve artan enerji talebini karşılamada termik santraller önemli bir yer tutmaktadır. Termik santrallerde linyit ve taş kömürünün yakılması sonucu her yıl büyük miktarda uçucu kül atığı ortaya çıkmaktadır. Genellikle santral dışında depolanan ve ciddi çevresel ve ekonomik problemlere neden olan uçucu kül atığının değerlendirilmesi büyük önem arz etmektedir. Uçucu küllerin kohezyonlu zeminlerin stabilizasyonunda kullanılması artan çevresel problemlere karşı ekonomik ve sürdürülebilir çözümler sunmaktadır. Uçucu kül, kendi kendine sertleşme ve çimentolaşma özelliği olmayan, ancak sulu bir ortamda kalsiyum oksit gibi bileşiklerin ortamda bulunması ile puzolanik etkisi önemli ölçüde artan bir malzemedir. Literatürde, uçucu küllerin puzolanik reaksiyonunu hızlandırmak ve çimentolaşma özelliğini artırmak için sıklıkla sönmüş kalsiyum kireci kullanılmaktadır. Bu tez kapsamında, uçucu kül ile birlikte sönmüş kalsiyum kireci yerine mermer tozu atığı kullanılmıştır. Çalışmalarda kullanılan F sınıfı uçucu kül Seyitömer termik santralinden elde edilmiştir. Uçucu kül ve mermer tozu atığı %3, %6, %9 ve %12 oranlarında zemine (kaolin kili) katılarak yalnız zemin, zemin + uçucu kül ve zemin + uçucu kül + mermer tozu karışımları oluşturulmuştur. Uçucu kül ve mermer tozu atıklarının kohezyonlu zeminlerin fiziksel özellikleri ve mekanik davranışı üzerindeki etkilerini belirlemek için, hazırlanan karışımlar üzerinde kıvam limit, serbest şişme, lineer büzülme, kompaksiyon (proktor), serbest basınç, kesme kutusu, düşen koni ve Kaliforniya Taşıma Oranı (CBR) gibi kapsamlı laboratuvar testleri gerçekleştirilmiştir. Kür süresi etkisini incelemek için, belirli sayıdaki karışımlar 7 ve 28 gün boyunca kür edilmiş ve sonrasında serbest basınç deneyine tabi tutulmuştur. Deney sonuçlarının ayrıntılı değerlendirilmesi sonucu, uçucu kül içeriğinin artması ile kaolin kilinin likit limit, plastisite indeksi, şişme ve büzülme potansiyeli değerlerinin düştüğü görülmüştür. Uçucu kül ve atık mermer tozunun birlikte kullanılması sonucunda bu azalmanın çok daha fazla olduğu tespit edilmiştir. Zemin-uçucu kül-mermer tozu atığı karışımının, zemin-uçucu kül karışımına kıyasla daha yüksek maksimum kuru birim hacim ağırlığı ve daha düşük optimum su muhtevası değerlerine sahip olduğu tespit edilmiştir. Bunun yanında, kaolin kiline uçucu kül ile birlikte mermer tozu atığının katılması ve elde edilen karışımın belirli bir süre kür edilmesi sonucunda zeminin serbest basınç dayanımında önemli artışlar görülmüştür. Benzer şekilde, kaolin kilinin drenajsız kayma mukavemetinin uçucu kül ve uçucu kül-mermer tozu atığı içeriğinin artması ile önemli ölçüde arttığı gözlemlenmiştir. Direkt kesme kutusu deneyinden elde edilen sonuçlar, saf katkısız zeminle kıyaslandığında kohezyon ve içsel sürtünme açısı değerlerin uçucu kül ve uçucu kül-mermer tozu atığı içeriğiyle arttığını göstermiştir. Kaolin kilinin CBR değeri %6 uçucu kül içeriği ile %16,86'dan %24,46'ya, %6 uçucu kül ve uçucu kül-mermer tozu atığı karışımı ile bu değerin %31,20'ye yükseldiği tespit edilmiştir. Bu tez çalışması ile, uçucu kül atığının özellikle mermer tozu gibi farklı endüstriyel atıklar ile birlikte kullanılmasının problemli zeminlerin ıslahında oldukça iyi sonuçlar ortaya koyacağı vurgulanmıştır. Uçucu kül ve atık mermer tozunun ile birlikte kullanılması sonucunda kaolin kilinin fiziksel ve mekanik özelliklerinde görülen pozitif değişimlerin zemin ve uçucu kül karışımına göre çok daha fazla olacağı sonucuna varılmıştır.