Uçucu kül ve yüksek fırın cürufu esaslı geopolimer kullanılarak killi zeminlerin mekanik özeliklerinin araştırılması

Son yıllarda hızlı nüfus artışı sebebiyle altyapı ve üstyapı projelerinde gözle görülür bir artış meydana gelmektedir. Killi zeminler, problemli zeminler olarak bilinir ve zayıf mühendislik özelliklerine sahiptir. Bu sebeple, altyapı ve inşaat sektöründeki büyümeye ayak uydurabilmek adına bu zayıf özelliklerin iyileştirilmesi gerekmektedir. Günümüzde en yaygın kullanılan zemin stabilizasyon yöntemlerinden biri, çeşitli katkı maddeleri ekleyerek zeminin özelliklerini iyileştirmektir. Zemin iyileştirmesinde kullanılan Portland çimentosu ve kireç olumsuz çevresel etkileri nedeniyle son yıllarda çevre dostu geopolimerlerle yer değiştirmektedir. Bu tez çalışmasında, uçucu kül ve yüksek fırın cürufu esaslı geopolimerin, geopolimerizasyon yoluyla yüksek plastisiteli kil zeminlerin mekanik özellikleri üzerindeki etkileri araştırılmıştır. Bu amaçla, Taguchi Yöntemi kullanılarak deneysel çalışmalar yapılmıştır. F sınıfı uçucu kül (%12, %16, %20 ve %24), yüksek fırın cürufu (%8, %10, %12 ve %14) ve Alkali hidroksit çözeltisi NaOH konsantrasyonları (6, 8, 10 ve 12) M değişken olduğu Taguchi L16 ortoganal dizini kullanılmıştır. Optimum su muhtevası ve maksimum yoğunluk değerlerinde hazırlanan geopolimer zemin numuneleri üzerinde 7 ve 28 günlük kür sürelerinde serbest basınç dayanımı (SBD) ve California taşıma oranı (CBR) deneyleri yapılmıştır. Ayrıca 28 gün kür süresi sonunda permeabilite deneyleri yapılmıştır. S/N ve varyans analizleri yapılarak değişkenlerin deney sonuçları üzerindeki etkileri belirlenmiştir. Dayanım deneylerinde molarite, yüksek fırın cürufu ve uçucu kül içeriği arttıkça dayanımların arttığı görülmüştür. 7-28 günlük kür sürelerinin sonunda, serbest basınç deneylerinde en düşük dayanım ve en yüksek dayanım değerleri sırasıyla 3.32 MPa - 3.92MPa, 6.34 MPa - 7.96 MPa olarak bulunmuştur. Kür süresi arttıkça dayanım değerlerinde artış meydana gelmiştir. Dayanım üzerinde en etkili parametreler sırasıyla sodyum hidroksit (NaOH), yüksek fırın cürufu ve uçucu kül içeriği olarak belirlenmiştir. Permeabilite deney sonuçlarına göre geopolimer zeminin geçirgenliği ile katkı maddelerinin yüzdesi (UK ve YFC) ve sodyum hidroksit çözeltisi konsantrasyonu arasında ters bir ilişki olduğunu belirlenmiştir. Ayrıca oluşturulan geopolimer numunelerin mukavemeti arttıkça geçirgenlik azalmıştır. Geopolimer zemin numunelerin mikroyapısal analizi, taramalı elektron mikroskobu (SEM) ve (ESD) kullanılarak gerçekleştirilmiştir. SEM analizlerinde elde edilen görüntüler zeminin dayanımı ile ilişkilendirilmiştir. Bu sonuçlar, geopolimerlerin üretimini teşvik etmede ve bunların çimento yerine çevre dostu zemin stabilizasyonunda kullanımlarını teşvik etmede faydalıdır.