ÇELİKHANE CÜRUFU İLE YOL ALTYAPI DOLGUSUNUN ZEMİN ÖZELLİKLERİNİN İYİLEŞTİRİLMESİ



Benzer belgeler
Artan İnce Kum Oranının Silt Zeminin Sıkışabilirliğine ve Dayanımına Etkisi

Elazığ Ferrokrom Cürufunun Betonun Basınç Dayanımı ve Çarpma Enerjisi Üzerine Etkisi

Gazi Üniversitesi Teknoloji Fakültesi İnşaat Mühendisliği Bölümü, Ankara, Türkiye c

Düşük Plastisiteli Bir Kilde Katkı Olarak Çelikhane Curufunun Kullanılması ve Kireç ile Etkileşimi

ŞAMLI (BALIKESİR) TAŞOCAĞI MALZEMESİ İLE YAPILAN DOLGUNUN KOMPAKSİYON ÖZELLİKLERİ

ZEMİN İYİLEŞTİRMEDE ENDÜSTRİYEL ATIKLARIN DAYANIMA ETKİSİ THE STRENGHT EFFECT OF THE INDUSTRIAL WASTE ON SOIL STABILIZATION

Kentsel Dönüşüm Atıkları Kullanarak Yol Altyapısının Taşıma Gücü Özelliklerinin İyileştirilmesi

FARKLI İNCELİKLERDEKİ TRAS VE UÇUCU KÜLÜN ÇİMENTO DAYANIMLARINA ETKİSİ

YÜKSEK FIRIN CÜRUFUNUN PARKE VE BORDÜR ÜRETİMİNDE KULLANILMASI

Zemin Stabilizasyonunda Uçucu Kül Kullanımı

ZEMİNLERİN ATIK MERMER TOZU İLE İYİLEŞTİRİLMESİ

DEĞİŞİK UÇUCU KÜLLERİN YÜKSEK PLASTİSİTELİ KİLİN SERBEST BASINÇ DAYANIMINA ETKİSİ

İÇME SUYU ARITMA TESİSİ ALÜM ÇAMURUNUN PUZOLANİK MALZEME OLARAK KULLANIMI ÜZERİNE BİR ARAŞTIRMA

YAPI MALZEMESİ PUZOLANLAR

KİLLİ BİR ZEMİNİN TUNÇBİLEK UÇUCU KÜLÜ KULLANILARAK STABİLİZASYONU *H.

K LL B R ZEM N N TUNÇB LEK UÇUCU KÜLÜ KULLANILARAK STAB L ZASYONU

Kil Zeminin Şişme Basıncı ve Konsolidasyon Özelliklerine Öğütülmüş Kumun Etkisinin Araştırılması

GAZİANTEP KİLLERİNİN DİSPERSİBİLİTE ÖZELLİĞİNİN BELİRLENMESİ

Zeolit ve Silika Dumanı Katkılı Betonların Mekanik ve Geçirimlilik Özellikleri

MERMER TOZ ATIKLARININ DERZ DOLGU MALZEMESİ (FUGA) ÜRETİMİNDE KULLANILABİLİRLİĞİNİN ARAŞTIRILMASI

DİYARBAKIR MERMER TOZ ARTIKLARININ TAŞ MASTİK ASFALT YAPIMINDA KULLANILABİLİRLİĞİNİN ARAŞTIRILMASI

ASC (ANDALUZİT, SİLİSYUM KARBÜR) VE AZS (ANDALUZİT, ZİRKON, SİLİSYUM KARBÜR) MALZEMELERİN ALKALİ VE AŞINMA DİRENÇLERİNİN İNCELENMESİ

Uçucu Külün Silindir ile Sıkıştırılmış Betonun Basınç Dayanımına Etkisi

Alkali ile A ül Üzerine S Etkisi

Katı Atık Yönetimi Kapsamında Beyaz Bayburt Taşının Zemin Stabilizasyonunda Kullanılması

Endüstriyel atıkların karayolu üstyapısında değerlendirilmesi

BETON YOL KAPLAMALARINDA VAKUM UYGULAMASI ÜZERİNE BİR ÇALIŞMA

An Investigation on the Soil Stabilization with Waste Tyres Materials in Granular Soils

ÇELİK LİFLERİN TAZE BETON ÖZELLİKLERİNE ETKİSİ EFFECT OF STEEL FIBERS ON FRESH CONCRETE PROPERTIES

Tuğla Ununun Çimentoda Puzolanik Katkı Maddesi Olarak Kullanılabilirliği. Usability of Waste Brick Powder as Pozzolanic Additive in Cement

Üçlü Sistemler - 1 Çimento Araştırma ve Uygulama Merkezi

Sıkıştırma enerjisi arttıkça optimum su muhtevası azalmakta, kuru birim hacim ağırlık artmaktadır. Optimum su muhtevasına karşılık gelen birim hacim

Dolguda kullanılabilecek bir zeminin mühendislik özelliklerine mermer kırığı atıklarının etkisi

Mermer Tozu Katkılı Kendiliğinden Yerleşen Betonların Taze ve Mekanik Özelliklerinin İncelenmesi

İnce Daneli Malzeme Kalınlığının, Dane Çapının ve Şev Eğiminin Taşıma Gücüne Etkisi

Agreganın En Büyük Tane Boyutu ve Numune Boyutunun Betonun Karot Dayanımına Etkisi

Endüstriyel atık filler malzemelerin kullanılabilirliğinin araştırılması

Balıkesir ili yol çalışmalarında kullanılan agregaların özellikleri ve şartnameye uygunluğu

UÇUCU KÜL İKAMELİ BETONLARDA VİBRASYON SÜRESİNİN FİZİKSEL VE MEKANİK ÖZELLİKLERE ETKİSİ

GENLEŞTİRİLMİŞ KİL AGREGASI İLE TAŞIYICI HAFİF BETON ÜRETİMİ

YAPI MALZEMESİ. Romalılar devrinde ise su kireci bulunmuş ve su içi inşaatlarında kullanılmıştır.

KOMPOZİTLER Sakarya Üniversitesi İnşaat Mühendisliği

SUUDİ ARABİSTAN DAMAD BARAJINDA UÇUCU KÜL YERİNE PUZOLANİK MADDE OLARAK TAŞ UNU KULLANIMI VE PROJE EKONOMİSİNE ETKİSİ

YÜKSEK FIRIN CURUFU KATKISININ ÇİMENTOYA ETKİSİ

Kuruca Dağından Elde Edilen Agregaların Beton Agregası Olarak Kullanılabilirliği

CACSAND. yüksek performanslı kalsiyum alüminat agregası. Yüksek dayanıklılık gerektiren uygulamalarınız için özel bir agrega!

Döküm kumu bileşeni olarak kullanılan silis kumunda tane büyüklüklerinin tespiti.

Investigation of Effect Waste GoefoamMaterials on the Compressive Strength of Organic Soil

ENDÜSTRİYEL ATIKLARIN İNŞAAT SEKTÖRÜNDE KULLANILABİLİRLİĞİNİN ARAŞTIRILMASI

Akreditasyon Sertifikası Eki (Sayfa 1/5) Akreditasyon Kapsamı

Mineral Katkılar- Metakaolin. Çimento AraĢtırma ve Uygulama Merkezi

Değişik Sıcaklıklarda Kür Edilen Salt Portland Çimentolu, Yüksek Fırın Cürufu veya Uçucu Kül Katkılı Betonlarda Dayanım Gelişimi 1

SODYUM SÜLFAT İLE AKTİFLEŞTİRİLEN UÇUCU KÜL KATKILI HARÇLARIN ÖZELLİKLERİ

UÇUCU KÜL VE YÜKSEK FIRIN CÜRUFUNUN SÜPER AKIŞKANLAŞTIRICI KATKILI BETON ÖZELLİKLERİNE ETKİSİ

FERROKROM CURUFUNUN KERPİCİN MÜHENDİSLİK ÖZELLİKLERİNE ETKİSİ. Ömer CAN

AYÇİÇEK YAĞI ÜRETİMİ YAN ÜRÜNLERİNİN DEĞERLENDİRİLMESİ

Bentonitin Mühendislik Özelliklerine Mikronize Kolemanitin Etkisi. Effect of Micronized Colemanite to Engineering Properties of Bentonite

Mermer Parça Atıklarının Beton Agregası Olarak Değerlendirilmesi. Evaluation of Concrete Aggregate Marble Pieces

Bitüm Emdirilmiş Atık Mukavva Levhaların Asfalt Betonunda Kullanılabilirliğinin Araştırılması

Pik (Ham) Demir Üretimi

TEKSTİL FABRİKASI ATIK KÜLÜ VE BAZALTİK POMZA KATKILI TUĞLALARIN MÜHENDİSLİK ÖZELLİKLERİ

Bartın Üniversitesi Mühendislik ve Teknoloji Bilimleri Dergisi

Calacatta Oro

KİLLİ ZEMİNLERDE PERMEABİLİTE VE EFEKTİF GERİLMENİN KOMPAKSİYON ENERJİSİNE BAĞLI OLARAK DEĞİŞİMİ *

SOMA TERMİK SANTRAL ATIĞI UÇUCU KÜLÜN İNŞAAT SEKTÖRÜNDE DEĞERLENDİRİLMESİ

Afyon Kocatepe Üniversitesi Fen ve Mühendislik Bilimleri Dergisi. Fineness Effect of Pozzolanic Additive on Strength in Soil Stabilization

UÇUCU KÜLLÜ BETONLARIN DONMA-ÇÖZÜLME ETKİSİNDE MEKANİK ÖZELLİKLERİNİN ARAŞTIRILMASI. Necdet Sezer Kampüsü Gazlıgöl Yolu Afyon,

KÜR SICAKLIĞI VE SÜRESİNİN JEOPOLİMERİK HAMUR VE HARÇLARIN MEKANİK ÖZELLİKLERİ ÜZERİNDEKİ ETKİSİ

Ders Notları 2. Kompaksiyon Zeminlerin Sıkıştırılması

Monolitik Refrakter Malzemelerde Temel Özelliklerin Detaylandırılması

FARKLI DOZLARDA ÜRETİLEN BEYAZ BETONLARIN BASINÇ DAYANIMINA FARKLI KÜR ŞARTLARININ ETKİSİ

Çorum Yöresi Tuğla Topraklarındaki Çözünebilir Alkali Tuzların Olumsuz Etkilerinin BaCO 3 ve SrCO 3 ile Giderilmesi

BETONDA SİLİS DUMANI KULLANIMININ EKONOMİK ANALİZİ

TİNKAL KONSANTRATÖR ATIĞI İÇEREN ÇİMENTOYA BAZI POLİMER VE ALKALİ TUZLARIN ETKİSİ

FERROKROM CÜRUFU KULLANILARAK HAZIRLANAN ASFALT BETONU NUMUNELERİNİN MÜHENDİSLİK ÖZELLİKLERİ

Deniz Suyunun F Tip ve Dozajdaki Mineral K K Y H Mekanik Özelliklerine Etkisi

TEMEL (FİZİKSEL) ÖZELLİKLER

İYC MADENCİLİK SAN. VE TİC. LTD. ŞTİ. NE AİT MUĞLA - FETHİYE YÖRESİ BEJ TÜRÜ KİREÇTAŞININ FİZİKO-MEKANİK ANALİZ RAPORU

lar (Sayed and Zeedan, 2012), inorganik alumina-

UÇUCU KÜL KATKI MĠKTARININ BETON ĠġLENEBĠLĠRLĠĞĠ VE SERTLEġME SÜRELERĠNE OLAN ETKĠSĠ

KİL ORANI YÜKSEK BİR DOLGU MALZEMESİNİN KİREÇ İLE STABİLİZASYONU. Stabilization of a fill Material That has High Clay Content with Lime

BENTONİT KİLİNİN PRİNA KÜLÜ İLE STABİLİZASYONU

PERMEAB L TE VE KONSOL DASYON DENEYLER LE ELDE ED LEN PERMEAB L TE KATSAYILARININ KAR ILA TIRILMASI

YÜKSEK HACİMDE C SINIFI UÇUCU KÜL İÇEREN BETONLARIN MEKANİK ÖZELLİKLERİ VE SÜLFÜRİK ASİT DAYANIKLILIĞI

Pirinç Kabuğu Külünün Beton Dayanımına Etkisi

NOVACRETE Kİ MYASALİNİN ZEMİ N O ZELLİ KLERİ NE ETKİ Sİ Nİ N ARAŞTİRİLMASİNA İ Lİ ŞKİ N LABORATUVAR DENEYLERİ RAPORU

SÜLFAT ETKİSİNDE MARUZ BETONDA PUZOLANİK KATKI KULLANIMI

Sugözü Uçucu Külünün Beton Katkısı Olarak Kullanılabilirliği

2004 Üniversitesi Y. Lisans İnşaat Mühendisliği İzmir Yüksek 2008 Teknoloji Enstitüsü Doktora İnşaat Mühendisliği Ege Üniversitesi 2015

ATIK BARAJLARINDA UYGULANAN JEOTEKNİK ÇALIŞMALAR; GÜMÜŞTAŞ (GÜMÜŞHANE) ÖRNEĞİ SELÇUK ALEMDAĞ ERDAL GÜLDOĞAN UĞUR ÖLGEN

EÜFBED - Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi Cilt-Sayı: 6-2 Yıl:

2. Endüstriyel Hammaddeler Sempozyumu, Ekim 1997 izmir Türkiye

Doç. Dr. Halit YAZICI

SÜPER BEYAZ. yapı kimyasalları. Yüksek performanslı beyaz çimento!

DEÜ MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ FEN ve MÜHENDİSLİK DERGİSİ Cilt: 7 Sayı: 1 s Ocak 2005

Uçucu Kül İçeriğinin Beton Basınç Dayanımı ve Geçirimliliği Üzerine Etkisinin Araştırılması

Volkanik Cüruf Agregaların Yapı Sektöründe Kullanımı. S. Demirdağ, L. Gündüz & S. Saraç

3/20/2018. Puzolan malzemelerin sınıflandırılması:

ÖZGEÇMİŞ. Derece Üniversite Alanı Yılı. Lisans Uroumieh Üniversitesi İnşaat Mühenlisliği

Volkanik Kayaçların Beton Agregası Olarak Kullanılması. Use of Volcanic Igneous Rocks as Concrete Aggregate

Transkript:

ÇELİKHANE CÜRUFU İLE YOL ALTYAPI DOLGUSUNUN ZEMİN ÖZELLİKLERİNİN İYİLEŞTİRİLMESİ Seyhan Fırat 1, Gülgün Yılmaz 2, İsa Vural 3, Jamal Khatib 4, Seyfettin Umut UMU 5 Özet Demir çelik fabrikalarında çelik ve benzeri malzemenin üretimi sırasında atık olarak çelikhane cürufu ortaya çıkmaktadır. Bu malzemenin yüksek kalsiyum (Ca) içeriğine sahip olması ve puzolanik bir etki göstermesi inşaat mühendisliği alanında kullanılabilir olduğunu göstermektedir. Fakat geoteknik mühendisliği uygulamalarında henüz fazlaca kullanım alanı bulamamaktadır. Bu çalışmada, çelikhane cürufu, kireç oranı sabit kalmak şartıyla, uçucu kül ve bir çeşit kaolinit ile karıştırılmıştır. Seçilmiş olan tüm malzemeler farklı oranlarda karıştırılarak optimum su muhtevalarında sıkıştırılmış ve elde edilen Z1, Z2, Z3, Z4, Z5, Z6 ve Z7 zemin numuneleri 1, 7, 28 ve 56 gün kürleme işlemi görmüşlerdir. Bu numuneler üzerinde Serbest Basınç Taşıma Kapasitesi ve Kaliforniya Taşıma Oranı (CBR) deneyleri yapılmıştır. Bu çalışma ile farklı üretim tesislerinde açığa çıkan atık malzemelerin inşaat sektöründe ve özellikle yol alt yapı dolgusunda kullanılabilirliğine açıklık getirilmiştir. Ayrıca atıkların kullanılması ile ekonomiye katkı sağlanması hedeflenmiştir. Anahtar Kelimeler: Çelikhane cürufu, uçucu kül, serbest basınç deneyi, Kaliforniya taşıma oranı IMRPOVING THE SOIL PROPERTIES OF ROAD SUBBASE FILLING WITH THE STEEL SLAG Abstract During the production of steel, steel slag is emerging as a waste material in steel factory. Having high calcium (Ca) content and the puzzolanic effect shows that the steel slag is used in the çivil engineering applications. But, the material has not yet widely used in geotechnical applications. In the study, steel slag is mixed with the kaolinite clay, fly ash and the lime in different ratios and the mixed samples were named Z1, Z2, Z3, Z4, Z5, Z6 and Z7. Standard Compaction Test were performed on the mixed samples to define optimum water content and maximum dry unit weight. After that, the compacted mixed samples were cured at vairous days 1, 7, 28 and 56. After curing, Unconfined Compressive Strength (UCS) * Bu çalışma UK-Turkey HE Knowledge Partnership Programme 2011-2013 proje no: TR/012012/KP04 projesi altında ve Sakarya Üniversitesi BAP projesi No: 2013-05-08-009 altında yapılmıştır. Yazarlar British Council ve Sakarya Üniversitesine teşekkür ederler. 1 Prof. Dr., Gazi Üniversitesi, sfirat@gazi.edu.tr 2 Prof. Dr., Anadolu Üniversitesi, gulgunyilmaz@anadolu.edu.tr 3 Yrd. Doç. Dr., Sakarya Üniversitesi, ivural@sakarya.edu.tr 4 Prof. Dr., Wolverhampton Üniversitesi, j.m.khatib@wlv.ac.uk 5 Dr., Anadolu Üniversitesi, suumu@anadolu.edu.tr

and California Bearing Ratio (CBR) tests were performed on the cured mixed samples. The study brought clarity to usability of the waste materials in civil engineering applications esspecially road subbase filling. Keywords: Steel slag, fly ash, unconfined compressive strength, California bearing ratio. Giriş Günümüzde atık malzemelerle bilimsel çalışma yapmanın en önemli hedefi atık malzemeyi değerlendirerek ekonomiye katkı sağlamaktır. Bu amaçla çok sayıda çalışma yapılmıştır. Mısra vd. (2005) te linyit kömürünün yakılması sonucu yaklaşık %23 kadar uçucu külün açığa çıktığını ispatlamışlardır. Türker vd. (2004) e göre ise Türkiye de 55 milyon ton linyit yakılarak enerji üretilirken 13 milyon ton uçucu kül açığa çıkmaktadır. Yol altyapısının inşası sırasında uçucu külün katkı olarak kullanılması sonucu zeminin taşıma kapasitesi, geçirimliliği, şişme kapasitesi gibi özellikleri iyileştirilmektedir. Fırat vd. (2012) de yaptıkları çalışmada uçucu kül, mermer atığı ve atık kum karışımlarının kullanıldığı yol dolgusunun alt tabakalarında taşıma kapasitesinin artış gösterdiğini tespit etmişlerdir. İlgili çalışmada %5, 10, 15 ve 20 oranlarındaki karışımlarda zemin numuneleri hazırlanmış ve çeşitli kür süreleri sonunda Kaliforniya Taşıma Oranı (CBR) deneyleri yapılmıştır. Deney sonuçları 28 gün kür süresi sonunda zeminlerin taşıma oranında artış olduğunu göstermiştir. Çoğu durumda atık malzemeler kullanılarak inşa yapılması ekonomik anlamda büyük katkı sağlamaktadır. Atık malzemeler bazı durumlarda birinin yerine diğeri ile yer değiştirme ya da ana malzemeye karışım yapılarak kullanılmaktadır. Fırat ve Cömert (2011) yaptıkları çalışmada kaolin-kireç ve kaolin-kireç-bentonit karışımı ile hazırlanmış numuneler esas alınarak uçucu kül ilavesi kullanmışlardır. Deneyler sırasında numuneler 28 gün kürleme işlemine tabi tutulmuşlardır. Bu numunelerin CBR sonuçlarında %160 a kadar yükselen bir artış görülmüştür. Bu çalışmada kaolinit türü bir zemin içerisine kireç yüzdesi (%5) sabit tutularak %15, 20, 25 oranlarında uçucu kül ve çelikhane cürufu ilave edilmiştir. Karışım numunelerinin optimum su muhtevaları belirlenerek, Serbest Basınç Taşıma Kapasitesi ve Kaliforniya Taşıma Oranı (CBR) deneyleri yapılmıştır. Farklı karışımlarda hazırlanan bu numuneler 1, 7, 28 ve 56 gün boyunca kürlenmiş ve bu kür süresine bağlı olarak deney sonuçları yorumlanmıştır. Malzemeler ve Yöntem Çelik üretimi sırasında atık malzeme olarak açığa çıkan çelikhane cürufu dünya ülkelerinde olduğu gibi ülkemizde de kısıtlı alanlarda kullanılmaktadır. Kalsiyum karbonat içerikli çelikhane cürufu Avrupa ülkelerinde beton ve asfalt üretiminde katkı malzemesi olarak kullanılmaktadır. Türkiye de Erdemir demir çelik üretim tesislerinde yılda 350 bin ton çelikhane cürufu açığa çıkmaktadır (Erdemir, 2005). Genel olarak çelikhane cürufu bir atık malzeme olarak Türkiye de halen kullanılmamaktadır. Bu çalışmada kullanılan malzemeler aşağıda verilmiştir. Zemin (Kaolinit) Bu çalışmada kullanılan kaolinit zemin dolgularında kullanılabilir ve özel bir şirketin kullandığı zemin türüdür. Zemine ait kimyasal özellikler Tablo 1 de verilmiştir. 2

Uçucu Kül Uçucu kül, Çayırhan termik santralinden alınmıştır. Uçucu kül, termik santraldeki kömürün yakılması ve bu sırada elektrostatik olarak külün bacada tutulması ile elde edilmektedir. Uçucu kül küçük çaplı, dairesel şekilli ve puzolanik bir malzemedir. Uçucu küle ait kimyasal özellikler Tablo 1 de verilmiştir. ASTM C618 e göre Çayırhan termik santralindeki uçucu kül C Tipi bir uçucu küldür ve iyi bir puzolanik etkiye sahiptir. Tablo 1: Çalışmada kullanılan malzemelerin kimyasal özellikleri Kimyasal Analiz (%) Malzemeler SiO 2 Al 2 O 3 Fe 2 O 3 TiO 2 CaO MgO Na 2 O K 2 O SO 3 LOI Kaolinit 38.9 9.8 4.8 0.5 21.9 1.6 <0.1 1.6 <0.1 20.9 Uçucu Kül 45.5 12.3 7.7 0.7 14.8 8.3 2.7 2.5 4.7 0.4 Çelikhane Cürufu Çelikhane cürufu çelik üretimi sırasında çelik içerisindeki empuritelerin oksidasyonu sonucu oluşan oksit ve silikatların oluşturduğu karmaşık bir kimyasal yapıya sahip, metalik olmayan yan ürünler olarak tanımlanmaktadır. Çelik cürufları koyu gri renkte, kübik şekilli, yüzeyi pürüzlüdür. Yüksek fırın cürufuna nazaran çok sert, sıkı ve yoğunlukları %20-25 daha büyüktür (Erdemir, 2005; Bilgen, 2011). Yüksek fırından alınan sıvı ham demirin içerisindeki kükürt, fosfor, silisyum vb. malzemeleri gidermek (çelikhane öncesi) amacıyla bazik oksijen fırınlarında oksijen üfleme yöntemi kullanılır. Böylece öncelikle demirin içerisindeki karbonun uzaklaşması sağlanır. Bu sıvı pikten, çelik üretimi sırasında çelikhane cürufu adı verilen atık malzeme açığa çıkmaktadır. Tablo 2 de çelikhane cürufuna ait kimyasal özellikler verilmektedir (Bilgen, 2011) Tablo 2: Çelikhane cürufunun kimyasal özellikleri (Bilgen, 2011) Element Fe SiO 2 MnO Al 2 O 3 CaO MgO P 2 O 5 S Na 2 O K 2 O TiO 2 % 20,49 13,30 2,70 5,02 46,57 5,25 0,02 0,32 0,14 0,17 0,47 Numunelerin Hazırlanması Tüm malzemeler 4 nolu (4.75 mm) elekten elenerek kullanılmıştır. Zemin ve atık malzemeler 110±5 C de etüvde kurutulmuştur. Daha sonra atık malzemeler ve zemin ağırlıkça farklı oranlarda karıştırılmıştır. Karışım numunelerin kodları ve karışım oranları Tablo 3 de verilmiştir. Karışım numunelerin optimum su muhtevaları ve maksimum kuru birim hacim ağırlık değerleri Standart Kompaksiyon deneyi ile hesaplanmıştır. Bu değerler Şekil 1 de verilmiştir. Standart Kompaksiyon deneyi sonuçlarına bakıldığında Z1 nolu katkısız referans numuneye göre diğer tüm katkılı numunelerde maksimum kuru birim hacim ağırlık değerlerinin yüksek bulunduğu gözlenmiştir. Özellikle %25 uçucu kül ve %15 çelikhane cürufu ve %5 kireçten oluşan Z4 numunesinin maksimum kuru birim hacim ağırlığı referans 3

numuneye göre %25 daha yüksek ölçülmüştür. Bu durum kullanılan zeminin tane çapı dağılımı ile çelikhane cürufu ve uçucu külün tane çapının iyi bir granülometri oluşturduğunu ve kompaksiyon sırasında da boşluk oranının azalarak, numuneye uygulanan enerjiden maksimum fayda sağlandığını göstermektedir. Tablo 3: Çalışmada kullanılan malzemelerin ağırlıkça karışım oranları Karışım Oranları Karışım Kodu Kaolinit Uçucu Kül Çelikhane Cürufu Kireç % % % % Z-1 100 - - - Z-2 65 15 15 5 Z-3 60 20 15 5 Z-4 55 25 15 5 Z-5 55 20 20 5 Z-6 50 25 20 5 Z-7 45 25 25 5 14 Kuru birim hacim ağırlık, γ d, kn/m 3 13 12 11 Z1 Z2 10 Z3 Z4 9 Z5 Z6 Z7 8 10 20 30 40 50 60 70 Su muhtevası, (%) Şekil 1: Farklı karışım oranlarındaki numunelerin Standart Kompaksiyon deneyi sonuçları (ASTM 698-07) Serbest Basınç Deneyi Sonuçlar ve Tartışma Çalışmada Standart Kompaksiyon deneyi ile hazırlanan tüm numuneler üzerinde ASTMD 2166-06 ya göre serbest basınç deneyi uygulanmıştır. Hazırlanan numuneler 7 ve 28 gün kürleme işlemine tabi tutulmuş ve taşıma kapasitesinin yüksek çıkması beklenen Z4, Z6 ve Z7 karışım numuneleri ise 56 güne kadar kürlenmiştir. Bütün numunelere ait serbest basınç taşıma kapasitesi (q u, kn/m 2 ) değerleri kür süresine bağlı olarak Şekil 2 de verilmiştir. Şekildeki değerlerden de görülebileceği gibi Z4, 4

Z6 ve Z7 numunelerindeki başlangıç q u değerine göre çok yüksek bir artış olmaktadır. Bu numunelerin içerisindeki çelikhane cürufu ve uçucu kül toplam oranı %40-45 kadardır. Bütün numunelerin serbest basınç taşıma kapasiteleri ile maksimum kuru birim hacim ağırlık değerleri ait veriler arasındaki regresyon analizi sonuçları Şekil 3 de verilmiştir. Şekil 3 de 1, 7 ve 28 gün süreyle kürlenmiş numunelerin regresyon analizi sonuçlarına göre tüm karışım numunelerinde 28 gün kürlemenin yakınsaklık değeri R 2 = 0.8802 elde edilmiştir ve bu sürenin kürleme açısından maksimum fayda sağladığı görülmüştür. Serbest Basınç, q u, kn/m 2 3500 3000 2500 2000 1500 1000 Z1 Z2 Z3 Z4 Z5 Z6 Z7 7. GÜN 28. GÜN 56. GÜN 500 0 0 10 20 30 40 50 60 Kür Süresi, gün Şekil 2: Farklı karışım oranlarındaki numunelerin serbest basınç taşıma kapasitesi değerleri ve kür süresine bağlı değişim sonuçları 14 Maks. kuru birim hacim ağ., γ d, kn/m 3 13 12 11 10 R² = 0.5934 R² = 0.8642 R² = 0.8802 1 (0.5934) 7 (0.8642) 28 (0.8802) 0 200 400 600 800 1000 1200 1400 Serbest Basınç, q u, kn/m 2 Şekil 3: Farklı karışım oranlarındaki numunelerin serbest basınç taşıma kapasitesi değerleri ile maksimum kuru birim hacim ağırlık değerlerinin kür süresine bağlı olarak elde edilen regresyon analizi sonuçları 5

CBR, % ÇELİKHANE CÜRUFU İLE YOL ALTYAPI DOLGUSUNUN ZEMİN ÖZELLİKLERİNİN İYİLEŞTİRİLMESİ Kaliforniya Taşıma Oranı (CBR) Standart Kompaksiyon deneyi ile hazırlanmış numuneler üzerinde ASTM D1883-07 yönetmeliğine göre CBR deneyleri yapılmıştır. Bu numuneler CBR deneyine tabi tutulmadan 7, 28 ve 56 gün süreyle kürleme işlemi görmüşlerdir. Şekil 4 de kürlenmiş numunelerin %CBR değerleri verilmiştir. Özellikle Z4 ve Z6 numunelerinin serbest basınç deneyi sonuçları yüksek elde edildiği için bu numunelerde 56 gün kürleme işlemi gerçekleştirilmiştir. Bu numunelerin %CBR deneyi sonuçları %250 oranında yüksek elde edilmiştir. 250 200 150 Z1 Z2 Z3 Z4 Z5 Z6 Z7 28. GÜN 56. GÜN 100 7. GÜN 50 0 0 10 20 30 40 50 60 Kür Süresi, gün Şekil 4: Farklı karışım oranlarındaki numunelerin %CBR değerleri ve kür süresine bağlı değişim sonuçları Şekil 5 te farklı karışımlara sahip tüm numunelerin maksimum kuru birim hacim ağırlık değerlerine karşılık %CBR değerlerinin kür süresine bağlı olarak elde edilmiş regresyon analizi sonuçları verilmiştir. Analize göre 28 günlük kür süresine ait yakınsaklık değeri R 2 = 0.897 elde edilmiştir. Böylece karışım numunelerinin maksimum %CBR değerlerine 28 günde ulaştığı sonucuna varılmıştır. Sonuçlar Çalışmada, kaolinit kili içerisine ağırlıkça %5, 15, 20 ve 25 oranlarında atık malzeme olarak uçucu kül, çelikhane cürufu karıştırılmış ve ayrıca tüm karışım numunelerine %5 oranında eşit olacak şekilde kireç eklenmiştir. Belirli bir granülometride hazırlanan karışım numunelerinin optimum su muhtevası değerleri belirlenerek Z1, Z2, Z3, Z4, Z5, Z6 ve Z7 numunelerinin maksimum kuru birim hacim ağırlık değerleri Standart Kompaksiyon deneyi ile laboratuvar şartlarında elde edilmiştir. Bu numuneler üzerinde 1, 7, 28 ve 56 gün süreyle kürleme işlemi yapılmış ve kür süresi bitiminde Serbest Basınç deneyi ile (q u, kn/m 2 ) taşıma kapasitesi değerleri belirlenmiştir. Aynı şekilde hazırlanan numuneler üzerinde Kaliforniya Taşıma Oranı (CBR) deneyi yapılmıştır ve değerler belirlenmiştir. 6

Çalışmadan elde edilen veriler doğrultusunda 28 gün kür süresinin maksimum taşıma kapasitesini verdiği sonucuna ulaşılmıştır. Ayrıca Z4 ve Z6 karışım oranlarına sahip numunelerin diğerlerine göre daha yüksek taşıma kapasitesi değerleri verdiği görülmüştür. Bu numunelerde çelikhane cürufu ve uçucu kül toplam oranı ağırlıkça %40 45 değerindedir. Dolayısıyla Z4 ve Z6 karışım numuneleri için Şekil 6 da verilen grafikte q u (kn/m 2 ) ve %CBR arasındaki ilişki gösterilmiştir. Grafikte ayrıca regresyon analizi sonuçları da verilmiştir. İlgili değerler için yakınsaklık oranları Z4 için R 2 = 0.9968 ve Z6 için R 2 = 0.9995 olarak belirlenmiştir. 14 Maks. kuru birim hacim ağ., γ d, kn/m 3 13 12 11 10 R² = 0.4389 R² = 0.8612 R² = 0.897 R² = 0.7356 0 50 100 150 200 250 300 CBR, % 1 (0.4389) 7 (0.8612) 28 (0.897) 56 (0.7356) Şekil 5: Farklı karışım oranlarındaki numunelerin %CBR değerleri ile maksimum kuru birim hacim ağırlık değerlerinin kür süresine bağlı olarak elde edilen regresyon analizi sonuçları 2250 Serbest Basınç, q u, kn/m 2 1500 750 R² = 0.9968 R² = 0.9995 Z4 (0.9968) 0 0 50 100 150 200 250 300 CBR, % Z6 (0.9995) Şekil 6: Farklı karışım oranlarındaki Z4 ve Z6 numunelerinin %CBR ve q u değerleri arasındaki ilişki ve regresyon analizi sonuçları 7

Böylece farklı karışımlar için uygulanan iki ayrı deneyin yakınsak sonuçlar verdiği ispatlanmıştır. Z4 ve Z6 numunelerinin içeriğine bakıldığında ise uçucu külde bulunan %45,5 oranındaki silisyum ile çelikhane cürufu içerisindeki %13,3 oranındaki silisyum miktarının taşıma kapasitesini arttırdığı ayrıca çelikhane cürufu içerisindeki %46,57 oranındaki CaO in bağlayıcı görev yaptığı sonucuna varılmıştır. Çalışmanın verilerine dayanarak çelikhane cürufunun da yol alt tabakalarında rahatlıkla kullanılabileceği ve atık olarak ortaya çıkan bu malzemenin değerlendirilerek ekonomiye katkı sağlayabileceği ispatlanmıştır. Ayrıca çelikhane cürufunun farklı inşaat alanlarında da değerlendirilmesi için yeni çalışmaların yapılması önerilmektedir. Kaynakça ASTM D2166-06. (2013). Standard test method for unconfined compressive strength of cohesive soil. DOI:10.1520/D2166_D2166M-13. ASTM D1883-07. (2014). Standard test method for california bearing ratio (CBR) of laboratory-compacted soils. DOI: 10.1520/D1883-14. Bilgen, G. (2011). Öğütülmüş çelikhane cürufu, kireç ve deniz suyunun killerin iyileştirilmesinde kullanımı. Doktora Tezi, İnşaat Müh. Böl., KÜ, Kocaeli, Türkiye, 294s. Erdemir, AR-GE Raporu. (2005). Çelik üretim cüruflarının asfalt üretiminde kullanılması. Ereğli Demir Çelik Fabrikası. Fırat, S., Yılmaz, G., Cömert, A. T., and Sümer, M. (2012). Utilization of marble dust, fly ash and waste sand (silt-quartz) in road subbase filling materials. KSCE Journal of Civil Engineering, 16(7):1143-1151. Fırat, S. ve Cömert, A. T. (2011). Curing time effects on CBR of stabilized kaoline with fly ash, lime and cement. Gazi Üniversitesi Mühendislik-Mimarlık Fakültesi Dergisi, 26(4):719-730. Misra, A., Biswas, D., and Upadhyaya, S.(2004). Physico-mechanical behavior of selfcementing class C fly ash-clay mixtures. Fuel, 84(11): 1410-1422. Türker, P., Erdoğan, D., Katnaş, F., and Yeğinobalı A. (2004). Physical description and classification of fly ashes in Turkey. Turkish Cement Manufacturers' Association (TCMA), R&D Institute, Ankara (Turkey). 8