Siltli Bir Zeminin Kireç ve Pirinç Kabuğu Külü ile İyileştirilmesi

Abstract

Günümüzde elverişsiz zeminlerin iyileştirilmesi oldukça önemli bir konudur. Bu amaçla yüzeysel ve derin iyileştirme yöntemleri yaygın olarak kullanılmaktadır. Bu tez çalışması kapsamında, siltli bir zemin numunesinin kireç ve pirinç kabuğu külü ile iyileştirilmesi incelenmiştir. İyileştirme sonucunda zeminin mühendislik özelliklerindeki değişimler sayısal olarak irdelenmiştir. Deneysel çalışma kapsamında öncelikle zemin numunesinin geoteknik özellikleri belirlenmiştir. Geoteknik özellikleri belirlenen zemin numunesi kireç, pirinç kabuğu külü ve kireç + pirinç kabuğu külü kullanılarak iyileştirilmiştir. Zemin numunesinin optimum kireç miktarını bulmak için pH yöntemi kullanılmıştır. pH deneyi sonucunda optimum kireç miktarı % 5 olarak belirlenmiştir. Zemin iyileştirmesi amacıyla zemine % 5, % 10, % 15 ve % 20 oranlarında pirinç kabuğu külü katılmıştır. Son olarak zemine kireç ve pirinç kabuğu külü bir arada katılmıştır. Bu amaçla zemine iki farklı oranda kireç ve 4 farklı oranda pirinç kabuğu külü katılmıştır. İyileştirme yapılan zemin numuneleri üzerinde kompaksiyon deneyleri yapılmıştır. Yapılan deney sonuçlarında doğal zemin için ve iyileştirme yapılan zeminler için optimum kireç miktarları ve maksimum kuru birim hacim ağırlık değerleri belirlenmiştir. Yapılan deneyler sonucunda zemine kireç ve pirinç kabuğu külü katılması durumunda optimum su muhtevası değerlerinde artış, maksimum kuru birim hacim ağırlık değerlerinde ise azalma meydana geldiği görülmüştür. Kompaksiyon özellikleri belirlenen zemin numunelerinin dayanım değerlerinin belirlenebilmesi amacıyla serbest basınç deneyi ve kaliforniya taşıma oranı deneyleri yapılmıştır. Doğal zemin numunesine % 5 kireç katılması ile birlikte anlık drenajsız kayma mukavemeti değeri 30 kPa iken 28 günlük kür süresi sonunda 86 kPa değerine ulaştığı görülmüştür. Yaklaşık olarak 3 kata varan artış meydana gelmiştir. Doğal zemin numunesine % 20 pirinç kabuğu külü katılması durumunda anlık drenajsız kayma mukavemeti değeri 30 kPa iken 28 gün kür süresi sonunda 48 kPa değerine çıkmıştır. Zemine pirinç kabuğu külünün tek başına eklenmesiyle birlikte bir miktar artış meydana gelmiş olsa da kayda değer bir artış olmamıştır. Doğal zemin numunesine % 5 kireç + % 20 pirinç kabuğu külü katılması durumunda ise anlık drenajsız kayma mukavemeti değeri 30 kPa'dan 28 günlük kür süresi sonucunda 186 kPa değerine yükselmiştir. Yapılan deneysel çalışmalar sonucunda zeminin drenajsız kayma mukavemeti değerlerinin kür süresi ile birlikte arttığı görülmüştür. CBR (kaliforniya taşıma oranı) deneyleri sonucunda serbest şişme ve CBR değerleri incelenmiştir. Doğal zemin numunesinin şişme değeri 1.45 cm iken zemine % 5 kireç katılması ve 28 gün kür edildikten sonra şişme değeri 0.03 cm değerine düşmüştür. Aynı şekilde zemine pirinç kabuğu külü katılması ile birlikte şişme değerlerinde azalma görülmüştür. Doğal zemin numunesinin 28 günlük kür süresi sonundaki CBR değeri % 6 iken % 5 kireç katılması ve 28 günlük kür süresi sonunda bu değer % 33'e yükselmiştir. CBR deneyleri sonucunda doğal numune % 6 iken pirinç kabuğu eklenmesi sonucunda bu değer % 20 olmuştur. CBR değerindeki en büyük artış zemine kireç ve pirinç kabuğu külünün birlikte katılması ile gerçekleşmiştir. Permeabilite deneyleri sonucunda zemine kireç katılması ile birlikte geçirgenliğinde bir miktar azalma meydana geldiği görülmüştür. Pirinç kabuğu külü katılması durumunda ise zeminin geçirgenliği artmıştır. İki katkının birlikte katılması durumunda geçirgenlik azalmıştır. Çalışma kapsamında yapılan deneyler sonucunda, zemine kireç ve pirinç kabuğu külünün bir arada veya ayrı ayrı katılması ile birlikte zeminin fiziksel özelliklerinde iyileşme meydana geldiği görülmüştür. Bu bilgiler ışığında zemin iyileştirmesinde, pirinç üretimi sonucunda atık olarak ortaya çıkan pirinç kabuğu külünün kullanılmasının uygun olacağı açık olarak görülmüştür.

Nowadays, the soil improvement is a very important issue. For this purpose, shallow and deep improvement methods are widely used. In this thesis, the improvement of a silty soil sample with lime and rice husk ash was investigated. As a result of the improvements, changes in the engineering properties of the soil have been examined numerically. Firstly, geotechnical properties of soil samples were determined. Soil specimens whose geotechnical properties were determined were improved by using lime, rice husk ash and lime + rice husk ash. The pH method was used to determine the optimum lime content of the soil sample. As a result of pH test, optimum lime amount was determined as 5%. 5%, 10%, 15% and 20% rice husk ash was added to the ground for soil improvement. Finally, lime and rice husk ash was added to the soil. For this purpose, two different amounts of lime and 4 different amounts of rice husk ash were added to the soil. Compaction experiments were performed on the soil samples that were improved. In the test results, optimum lime amounts and maximum dry unit volume weight values were determined for natural soils and for improved soils. As a result of the experiments, it was seen that optimum water content values increased and maximum dry unit volume weight values decreased when lime and rice husk ash was added to the ground. In order to determine the strength values of soil samples with compaction properties, Unconfined Compression test and California Bearing Ratio (CBR) tests were performed. With the addition of 5% lime to the natural soil sample, the instant undrained shear strength value was 30 kPa, but it reached 86 kPa at the end of the 28-day curing period. An increase of approximately 3 times has occurred. If 20% brass husk ash was added to the natural soil sample, the instant undrained shear strength value was 30 kPa, but it increased to 48 kPa after 28 days curing time. Although there was some increase with the addition of rice husk ash alone, there was no significant increase. When 5% lime + 20% rice husk ash was added to the natural soil sample, the instant undrained shear strength value increased from 30 kPa to 186 kPa as a result of the curing period of 28 days. As a result of experimental studies, it was seen that undrained shear strength values of the soil increased with curing time. As a result of CBR experiments, swelling and CBR values were examined. Swelling value of natural soil sample was 1.45 cm, 5% lime was added to the ground and after curing for 28 days, the swelling value decreased to 0.03 cm. Similarly, with the addition of rice husk ash to the ground, the swelling values decreased. The CBR value of the natural soil sample at the end of the 28-day curing period was 6% while the addition of 5% lime and this value increased to 33% after the 28-day curing period. As a result of the CBR experiments, the natural sample was 6%, while the addition of rice husk was 20%. The greatest increase in CBR value was achieved by adding lime and rice husk ash together. As a result of the permeability tests, it has been observed that permeability is reduced with the addition of lime to the ground. If rice husk ash is added, the permeability of the ground is increased. If two additives were added together, the permeability was reduced. As a result of the experiments carried out within the scope of the study, it was observed that the physical properties of the soil improved with the addition of lime and rice husk ash together or separately. In the light of this information, it has been seen that it is appropriate to use rice husk ash which is produced as waste as a result of rice production.