Düşük plastisiteli bir kil zeminin mekanik özellikleri üzerine kenevir ve polipropilen liflerin etkilerinin deneysel olarak araştırılması ve sonuçların istatistiksel olarak değerlendirilmesi
Tez Türü: Doktora
Tezin Yürütüldüğü Kurum: Süleyman Demirel Üniversitesi, Mühendislik ve Doğa Bilimleri Fakültesi, İnşaat Mühendisliği Bölümü, Türkiye
Tez Danışmanı: Sıddıka Nilay Keskin
Tezin Onay Tarihi: 2023
Tezin Dili: Türkçe
Desteklendiği Program: Diğer
Özet:
Son zamanlarda özellikle ekonominin istikrarlı bir şekilde büyüdüğü ve yaşam standardının nispeten yüksek olduğu gelişmiş ülkelerde çevresel endişeler önceliklendirilmeye başlandı. Bu da çeşitli uygulamalarda çevre dostu ve sürdürülebilir kaynakların tercih edilmesine doğru bir değişime neden olmuştur. Bu çalışmada, geoteknik mühendisliği uygulamalarından biri olan zeminlerin güçlendirilmesinde sürdürülebilir ve çevre dostu malzemelerin kullanımı ile küresel ölçekte ilgi odağı olan bu amaca katkıda bulunmak amaçlanmıştır. Bu amaç için doğal bir lif türü olan kenevir lifi kullanılmıştır. Ayrıca kenevir liflerinden elde edilen bulgularla karşılaştırmak amacıyla kolay ulaşılabilirlikleri, yüksek çekme mukavemeti ve rijitliklerinden dolayı geoteknik araştırmacıların dikkatini çekmeyi başarmış olan polipropilen (PP) lif malzemesi tercih edilmiştir. Deneysel çalışmada kil zemin içerisine 6-12-19 mm uzunluklara sahip PP liflerinden ve 24-50 mm arasında değişen uzunluklara sahip kenevir liflerinden ağırlıkça %0.05, %0.10, %0.15 ve %0.20 miktarlarında katılarak silindir numuneler hazırlanmıştır. Bu numuneler konsolidasyonsuz-drenajsız (UU) üç eksenli basınç deneyinde üç farklı çevre basıncı altında (50, 100 ve 200 kPa) kırılmıştır. Deney sonuçları, zemin içerisine hem kenevir hem de PP lifinin eklenmesi ile güçlendirilmemiş zeminin gerilme-şekil değiştirme davranışının birim deformasyon yumuşamasından birim deformasyon pekleşmesine dönüştüğünü ve genel olarak tüm numunelerde yanal genişleme göçmesinin meydana geldiğini göstermiştir. Doğal zemine ait göçme anındaki deviatör gerilme, içsel sürtünme açısı ve enerji emme kapasitesinde (EEK) meydana gelen artışlar dikkate alındığında ham kenevir lifi (HKL), PP (6 mm), PP (12 mm) ve PP (19 mm) için optimum lif miktarlarının sırasıyla %0.10, %0.15, %0.15 ve %0.20 olduğu görülmüştür. HKL'leri biyolojik bozunmaya karşı korumak, zemin içerisinde meydana gelebilecek ıslanma-kuruma çevrimleri sonucunda lifte meydana gelebilecek şişme-büzülme etkilerinin önüne geçebilmek için lifler üç farklı su geçirmez kimyasal malzeme ile kaplanmıştır. HKL'nin %218 olarak ölçülen doğal su emme oranı; Akrilonitril Bütaiden Stiren (ABS), epoksi ve Crystal PIB 907 isimli su geçirmez malzemelerle kaplanması sonucu sırasıyla %127, %213 ve %159 oranlarında azaltılmıştır. HKL'lerin kaplanması neticesinde liflerin çapları, sürtünen yüzey alanları ve yüzey pürüzlülüğü artmıştır. Bu nedenle ağırlıkça %0.10 KKL içeren numunelerin, HKL içeren numunelere göre daha yüksek deviatör gerilme, içsel sürtünme açısı ve EEK değerlerine sahip olduğu bulunmuştur. PP lif içeren numunelerde lif uzunluğunun artması ile tüm lif yüzdeleri için ölçülen göçme anındaki deviatör gerilme, içsel sürtünme açısı ve EEK değerleri genel olarak artmıştır. Diğer tüm numuneler ile karşılaştırıldığında göçme anındaki deviatör gerilme, kayma mukavemeti parametreleri ve EEK açısından en yüksek iyileşmeler ağırlıkça %0.20 miktarında 19 mm PP lif içeren numunelerde meydana gelmiştir. Ancak deviatör gerilmede %1'lik bir artışın (fayda) meydana gelmesi için gerekli güçlendirme maliyetleri dikkate alındığında düşükten yükseğe maliyet/fayda oranının HKL, KKL, PP (19 mm), PP (12 mm), PP (6 mm) şeklinde olduğu görülmüştür. Ayrıca PP lif ve HKL ile güçlendirilmiş numunelere ait göçme anındaki deviatör gerilme değerlerinin tahmini için yapay sinir ağı (YSA) ve çoklu lineer regresyon (ÇLR) tahmin denklemleri oluşturulmuştur. Araştırmacılar bu eşitliklerden faydalanarak PP lif ve HKL ile güçlendirilmiş düşük plastisiteli bir kil zeminin göçme anındaki deviatör gerilme değeri hakkında ön bilgi sahibi olabilirler.