Sürdürülebilir Kalkınma Amaçları
Yazarlar
Yayınlar
- MakaleYalnız künye2024Scopus SJRQ2Optimization, Characterization, and Carbon Footprint Analysis of Alkali Activated Waste Tuff and Fly Ash Mixtures for Deep Mixed Columns
Kamiloğlu, Hakan Alper; Yilmaz, Fatih
Deep soil mixing (DSM) applications are one of the widely known soil stabilization techniques which can be applied to a wide range of soil types. Cement and lime are the major materials used as binders for DSM applications. However, as conventional binders lead to emit a large amount of CO2 during production, eco-friendly binders suitable for DSM applications have become prominent. Alkali-activated materials are good alternatives to conventional binders. This study was intended to investigate the usability of zeolite rich tuff wastes as an alkali-activated binder in DSM columns. Within this scope, the waste tuff and C-type fly ash mixture were used as an alkali-activated binder, and 10 M NaOH solution was used as an activator. Response surface methodology (RSM) was employed in experimental design to determine optimum components to obtain maximum unconfined compression strength and investigate the interaction between stabilization agents. From the RSM analysis the optimum ratios of activator (X1), waste tuff (X2), and precursor (X3) were determined as; X1 = 0.251, X2 = 0.548, and X3 = 0.538 for maximum UCS. UCS, mineralogical and microstructural characterization (XRF, XRD, SEM, EDX, FTIR) was performed for the DSM samples prepared considering the optimized components. It was determined that the UCS values of the 3, 7, and 28-day cured samples stabilized by considering the optimum values gave UCS values approximately 3 to 5 times higher than the lower limit values recommended by FHWA. As a result of mineralogical and microstructural investigation, the reason for the strength increase in the samples can be attributed to the formation of geopolymeric gel between the soil particles by tuff waste and fly ash activated with alkaline activator. Carbon footprint analyses were performed for 1m3 DSM columns produced with alkali-activated binders and ordinary Portland cement (OPC). From the analyses it was seen that the carbon footprint of the DSM column produced using alkali activated binders is lower than that of the DSM column obtained with OPC. After the general evaluation of the study, it is seen that the hypothesis that waste tuff can be used as environmentally safe alkali-activated binders instead of traditional binders is supported.
AtıfScopus6OpenAlex6
İncele - MakaleAçık Erişim2024Scopus SJRQ2Investigating the Effect of Polypropylene Fiber on Mechanical Features of a Geopolymer-Stabilized Silty Soil
Kamiloğlu, Hakan A.; Kurucu, Kutluhan; Akbaş, Dilek
This study investigates the stabilization of silty soil using alkali-activated fly ash and fibers with lengths of 3 mm and 12 mm. The study examines the effects of hybrid fiber length, fiber content, fly ash content, and activator content on the mechanical properties of the geopolymerstabilized samples. The objectives of this paper are 1) to examine the effect of activator content and fly ash content on the UCS, Al/Si ratio, and SiO2/Na2O ratio of the stabilized samples using a statistical approach, 2) to investigate the effect of hybrid fiber length on UCS, secant modulus, flexural strength, toughness, and flexural load-deformation characteristics of the stabilized soil. A statistical approach was employed to investigate the relationship between fly ash content, alkali activator content, and UCS value. Optimal fly ash content and alkali activator content were determined based on the statistical model. The geopolymer structure of the stabilized soil was characterized via SEM, EDS, XRD, and FTIR analyses. The effects of fly ash and alkali activator content on UCS, Al/Si ratio, and SiO2/Na2O ratio were determined using the derived statistical model. The study demonstrated that activator content, a critical factor in compaction, significantly influences the UCS value, as much as the effect of the Si/Al and SiO2/Na2O ratios. Additionally, variations in fly ash content led to an increase in the UCS value of up to 15%. Moreover, changing the activator content resulted in a maximum 12-fold increase in UCS value. Incorporating hybrid fibers for stabilization led to higher secant modulus (up to 30%), flexural strength (up to 6%), and ductility without compromising UCS.
AtıfScopus20WoS17OpenAlex18
İncele - MakaleAçık Erişim2023Scopus SJRQ2Optimizing and investigating durability performance of sandy soils stabilized with alkali activated waste tuff-fly ash mixtures
Yilmaz, Fatih; Kuvat, Ahmet; Kamiloğlu, Hakan Alper
The search for alternative environmentally-friendly materials to Portland cement is increasing its importance in geotechnical engineering as in other fields. In this study, alkali activated waste volcanic tuff (BT) and fly ash (FA) utilized as an alternative to conventional binders. The specific objectives of this paper were to, (1) optimize fly ash, waste tuff and activator content using Response Surface Methodology (RSM), (2) investigate the UCS performance of the optimum amount of alkali-activated fly ash and waste tuff mixtures as a binder in soil stabilization by comparing with various codes, (3) characterize the optimized parameters, (4) examine durability performances of the samples. Optimum binder and activator content and effect of waste tuff on strength characteristics were evaluated statistically with RSM approach. XRF, XRD, FTIR analyses were performed to verify the synthesized alkali activated material in the inner structures of the optimized samples. The durability and mechanical properties of samples stabilized with alkali activated binders against soaking condition, wetting-drying and were investigated. Destructive and non-destructive methods were employed to examine mechanical and durability characteristics. Unconfined compression strength, strength reduction ratio, soil deterioration, and water absorption capacity was taken into account to evaluate durability performances. UCS values of the stabilized samples were compared with limit UCS values suggested by several standards. As a result of the study it was determined that alkali activated waste tuff and fly ash mixture shows significant mechanical and durability performance in soil stabilization, and capable to use as an alternative to conventional non-green binders.
AtıfScopus6WoS4OpenAlex8İncele - Yüksek Lisans TeziAçık Erişim2022Geopolimer bağlayıcı ve mikro fiber donatı ile stabilize edilen yüksek plastisiteli silt zeminin mekanik özellikleri
Kutluhan Kurucu
Yapılan bu tez çalışması, kütlece %50 sodyum hidroksit ve %50 sodyum silikat bileşenlerinden oluşan aktivatörle aktive edilmiş C-Sınıfı uçucu kül, ve fiber donatı katkısı ile, yüksek plastisiteli siltli bir zeminin iyileştirilmesi esasına dayanmaktadır. Çalışma kapsamında 3 mm ve 12 mm uzunluğunda fiber donatı kullanılmıştır. Farklı fiber donatı uzunluk kombinasyonlarının alkali aktif C-sınıfı uçucu kül ile iyileştirilmiş, yüksek plastisiteli siltli bir zeminde eğilme ve kayma mukavemeti parametreleri üzerindeki etkisi araştırılmıştır. Tez çalışması üç kısımdan oluşmaktadır. Bu kısımlar; (i) Yanıt Yüzey Yöntemi (YYY) ile maksimum serbest basınç dayanımı veren aktivatör ve uçucu kül bileşenlerinin optimum miktarlarının belirlenmesi, (ii) 3 mm ve 12 mm uzunluğundaki fiber donatıların farklı oranlarda geopolimer harca eklenmesi sureti ile donatı içeriğinin maksimum eğilme dayanımı ve tokluk parametreleri üzerindeki etkilerinin belirlenmesi, (iii) 3 mm ve 12 mm uzunluğundaki donatıların farklı oranlarda karıştırılması sonucu elde edilen donatı kombinasyonlarının geopolimer esaslı zemin harçlarının maksimum eğilme gerilmesi, tokluk, kayma mukavemeti parametreleri üzerine olan etkilerinin incelenmesi aşamalarından oluşmaktadır. Çalışma kapsamında zemin tanımlama deneyleri, serbest basınç dayanımı, üç eksenli basınç dayanımı, üç nokta eğilme deneyleri gerçekleştirilmiştir. Çalışma sonucunda 3 mm ve 12 mm uzunluğundaki donatı kombinasyonlarının, yalnız 3 mm ya da yalnız 12 mm uzunluğundaki donatılara göre daha yüksek maksimum eğilme dayanımı ve kohezyon değeri verdiği görülmüştür. 12 mm uzunluğundaki donatılar kullanılarak iyileştirilen zeminlerin tokluk değerinin 3 mm uzunluğu ve farklı donatı kombinasyonlarına göre daha yüksek olduğu görülmüştür.
- Yüksek Lisans TeziAçık Erişim2022Düşük plastisiteli kil zeminin kireçle stabilizasyonunda yeşil Bayburt taşı dane boyutunun dayanıma etkisi
Elmas Fulya Tümer
Bu çalışmada, yeşil Bayburt taşı (YBT) atığı ve kireç kullanılarak düşük plastisiteli kil bir zeminin stabilize edilmesi amaçlanmıştır. Birincil bağlayıcı olarak kullanılan kireç %6 oranında, puzolanik katkı olarak kullanılan YBT atığı ise sırasıyla %5, %10, %15, %20 oranlarında iki farklı incelikte doğal zemine eklenmiştir. Hazırlanan numunelere kıvam, elek analizi, kompaksiyon ve serbest basınç deneyleri yapılmıştır. Ayrıca numunelerin mikro yapısı taramalı elektron mikroskobu (SEM), X-ışını kırınım yöntemi (XRD), Fourier dönüşümlü kızılötesi spektroskopisi (FT-IR) analizleri ile incelenmiştir. Çalışma kapsamında yapılan deneyler sonucunda, YBT atıklarının öğütülerek düşük plastisiteli kil zemin stabilizasyonunda kullanılmasının kıvam limitleri ve kompaksiyon parametreleri üzerinde kayda değer bir etkisinin olmadığı, serbest basınç dayanımını ise arttırdığı tespit edilmiştir.
- Yüksek Lisans TeziAçık Erişim2022Tuğla atıklarının düşük plastisiteli kil zemin stabilizasyonunda kullanılabilirliği
Harun Tuğlu
Bu çalışmada, tuğla tozu atıklarının zemin stabilizasyonunda kullanılabilirliği irdelenmiştir. Çalışma kapsamında, düşük plastisiteli kil bir zemine tuğla tozu atığı %0, %5, %10, %15 ve %20 oranlarında kireçsiz ve %6 kireçli olarak karıştırılmıştır. Optimum su içeriklerinde hazırlanan numunelere serbest basınç dayanımı, donma çözülme ve ıslanma kuruma deneyleri yapılmıştır. 28 günlük kür sonunda maksimum dayanım doğal zemin, %6 kireç ve %10 tuğla tozu atığı içeren SLB/10 numunesinden elde edilmiştir. Bu numunenin doğal zemine göre 12 kat, doğal zemin ve %6 kireç içeren SL numunesine göre 2 kat fazla dayanıma sahip olduğu tespit edilmiştir. Donma-çözülme ve ıslanma-kuruma çevrimi sonuçlarına göre tuğla tozu atığı ve kireç katkısı ile hazırlanan SLB numuneleri, sadece tuğla tozu atığı ile hazırlanan SB numunelerine oranla daha durabil bir davranış göstermiştir. Deneylerden çıkan sonuçlara göre, tuğla tozu atığının kireçle birlikte düşük plastisiteli kil zeminde kullanımının dayanım ve durabiliteyi iyileştirdiğini söylemek mümkündür.
- Yüksek Lisans TeziAçık Erişim2022Yüksek plastisiteli kil zemin stabilizasyonunda uçucu kül dane boyutunun CBR ve dayanıma etkisi
Emre Gençoğlu
Zemin stabilizasyonunu genel olarak derin ve yüzeysel stabilizasyon olmak üzere ikiye ayırmak mümkündür. Yüzeysel stabilizasyon uygulamalarından biri kimyasal stabilizasyondur. Kimyasal zemin stabilizasyonunda inceliğin etkisini incelemeyi amaçlayan bu çalışma kapsamında, yüksek plastisiteli kil bir zeminin mühendislik özellikleri uçucu kül kullanılarak iyileştirilmiştir. Uçucu kül termik santralden alındığı haliyle ve inceltilmiş (öğütülmüş) olarak zemine ayrı ayrı ilave edilmiştir. Uçucu kül zemine %5, %10, %15, %20, %25, %30 oranlarında hem ham hem de öğütülmüş olmak üzere ilave edilerek CBR ve dayanım verileri incelenmiştir. Çalışma sürecinde serbest basınç deneyleri için kür süreleri 7 ve 28 gün olarak belirlenmiştir. Kıvam limitleri, kompaksiyon, CBR ve serbest basınç dayanımı deneylerinin gerçekleştirildiği bu çalışma sonucunda uçucu külün inceltilerek zemin stabilizasyonunda kullanılmasının kompaksiyon parametrelerindeki etkisinin sınırlı olduğu, kıvam limitleri üzerinde nispeten etkin olduğu, CBR ve dayanım değerlerinde ise çok yüksek artışlar meydana getirdiği tespit edilmiştir. Bu sonuçlar ışığında yüksek plastisiteli kil bir zeminde daha ince uçucu kül katkısıyla daha yüksek CBR ve dayanım verilerine ulaşılabilecek stabilizasyon çalışmalarının yapılabileceği kanaatine varılmıştır.
- MakaleAçık Erişim2022Scopus SJRQ3An Investigation of the Effect of Curing Temperature on the Deformation Characteristics of the Stabilized Soil Layers Treated with Lime and Tuff Wastes with Response Surface Method
Kamiloglu, Hakan Alper; Turan, Huseyin
The shallow spread foundations are one of the widely used foundation types for low-rise, low-cost or commercial buildings. However, it is not possible to use this type of foundation for soils with low bearing capacity or capable of excessive settlements. In these cases, stabilized soil layers overlying insufficient soil may be alternative to the high-cost foundation systems. As the temperature of the soils depends mostly on air temperature for shallow depths, curing conditions of the stabilized soil layers are affected by the air temperature. The effect of curing temperature on the pressure-settlement relation of the layered soil is a gap in the literature. This study investigates the effect of Bayburt tuff on pressure-settlement characteristics of layered soil for various curing temperatures. The specific objectives of this paper are to (1) examine the effect of using the waste tuffs as a stabilization agent in layered soils, (2) evaluate the usability of response surface methodology (RSM) to estimate shear strength parameters (c, ϕ), unconfined compression strength, and secant modulus of the stabilized soil with less experiment, (3) investigate the effect of dimensions of the stabilized soil block (length, with and thickness) on pressure-settlement relations under various curing temperature (T = 3 °C, 13 °C, 23 °C, 33 °C, 43 °C). This study comprises experimental and numerical parts. In the experimental part, strength parameters (c, ϕ) and secant modulus of stabilized soil samples were estimated with response surface methodology for various curing temperatures (3 °C, 23 °C, 43 °C). The effects of curing temperature on shear strength and Bulk’s modulus parameters were determined with the derived RSM model. In the numerical part of the study plate load test was simulated with the derived 2D axisymmetric FE model. The parameters required for the FE analyses were determined with the derived RSM model. As a result of the study, it was seen that it is possible to estimate experimental parameters accurately using the RSM approach with fewer tests. Bayburt tuff and lime mixtures increase the stiffness of the layered soil. The curing temperature has considerable effects on the pressure-settlement relationship up to a certain value. After a certain value increasing curing temperature has no considerable effects on the stiffness of the layered soil.
AtıfScopus3WoS1İncele - MakaleYalnız künye2020Scopus SJRQ4Effect of fineness on lime stabilization of low plasticity clays
Yilmaz, Fatih; Kocabey, Sefa
In this study, stabilization with lime was investigated within the scope of surface soil stabilization. The main aim of the study is to examine the grindability of the lime and investigate the effect of grinded lime on the strength and durability behavior of stabilized soil. This paper is divided into two parts. The first part deals with the grindability of the lime. The second part analyses the results of geotechnical tests with grinded and ungrinded lime. Ungrinded lime, 90% of which is below 48 microns, was reduced to less than 20 microns. The test samples were prepared by adding 2%, 4%, 6%, 8% and 10% of grinded and ungrinded lime to a low plasticity clay according to the Unified Soil Classification System. Curing times for strength tests were determined as 1, 7, 14 and 28 days. The properties of the prepared mixtures were investigated by their geotechnical properties such as index, strength and durability. In the light of the data obtained from the experiments, it is concluded that the fineness of the lime has a direct positive effect on the strength and durability characteristics.