Biyomalzeme kullanımı ile sürdürülebilir zemin iyileştirme

Geoteknik mühendisliğinde, zeminlerin indeks, dayanım ve sıkışma özelliklerinin iyileştirilmesi, yapı-zemin etkileşimi açısından ve üstyapı yüklerinin güvenle daha derindeki tabakalara aktarılması için önem taşımaktadır. Özellikle alkalin katkılar kullanıldığında, bağlayıcıların hem üretiminde hem de kullanıldıktan sonra doğaya olan zararı dikkate alınması gereken parametrelerden biri olmalıdır. Bu çalışmada zemin iyileştirmede kullanılan alkalin bağlayıcıların tamamının veya bir kısmının üretiminde doğaya zarar vermeyen, kullanıldıktan sonra da doğada çözünebilir biyomalzemeler ile değiştirilerek çevreci bir yöntem geliştirilmesi hedeflenmiştir. Bu hedefi gerçekleştirmek amacıyla farklı zemin tipleri üzerinde öğütülmüş midye kabuğu tozu, çirişotu, selüloz, balık pulu, mercimek, kitosan ve xanthan gum olmak üzere pek çok biyomalzeme ile denemeler yapılmıştır. Daha sonra, sığ zemin tabakalarında xanthan sakızı kullanımında sıcaklık etkisinin de içinde olduğu parametrik bir çalışma yapılmıştır. Bu kapsamda, kil-silt karışımlarında kil-silt yüzdesi, sıcaklık, kür süresi ve xanthan sakızı yüzdesini içeren bir deneysel çalışma yapılarak, bu malzemenin kullanımının kil-silt karışımlarının mekanik özellikleri üzerine etkisi incelenmiştir. Yapılan serbest basınç deneylerin neticesinde xanthan gum katkısının zemin dayanımını yaklaşık 3 ile 15 kat arasında arttırabildiği görülmüştür. Bu sonuçlar değerlendirildiğinde ise %2-2.5 xanthan gum katkısının 45 °C sıcaklıkta kürlenmesiyle dayanım ve rjitliğin maksimize edildiği gözlenmiştir.

In geotechnical engineering, improvement of index, strength and compression properties of soils is essential in terms of soil-structure interaction and also for the safe transfer of superstructural loads to deeper layers. In particular, great care should be given by use of alkaline stabilizers, which are not completely environmental-friendly during its production and after its application. In this study, it is aimed to develop an environmentally friendly method by total of partial replacement of alkaline binders used in soil improvement with biodegradable materials that are less harmful to environment. In order to fulfill this aim, many trials were made using several biomaterials such as mussel shell powder, asphodel, cellulose, fish scale, lentil, chitosan and xanthan gum, to improve different types of soils. Later, a parametric study concerning use of xanthan gum in improvement of shallow soil layers with emphasis on temperature effects was performed. In this scope, for clay-silt mixtures, an experimental study involving parameters such as clay-silt percentage, temperature, curing period and xanthan gum content is performed to evaluate the effect of use of xanthan gum on mechanical properties of clay-silt mixtures. As a result of the unconfined compression tests, it was observed that improvement with xanthan gum may increase the undrained soil strength from 3 to 15 times. Assessment of the results lead to the fact that, undrained strength and rigidity of soil is maximized by addition of 2-2.5% xanthan gum at 45 °C.