Geri dönüştürülmüş beton agregalı geopolimer kazıkların performansının deneysel ve nümerik olarak araştırılması
Experimental and numerical investigation of the performance of geopolymer piles with recycled concrete aggregate
- Tez No: 1013659
- Danışmanlar: PROF. DR. MURAT OLGUN, DOÇ. DR. İBRAHİM HAKKI ERKAN
- Tez Türü: Doktora
- Konular: İnşaat Mühendisliği, Civil Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2025
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Konya Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Lisansüstü Eğitim Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Son yıllarda tüm sektörlerde çevre dostu süreçlerin yürütülmesine ve sürdürülebilirliğe büyük önem gösterilmektedir. Buna paralel olarak, inşaat mühendisliği uygulama alanlarında çevre dostu üretim ve sürdürülebilirlik her geçen gün daha önemli hale gelmektedir. Buna göre, inşaat mühendisliğinin bir alt dalı olan geoteknik mühendisliğinde de çevre dostu (yeşil) tekil kazık ve kazıklı radye sistemlerinin tasarlanması sürdürülebilirliğe katkı sağlayacaktır. Bu amaçla, bu tez kapsamında geri dönüştürülmüş beton agregalı (GDBA) geopolimer bağlayıcılı tekil kazık ve kazıklı radye sistemlerinin davranışı incelenmiştir. Tezin ilk aşamasında; öncül malzemesi (ÖM) olarak F sınıfı uçucu kül (UK), silis dumanı (SD) ve yüksek fırın cürufu (YFC), agrega olarak GDBA ve aktivatör çözelti (AÇ) olarak sodyum silikat (SS, Na2SiO3) ve sodyum hidroksit (SH, NaOH) çözeltilerinin karışımının kullanıldığı GDBA'lı geopolimer harçlar (GGH) oluşturulmuştur. Bu harçların dayanım, dayanıklılık, işlenebilirlik ve priz başlangıcı özellikleri incelenmiştir. SD/ÖM, YFC/ÖM, SS/SH, NaOH molaritesi, AÇ/ÖM ve GDBA/ÖM değişkenlerinin basınç dayanımı, eğilme dayanımı ve yayılma değeri üzerindeki etkisi 13 karışımdan oluşan kesin eleme tasarımı (KET) ile belirlenmiştir. Harç performansı üzerinde en çok etkili olan 4 değişken seçilmiş ve bir yanıt yüzey yöntemi (YYY) olan merkezi kompozit tasarım (MKT) ile 27 karışımdan oluşan bir tasarım hazırlanmıştır. MKT karışımları için oda koşullarında 7 ve 28 gün kür edilmiş numunelerin basınç ve eğilme dayanımları ile priz başlangıç süresi ve yayılma değerleri belirlenmiştir. Ayrıca, oda koşullarında 28 gün kür edilmiş numunelerin belirli sürelerde magnezyum sülfat (MgSO4) ve sodyum klorür (NaCl) çözeltilerinde bekletildikten sonra kütle kayıpları ile basınç ve eğilme dayanımları belirlenerek GGH'nin dayanıklılığı değerlendirilmiştir. Deney sonuçlarına göre seçilen numuneler için X-ışını kırınımı (XRD) ve taramalı elektron mikroskobu (SEM) analizleri yapılmıştır. Dayanım, dayanıklılık, işlenebilirlik ve priz başlangıç süresi kriterlerine göre optimum GGH tasarımı belirlenmiştir. Tezin ikinci aşamasında, ilk aşamasında belirlenmiş optimum GGH ile üretilmiş olan tekil kazık ve kazıklı radye sistemlerinin düşey yükleme altındaki davranışı incelenmiştir. Öncelikle tekil olarak GGH'den üretilen kazıkların düşey yükleme altında yük-oturma davranışı, kazıklarda oluşan eksenel yükler ve zeminde oluşan gerilmeler belirlenmiştir. Kazıklı radye davranışını incelemek için kazık uzunluğu (Lk) / kazık çapı (Dk), kazık aksları arası mesafe (sk), kum zeminin rölatif sıkılığı (Drkum) ve kazık sayısının (Nk) değişken olduğu Taguchi L9 tasarımı oluşturulmuştur. Bu tasarıma göre üretilmiş kazıklı radye sistemleri için düşey yükleme altında kazıklı radye sisteminin gerilme-oturma davranışı, kazıklarda oluşan eksenel yükler, kazık-radye yük paylaşımı ve zeminde oluşan gerilmeler belirlenmiştir. Yüklemeler küçük ölçekli model deney düzeneğinde yapılmıştır. Sonlu elemanlar yöntemini esas alan sayısal analiz sonuçları ile deneysel veriler kıyaslanmıştır. GGH'nin tekil kazıklarda ve kazıklı radye sistemlerinde kullanılması ile sürdürülebilirliğe katkı sağlanması ve bilimsel veriler elde edilmesi bu tezi özgün kılmaktadır. Böylelikle, geoteknik uygulamalarında karşılaşılan olumsuz ortam koşulları için (sülfat içeren zemin, sülfatlı su ve tuzlu su) çözüm olabilecek, alternatif tekil kazık ve kazıklı radye türünün davranışı ortaya konulmuştur. Ayrıca, literatürdeki bilgi birikimi anlamında hala eksiklikleri olan tekil kazıklarda ve kazıklı radye sistemlerinde; düşey yükleme durumlarında kazıkların ve radyenin davranışı ile zeminde oluşan gerilmeler detaylı bir şekilde araştırılmıştır.
Özet (Çeviri)
In recent years, attention has been paid to carrying out environmentally friendly processes and sustainability in all business sectors. Accordingly, environmentally friendly production and sustainability are becoming more important gradually in civil engineering. Therefore, designing environmentally friendly (green) single pile and piled raft systems will contribute to sustainability in geotechnical engineering, which is a branch of civil engineering. For this purpose, the behavior of single pile and piled raft systems with recycled concrete aggregate (RCA) and geopolymer binder was examined within the scope of this thesis. In the first phase of the thesis; geopolymer mortars with RCA (RGM) were prepared using class F fly ash (FA), silica fume (SF) and ground granulated blast furnace slag (GGBFS) as precursor materials (PM), RCA as aggregate and mixture of sodium silicate (SS, Na2SiO3) and sodium hydroxide (SH, NaOH) as activator solution (AS). Strength, durability and workability properties of these mortars were examined. Effects of SF/PM, GGBFS/PM, SS/SH, NaOH molarity, AS/PM and RCA/PM variables on compressive strength, flexural strength, initial setting time and flow values were determined by a definitive screening design (DSD) consisting of 13 mixtures. Four variables that are most effective on mortar performance were selected and a design consisting of 27 mixtures were prepared with the central composite design (CCD), which is a response surface method (RSM). For CCD mixtures, compressive and flexural strengths, initial setting time and flow values of specimens cured for 7 and 28 days under ambient conditions were determined. In addition, the durability was evaluated by determining the mass losses, compressive and flexural strengths of the specimens cured for 28 days at ambient conditions after being kept in magnesium sulfate (MgSO4) and sodium chloride (NaCl) solutions for certain periods. X-ray diffraction (XRD) and scanning electron microscopy (SEM) analyses were performed on the selected samples based on the test results. The optimum RGM design was determined based on the criteria of strength, durability, workability, and setting time. In the second phase of the thesis, the behavior of single pile and piled raft systems produced with the optimum RGM determined in the first phase was investigated under vertical loading. Firstly, the load-settlement behavior of single piles produced with GGH, the axial loads in the piles, and the stress distribution in the soil were determined under vertical loading. To investigate the behavior of piled raft foundations, a Taguchi L9 design was created where pile length (Lp) / pile diameter (Dp), distance between pile axes (sp), relative density of sand soil (Drsand), and number of piles (Np) are variables. For the piled raft systems produced according to this design, load-settlement behavior of the piled raft, axial loads on the piles, pile-raft load sharing, and stress distribution in the soil were determined under vertical loading. Loading was performed in a small-scale model experimental setup. The results of numerical analysis based on the finite element method were compared with experimental data. The contribution to sustainability and the acquisition of scientific data by using RGM in single piles and piled raft systems make this thesis original. Thus, the behavior of alternative single pile and pile raft systems, which can provide solutions for adverse environmental conditions (sulfate-containing soil, sulfate water, and saline water) encountered in geotechnical applications, was presented. Furthermore, for single piles and piled raft systems, which still exhibit gaps in the existing literature, the behavior of the piles and the piled raft under vertical loading, together with the stresses developed in the soil, were examined in detail.
Benzer Tezler
- Yüzey iyileştirmesi uygulanmış geri dönüştürülmüş agregalı geopolimer betonların özellikleri
Properties of geopolymer concrete produced with surface-improved recycled concrete aggregates
MEMDUH NAS
Doktora
Türkçe
2023
İnşaat MühendisliğiKaradeniz Teknik Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ŞİRİN KURBETCİ
- Farklı lif ve taban içeriğinin atık beton agregalı geopolimer kompozitlerin mekanik ve durabilite özelliklerinin incelenmesi
Investigation of the mechanical and durability properties of waste concrete aggregate geopolymer composites with different fiber and base content
BİRKAN AKTÜRK
Yüksek Lisans
Türkçe
2024
İnşaat MühendisliğiYıldız Teknik Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MÜCTEBA UYSAL
- Kür tipinin geri dönüştürülmüş tuğla agregası içeren geçirimli geopolimer beton özelliklerine etkisinin incelenmesi
Investigation of the effect of curing type on the properties of pervious geopolymer concrete incorporating recycled brick aggregate
SEDAT AKAR
Yüksek Lisans
Türkçe
2025
İnşaat MühendisliğiDüzce Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ADİL GÜLTEKİN
- Metakaolin ve geri dönüştürülmüş beton agregası kullanılarak üretilen geopolimer harçların fiziksel ve mekanik özelliklerinin araştırılması
Investigation of the physical and mechanical properties of geopolymer mortars manufactured using methaolin and recycled concrete aggregate
FUNDA AL
Yüksek Lisans
Türkçe
2023
İnşaat MühendisliğiMunzur Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. NİHAN GÜLMEZ
- Study of the engineering properties of fiber-reinforced ceramic powder and slag-based geopolymer mortar produced with recycled concrete aggregates
Geri dönüştürülmüş beton agregaları ile üretilen lif takviyeli seramik tozu ve cüruf esaslı geopolimer harcının mühendislik özelliklerinin araştırılması
AHMAD JAMAL MAHMOUD BATAYNEH
Yüksek Lisans
İngilizce
2024
İnşaat MühendisliğiYıldız Teknik Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ORHAN CANPOLAT