Mineral Katkı ve Metal Cürufu İle Zenginleştirilmiş Çimento Esaslı Enjeksiyon Şerbetlerinin Karakterizasyonu

Abstract

Birçok yapıda yeraltı suyu yapı güvenliği bakımından önemli problemler meydana getirmektedir. Yeraltındaki su sızıntılarına karşı yapıların güvenliğinin sağlanması amacı için en sık başvurulan yöntem yapıların zeminlerine, su yapılarında ise, yapının su ile temas eden gövde kısımlarına enjeksiyon uygulamalarıdır. Bu çalışma kapsamında, çimento esaslı enjeksiyon şerbetlerinde kullanılan çimento miktarını azaltarak çimento yerine ikame edilebilecek metal cürufu, uçucu kül ve doğal puzolan kullanılması araştırılmıştır. Çimento kullanımının azalması çimento üretiminde meydana gelen karbon salınımının düşürülmesi ve atık sanayi ürünlerinin kullanımı ile ekonomik fayda sağlanması amaçlanmıştır. İlk olarak metal cürufu, uçucu kül ve doğal puzolan çimento içerisinde tek olarak sırasıyla ağırlıkça %0, %5, %10, %15, %20, %25, %30 oranlarında çimento yerine ikame edilip, basınç, viskozite ve çökelme deneyleri yapılmıştır. Yapılan bu deneyler ile hazırlanan numunelerin dayanım, akışkanlık ve çökelme değişimleri hesaplanmış çıkan sonuçlar Taguchi Yöntemi kullanarak üç malzemenin aynı anda kullanıldığı optimumum karışımlar hazırlanmıştır. Hazırlanan enjeksiyon şerbeti karışımları basınç dayanımı, marsh hunisi, çökelme, geçirimsizlik, priz başlangıç ve priz sonu deneylerine tabi tutulmuş çıkan sonuçlar karşılaştırılmıştır. Elde edilen sonuçlar ışığında metal cürufu akışkanlığı ve çökelmeyi arttırdığı, uçucu kül ve doğal puzolanın çökelmeyi ve akışkanlığı azalttığı belirlenmiştir. Her üç malzemenin de kullanımı arttıkça basınç dayanımda düşüşler görülmüştür. Taguchi Yöntemi kullanılarak hazırlanan enjeksiyon şerbeti karışımlarında çimento miktarının %7,5 oranında UK,%5 oranında doğal puzolan ve %2,5 oranında metal cürufu ikame edilmesi ile istenilen sonuçların alınabileceği saptanmıştır. Uçucu külün priz bitiş süresini uzatıp başlangıç süresini kısalttığı, doğal puzolanın priz başlangıç ve bitiş süresini uzattığı metal cürufunun ise priz başlangıç ve bitişi süresine etki etmediği saptanmıştır. Hem en iyi geçirimsizlik sonucu verecek hem de çimento yerine en fazla ikame malzeme kullanılabilecek enjeksiyon şerbeti karışımının %5 UK, %7,5 doğal puzolan ve %2,5 metal cürufu ikame ederek hazırlanan K5UK7,5P2,5M şerbet karışımının olduğu tespit edilmiştir. Elde edilen sonuçlara göre UK, doğal puzolan ve metal cürufu kullanarak optimum nihai enjeksiyon karışımları ile elde edilen verilere göre çimento enjeksiyon şerbetlerinde çimento yerine %7,5 UK, %5 P, %2,5 M ikame edilerek toplamda %15 oranında ikame malzeme kullanılabileceği bundan dolayı çimentonun miktar olarak %85 oranına kadar düşürülebileceği tespit edilmiştir.Groundwater poses significant problems in many structures regarding structural safety. The most frequently used method to ensure the safety of structures against underground water leaks is injection into the foundations of structures, and in water-based structures, into the body parts of structures that come into contact with water. This study investigated the use of metal slag, fly ash, and natural pozzolan as substitutes for cement by reducing the amount of cement used in cement-based grouts. The aim was to reduce cement consumption, reduce carbon emissions from cement production, and generate economic benefits through the use of waste industrial products. Initially, metal slag, fly ash, and natural pozzolan were substituted for cement in cement at 0%, 5%, 10%, 15%, 20%, 25%, and 30% by weight, respectively. Pressure, viscosity, and sedimentation tests were conducted. The strength, fluidity, and sedimentation changes of the prepared samples were calculated based on the results. Optimum mixtures were prepared using the Taguchi Method using the three materials simultaneously. The prepared grout mixtures were subjected to compressive strength, marsh funnel, sedimentation, impermeability, initial setting, and final setting tests, and the results were compared. Based on the results, it was determined that metal slag increased fluidity and sedimentation, while fly ash and natural pozzolan decreased sedimentation and fluidity. Decreases in compressive strength were observed as the use of all three materials increased. It was determined that the desired results could be achieved by substituting 7.5% FA, 5% natural pozzolan, and 2.5% metal slag for the cement in grout mixtures prepared using the Taguchi Method. Fly ash prolonged the initial setting time and shortened the final setting time, while natural pozzolan extended the initial and final setting times, while metal slag had no effect on the initial and final setting times. The grout mixture K5UK7.5P2.5M, prepared by substituting 5% FA, 7.5% natural pozzolan, and 2.5% metal slag, was determined to provide the best impermeability results and utilize the highest amount of substitute materials in place of cement. Based on the results obtained, and the data obtained from the optimum final grout mixtures using FA, natural pozzolan, and metal slag, it was determined that a total of 15% substitute materials could be used by substituting 7.5% FA, 5% P, and 2.5% M for cement in the grouts. This could reduce the cement content to up to 85%.