Kireç İle Zayıf Zeminlerin İyileştirilmesi

Kocaeli Üniversitesi Mühenislik Fakültesi İnşaat Mehündisliği Bölümü Geoteknik Ana Bilim Dalı (ABD) Öğretim Üyesi Doç. Dr. Aydın Kavak'ın Kireç Dünyası dergisinde "Kireç İle Zayıf Zeminlerin İyileştirilmesi" konusunu ele alan makalesi yayımlandı. İşte o yazı... 

      Kireç stabilizasyonu, karayolları Teknik Şartnamesi'nde belirtildiği gibi yol altyapısını oluşturan taban zemini, dolgu malzemesi kriterlerini sağlamayan veya Kaliforniya Taşıma Oranı (CBR) değeri düşük, şişme potansiyeli yüksek, dolgu taban, dolgu malzemesi (ariyet,yarma) veya üstyapı tabanı malzemelerinin kullanılabilirlik özelliklerini arttırmak, ayrıca alttemel kriterlerine yakın özellikler taşıyan, malzemelerin alttemel olarak kullanılabilmesi amacıyla, bu malzemelere belli fiziksel ve kimyasal özelliklere sahip toz halinde sönmüş veya sönmemiş kireç katılması, karıştırılması ile yapılan iyileştirme stabilizasyon işlemini kapsamaktadır. Zayıf zeminlerde özellikle killi zeminlerde, ayrıca kil içeren daneli zeminlerde de iyi sonuçlar vermektedir.
        

Bu işlem neticesinde aşağıdaki sonuçlar meydana gelir:

Kısa dönemde
• Proktor yoğunlukları düşmekte
• Plastik limit artmakta
• Likit limit düşmekte
• Proktor eğrisi düzleşmekte
• CBR değerlerinde artışlar olmaktadır.
Uzun dönemde
• CBR değerleri daha da artmakta
• Serbest basınç mukavemeti artmakta
• Kayma mukavemeti artmakta
• Çekme gerilmeleri artmakta
• Şişme ve büzülmeye karşı stabilite artmakta
• Don etkisine karşı direnç artmaktadır.
        Kireç stabilizasyonu yeni bir uygulama değildir. Tarih boyunca yüzyıllardır Çin Seddi, Roma Kral Yolu gibi bir çok projede kullanılmıştır. 20. yüzyılda 1930-1940 yıllarında modern anlamda mikroskop, X ışınları kırınımı gibi birçok kimyasal ve fiziksel inceleme tekniklerinin gelişmesiyle modern bir yapıya kavuşarak dünyada yaygın bir kullanıma kavuşmuştur. Bugünlerde dünyada özellikle Amerika Birleşik Devletleri'nde ve birçok Avrupa ülkesinde yaygın olarak kullanılmaktadır. Türkiye'de de birçok büyük projede kullanılmış ve kullanılmaya devam etmketedir.
        Kireç yüksek pH değeri ile kilin pH değerini Eades and Grim'in 1965'de belirttiği gibi, su ile birlikte 12.4 değerine ulaştırmakta ve kilde bulunan slika ve alüminyum ile birlikte kalsiyum ve alüminyum ve silikatlar ile yeni çok daha stabil bir yapıya kavuşmaktadır. Burada katyon değişimi, topaklaşma, karbonatlaşma ve pozolonik reaksiyonlar oluşmaktadır. Bu reaksiyonların ilk üç tanesi kısa dönemde oluşmakta, ancak pozolonik reaksiyonlar yıllarca devam edebilmektedir. Kireç stabilizasyonu sonucunda zeminin plastik özellikleri iyileşerek daha rahat çalışılabilir bir malzeme haline gelmektedir. Serbest basınç mukavemetinde ve yaş CBR değerlerindeki artışlar ile zayıf zemin uygun bir dolgu malzemesine dönüşmektedir.

KİREÇ STABİLİZASYONUNUN ÖNEMİ

Kireç stabilizasyonu yerindeki zemini iyileştirerek uygulamalarda çok önemli avantajlar sağlamaktadır. Çalışmalarda kazıdan çıkan zayıf malzemelerin, uygun kireç oranıyla aynı inşaat sahasında, dolgu malzemesi olarak kullanılabilmektedir. Ayrıca, yüksek su muhtevasına sahip zayıf zeminlerde, zemini daha  kuru hale getirerek mukavemeti daha da arttırmaktadır. Çalışmalar şantiye içinde yürütülebildiği için şehirde gelen ve giden kamyon sayılarında ciddi azalmalar olmaktadır. Özellikle büyük şehirlerde yapılan yol ve inşaat çalışmalarında, döküm yeri problemleri, dolgu malzeme malzemelerinin bulunabilirliği ve uzaklığı ekonomik ve çevresel birçok problem yaratmaktadır. Bunların başlıcaları: trafik, trafik kazaları, kamyonların egsoz gazı salınımı, çevrenin ocaklarla tahrip edilmesi olarak sınırlanabilir.

KİREÇ STABİLİZASYONU UYGULAMA AŞAMALARI

        Uygulama için kazıdan getirilen malzemeler uygun karolajla yerleştirilerek yayılmaktadır. Tabakaların gevşek kalınlığı sıkışmış tabaka kalınlığı ortalama 30-35 cm olacak şekilde sahadaki denemelere göre ayarlanmakta ve dolgular tabakalar halinde oluşturulmaktadır. Taban zemini uygun mukavemette olmalıdır veya tabanda yerinde kireç ile iyileştirilebilir. Kullanılan kireç oranları toprağın kil içeriğinin genellikle %1-5 aralığındadır. Bu değer ortalama olarak uygulamalarda toplam kuru toprak ağırlığının genellikle %2-4 arasındadır.

KALİTE KONTROL ÇALIŞMALARI

        Kalite kontrol çalışmaları Karayolları Teknik Şartnamesi'ne uygun olarak yapılmaktadır. Arazide sıkışma kontrolleri ve plaka yükleme deneyleri, laboratuvarda ise  Atteberg limitleri ve CBR deneyleri rutin olarak şartnamede tanımlanan sıklıklarda yapılmaktadır.

KİREÇ STABİLİZASYONU  UYGULAMALARININ AVANTAJLARI

• Kireç stabilizasyonu uygulamalarının birçok avantajı bulunmaktadır. Özet olarak aşağıdaki gibi sıralanabilir.
• Yanma ve dolgular azalmaktadır.
• Yüksek CBR değerleri ile yol dolu ve üstyapı tabaka kalınlıkları azaltmaktadır.

YERİNDE İYİLEŞTİRMELERDE

• Kazı azalmakta,
• Taşıma maliyeti kalkmakta,
• Döküm yeri problemleri azalmakta,
• Ocaklardan malzeme alımı çok azalmaktadır,
• Daha az ocak sayısı ile çevreye verilen zararların azalması,
• Kamyon ve iş makinesi çalışmalarının azalması ile karbon salınımının azalmakta ayrıca petrol giderleri azalmaktadır,
• Trafiğin azalması sonucunda, kazalarda ve yollarda aşırı yükleme sonucunda oluşan tahribatların azaltılması, can ve mal kayıplarının azalması,
• İnşaat sahasına yakında bulunan birçok düşük kaliteli malzeme üreten ocak, atıl durumdan aktif duruma geçebilecektir.

SONUÇLAR VE DEĞERLENDİRMELER

        Kireç stabilizasyonu ile malzemelerin CBR değerlerinde aşırı artışlar neticesinde tabaka kalınlıkları azalmaktadır. Türkiye'de petrol ürünlerinin pahalılığı sebebiyle taşıma imalat maliyetinin çok büyük bir kısmını oluşturmaktadır. İnşaat makinelerinin maliyetlerine yurt dışına göre daha yüksek olması kireç stabilizasyonunun uygulanmadığı durumlarda çok daha fazla makineye ve kamyona ihtiyaç duyulacaktır. Kil oranı yüksek CBR değerleri düşük malzeme bulmak genellikle mümkün olmasına rağmen kullanımı teknik açıdan sıkıntı yaratmaktadır. Bu malzemelerin yerinde veya ocakta kireçle iyileştirilerek kullanılabilmesi çok önemli bir ekonomi yaratmaktadır. Taban zemininin yerinde iyileştirilmesi durumunda hem kazı hemde dolgunun taşınmasını engellediği için maliyetlerde çok ciddi düşüşler olacaktır. Kireç stabilizasyonu ile kullanılamayacak bir çok zemin kullanılabilecek hale gelmektedir. Kireç stabilizasyonu birçok projede uygun ve ekonomik bir çözüm oluşturmaktadır.