Stabilization of Kayseri Volcanic slag materials with cement in flexible pavement


Creative Commons License

Acar M. C.

Journal Of The Faculty Of Engineering And Architecture Of Gazi University, vol.37, no.1, pp.47-56, 2021 (Journal Indexed in SCI Expanded)

  • Publication Type: Article / Article
  • Volume: 37 Issue: 1
  • Publication Date: 2021
  • Doi Number: 10.17341/gazimmfd.870466
  • Title of Journal : Journal Of The Faculty Of Engineering And Architecture Of Gazi University
  • Page Numbers: pp.47-56

Abstract

Kayseri Volcanic slag (VC) is a natural material containing soil-sized rock fragments, pozzolanic minerals and volcanic ash formed as a result of explosive volcanic activity. Volcanic slag exists as ready aggregate in nature in the form of conical slag hills or as waste from building foundation excavations. The purpose of this study is to investigate the potential use of volcanic slags, which are found naturally in Kayseri, as a construction material in large volume filling projects and in the base, subbase and various fillings of flexible paved roads, either directly or after being improved with cement. Based on the results obtained, it was concluded that VC is convenient for use in sub-surface and sub-base layers, but it is not suitable and cannot be used in the base layer without improving the soil properties due to its low CBR value. In order to investigate the use of VC in the base layer of roads, uniaxial compressive strength (UCS) and CBR tests were performed by stabilizing with 3% and 5% cement. As the best result, with 5% cement mixture by weight, 7 and 28 days UCS strength of 3.1 MPa and 4.97 MPa were obtained, respectively, and CBR strength was obtained at 108.4% and 148.6%, respectively. These values meet the minimum strength requirement specified in the standards for the base layer. As a result, it has been revealed that the geotechnical properties of volcanic slags, which are readily available in nature, can be improved after stabilizing with 5% cement and can be used as construction material in in base, subbase and various fillings in flexible pavement.

Kayseri Volkanik cürufu (VC), patlayıcı volkanik aktivite sonucu oluşan zemin ebatlarında ponza, kaya kırıntıları, puzolanik mineraller ve volkanik kül içeren doğal malzemelerdir. Volkanik cüruf, konik cüruf tepeleri şeklinde doğada hazır agrega olarak bulunmakta veya yapı temel kazılarından atık olarak çıkmaktadır. Bu çalışmanın amacı, Kayseri’de bol miktarda doğal olarak bulunan bu cürufların, havaalanı gibi geniş hacimli dolgu projelerinde ve esnek kaplamalı karayollarının temel, alttemel ve çeşitli dolgularında doğrudan veya çimento ile iyileştirildikten sonra inşaat malzemesi olarak kullanım potansiyelinin araştırılmasıdır. Elde edilen sonuçlar, volkanik cürufun yol dolgu ve alttemel tabakası için uygun olduğu ancak Kaliforniya taşıma oranı (CBR) değerinin düşük olmasından dolayı, zemin iyileştirme yapılmadan temel tabakası için uygun olmadığı ve kullanılamayacağını göstermiştir. VC'nin karayollarının temel tabakasında kullanımını araştırmak için, %3 ve %5 çimento ile stabilize edilerek tek eksenli basınç dayanımı (UCS) ve CBR deneyleri yapılmıştır. En iyi sonuç olarak, %5 çimento karışımıyla 7 ve 28 günlük UCS dayanımı sırasıyla 3,1 MPa ve 4,97 MPa ve CBR dayanımı sırasıyla %108,4 ve %148,6 elde edilmiştir. Bu değerler, temel tabakası için standartlarda belirtilen minimum dayanım gereksinimini karşılamıştır. Sonuç olarak, doğada hazır olarak bulunan volkanik cürufların %5 çimento ile stabilize edilmesiyle geoteknik özelliklerinin iyileştirilebileceği ve esnek kaplamalı yollarda temel, alttemel ve çeşitli dolgularda inşaat malzemesi olarak kullanılabileceği ortaya koyulmuştur.