Zayıf Zeminlerde YFC ve Çelik Lifli Beton Yolların İlk Yapım Maliyeti ve CO₂ Emisyonuna Etkisi

Creative Commons License

TANYILDIZI M. M., KARABAŞ B.

Black Sea Journal of Engineering and Science, cilt.9, sa.2, ss.516-548, 2026 (TRDizin)

Özet

Bu araştırmada, Yüksek Fırın Cürufu (YFC) ve çelik lif ile üretilen betonların, taşıma kapasitesi son derece zayıf olan plastik kil zeminler üzerinde beton yol kaplaması olarak kullanılabilirliği ile kaplama kalınlığı ve maliyet üzerindeki etkileri değerlendirilmiştir. Bu kapsamda, ağırlıkça %0, %0,75, %1,00, %1,25 ve %1,50 oranlarında çelik lif içeren ve çimento ikamesi olarak ağırlıkça %0, %15, %20, %25 ve %30 oranlarında YFC kullanılan 25 farklı beton serisi hazırlanmıştır. Numuneler, 7, 28 ve 90 günlük kür süreleri sonunda basınç, eğilme ve çekme dayanımı deneylerine tabi tutulmuş ve sonuçlar kontrol numunesi referans alınarak yorumlanmıştır. Değerlendirme neticesinde çelik lif ilaveli numunelerin AASHTO 1993 yardımıyla beton kaplama kalınlıkları hesaplanmış ve kontrol betonu ile karşılaştırılarak maliyet analizi yapılmıştır. Deneyler neticesinde, kontrol numunelerinde YFC katkısı ile basınç dayanımlarının arttığı, çelik lif katkılı numunelerde az da olsa basınç dayanımının azaldığı, eğilme ve çekme dayanımlarının çelik lif katkısı ile artış eğiliminde olduğu tespit edilmiştir. ASHTO 1993 tasarım yöntemi kullanılarak yapılan beton kaplama kalınlığı hesaplamalarında, taşıma kapasitesi oldukça düşük olan plastik kil zeminler üzerine inşa edilecek beton yol kaplamaları için, YFC katkılı-lifsiz numunelerin beton kaplama kalınlığını %1,58–3,38 oranında azalttığı, bunun sonucunda maliyetin %7,51–14,16 oranlarında azaldığı, çelik lif katkılı numuneler için beton kaplama kalınlığının %4,35–18,66 aralığında azaldığı, ancak çelik lif kullanımının toplam birim maliyet içindeki payını artırması nedeniyle maliyetlerde belirgin bir yükselme eğiliminin ortaya çıktığı belirlenmiştir. Benzer şekilde, ilk yapım esnasında hesaplanan CO₂ emisyonlarının da, lif kullanımı ve proje trafiğine bağlı olarak artış gösterdiği görülmüştür.
In this study, the applicability of concretes produced with Ground Granulated Blast Furnace Slag (GGBFS) and steel fibers as concrete pavement on highly weak plastic clay soils, and their effects on pavement thickness and cost, were evaluated. In this context, 25 different concrete mixtures were prepared with steel fiber contents of 0%, 0.75%, 1.00%, 1.25%, and 1.50% by weight and GGBFS replacing cement at 0%, 15%, 20%, 25%, and 30% by weight. The specimens underwent compressive, flexural, and tensile strength tests at 7, 28, and 90 days of curing, and the outcomes were evaluated with respect to the control specimen. Based on the evaluation, pavement thicknesses of the steel fiber-reinforced specimens were calculated using AASHTO 1993 and compared with the control concrete to perform a cost analysis. The experiments revealed that the compressive strengths of the control specimens increased with the addition of GGBFS, while compressive strength slightly decreased in specimens containing steel fibers; flexural and tensile strengths tended to increase with the addition of steel fibers. According to concrete pavement thickness calculations performed using the AASHTO 1993 design method, for concrete pavements to be constructed on very low–bearing-capacity plastic clay soils, the GGBFS-added, fiberless specimens reduced pavement thickness by 1.58%–3.38%, resulting in a cost reduction of 7.51%–14.16%. For mixtures containing steel fibers, the concrete pavement thickness decreased in the range of 4.35%–18.66%; however, an upward trend in total construction costs was observed due to the increase in the share of steel fibers within the overall unit cost. Similarly, the CO₂ emissions calculated during initial construction were also found to increase, depending on fiber use and projected traffic.