Zeminler gerek üzerlerine inşa olunan yapıların temelleri gerekse de inşaat malzemesi olarak bütün inşaat projelerinde karşımıza çıkmaktadırlar. Her zemin birbirinden farklı özelliklere sahip olmakla birlikte zeminin mühendislik özellikleri de zeminin cinsi yanında arazi koşullarına bağlı olarak da geniş bir aralık içerisinde değişebilmektedir. Buna bağlı olarak, inşaat sahasında karşılaşılan zeminler her zaman istenilen özelliklerde olmayabilirler. Sorunlu olarak kabul edilen bu zeminlerin yerine elverişli bir zemin kullanılması ya da inşaat yerinin değiştirilmesi bir çözüm olarak kabul edilebilse bile teknolojik ve özellikle de ekonomik açıdan çoğunlukla bu çözümler kabul edilmemektedir. Bu gibi durumlarda mevcut sorunlu addedilen zeminin özelliklerini iyileştirme çalışmalarına başvurulmaktadır.

İnşa edilen yapıların ve özellikle yol kaplamasının stabilitesi üzerine oturduğu zeminin özelliklerinden önemli ölçüde etkilenmektedir. Zeminler, kaplamanın temeli olduğundan dolayı kaplamanın ve trafik yüklerinin yarattığı gerilmelere emniyetle karşı koyabilmelidirler. Çevre ve iklim koşullarından ötürü zemin özelliklerinin (örneğin kabarma-büzülme, don kabarması, oturma, su içeriğindeki değişiklikler, vb.) değişmesi, taşıma gücünde azalmalar, ilave gerilmeler, vb. hususların oluşmaması veya oluşursa da kaplama da olumsuz etkiler yaratmaması gerekir.

Toprak zeminlerin ıslah edilmesi gerekebilir ve bu sorun göz ardı edilmemelidir. Problemli olarak tanımlanan zeminlerin bir takım stabilizasyon işlemleriyle iyileştirilmesi mümkündür. Zemin ıslahı yöntemlerinin başlıca amaçları;

• Taşıma kapasitesini arttırmak,

• Toplam oturmayı ve deformasyonu azaltmak,

• Konsolidasyonu hızlandırmak,

• Geçirimliliği azaltmak,

• Zeminin sıvılaşma potansiyelini azaltmak,

• Kayma mukavemetini arttırmak,

• Boşluk suyu basıncını azaltmak,

• Şişme/kabarma ve don kabarması gibi çevre etkilerini azaltmaktır.
 

Stabilizasyon gerçek anlamda yirminci yüzyılın bir mühendislik olayıdır. Özellikle son yıllarda yeni yöntemler önerilmiş ve uygulanmıştır. Yetersiz temel ortamının kullanılma zorunluluğu ve sağlam zemin bölgelerinin azalması ile yapıların boyutlarının artması sonucu yarattıkları büyük gerilmeler bunun nedenlerindendir. Öte yandan, bir ülkede stabilizasyon teknolojisinin gelişmesi de endüstrinin gelişimine paralel olmaktadır

Kireç Stabilizasyonu

Zeminin mevcut kimyasal ve fiziksel özelliklerinin, kireç kullanılarak değiştirilip, mukavemetinin ve durabilitesinin iyileştirilme işlemine kireç stabilizasyonu adı verilir.

Kireç stabilizasyonu, yol kaplaması altında ve yapılarda sağlam bir temel tabaka oluşturmak üzere, zemin malzemesi ile kirecin birlikte kullanılması işlemidir.

Kireç stabilizasyonu ile özellikle ince daneli zeminlerde gözle görülür önemli iyileşmeler meydana gelir. Kireç montmorillonit, illit ve kaolinit içeren yüksek plastisiteli killerde şişme-kabarma potansiyelini azaltmada ve işlenebilirliğini arttırmada çok verimli bir malzemedir. Ayrıca kireç zemin kompaksiyonu sırasında su oranını da azaltarak yardımcı olmaktadır. Kireç stabilizasyonu ayrıca bir çok zemin türünün hacim değiştirme potansiyelini de azaltmaktadır 

Kireç stabilizasyonunda en çok kullanılan kireç çeşitleri sönmüş kireç (Ca(OH)₂), sönmemiş kireç (CaO) ve yüksek kalsiyumlu kireçler (CA(OH)₂.MgO ve CaO.MgO) kullanılmaktadır. Ama içlerinden en çok sönmüş kireç yaygın olarak kireç stabilizasyonunda tercih edilmesine rağmen son 20 yıl içerisinde sönmemiş kireç kullanımda artışlar gözlemlenmiştir. 

Zeminin en yüksek dayanımı sağlaması için eklenecek kireç oranının zeminin kuru ağırlığının % 1’ i ile % 3’ ü arasında olması gerektiğini, daha fazla kireç karıştırıldığında plastik limitte herhangi bir değişimin olmadığını fakat dayanımın arttığını belirtmiştir. Fakat başka çalışmalara bakıldığında kireç stabilizasyonunda kullanılacak olan kireç miktarı kilin kuru ağırlığının %3 ile %8 oranında bir miktar kullanılmalıdır. 28 günlük kürün sonunda ise serbest basınç mukavemetinde en azından 0,34 MPA (50 psi) ’lık bir artış sağlamalıdır.

Kireç stabilizasyonu ile eklenen kirecin önemli ölçüde; likit limiti (LL), plastisite indisini (PI), maksimum kuru birim hacim ağırlığı (M.K.B.H.A) ve şişmeyi düşürdüğünü ve plastik limiti (PL), optimum su muhtevasını (Wopt) ve zeminin mukavemetini yükselttiği belirlenmiştir.

Killi zeminler genellikle zayıf zeminler olup inşaat açısından, yol altyapısında veya bina altyapısında bizleri sıkıntıya sokan bir zemin türüdür. Bunların iyileştirilmesi, mukavemet ve durabilitelerinin artması gerekmektedir. Kireç stabilizasyonu ile killi zeminlerin iyileştirilmesini yapabilmekteyiz.

Killi zeminlerde kireç stabilizasyonu ile kimyasal reaksiyonlar ve fiziksel değişimler olur. Bunların sonucunda katyon değişimi, topaklaşma, çökeltme, yığışma ve çimentolaşma meydana gelir. Bu reaksiyonlardan bazıları ilk saatlerde başlar. Özellikle pozolanik reaksiyonlar zaman içinde oluşur. Uygun su muhtevasında ve sıcaklıkta yıllarca devam eder. Ayrıca kireç stabilizasyonunda hammadde ocağının kalite ve uzaklığına bağlı olarak değişen oranlarda %70’lere varan maliyet azalması da sağlamaktadır.

Katyon değişim işlemi, ince kil partiküllerinin kaba partiküllerle çimentolaşmasını içermektedir. Katyon değişimi, zeminin plastisite karakterindeki değişimlerin ana unsuru olması nedeniyle önemli bir reaksiyondur.

Çimentolaşma işlemi, kalsiyum-silikat ve kalsiyum-aluminat ya da kalsiyum-silikat-aluminat oluşturan kirecin içinde bulunan kalsiyum ve zeminde bulunan silis ve alumin arasındaki reaksiyonla gelişmektedir. Üretilen çimento bileşimleri, yüksek mukavemet ve düşük hacim değişimiyle karakterize edilir. Geçmişteki araştırmacılar, ağırlıkça küçük oranlarda eklenen kireçlerin ( % 2 - 8 ) önemli ölçüde; likit limiti, plastisite indisini, maksimum kuru birim hacim ağırlığı ve şişmeyi düşürdüğünü, ve plastik limiti, optimum su muhtevasını ve zeminin mukavemetini yükselttiğini belirlemişlerdir.

KTŞ teknik şartnamesinde dolgu niteliğinde olmayan zayıf zeminlerin yerinde kullanılması amacıyla kireç stabilizasyonu yöntemi yurt dışında olduğu gibi ülkemizde de yaygın bir şekilde kullanılmaktadır. Kireç stabilizasyonu yöntemi ile kil ihtiva eden zeminler zayıf zemin niteliğinden çıkarak dolguda kullanılabilecek zemin haline gelebilmektedir.

Kireç stabilizasyonunun uygulaması ile ilgili teknik bilgilere aşağıdaki makalelerden ulaşabilirsiniz. (Aydın Kavak makaleler )

Kireç stabilizasyonu yöntemi ile

• Projelerde yarma=dolgu prensibi ile ülkemizin doğal kaynaklarının kullanılması en aza indirilebilmektedir.
• Kimyasal iyileştirme yapıldığı için birçok projede seçme malzemeden daha iyi performans gösterebilmektedir.
• Şehir içi trafiği kamyon trafiği bakımından asgariye indirilebilecek ve şehir içi asfalt tabakalarının bozulmasının önüne geçilebilecektir. Muhtemel trafik kazalarının da önüne geçilmiş olacaktır.
• Yarma malzemesinin depolanması için zemin topografyası bozulmayacak (dere yatakları vb yerler),  çevresel zararların önüne geçilebilecektir.
• Karbon salınımı en aza indirilebilecektir.
• Ekonomik ve hızlı uygulama yapılacaktır.
• Kış aylarında da çalışma imkanı sağlayacaktır.