Bu çalışma, denizüstü rüzgâr türbinlerinin tek kazıklı, diğer adıyla monopil temelleri çevresinde meydana gelen yerel deniz tabanı oyulmasına karşı kullanılmak üzere yüksek oranda uçucu kül içeren, su altında dağılmaya dirençli bir koruma bulamacının taze durum özelliklerini araştırmaktadır. Geliştirilen HFSP bulamacı; normal Portland çimentosu, uçucu kül, hidroksipropil metilselüloz ve sodyum silikat çözeltisinden oluşmaktadır. Araştırmacılar, malzemenin pompa hattında hareket edebilmesi ile suya bırakıldıktan sonra parçalanmadan ve katı taneciklerini kaybetmeden yerinde kalması arasındaki dengeyi belirlemeye çalışmıştır.

Deneylerde çimento oranı %4, %8, %12 ve %16; hidroksipropil metilselüloz oranı %0,1, %0,2, %0,3 ve %0,4; sodyum silikat çözeltisi oranı ise %1, %2, %3 ve %4 olarak değiştirilmiştir. Çimento ve uçucu külün oluşturduğu ana katı faz içinde uçucu kül oranı, çimento seviyesine bağlı olarak yaklaşık %84-%96 arasında kalmıştır. Bütün karışımlarda su/katı oranı 0,7 olarak sabit tutulmuş ve toplam 16 ortogonal deney kombinasyonu hazırlanmıştır.

Sonuçlar, taze bulamacın reolojisini ve su altında dağılmasını belirleyen başlıca bileşenin hidroksipropil metilselüloz olduğunu göstermiştir. Bu katkının oranı %0,10’dan %0,40’a yükseltildiğinde ortalama yayılma çapı 214 mm’den 148,5 mm’ye düşmüş, yani bulamaç daha kıvamlı hâle gelmiştir. Buna karşılık üst sıvı bulanıklığı 442 NTU’dan 30 NTU’nun altına inmiş ve suya dağılan katı parçacık miktarı belirgin biçimde azalmıştır. Bu değişim, daha yüksek katkı oranının su altında bütünlüğü koruduğunu; ancak aynı zamanda pompalanabilirliği azaltabileceğini göstermektedir.

Deneylerdeki bütün bulamaçlar kayma incelmesi davranışı göstermiştir. Başka bir ifadeyle, bulamaç pompa hattında yüksek kayma hızına maruz kaldığında görünür viskozitesi azalmış; düşük kayma koşullarında ise daha yüksek iç direnç sergilemiştir. Bingham, değiştirilmiş Bingham ve Herschel-Bulkley modelleri karşılaştırıldığında Herschel-Bulkley modeli bütün deney gruplarında 0,999’un üzerinde R² değeriyle en yüksek uyumu sağlamıştır.

Araştırmacılar ayrıca çimento, sodyum silikat ve hidroksipropil metilselüloz oranlarından akma gerilimi, kıvam katsayısı ve reolojik indeks tahmini yapan üç çok değişkenli denklem geliştirmiştir. Deney verileriyle yapılan uyumda bu denklemlerin R² değerleri 0,995’in üzerinde ve hata bantları yaklaşık ±%3 içinde bulunmuştur. Bununla birlikte aynı 16 deneyin hem model kurulumu hem de uyum değerlendirmesinde kullanıldığı anlaşılmaktadır; bağımsız doğrulama karışımları veya çapraz doğrulama sunulmamıştır.

Türkiye açısından: Çalışma; Türkiye’de denizüstü rüzgâr türbini temelleri, liman kazıkları, kıyı yapıları ve su altı temel onarımlarında pompalanabilir, su içinde dağılmayan mineral bulamaçların geliştirilmesi açısından araştırma değeri taşımaktadır. Uygulama öncesinde Türkiye’de temin edilen uçucu küllerin kimyasal ve tane boyutu değişkenliği belirlenmeli; yerli çimento ve sodyum silikatlarla karışım yeniden tasarlanmalı; gerçek deniz suyunda tuzluluk ve sıcaklık etkileri ölçülmeli; dalga-akıntı kanalı deneyleri, monopil çevresinde dinamik oyulma testleri, büyük ölçekli pompalama denemeleri, erken ve uzun dönem dayanım, ağır metal sızması ve deniz ekosistemi güvenliği araştırılmalıdır. Çalışmadan Türkiye’deki bir denizüstü rüzgâr projesinde doğrudan kullanılabilecek hazır bir reçete, mevcut şartnamelere uygunluk, ticari maliyet üstünlüğü veya saha ölçekli oyulma koruma başarısı çıkarılamaz.

Monopil temeller çevresindeki oyulma neden önemlidir?

Denizüstü rüzgâr türbinlerinde yaygın olarak değerlendirilen temel çözümlerinden biri, deniz tabanına gömülen büyük çaplı tek kazık veya monopil sistemidir. Akıntı ve dalgalar bu düşey silindirik elemanla karşılaştığında akım yapısı bozulmakta; kazığın ön tarafında aşağı yönlü akış ve at nalı biçimli girdap, yan taraflarında hızlanan akım ve arka tarafında kopan girdaplar oluşmaktadır.

Çalışmanın Şekil 1’i, monopil çevresindeki bu üç boyutlu akım alanını ve yerel oyulma çukurunu şematik olarak göstermektedir. Kazık çevresinde yükselen taban kayma gerilimi, deniz tabanı taneciklerini harekete geçirerek kazığın gömülü uzunluğunu azaltabilir. Bu durum temel rijitliğini, taşıma kapasitesini ve bütün rüzgâr türbini sisteminin dinamik davranışını değiştirebilir.

Oyulma koruması genel olarak iki yaklaşımla ele alınmaktadır:

• Aktif koruma: Kazık çevresindeki akım ve girdap yapısını değiştiren elemanların kullanılması.
• Pasif koruma: Deniz tabanının erozyon direncini artıran taş, yatak, şilte, enjeksiyon veya katılaşabilir bulamaçların uygulanması.

Geleneksel taş dolgu sistemlerinde taşların sürüklenmesi, koruma tabakasının kenarında oyulma ve hareketli taban koşullarında bütünlüğün bozulması gibi sorunlar görülebilmektedir. Katılaşabilir bulamaç yaklaşımında ise malzeme oyulma çukuruna veya kazık çevresine pompalanmakta, su altında bütünlüğünü koruyarak sertleşmekte ve daha sürekli bir koruyucu yapı oluşturması amaçlanmaktadır.

Neden yüksek oranlı uçucu kül kullanılmıştır?

Çalışmada kullanılan katı ana bileşenler normal Portland çimentosu ve uçucu küldür. Uçucu kül, termik enerji üretiminden kaynaklanan ince taneli bir endüstriyel yan üründür. Araştırmacılar uçucu külün küresel veya yuvarlağa yakın tanecik yapısının bulamacın hareketini kolaylaştırabileceğini, ince taneciklerin boşlukları doldurabileceğini ve zaman içinde puzolanik reaksiyonlara katılabileceğini belirtmektedir.

Uçucu kül oranının yüksek tutulması, çimento miktarını sınırlamak ve büyük hacimli bir su altı dolgu malzemesi oluşturmak açısından önemlidir. Ancak yüksek uçucu kül oranı erken dayanım gelişimini yavaşlatabilir. Bu nedenle çalışmada sodyum silikat çözeltisi erken reaksiyonları hızlandıran katkı, hidroksipropil metilselüloz ise kıvam ve su altında dağılma kontrolü sağlayan katkı olarak kullanılmıştır.

Bu araştırmada yüksek uçucu kül kullanımının karbon salımı, ekonomik maliyet veya yaşam döngüsü açısından avantajı ölçülmemiştir. Dolayısıyla uçucu kül oranının yüksek olması tek başına malzemenin çevresel açıdan üstün olduğunu kanıtlamamaktadır.

Kullanılan malzemeler

Çimento ve uçucu külün kimyasal bileşimi

X-ışını floresans analiziyle ölçülen temel oksit oranları şöyledir:

Şekil 2’de çimento ve uçucu külün lazer tane boyutu dağılımları verilmiştir. Eğriler iki malzemenin aynı tane dağılımına sahip olmadığını göstermektedir. Bununla birlikte ana metinde D10, D50 veya D90 gibi sayısal tane boyutu göstergeleri ayrıca rapor edilmemiştir.

Deney tasarımı

Araştırmada üç faktör ve her faktör için dört düzey içeren, toplam 16 karışımdan oluşan ortogonal deney düzeni kullanılmıştır.

OPC oranı arttıkça uçucu kül oranı aynı miktarda azaltılmıştır. Buna göre çimento-uçucu kül ana katı fazında uçucu kül oranı yaklaşık %96’dan %84’e kadar değişmektedir.

Kuru çimento, uçucu kül ve HPMC önce birlikte karıştırılmıştır. Bu işlem, HPMC’nin suyla ilk temas sırasında topaklanmasını azaltmak amacıyla yapılmıştır. Sodyum silikat çözeltisi karışım suyunda önceden çözülmüş ve sıvı faz sürekli karıştırma altında kuru bileşenlere eklenmiştir.

Ana metin faktör düzeylerini ve 16 deney bulunduğunu açıklamakla birlikte, her deney numarasının tam bileşimlerini gösteren açık bir L16 karışım matrisi sunmamaktadır. Şekillerde 1-16 numaralı gruplar bulunmasına rağmen bu grupların bütün bileşimlerinin okuyucu tarafından doğrudan yeniden kurulması güçtür. Bu durum deneysel tekrarlanabilirliği sınırlayan önemli bir raporlama eksikliğidir.

Akışkanlık nasıl ölçülmüştür?

Akışkanlık deneyi GB/T 8077-2023 standardına göre gerçekleştirilmiştir. Kullanılan kesik koninin:

• Alt çapı 60 mm,
• Üst çapı 36 mm,
• Yüksekliği 60 mm’dir.

Taze bulamaç kalıba doldurulmuş, üst yüzeyi düzeltilmiş ve kalıp düşey yönde kaldırılmıştır. Yayılan bulamacın en büyük çapı milimetre cinsinden akışkanlık değeri olarak kaydedilmiştir. Her bulamaç için üç ölçüm yapılmış ve ortalama değer kullanılmıştır.

HPMC oranı %0,10’dan %0,40’a yükseldiğinde ortalama yayılma çapı 214 mm’den 148,5 mm’ye düşmüştür. Bu, yaklaşık %30,6’lık bir azalmaya karşılık gelmektedir. Araştırmacılar bu değişimi iki mekanizmayla açıklamaktadır:

• HPMC’nin hidroksil gruplarının serbest suyu bağlaması.
• Uzun polimer zincirlerinin katı taneciklerin hareketini sınırlayan üç boyutlu bir ağ oluşturması.

Sodyum silikat oranının %1’den %4’e çıkarılması ortalama yayılma değerini 186,5 mm’den 172,7 mm’ye düşürmüştür. Çalışmada bu eğilim, çözeltinin kalsiyum iyonlarıyla etkileşerek erken C-S-H jel oluşumunu hızlandırmasıyla açıklanmaktadır.

OPC oranı, incelenen sınırlar içinde yayılma üzerinde en düşük etkiyi göstermiştir. Bununla birlikte C-S-H oluşumu veya polimer ağ yapısı bu çalışmada doğrudan mikroskopi, spektroskopi veya hidratasyon ısısı ölçümüyle gösterilmemiştir. Mekanizma yorumları, ölçülen reolojik eğilimler ve önceki literatür üzerinden yapılmıştır.

Su altında dağılma direnci nasıl sınanmıştır?

Su altında bütünlüğün değerlendirilmesi için 50 mL taze bulamaç bir şırıngaya doldurulmuş ve şırınga ucu su yüzeyinin altında tutulacak biçimde su dolu kaba enjekte edilmiştir. Enjeksiyondan sonra kabın tabanından 80 mm yukarıdaki sabit bir noktadan 30 mL sıvı alınmış ve WGZ-1BW bulanıklık ölçerle analiz edilmiştir.

Daha düşük bulanıklık değeri, bulamaçtan suya daha az ince tanecik geçtiğini ve statik dağılma direncinin daha yüksek olduğunu göstermektedir.

HPMC oranı %0,10 iken ortalama bulanıklık 442 NTU olarak ölçülmüştür. HPMC oranı %0,40’a çıkarıldığında değer 30 NTU’nun altına düşmüştür. Bu değişim, bulanıklıkta en az yaklaşık %93’lük bir azalmaya karşılık gelmektedir.

Şekil 5’in fotoğraf bölümünde düşük HPMC içeren karışımın üst suyunda belirgin askıda tanecikler ve bulanıklık görülürken, yüksek HPMC içeren karışımda üst su daha berrak ve alt kısımdaki bulamaç kütlesi daha bütün hâlde görünmektedir.

Bu deney “statik dağılma direncini” göstermektedir. Dalga, akıntı, türbülans veya deniz tabanı sürüklenmesi oluşturulmadığından sonuçlar dinamik oyulma direnci veya gerçek deniz koşullarındaki yıkanma kaybıyla aynı anlamı taşımamaktadır.

Reometre deneyi nasıl yapılmıştır?

Reolojik ölçümler Brookfield RST Soft Solids Tester cihazıyla yapılmıştır. Numuneler arasındaki başlangıç durumunu olabildiğince eşitlemek için şu yükleme programı uygulanmıştır:

1. 500 s^-1 kayma hızında 60 saniye ön kesme.
2. 30 saniye dinlenme.
3. Kayma hızının 500 s^-1 değerinden 40 s^-1 değerine düşürülmesi.
4. Her adımda 20 s^-1 azalma ve 20 saniye ölçüm süresi.

Şekil 3, kullanılan reometreyi ve basamaklı kayma hızı programını göstermektedir. Program yalnızca yüksek kayma hızından düşük kayma hızına doğru ilerlemektedir. Yukarı-aşağı kayma çevrimi, histerezis alanı veya dinlenme sonrası yapı geri kazanımı ölçülmediği için çalışmadan tam bir tiksotropi değerlendirmesi çıkarılamaz.

Karşılaştırılan reoloji modelleri

Bingham modeli:

\[ \tau=\tau_0+\mu\dot{\gamma} \]

Herschel-Bulkley modeli:

\[ \tau=\tau_0+K\dot{\gamma}^{n} \]

Değiştirilmiş Bingham modeli:

\[ \tau=\tau_0+\mu\dot{\gamma}+c\dot{\gamma}^{2} \]

Burada:

• \(\tau\): kayma gerilimi, Pa.
• \(\tau_0\): akma gerilimi, Pa.
• \(\mu\): plastik viskozite, Pa·s.
• \(\dot{\gamma}\): kayma hızı, s^-1.
• \(K\): kıvam katsayısı, Pa·sⁿ.
• \(n\): reolojik indeks.
• \(c\): değiştirilmiş Bingham modelinin ikinci dereceden katsayısı.

Herschel-Bulkley modeli doğrudan plastik viskozite vermediğinden eşdeğer plastik viskozite şu denklemle hesaplanmıştır:

\[ \mu'=\frac{3K}{n+2}\dot{\gamma}_{\max}^{\,n-1} \]

Çalışmada en yüksek kayma hızı \(\dot{\gamma}_{\max}=500\ \mathrm{s^{-1}}\) olarak alınmıştır.

Kayma incelmesi ne anlama gelmektedir?

Herschel-Bulkley modelinde \(n<1\) olması, kayma hızı arttıkça görünür viskozitenin düştüğü kayma incelmesi davranışını ifade eder. Araştırmadaki bütün karışımlarda \(n\) değeri 1’in altında bulunmuştur.

Bu davranış teorik olarak pompalama bakımından avantajlıdır. Pompa ve boru duvarı yakınındaki yüksek kayma hızları bulamacın görünür viskozitesini düşürerek taşınmasını kolaylaştırabilir. Malzeme borudan çıktıktan ve kayma yükü azaldıktan sonra daha yüksek kıvam, bulamacın deniz tabanında dağılmadan kalmasına yardımcı olabilir.

Çalışma, HPMC ağının pompalama durduğunda yeniden oluşabileceğini belirtmektedir. Ancak yapı geri kazanım hızı, üç aralıklı tiksotropi deneyi, salınımlı reoloji veya dinlenme sonrası ikinci bir kayma çevrimiyle doğrudan ölçülmemiştir. Bu nedenle hızlı yeniden yapılanma, deneysel olarak tam doğrulanmış bir sonuç değil, ölçülen kayma incelmesi ve literatüre dayalı bir mekanizma yorumudur.

Hangi reoloji modeli daha başarılıdır?

Şekil 6, 7 ve 8’de 16 bulamacın sırasıyla Bingham, Herschel-Bulkley ve değiştirilmiş Bingham modelleriyle uyumları gösterilmektedir.

Düşük HPMC oranlarında üç model de yüksek uyum sağlamıştır. HPMC oranı %0,3 ve %0,4’e çıktığında eğriler doğrusal biçimden uzaklaşmış ve kayma incelmesi daha belirgin hâle gelmiştir. Bu koşullarda:

• Bingham modeli doğrusal varsayımı nedeniyle akma gerilimini yüksek tahmin etmiştir.
• Değiştirilmiş Bingham modeli ikinci dereceden terimle doğrusal olmayan davranışı kısmen temsil etmiştir.
• Herschel-Bulkley modeli \(n\) parametresi sayesinde bütün HPMC düzeylerinde daha tutarlı sonuç vermiştir.

Herschel-Bulkley modelinin R² değeri bütün deney gruplarında 0,999’un üzerinde kalmıştır. Bu nedenle çalışma, HFSP bulamacının tasarım ve pompalama hesaplarında temel model olarak Herschel-Bulkley denklemini önermektedir.

HPMC’nin akma gerilimi ve viskozite üzerindeki etkisi

HPMC oranı yükseldikçe hem akma gerilimi hem de eşdeğer plastik viskozite belirgin biçimde artmıştır. Herschel-Bulkley modeline göre HPMC düzeyleri arasında:

• Plastik viskozite yaklaşık sekiz kat artmıştır.
• Akma gerilimi yaklaşık dört kat artmıştır.
• Kıvam katsayısı \(K\), 0,0797’den 5,1553 Pa·sⁿ değerine yükselmiştir.
• Reolojik indeks \(n\) azalmış ve kayma incelmesi güçlenmiştir.

Şekil 9, üç reoloji modelinden elde edilen akma gerilimi ve plastik viskozite değerlerini karşılaştırmaktadır. Şekil 11 ise OPC, sodyum silikat ve HPMC’nin \(K\) ve \(n\) üzerindeki ortalama etkilerini göstermektedir. HPMC eğrilerindeki değişim, diğer iki bileşenin değişiminden çok daha büyüktür.

OPC ve sodyum silikatın etkileri

OPC oranı yükseldiğinde akma gerilimi ve plastik viskozitede sınırlı bir artış görülmüştür. Araştırmacılar bunu daha fazla C₃S ve C₂S bulunması, kalsiyum iyonu salımı ve erken C-S-H oluşumuyla ilişkilendirmektedir. Ancak deneyler karışımdan hemen sonra yapıldığı ve su/katı oranı yüksek olduğu için kısa süre içinde sürekli bir hidratasyon ağı oluşmadığı düşünülmektedir.

Sodyum silikatın orta düzeyleri akış direncini bir miktar artırmıştır. Buna karşılık oran %3’ten %4’e çıktığında bazı modellerde akma gerilimi azalmıştır. Çalışma bunu fazla silikat iyonlarının parçacıklar arası köprülenme yerine elektrostatik itmeye yol açabilmesiyle açıklamaktadır.

Zeta potansiyeli, iyon derişimi veya parçacıklar arası kuvvet doğrudan ölçülmediğinden bu açıklama doğrulanmış bir kolloidal mekanizma değil, deneysel eğilime dayalı bir yorumdur.

Görünür viskozite eğrileri

Şekil 10’daki görünür viskozite eğrileri, 16 karışımın tamamında kayma hızı arttıkça viskozitenin düştüğünü göstermektedir. HPMC oranları arasındaki fark düşük kayma hızlarında daha büyük, yüksek kayma hızlarında ise daha küçüktür.

%0,1 HPMC içeren gruplarda görünür viskozite, 100 s^-1 altındaki bölgede görece sabit kalmıştır. %0,4 HPMC içeren gruplarda ise viskozite bütün kayma hızı aralığı boyunca azalmaya devam etmiştir. Bu sonuç, yüksek HPMC düzeyinde polimer-tanecik ağının daha güçlü fakat kesme altında daha fazla parçalanabilir olduğunu düşündürmektedir.

Geliştirilen tahmin denklemleri

Araştırmacılar, karışım oranlarından Herschel-Bulkley parametrelerini tahmin etmek için üç regresyon denklemi geliştirmiştir. Burada \(X_1\), OPC; \(X_2\), sodyum silikat; \(X_3\), HPMC dozunu temsil etmektedir. Denklemler yalnızca çalışmada kullanılan yüzde değerleri ve deney aralıkları içinde değerlendirilmelidir.

Akma gerilimi modeli:

\[ \tau_0=\exp\left( -4{,}7621+0{,}6843\ln X_1+1{,}3257\ln X_2+3{,}9624\ln X_3 -0{,}00812X_1X_2-0{,}1265X_1X_3+0{,}2418X_2X_3 \right) \]

Kıvam katsayısı modeli:

\[ K=\exp\left( -8{,}4326+0{,}21644X_1-0{,}4872X_2+18{,}6351X_3 -0{,}00741X_1^2+0{,}04221X_2^2-22{,}4713X_3^2 +0{,}0136X_1X_2+0{,}5219X_1X_3-2{,}1364X_2X_3 \right) \]

Reolojik indeks modeli:

\[ n=1{,}0642-0{,}0187X_1-0{,}0641X_2-0{,}7326X_3 +0{,}00032X_1^2+0{,}00416X_2^2+0{,}3152X_3^2 +0{,}00074X_1X_2-0{,}0162X_1X_3+0{,}0483X_2X_3 \]

Şekil 12’de tahmin edilen ve ölçülen parametreler yaklaşık ±%3 hata bantları içinde gösterilmektedir. Bununla birlikte model yalnızca 16 deney kombinasyonuna dayanmaktadır ve denklemlerde doğrusal, karesel, logaritmik ve etkileşim terimleri bulunmaktadır. Bağımsız test seti, yeni doğrulama karışımı veya çapraz doğrulama verilmediği için yüksek R² değerleri, saha ölçeğindeki genellenebilirliğin kanıtı olarak değerlendirilmemelidir.

Çalışmada tek bir optimum karışım belirlenmiş midir?

Hayır. Çalışma HPMC’nin artırılmasının dağılma direncini yükselttiğini, ancak yayılmayı ve pompalanabilirliği azalttığını göstermektedir. Sodyum silikatın artırılması erken reaksiyonları hızlandırabilir, fakat aşırı miktar hızlı akışkanlık kaybına neden olabilir. OPC ise taze reoloji üzerinde sınırlı etki gösterse de sertleşmiş dayanım için önemlidir.

Bu nedenle en iyi karışım, yalnızca en düşük bulanıklık veya en yüksek akma gerilimiyle belirlenemez. Uygulama tasarımının şu üç hedefi birlikte dengelemesi gerekir:

• Pompa ve boru hattında taşınabilirlik.
• Su altında parçalanmadan ve yıkanmadan yerleşebilme.
• Sertleşme sonrasında yeterli mekanik ve erozyon dayanımı.

Çalışmada sertleşmiş dayanım ölçülmediği için bu üçlü denge tamamlanmamış ve mühendislik kullanımı için tek bir optimum reçete açıklanmamıştır.

Şekillerin temel mesajları

• Şekil 1: Monopil önündeki at nalı girdabı, yan akım hızlanması ve yerel oyulma mekanizmasını göstermektedir.
• Şekil 2: OPC ile uçucu külün tane boyutu dağılımlarını karşılaştırmaktadır.
• Şekil 3: Reometreyi ve 500 s^-1 değerinden 40 s^-1 değerine inen kayma programını göstermektedir.
• Şekil 4: OPC, sodyum silikat ve HPMC düzeylerine göre yayılma sonuçlarını göstermektedir.
• Şekil 5: Bulanıklık ölçümleri ile düşük ve yüksek HPMC içeren bulamaçların su içindeki görsel farkını göstermektedir.
• Şekil 6: Bingham modeli uyumlarını ve yüksek HPMC’de ortaya çıkan doğrusal olmayan sapmaları göstermektedir.
• Şekil 7: Herschel-Bulkley modelinin bütün deney gruplarındaki yüksek uyumunu göstermektedir.
• Şekil 8: Değiştirilmiş Bingham modeli uyumlarını göstermektedir.
• Şekil 9: Üç modelden elde edilen akma gerilimi ve plastik viskozite farklarını karşılaştırmaktadır.
• Şekil 10: Bütün gruplarda görünür viskozitenin kayma hızıyla azaldığını göstermektedir.
• Şekil 11: Kıvam katsayısı ve reolojik indeks üzerinde HPMC’nin baskın etkisini göstermektedir.
• Şekil 12: Regresyon denklemleriyle tahmin edilen ve deneyde ölçülen Herschel-Bulkley parametrelerini karşılaştırmaktadır.

Çalışmanın güçlü yönleri

• Yüksek uçucu kül içeren ve su altında uygulanması hedeflenen özel bir bulamaç sistemini ele almaktadır.
• Çimento, sodyum silikat ve HPMC etkilerini aynı ortogonal deney tasarımında karşılaştırmaktadır.
• Akışkanlık, bulanıklık ve reolojik ölçümleri birlikte değerlendirmektedir.
• Üç farklı reolojik modelin aynı deney verileri üzerindeki performansını karşılaştırmaktadır.
• HPMC’nin pompalama ile su altında bütünlük arasındaki temel dengeyi belirlediğini nicel olarak göstermektedir.
• Herschel-Bulkley parametreleri için doğrudan karışım oranlarına bağlı tahmin denklemleri sunmaktadır.
• Akışkanlık deneyinde üç tekrar yapıldığını açıkça belirtmektedir.

Çalışmanın sınırlılıkları

• Çalışma hakem değerlendirmesinden geçmemiş bir preprinttir.
• Gerçek monopil, deniz tabanı, dalga veya akıntı deneyleri yapılmamıştır.
• Doğrudan oyulma derinliği, kritik akım hızı veya malzeme kayıp oranı ölçülmemiştir.
• Dağılma deneyi durgun su içinde yapılmış, dinamik deniz ortamı temsil edilmemiştir.
• Deneylerde deniz suyu kullanıldığı açıkça belirtilmemiştir.
• Sertleşme süresi, basınç dayanımı, çekme dayanımı, aderans ve erozyon dayanımı ölçülmemiştir.
• HPMC’nin hava sürükleme ve hidratasyon geciktirme etkisi tartışılmış, fakat bu etkiler deneysel olarak ölçülmemiştir.
• Polimer ağının oluşumu ve C-S-H üretimi doğrudan mikroyapı analiziyle doğrulanmamıştır.
• Tiksotropik yapı geri kazanımı için yukarı-aşağı kayma döngüsü veya dinlenme sonrası yeniden ölçüm yapılmamıştır.
• Akışkanlık dışında diğer deneylerin tekrar sayıları ve hata çubukları açıklanmamıştır.
• Varyans analizi, p değeri veya faktörlerin istatistiksel anlamlılığı verilmemiştir.
• 16 deney grubunun tam karışım matrisi ana metinde açıkça tablolandırılmamıştır.
• Regresyon denklemleri bağımsız deneylerle veya çapraz doğrulamayla sınanmamıştır.
• Denklemler yalnızca incelenen doz aralıkları ve su/katı oranı 0,7 için geliştirilmiştir.
• Büyük ölçekli boru hattı basıncı, pompa enerjisi, tıkanma ve malzeme ayrışması test edilmemiştir.
• Tuz, klorür, sülfat, sıcaklık ve hidrostatik basıncın etkileri araştırılmamıştır.
• Uçucu külden metal veya diğer bileşenlerin deniz suyuna sızması incelenmemiştir.
• Ekotoksisite, maliyet ve yaşam döngüsü değerlendirmesi yapılmamıştır.
• Tek bir optimum saha reçetesi belirlenmemiştir.

Çalışma neyi desteklemektedir?

Çalışma, yüksek oranda uçucu kül içeren OPC-uçucu kül bulamacının taze durum reolojisinin HPMC ile güçlü biçimde düzenlenebildiğini desteklemektedir. HPMC miktarı arttıkça su altında statik parçacık dağılması azalmakta, akma gerilimi ve kıvam katsayısı yükselmekte ve kayma incelmesi güçlenmektedir. Bulgular ayrıca Herschel-Bulkley modelinin incelenen bulamaçları Bingham modellerinden daha doğru temsil ettiğini göstermektedir.

Çalışma neyi kanıtlamamaktadır?

Çalışma, geliştirilen bulamacın gerçek bir denizüstü rüzgâr türbini temelinde oyulmayı önlediğini, dalga ve akıntı altında yerinde kaldığını, deniz tabanına yeterli bağ oluşturduğunu veya uzun süreli yapısal dayanım sağladığını kanıtlamamaktadır. Yüksek HPMC oranının saha için en iyi çözüm olduğu, regresyon denklemlerinin test sınırları dışında geçerli olduğu, malzemenin deniz çevresi açısından güvenli olduğu veya uçucu kül kullanımının otomatik olarak düşük karbonlu bir çözüm oluşturduğu sonucuna da varılamaz.

Çalışmanın Yöntemi ve Bulguları

Deneysel değişkenlerin özeti

Deney yöntemlerinin özeti

Ana nicel sonuçlar

Bileşenlerin göreli etkisi

Saha uygulamasından önce yapılması gereken doğrulamalar

• Tam karışım matrisi yayımlanmalı ve deneyler bağımsız laboratuvarda tekrarlanmalıdır.
• Regresyon denklemleri yeni karışımlar üzerinde dış doğrulamadan geçirilmelidir.
• Gerçek deniz suyu, farklı tuzluluklar ve sıcaklıklar kullanılmalıdır.
• Dalga-akıntı kanalı içinde monopil çevresi oyulma deneyleri yapılmalıdır.
• Malzeme kaybı, koruma çapı, kenar oyulması ve kritik akım hızı ölçülmelidir.
• Pompa basıncı, boru çapı, taşıma mesafesi ve tıkanma davranışı belirlenmelidir.
• Yapı geri kazanımı ve tiksotropi için yükselen-azalan kayma döngüleri uygulanmalıdır.
• Erken ve uzun dönem basınç dayanımı ile çevrimsel yük davranışı ölçülmelidir.
• Klorür, sülfat, ıslanma-kuruma ve deniz organizmalarının etkileri incelenmelidir.
• Uçucu kül kaynaklı elementlerin suya geçişi ve ekotoksisite değerlendirilmelidir.
• Pilot ölçekli su altı yerleştirme ve uzun dönem saha izleme yapılmalıdır.

Kaynak ve Yöntem Notu

Çalışmanın tam özgün adı:Rheological regulation of high-volume fly ash slurry for offshore monopile foundations scour protection

Yazarlar ve sıraları: Yu Wu; Qingsong Zhang; Shaolong Duan; Yuanshu Jiao.

Eşit katkılı yazar bilgisi: Çalışmada eşit katkılı veya ortak birinci yazar bilgisi belirtilmemiştir.

Sorumlu yazar: Qingsong Zhang.

Sorumlu yazar e-posta adresi: zhangqingsong@sdu.edu.cn

Kurumsal bağlantılar:

1. State Key Laboratory for Tunnel Engineering, Shandong University, Jinan 250061, Shandong, Çin.
2. School of Civil Engineering, Shandong University, Jinan 250061, Shandong, Çin.

Yazar-kurum eşleşmesi: Dört yazarın tamamı her iki kurumsal bağlantıyla belirtilmiştir.

Kaynak türü: Taze bulamaç akışkanlığı, statik su altı dağılma davranışı ve reolojik modelleme içeren deneysel preprint araştırma makalesi.

Konu alanı: Denizüstü rüzgâr temelleri, deniz tabanı oyulması, su altı enjeksiyon malzemeleri, uçucu kül, çimento bulamacı ve reoloji.

Hakemlik durumu: Çalışma hakem değerlendirmesinden geçmemiştir. Yüklenen sürümün her sayfasında preprint ve hakemlik uyarısı bulunmaktadır.

Yayın platformu: SSRN.

Platform sağlayıcısı: Elsevier SSRN Preprint Services.

SSRN kayıt numarası: 7194463.

DOI:10.2139/ssrn.7194463

Resmî bağlantı:SSRN kayıt sayfası

Yayın yılı: 2026.

Dergi: Hakemli bir dergide yayımlandığı doğrulanmamıştır.

Özgün dergi yayınevi: Doğrulanmış bir hakemli dergi veya dergi yayınevi bulunmamaktadır. SSRN bir preprint platformudur ve hakemli dergi olarak sunulmamalıdır.

Finansman: Ana metinde ayrı bir finansman veya teşekkür bildirimi yer almamaktadır.

Çıkar çatışması: Yazarlar çalışmayı etkileyebilecek bilinen bir mali çıkar veya kişisel ilişki bildirmemiştir.

Yazar katkıları: CRediT veya benzeri ayrıntılı yazar katkısı bildirimi yer almamaktadır.

Veri ve kod erişimi: Açık veri deposu, ham reometre verileri, karışım çizelgesi veya regresyon kodu bağlantısı verilmemiştir.

Deneysel raporlama sınırlaması: Faktör düzeyleri açıklanmış olmakla birlikte 16 ortogonal deney grubunun tam karışım matrisi açık bir tabloda sunulmamıştır. Akışkanlık deneyinin üç kez tekrarlandığı belirtilmiş; bulanıklık ve reoloji deneylerinin tekrar sayıları ile istatistiksel belirsizlikleri açıklanmamıştır.

Bu Türkçe açıklama, yüklenen çalışmanın bütün ana metni, malzeme bileşimleri, deney prosedürleri, 12 şekli, yedi denklemi, reolojik eğrileri ve regresyon sonuçları incelenerek hazırlanmıştır. Bilimsel içerik yalnızca çalışmada sunulan deney ve yorumlarla sınırlandırılmış; dış kaynaklar başlık, DOI, platform, yazar ve kurum bilgilerinin bibliyografik doğrulaması amacıyla kullanılmıştır.

Sonuçlar; deneylerin taze durum özellikleriyle sınırlı olması, gerçek oyulma ve saha testlerinin bulunmaması, sertleşmiş malzeme performansının ölçülmemesi, tam ortogonal karışım matrisinin verilmemesi ve regresyon modellerinin bağımsız verilerle doğrulanmaması dikkate alınarak değerlendirilmelidir.