AI Summary & Key Takeaways
AI InsightUnconfined Compressive Strength (UCS) test results showed that the maximum UCS value of 10.4 MPa was achieved at 30% OA content after 28 days of curing.
📌 3 Key Takeaways
Abstract
The utilization of waste materials for soil improvement presents a sustainable alternative to conventional stabilization techniques, providing both economic benefits and a reduction in environmental impact through material recycling. This study investigates the potential of olive ash (OA) as an alkaline activator for the pozzolanic activation of ground granulated blast furnace slag (BFS) to enhance the mechanical strength of sandy soils. The sandy soil content was kept constant, while the OA content was varied from 0% to 50% by weight of BFS across six different levels, and specimens were cured for 1, 7, and 28 days. Standard compaction tests indicated that increasing OA content led to higher optimum moisture content (w_opt) values and lower maximum dry unit weights (γ_kmax). Unconfined Compressive Strength (UCS) test results showed that the maximum UCS value of 10.4 MPa was achieved at 30% OA content after 28 days of curing. To improve the quantitative interpretation of experimental results and address the limitations associated with a limited dataset, a novel hybrid experimental–Machine Learning (ML) framework incorporating Support Vector Regression (SVR), Random Forest (RF), and Multi-Layer Perceptron (MLP) models was employed for UCS prediction and mixture optimization. Among the evaluated models, SVR exhibited excellent predictive accuracy, achieving a coefficient of determination R² = 0.949 and a root mean square error RMSE = 0.703 MPa. Feature importance analysis performed using the RF model revealed that curing time (78%) was the most influential parameter governing strength development, significantly outweighing the contribution of OA content (22%), highlighting the dominant role of chemical reactions. Furthermore, SVR-based optimization identified the optimum OA content corresponding to maximum predicted UCS as 30.7% at 28 days of curing, thereby mathematically validating the experimental findings. Overall, the results demonstrate that OA–BFS mixtures constitute an environmentally sustainable and technically reliable binder alternative, offering strong potential for practical sandy soil stabilization applications.
Özet
Atık olarak ortaya çıkan malzemelerin zeminlerin iyileştirilmesinde kullanılması hem ekonomik olarak fayda sağlaması hem de atık malzemenin geri dönüştürülerek çevreye verdiği etkinin azaltılması bakımından, günümüzde kullanılan iyileştirme yöntemlerine iyi bir alternatif oluşturmaktadır. Bu çalışmanın temel amacı, zeytin külünü (ZK) sürdürülebilir bir alkali aktivatör olarak kullanarak, kumlu zeminlerin yüksek fırın cürufu (YFC) ile stabilizasyon potansiyelini deneysel ve makine öğrenmesi yöntemleriyle kapsamlı bir şekilde incelemektir. Kum zemin miktarı sabit tutularak, (ZK) 'nin (YFC) ağırlığına oranı %0, %10, %20, %30, %40 ve %50’ye kadar altı farklı düzeyde seçilmiş ve numuneler 1, 7 ve 28 günlük kür sürelerine tabi tutulmuştur. Standart kompaksiyon deneyleri sonucunda, ZK içeriğindeki artışın optimum su muhtevası (w_opt) değerlerini yükselttiği ve maksimum kuru birim hacim ağırlık (γ_kmax) değerlerini düşürdüğü belirlenmiştir. Serbest Basınç Dayanımı (UCS) deneyleri, 28 günlük kür sonunda %30 ZK oranıyla 10.4 MPa ile maksimum UCS değerine ulaşıldığını göstermiştir. Çalışmanın nicel derinliğini artırmak amacıyla, kısıtlı deneysel verilere dayalı UCS tahmin modellemesi ve karışım optimizasyonu için Makine Öğrenmesi (ML) algoritmaları (SVR, RF, MLP) uygulanmıştır. Destek Vektör Regresyonu (SVR) modeli, R^2= 0.949 belirleyicilik katsayısı ve RMSE = 0.703 MPa hata payı ile en üstün tahmin performansını sergilemiştir. Özellik önem analizi için Rastgele Orman (RF) modeli kullanılmış ve kür süresinin (%78 etki) dayanım üzerindeki etkisinin, ZK oranından (%22 etki) daha fazla olduğunu ortaya koyarak, dayanım gelişiminin kimyasal reaksiyonlara bağımlılığını teyit etmiştir. SVR tabanlı optimizasyon sonuçları, maksimum tahmini dayanımı veren optimum ZK oranının 28 günlük kür için %30.7 olduğunu göstererek deneysel bulguyu matematiksel olarak doğrulamıştır. Elde edilen bu hibrit sonuçlar, ZK ve YFC karışımının kumlu zemin iyileştirmesi için yüksek potansiyele sahip çevreci ve uygulanabilir bir alternatif olduğunu göstermektedir.