TOPRAK VE STABĠLĠZASYON LABORATUVAR EL KĠTABI

TOPRAK VE STABĠLĠZASYON

LABORATUVAR EL KĠTABI

HAZIRLAYANLAR

Hatice Özen NAVRUZ Aykan MERT

Jeoloji Yüksek Mühendisi Jeoloji Yüksek Mühendisi

ġenol ÇÖMEZ Muhammet KOMUT

Jeoloji Yüksek Mühendisi ĠnĢaat Yüksek Mühendisi

ARAġTIRMA VE GELĠġTĠRME DAĠRESĠ BAġKANLIĞI ÜSTYAPI GELĠġTĠRME ġUBESĠ MÜDÜRLÜĞÜ

ANKARA – 2021

Her hakkı saklıdır. Bu kitabın bir kısmı veya tamamı Karayolları Genel Müdürlüğünün yazılı izni olmadan

çoğaltılamaz. Bilgi eriĢim sistemine yüklenemez veya herhangi bir Ģekilde bir baĢka yere aktarılamaz.

T.C.ULAġTIRMA VE ALTYAPI BAKANLIĞI

KARAYOLLARI GENEL MÜDÜRLÜĞÜ

TOPRAK VE STABİLİZASYON LABORATUVAR EL KİTABI

ÖNSÖZÜ

Akıl, bilim ve araştırmanın odağında yetmiş yılı aşkın süredir yürüttüğü özverili

çalışmalarıyla kamuoyunda haklı bir saygınlığa ulaşan Karayolları Genel Müdürlüğü, güvenliği

ve konforu önceliği kabul ederek sağladığı mobilite ve erişilebilirlik ile, vatandaşlarımızın

yaşam standartlarını yükseltmekte; ülkemizin üretkenliği ve rekabet gücünü artırarak

ekonomiye önemli katkılar sunmaktadır.

Teknolojinin hızla geliştiği ve ekonomik yol üstyapılarına duyulan ihtiyacın giderek

arttığı günümüzde, ülke genelinde sorumlu olduğumuz karayolu ağının kaliteli, uzun ömürlü

ve yüksek performanslı hizmet vermesi zorunluluk haline gelmiştir. Şehirleşme ve diğer tüm

altyapı sektörlerindeki gelişmeler de dikkate alındığında, karayolu ağı ile ilişkili altyapı

tesislerinin yapımı, modernizasyonu, kapasite artırımı, bakım/onarımı gibi çalışmalarda

ekonomik kayıpların en aza indirgeneceği ve kolaylık sağlayacak esnek üstyapı uygulamaları

hayata geçirilmektedir.

Trafiğin doğrudan etkisine maruz kalan üstyapıların uzun ömürlü olmasının en önemli

unsurlarından biri kaliteli altyapı inşaatı olup, altyapı, alttemel ve temel malzemelerinin

mühendislik özellikleri büyük önem taşımaktadır. Bu nedenle karayolu altyapısının

güvenliğini, yapısal bütünlüğünü, uzun ömürlülüğünü, dayanıklılığını, inşasını ve yönetimini

iyileştirmeye odaklanan araştırma çalışmaları Kurumumuz bünyesinde her geçen gün artarak

devam etmektedir.

Günümüzde araştırma ve geliştirme çalışmalarının temelini laboratuvar çalışmalarının

oluşturduğu bilinciyle, Genel Müdürlüğümüz Araştırma ve Geliştirme Dairesi Başkanlığı

Laboratuvarları yol yapım, bakım ve işletiminde kullanılan tüm malzemelerin testlerinin

yapılabildiği uluslararası düzeyde hizmet veren yeni ürün ve sistem geliştiren laboratuvarlar

haline getirilmiştir. Bu kapsamda günün koşullarına ve ihtiyaçlara göre değişen uygulamaların

seçimi, tatbiki ve tedariki aşamaları gerçekleştirilirken yapı malzemelerinin ve imalatların

insana ve çevreye uygunluğu Genel Müdürlüğümüz laboratuvarlarında titizlikle ele

alınmaktadır.

Bu bağlamda yapılan çalışmalara yol haritası oluşturmak üzere, Araştırma ve Geliştirme

Dairesi Başkanlığı Üstyapı Geliştirme Şubesi Müdürlüğü tarafından hazırlanan “Toprak ve


i

İÇİNDEKİLER Sayfa 1. YOL ÜSTYAPISININ TANIMI ............. ……………………………………1

1.1 Giriş ................................................................................................................. 1

1.2 Yol Gövdesi .................................................................................................... 2

2. TOPRAĞIN TANIMI VE OLUŞUMU .......................................................... 4

2.1 Toprağın Tanımı .............................................................................................. 4

2.2 Toprağın Oluşumu........................................................................................... 4

2.2.1 İklim ................................................................................................................ 5

2.2.2 Organizmalar / Bitkiler .................................................................................... 6

2.2.3 Engebe Faktörü veya Topoğrafya ................................................................... 6

2.2.4 Ana Kaya Malzemesi ...................................................................................... 7

2.2.4.1 Magmatik (Katılaşım) Kayaçlar ...................................................................... 7

2.2.4.2 Tortul (Sedimanter) Kayaçlar .......................................................................... 8

2.2.4.3 Başkalaşım (Metamorfik) Kayaçlar ................................................................ 9

2.2.5 Zaman .............................................................................................................. 9

3. ZEMİN SINIFLANDIRILMASI .................................................................. 10

3.1 Sınıflandırma Sistemleri ................................................................................ 10

3.1.1 Jeolojik Sınıflandırma ................................................................................... 10

3.1.2 Dane Boyutuna Göre Sınıflandırma .............................................................. 10

3.1.3 Birleştirilmiş Zemin Sınıflandırma Sistemi (BZS) ....................................... 12

3.1.3.1 Dane Çapı Dağılımının Belirlenmesi ............................................................ 13

3.1.3.2 Zeminlerin Sınıflandırılması ......................................................................... 14

3.1.4 AASHTO Zemin Sınıflandırma Sistemi ....................................................... 18

3.1.4.1 Sınıflandırma Sistemi .................................................................................... 18

3.1.4.2 Sınıflandırmadaki Grup Tanımlamaları ........................................................ 18

3.1.4.2.1 Granüler Zeminler ......................................................................................... 20

3.1.4.2.2 Siltli - Killi Zeminler ..................................................................................... 21

3.1.4.3 Grup İndeks ................................................................................................... 23

3.1.4.3.1 Grup İndeksin Formülle Hesaplanması ......................................................... 23

3.1.4.3.2 Grup İndeksin Grafik Yoluyla Belirlenmesi ................................................. 24

4. STABİLİZASYON ....................................................................................... 25

4.1 Toprağın Stabilizasyonu ................................................................................ 25

4.1.1 Mekanik Stabilizasyon .................................................................................. 25

4.1.2 Kimyasal Stabilizasyon ................................................................................. 27

4.1.3 Geleneksel Olmayan Katkılarla Stabilizasyon .............................................. 30


ii

5. TOPRAKLA İLGİLİ MÜHENDİSLİK UYGULAMALARI ....................... 32

5.1 Toprağın Mühendislik Özellikleri ................................................................. 32

5.1.1 Üç Faz Sistemi .............................................................................................. 32

5.1.1.1 Boşluk Oranı ................................................................................................. 33

5.1.1.2 Porozite (Geçirgenlik) ................................................................................... 33

5.1.1.3 Doygunluk Derecesi (S) ................................................................................ 33

5.1.1.4. Toprağın Özgül Ağırlığı ................................................................................ 33

5.2 Toprağın Sıkıştırılması .................................................................................. 35

5.2.1 Sıkıştırmanın Amacı ...................................................................................... 35

5.2.2 Sıkıştırma Prensipleri .................................................................................... 36

5.2.3 Sıkıştırmayı Etkileyen Faktörler ................................................................... 37

5.2.3.1 Su İçeriği Etkisi ............................................................................................. 37

5.2.3.2 Sıkıştırma Enerjisi ......................................................................................... 38

5.2.3.3 Toprak Tipinin Etkisi .................................................................................... 39

5.2.3.4 Sıkıştırma Metodunun Etkisi ......................................................................... 40

5.2.4 Kuru Birim Ağırlık - Su İçeriği İlişkisi ......................................................... 41

6. ALTTEMEL VE TEMEL ............................................................................. 43

6.1 Alttemel ......................................................................................................... 43

6.2 Temel ............................................................................................................. 45

6.2.1 Granüler Temel (GT) .................................................................................... 46

6.2.2 Plent - Miks Temel (PMT) ............................................................................ 47

6.2.3 Çimento Bağlayıcılı Granüler Temel (ÇBGT) .............................................. 60

7. NUMUNE ALMA METOTLARI ................................................................ 62

7.1 Taban Toprağından Numune Alınması ......................................................... 64

7.1.1 Örselenmiş Numune Alma Yöntemleri ......................................................... 65

7.1.2 Örselenmemiş Numune Alma Yöntemleri .................................................... 65

7.2 Malzeme Ocaklarından Numune Alınması ................................................... 66

7.2.1 Ariyet Ocaklarından Numune Alma.............................................................. 66

7.2.2 Kum - Çakıl Ocaklarından Numune Alma .................................................... 66

7.2.3 Taş Ocaklarından Numune Alma .................................................................. 67

7.2.4 Konkasörden Numune Alma ......................................................................... 67

7.2.5 Plentten Numune Alma ................................................................................. 69

7.2.6 Taşıma Araçlarından Numune Alma ............................................................. 69

7.2.7 Stoklardan Numune Alma ............................................................................. 69

7.2.8 Yoldan Numune Alma .................................................................................. 71

7.3 Alınacak Numune Miktarları ........................................................................ 72

7.4 Numunelerin Toplanması ve Etiketlenmesi .................................................. 73


iii

8. TOPRAK VE STABİLİZASYON DENEYLERİ VE DENEY METOTLARI 74

8.1 Dane Boyutu Dağılımının Tayini .................................................................. 75

8.1.1 Elek Analizi Deneyi ( AASHTO T 11, AASHTO T 27,

TS EN ISO 17892-4) ..................................................................................... 76

8.1.2 Hidrometre Deneyi (AASHTO T 88, TS EN ISO 17892-4) ......................... 84

8.2 Su Muhtevası Tayini Deneyi (AASHTO T 265, TS EN ISO 17892-1) ........ 92

8.3 Kıvam Limitleri (Atterberg Limitleri) Tayini Deneyi ................................... 95

8.3.1 Likit Limit Deneyi (AASHTO T 89, TS EN ISO 17892-12) ........................ 97

8.3.1.1 Konik Penetrasyon Deneyi (TS EN ISO 17892-12) ................................... 105

8.3.2 Plastik Limit Deneyi (AASHTO T 90, TS EN ISO 17892-12) ................... 107

8.4 Büzülme Limitinin Tayini Deneyi (AASHTO T 92, ASTM D4943-18) .... 111

8.5 Sıkıştırma Deneyleri .................................................................................... 114

8.5.1 Standart Proktor Deneyi (AASHTO T 99, TS 1900-1) ............................... 115

8.5.2 Modifiye Proktor Deneyi (AASHTO T 180, TS 1900-1) ........................... 124

8.5.3 Titreşimli Tokmak Deneyi (TS 1900-1) ...................................................... 129

8.6 Agrega Deneyleri ........................................................................................ 133

8.6.1 Yassılık İndeksi Deneyi (TS EN 933-3) ...................................................... 133

8.6.2 Kum Eşdeğeri Tayini Deneyi (AASHTO T 176, TS EN 933-8+A1 ........... 137

8.6.3 Kırılmışlık Yüzdesi Tayini Deneyi (TS EN 932-2) .................................... 142

8.6.4 Metilen Mavisi Deneyi (TS EN 933-9+A1) ................................................ 147

8.6.5 Agregaların Parçalanma Direncinin Tayini (Los Angeles Metodu)

(AASHTO T 96, TS EN 1097-2) ................................................................ 153

8.6.6 Hava Tesirlerine Karşı Dayanım Deneyi (MgSO4 Don Kaybı Deneyi)

(TS EN 1367-2) ........................................................................................... 157

8.7 Özgül Ağırlık Deneyleri .............................................................................. 162

8.7.1 İri Malzemenin Özgül Ağırlığının Bulunması (TS EN ISO 17892-3) ........ 163

8.7.2 İnce Malzemenin Özgül Ağırlığının Bulunması (TS EN ISO 17892-3) ..... 165

8.8 Dayanım Deneyleri ..................................................................................... 168

8.8.1 Kaliforniya Taşıma Oranı (CBR) Deneyi (AASHTO T 193) ..................... 168

8.9 Arazi Deneyleri ........................................................................................... 180

8.9.1 Arazi CBR Deneyi ...................................................................................... 180

8.9.2 Kum Konisi Deneyi (AASHTO T 191) ...................................................... 182

8.9.3 Kasnak Metot Deneyi .................................................................................. 188

8.9.4 Nükleer Metot Deneyi (ASTM D-6938) ..................................................... 192


iv

8.9.5 Arazideki İri Agrega Miktarına Göre Maksimum Kuru Birim Ağırlık

Düzeltmesi ................................................................................................... 193

8.9.6 Plaka Yükleme Deneyi (TS 5744) .............................................................. 198

8.9.7 Serbest Basınç Dayanımı Deneyi (TS 17892-7) ......................................... 207

8.10 Esneklik Modülü (Resilient Modulus) Tayini Deneyi (AASHTO T 307) .. 210

8.11 Emülsiyon Astar Bağlayıcı Deneyleri ......................................................... 218

8.11.1 Penetrasyon Deneyi ..................................................................................... 218

8.11.2 Geçirimsizlik Deneyi................................................................................... 220

REFERANSLAR ........................................................................................ 222


v

ŞEKİL LİSTESİ Sayfa Şekil 1.1 Genel Olarak Yol Gövdesi ...................... ……………………………………2

Şekil 2.1 Toprak Oluşumunda Zaman - Kalınlık İlişkisi ................................................ 9

Şekil 3.1 Ülkelere Göre Dane Boyutu Sınıflandırma Sistemleri .................................. 11

Şekil 3.2 Dane Boyu Dağılımı...................................................................................... 13

Şekil 3.3 Plastisite Kartı ............................................................................................... 16

Şekil 3.4 Birleştirilmiş Zemin Sınıflandırması ............................................................. 17

Şekil 3.5 AASHTO Toprak Grupları ............................................................................ 18

Şekil 3.6 AASHTO Zemin Sınıflandırması .................................................................. 19

Şekil 3.7 Grup İndeksi Belirleme Abağı ...................................................................... 24

Şekil 5.1 Toprak Faz Diyagramı .................................................................................. 32

Şekil 5.2 Kohezyonlu Zeminlerde Tipik Sıkıştırma Eğrisi .......................................... 37

Şekil 5.3 Kohezyonsuz Zeminlerde Tipik Sıkıştırma Eğrisi ........................................ 38

Şekil 5.4 Farklı Enerji Seviyelerinde Su Muhtevası ve Kuru Birim Hacim Ağırlığı

İlişkisi ............................................................................................................ 39

Şekil 5.5 Toprak Tiplerinin Aynı Sıkıştırma Enerjisinde Su İçeriği-Kuru Birim Ağırlık

İlişkisi ............................................................................................................ 40

Şekil 6.1 İkili Karışım İdeal Granülometri Eğrisi ........................................................ 53

Şekil 6.2 Üçlü Karışım İdeal Granülometri Eğrisi ....................................................... 55

Şekil 7.1 Projelendirilmiş Yola Ait Profil .................................................................... 62

Şekil 7.2 Araştırma Çukuru Logu ................................................................................ 63

Şekil 7.3 El Burgusu İle Numune Alma ....................................................................... 65

Şekil 7.4 Çukurdan Numune Alma .............................................................................. 65

Şekil 7.5 İri Agregadan Uygun Numune Alma ............................................................ 70

Şekil 7.6 İnce Agraga Stoklarının Uygun Örneklemesi ............................................... 71

Şekil 7.7 Figüreden Numune Alma .............................................................................. 71

Şekil 8.1 Dörtleme Metodu İle Temsili Numune Hazırlanması ................................... 78

Şekil 8.2 Numune Ayırıcı (Bölgeç) Şeması ................................................................. 79

Şekil 8.3 İnce Daneli Zeminlerde Dane Çapı Dağılımının Bulunması İçin Kullanılan

Dansimetre .................................................................................................... 85

Şekil 8.4 Zeminlerde Hacim ve Su İçeriği ................................................................... 96

Şekil 8.5 Casagrende Aleti Ölçüleri (AASHTO T 89) ................................................. 98

Şekil 8.6 Casagrende Aleti Ölçüleri (TS EN ISO 17892-12) ....................................... 98

Şekil 8.7 Düz Oluk Açma Bıçağı ve Kavisli Oluk Açma Bıçağı Ölçüleri

(TS EN ISO 17892-12) ................................................................................. 99

Şekil 8.8 Sıkıştırma Deneyi İçin Kalıp (TS 1900-1) .................................................. 116


vi

Şekil 8.9 Standart Sıkıştırma Deneyi İçin 2,5 kg'lık Tokmak ve Kılavuzu ................ 117

Şekil 8.10 Sıkıştırma Deneyi İçin 4,5 kg'lık Tokmak ve Kılavuzu .............................. 125

Şekil 8.11 Titreşimli Proktor Deneyinde Kullanılan Tokmak ...................................... 130

Şekil 8.12 Los Angeles Makinesi ................................................................................. 154

Şekil 8.13 Magnezyum Sülfat Deneyi İçin Tipik Bir Sepet Örneği ............................. 158

Şekil 8.14 Killi Topraklarda Kuru Birim Ağırlığın, CBR'ın, Şişme Yüzdesinin

Su İçeriği İle Değişimi ................................................................................ 170

Şekil 8.15 Farklı Malzemelerin Su İçeriği - CBR İlişkisi ............................................ 171

Şekil 8.16 Kaliforniya Taşıma Oranı Ekipmanı ........................................................... 173

Şekil 8.17 Kaliforniya Taşıma Oranı Ekipmanı (devamı) ............................................ 174

Şekil 8.18 Basınç - Penetrasyon Eğrileri Düzeltmeleri ................................................ 178

Şekil 8.19 Kuru Birim Ağırlık - CBR Değişimi ........................................................... 179

Şekil 8.20 Kum Konisi ................................................................................................. 183

Şekil 8.21 Kuru Birim Ağırlık Düzeltme Çizelgesi (Metot A veya B İçin) ................. 194

Şekil 8.22 Kuru Birim Ağırlık Düzeltme Çizelgesi (Metot C veya D İçin) ................. 195

Şekil 8.23 Kuru Birim Ağırlık Düzeltme Çizelgesi (Metot C veya D İçin) ................. 196

Şekil 8.24 Plaka Yükleme Deney Düzeneği ................................................................. 202

Şekil 8.25 Silindir Kutu ................................................................................................ 203

Şekil 8.26 Dolgu ........................................................................................................... 205

Şekil 8.27 Alt-Temel Tabakası ..................................................................................... 205

Şekil 8.28 Temel Tabakası ........................................................................................... 206

Şekil 8.29 Bir Deney Numunesine Uygulanan Çevrimsel Eksenel Yük

(Esnek Düşey Yük, Pcyclic) - Tekrarlı Yük Tanımları ............................... 211

Şekil 8.30 Esneklik Modülü (Resilient Modulus) Cihazı ve Deney Düzeneği ............ 212

Şekil 8.31 LVDT ve Yük Hücreli Tipik Bir Üç Eksenli Oda ....................................... 213

Şekil 8.32 Esneklik Modülü Deney Sonucu ................................................................. 217


vii

TABLO LİSTESİ Sayfa Tablo 3.1 Birleştirilmiş Zemin Sınıflandırma Sisteminde Zemin Gruplarının Boyutları,

Boyut Aralıkları ve Sembolleri ..................................................................... 14

Tablo 5.1 Zemin Gruplarına Göre Sıkıştırma Metotları ................................................ 41

Tablo 5.2 Sıkıştırma Deneyleri ...................................................................................... 42

Tablo 6.1 Alttemel Malzemesi Gradasyon Limitleri ..................................................... 44

Tablo 6.2 Granüler Temel Tabakası Gradasyon Limitleri ............................................. 46

Tablo 6.3 Plent - Miks Temel Tabakası Gradasyon Limitleri ....................................... 47

Tablo 6.4 Üçlü Karışım Dizaynında Kullanılan Malzeme Gradasyonları

(Hesap Yöntemi) ........................................................................................... 50

Tablo 6.5 Üçlü Karışım Dizaynında Kullanılan Hesaplama (Hesap Yöntemi) ............. 51

Tablo 6.6 İkili Karışım Dizaynında Kullanılan Malzeme Gradasyonları ve Şartname

Limitleri ......................................................................................................... 52

Tablo 6.7 İkili Karışım Dizaynında Hesaplanmış Değerler .......................................... 53

Tablo 6.8 Üçlü Karışım Dizaynında Kullanılan Malzeme Gradasyonları ve Şartname

Limitleri ......................................................................................................... 54

Tablo 6.9 Üçlü Karışım Dizaynında Hesaplanmış Değerler ......................................... 55

Tablo 6.10 37,5-19 mm Malzemelerinde Yapılan Düzeltme .......................................... 56

Tablo 6.11 19-4,75 mm ve 4,75-0 mm Malzemelerinde Yapılan Düzeltme ................... 56

Tablo 6.12 ÇBGT Tabakası Gradasyon Limitleri ........................................................... 60

Tablo 7.1 Deneyler İçin Gerekli Malzeme Ağırlıkları .................................................. 72

Tablo 7.2 Örnek Numune Etiketi .................................................................................. 73

Tablo 8.1 Toprak ve Stabilizasyon Laboratuvar ve Arazi Deneyleri ile Standartları .... 74

Tablo 8.2 Elek Açıklıkları ............................................................................................. 76

Tablo 8.3 Deneyler İçin Gerekli Malzeme Ağırlıkları .................................................. 77

Tablo 8.4 Elek Analizi Deneyi Örnek Deney Föyü ....................................................... 83

Tablo 8.5 Ayrıştırıcı Çözeltide Kullanılan Tuzlar ......................................................... 86

Tablo 8.6 Belirli Zaman Aralıkları İçin Hesaplanan Örnek Dane Çapları .................... 89

Tablo 8.7 Hidrometre Deneyi Örnek Sonuçları ve Düzeltme Faktörleri ....................... 90

Tablo 8.8 Hidrometre Deneyi Örnek Deney Föyü ........................................................ 91

Tablo 8.9 Deneyde Kullanılacak Malzeme Miktarı ...................................................... 93

Tablo 8.10 Kıvam Limitleri Tayini Deneyi Örnek Deney Föyü ................................... 110

Tablo 8.11 Toprağın Maksimum Dane Boyutuna Göre Kullanılan Metotlar ................ 115

Tablo 8.12 Standart Proktor Deneyi Örnek Deney Föyü .............................................. 123

Tablo 8.13 Standart ve Modifiye Proktor Deneylerinin Özellikleri .............................. 127

Tablo 8.14 Modifiye Proktor Deneyi Örnek Deney Föyü ............................................. 128


viii

Tablo 8.15 Yassılık İndeksi Deneyi İçin Gerekli Malzeme Miktarı ............................. 134

Tablo 8.16 di/Di Tane Büyüklüğüne Karşılık Elek Açıklıkları ..................................... 135

Tablo 8.17 Deney Numunelerinin Kütlesi ..................................................................... 143

Tablo 8.18 Metilen Mavisi Deneyi Örnek Deney Föyü ................................................ 152

Tablo 8.19 Granülometri Sınıfları ve Gerekli Numune Miktarı .................................... 155

Tablo 8.20 Aşınma Sınıfına Göre Kullanılan Küre Sayısı ............................................ 156

Tablo 8.21 Alternatif Dar Aralık Sınıflarına Göre Kullanılan Küre Sayısı ................... 156

Tablo 8.22 Tane Büyüklüğü Aralığı 10 mm - 14 mm Dışında Olan Agrega Deneyleri

İçin Tavsiye Edilen Kütleleri ve Deney Elekleri, Tel Sepetleri .................. 161

Tablo 8.23 CBR Deneyinde Kullanılan Ağırlık Diski Sayıları ..................................... 176

Tablo 8.24 Sıcaklığa Bağlı Olarak 1 gr Suyun Hacmi

(Sıcaklık - Hacim Düzeltme Faktörü) ......................................................... 186


ix

FOTOĞRAF LİSTESİ Sayfa Fotoğraf 7.1 Üstyapı Araştırma Çukuru (ÜAÇ) ................................................................ 63

Fotoğraf 7.2 Konkasör Banttan Dökülen Malzemeden Numune Alma ............................. 68

Fotoğraf 7.3 Konveyör Bantından Numune Alma ............................................................. 68

Fotoğraf 7.4 Bant Örneklemesi İçin Uygun Cihaz............................................................. 68

Fotoğraf 7.5 Örnekleme İçin Uygun Bariyer Kullanımı Önerilir ...................................... 70

Fotoğraf 8.1 AASHTO ve TS EN ISO Elek Serileri ......................................................... 76

Fotoğraf 8.2 Numune Ayırıcı (Bölgeç) .............................................................................. 79

Fotoğraf 8.3 Ayrıştırıcı Çözeltinin Hazırlanması............................................................... 86

Fotoğraf 8.4 Çözeltinin Hazırlanması ................................................................................ 87

Fotoğraf 8.5 Likit Limit Deneyinde Kullanılan Cihazlar ve Aletler .................................. 97

Fotoğraf 8.6 Oluğun Açılması ......................................................................................... 101

Fotoğraf 8.7 Su İçeriği Numunesinin Alınması ............................................................... 102

Fotoğraf 8.8 Penetrometre ............................................................................................... 105

Fotoğraf 8.9 Plastik Limit Deneyinin Yapılışı ................................................................. 108

Fotoğraf 8.10 Proktor Deneyinde Kullanılan Kalıplar ....................................................... 115

Fotoğraf 8.11 Otomatik Proktor Cihazı ............................................................................. 118

Fotoğraf 8.12 Yassılık İndeksi Deneyi Elekleri ................................................................. 133

Fotoğraf 8.13 Metilen Mavisi Deneyinde Kullanılan Malzemeler .................................... 148

Fotoğraf 8.14 600±60 Devir/Dakika Hızda 5 Dakika Karıştırma ve 5 ml Boya Çözeltisinin

Behere İlave Edilmesi ................................................................................. 150

Fotoğraf 8.15 Süzgeç Kağıdında Halenin Elde Edilmesi................................................... 150

Fotoğraf 8.16 Los Angeles Makinesi ................................................................................. 154

Fotoğraf 8.17 CBR Cihazı ................................................................................................. 168

Fotoğraf 8.18 Arazi CBR Aleti Ekipmanı ......................................................................... 181

Fotoğraf 8.19 Kum Konisi Deneyinin Uygulaması ........................................................... 185

Fotoğraf 8.20 Plaka Yükleme Deneyinin Uygulaması ...................................................... 201

Fotoğraf 8.21 Granüler Malzemede (Tip 1) Numune Hazırlama ve Sıkıştırma

Basamakları ................................................................................................. 216

Fotoğraf 8.22 Titreşimli Tokmakla Sıkıştırılmış Numuneler ............................................ 218

Fotoğraf 8.23 Astar Malzemesinin Agrega Yüzeyine Dökülmesi ..................................... 219

Fotoğraf 8.24 Emülsiyon Astar Penetrasyon Ölçümleri .................................................... 220

Fotoğraf 8.25 Emülsiyon Astar Geçirimsizlik Ölçümleri .................................................. 221


x

Not: Ulusal ve uluslararası güncel standartlara göre hazırlanan Toprak ve

Stabilizasyon Laboratuvar El Kitabı’nda bulunan deneylerin yapım aşamasında,

standartlarda yapılabilecek revizyonlar dikkate alınmalıdır.

BÖLÜM 1

YOL ÜSTYAPISININ TANIMI


1

1. YOL ÜSTYAPISININ TANIMI

1.1 Giriş

Yol gövdesi altyapı ve üstyapı olmak üzere iki kısımdan oluşur. Altyapının kalitesi,

üstyapı tasarımını ve inşa edilen kaplamanın gerçek kullanım ömrünü büyük ölçüde

etkilemektedir. Üstyapının performansı, altyapı, üstyapı tabanı, alttemel ve temel

tabakalarının kalitesine bağlı olup, bu tabakalar iklim ve çevre şartlarının etkilerini

ve trafiğin yarattığı gerilimleri hafifletmede önemli bir rol oynar. Bu nedenle, kararlı

bir altyapı, uygun bir alttemel ve temel tabakası oluşturmak, etkili ve uzun ömürlü

bir üstyapı sistemi inşa etmek için büyük önem taşımaktadır.

Ülkemiz gerek jeolojik yapısı gerekse iklim koşulları bakımından birçok zorlu zemin

yapısı, topoğrafik koşullar, don olayları gibi bölgesel farklılıklar barındırmaktadır.

Bu nedenle karayolu mühendisliğinde toprak ve stabilizasyon malzemelerinin

değerini ve kullanılabilirliğini artırmak, fiziksel ve kimyasal olarak işlenmesini

sağlamak, aşırı hacim değişiklikleri, altyapı veya üstyapı malzemelerinin

bileşenlerinin yetersiz mukavemeti veya dayanıklılığı, donma kabarması ve ardından

temel tabakalarındaki zayıflık nedeniyle oluşabilecek sorunları ortadan kaldırmak

veya asgari seviyede tutabilmek çok önemlidir. Karayolu mühendisleri, tasarlanan

üstyapı veya altyapıyı uygun şekilde desteklemek için mevcut malzemeleri

değerlendirmek ve geliştirmek amacıyla değişik iyileştirme yöntemlerine ihtiyaç

duyar.

Bu bağlamda zemin araştırma çalışmalarının fayda – maliyet değerlendirmesinde,

tasarımın güvenilirliği ve kalitesinin elde edilen zemin bilgileriyle doğrudan ilişkili

olduğu, karayolu yapılarının kaliteli inşasının özünde toprak özelliklerini ölçme

becerisinin olduğu bilinmektedir. Üstyapı tasarımı ve yapımı için temel oluşturacak

zemin koşullarının tam olarak anlaşılmasını sağlamak, altyapı koşullarının üstyapının

inşası ve performansı üzerindeki etkisini belirlemek, dolgularda kullanılabilecek

yarma malzemelerini karakterize etmek ve tasarım girdi değişkenlerini elde etmek

için araştırma mühendislik hizmetleri yürütülmektedir.

Altyapı ve üstyapı malzeme maliyetleri, kaliteli malzeme temini, sınırlı kaynakların

etkin kullanımı, taşıma mesafeleri gibi unsurlar mevcut zeminlerin veya malzeme

kaynaklarının verimli şekilde değerlendirilmesini sağlamak amacıyla kireç, çimento,


2

uçucu kül ve bitüm stabilizasyonlarının alternatif olarak kullanılması ihtiyacını

doğurmaktadır. Bu durum, tasarım, inşaat, bakım ve bunların yönetilmesindeki

gelişmeler, karayolu mühendislerinin küresel olarak uygulanan teknikler ve

standartlardan haberdar olmasını zorunlu kılmaktadır.

Toprak ve toprağın stabilizasyonu konusunda, yukarıda belirtilen disiplinler

hakkında bütünleşik bilgi sağlamak, ülkemizdeki standartlar ve uygulamalarında

kullanılan deneyleri bir araya getirmek, ilgili mühendislere ve laboratuvar

personeline bir kaynak oluşturmak bu çalışmanın amaçlarındandır. Bu nedenle

toprak ve kaya özelliklerini belirlemek için yapılan saha incelemeleri ve laboratuvar

testleri neredeyse tüm karayolu projelerinde en önemli aşamalardandır.

Bu çalışmanın sadece geniş ve zorlu karayolu mühendisliği konusunun anlaşılmasına

katkıda bulunmakla kalmayıp, aynı zamanda güncel standartlar, uygulamalar ve

teknikler kullanarak, karayollarının daha kaliteli ve ekonomik bir şekilde

tasarlanmasına, inşasına ve bakımına da büyük katkı sağlayacağı düşünülmektedir.

1.2 Yol Gövdesi

Üzerinden geçecek olan trafik yüklerini taşıyabilecek şekilde tasarlanan bir yol,

altyapı ve üstyapı olmak üzere iki kısımdan oluşur.

Şekil 1.1 Genel Olarak Yol Gövdesi

Üstyapı; trafik yüklerini taşıyan ve azaltarak altyapıya dağıtan tabakalı bir yapıdır.

Altyapı; üstyapıdan gelen yükleri taşır. Yarmalar, dolgular ve ariyet ocaklarından

oluşur.

Üstyapılar, kullanılan malzemelerin niteliklerine göre Esnek, Rijit ve Yarı-Rijit

olmak üzere üçe ayrılırlar.


3

Esnek Üstyapı; tesviye yüzeyi ile sıkı bir temas sağlayan ve yükleri taban zeminine

dağıtan bir üstyapı şekli olup, stabilitesi agrega kilitlenmesine, tane sürtünmesine ve

kohezyona dayanan üstyapı tipidir.

Rijit Üstyapı; nispeten yüksek eğilme mukavemetine sahip portland çimentosu ile

yapılmış tek tabakalı plak aracılığıyla yükleri taban zeminine dağıtan bir üstyapı

tipidir.

Yarı-Rijit Üstyapı; bitümlü kaplama ve bir ya da birden fazla hidrolik bağlayıcılı

tabaka içeren ve yükleri geniş bir yüzeye aktaran üstyapı tipidir.

Tesviye Yüzeyi (Taban Yüzeyi) (Toprak Tesviye Kotu); üstyapının oturduğu

altyapının üst yüzeyidir.

Üstyapı Tabanı; tesviye yüzeyi altında kalan, yarma ve dolgularda üstyapının taşıma

gücüne etkisi olabilecek bir derinliğe kadar devam eden malzemedir. Bu malzemenin

taşıma gücü (CBR) üstyapı kalınlıklarını etkileyen en önemli faktörlerdendir.

Alttemel; üstyapı temel tabakasını taşımak üzere tesviye yüzeyi üzerine gelen,

gradasyonu, plastisitesi ve diğer fiziksel özellikleri bakımından şartnameye uygun

granüler malzemeden oluşmuş üstyapı tabakasıdır.

Temel; alttemel veya üstyapı tabanı üzerine hesaplanan kalınlıkta inşa edilen,

alttemelde olduğu gibi belirli fiziksel özelliklere sahip tabaka veya tabakalardır.

Kaplamayı taşımak, gerilmeleri yaymak, iyi bir drenaj sağlamak, don etkisini

azaltmak gibi görevleri vardır.

Kaplama Tabakası; üstyapının en üst tabakası olup, genellikle asfalt betonu veya

sathi kaplamadan oluşur. Kaymaya, trafiğin aşındırma etkisine, iklim koşullarının

ayrıştırıcı etkisine karşı koyar.

Bu kısımları oluşturan üstyapı tabanı, alttemel, temel tabakalarında kullanılan

(Dolgu/Yarma, Ariyet, Kum-Çakıl, Taş Ocağı vb) malzemelerin, mühendislik

özelliklerinin belirlenmesi, kalite kontrolleri ve stabilizasyon işlemleri genel anlamda

toprak ve stabilizasyon konuları olarak ifade edilebilir.

BÖLÜM 2

TOPRAĞIN TANIMI VE OLUŞUMU


4

2. TOPRAĞIN TANIMI VE OLUŞUMU

2.1 Toprağın Tanımı

Toprak, yer kabuğunu oluşturan kayaların fiziksel ve kimyasal olaylarla ayrışması ve

ufalanması sonucu oluşan, katı daneleri ile bunlar arasındaki su ve/veya hava dolu

boşluklardan meydana gelen, içinde organik maddeleri içerebilen doğal malzeme

olarak tanımlanmaktadır. Toprak, yapısına ve bileşimine bağlı olarak değişkenlik

göstermekte, organik ve inorganik malzemelerden oluşmaktadır.

2.2 Toprağın Oluşumu

Yeryüzündeki kayalar fiziksel ve kimyasal etkiler sonunda değişime uğrayarak

parçalanır ve ayrışırlar. Ayrışma süreçlerine maruz kalmış kayalar toprağı meydana

getirir. Ayrışma, fiziksel ve kimyasal olarak iki şekilde olmaktadır.

Fiziksel Ayrışma:

Bir kaya okyanus derinliklerinden veya yeryüzü derinliklerinden tektonik olaylar

sonucunda yeryüzüne çıktığında, üzerinde bulunan büyük basınç ortadan

kalktığından, kaya fiziksel olarak bir genişlemeye uğrar ve bunun sonucunda da

parçalanır.

Kayaların çatlaklarına giren su donduğu zaman bir hacim artışı gösterir. Bu hacim

artışı kayanın içinde büyük bir basınç artışına neden olur ve kayayı parçalar.

Kayaların bu şekilde parçalanması yalnızca suyun donması ile değil, sodyum

klorür (NaCl), sodyum sülfat (Na2SO4) gibi tuzların kayalar içerisinde

kristalleşmesi ile de parçalanma gerçekleşebilir.

Çöllerde olduğu gibi, gece ve gündüz arasındaki büyük sıcaklık farkları nedeniyle

kayalar parçalanır ve ufalanır.

Kayaların çatlaklarına giren bitki kökleri de parçalanmaya yol açar.

Akarsular gibi hareketli sular sürükledikleri parçaları sürtünme yolu ile

aşındırarak parçalarlar.

Buzullar hareketleri sırasında yataklarını aşındırarak parçalanmalara yol açarlar.

Hareket halindeki hava, yani rüzgâr yeryüzüne etki ederek kayaları parçalar ve

küçük parçacıkları taşır.

Deniz ve göl kenarındaki dalgalar kayaları aşındırır.


5

Kimyasal Ayrışma:

Bu fiziksel etkilerin dışında, bazı kimyasal etkiler sonucunda da kayalar parçalanır.

Kimyasal ayrışmada ise oksidasyon, redaksiyon (hidrojen katılımı veya oksijenin

yok olması), hidrasyon (suyun kimyasal katılımı) ve karbonasyon (karbonik asitle

çözülme) şeklinde olmaktadır. Bu iki ayrışma süreci çoğunlukla birlikte etkir veya

birbirine ortam hazırlar.

Oluşum şekillerine göre topraklar iki grupta sınıflandırılır.

Yerli (Residual)Topraklar:

Ana taşların ufalanması sonucunda meydana gelen danelerin bulundukları yerde

birikmesi ile oluşmuş zeminlerdir.

• Özgün konumlarında bulunur.

• Ana kayadan birçok bileşen içerir.

• Danecikler köşelidir.

• Dane boyu dağılımı ayrışıktır.

Taşınmış (Sekonder) Topraklar:

Kayaların parçalanıp, ufalanması sonunda oluşan danelerin buzullar, su, rüzgâr veya

insanlar tarafından taşınarak bir yerde birikmesi sonucu meydana gelen zeminlerdir.

Su, rüzgâr gibi taşıyıcı faktörlerle oluştuğu ortamdan taşınan toprak zemin daneleri

boylarına göre depolanır. Silt, kil, kum gibi farklı seviyelerin gözlendiği tabakalı

(ardalanmalı) bir yapı sunarlar.

Toprak Oluşumundaki Etken Faktörler:

* İklim

* Organizma

* Topoğrafya

* Ana kaya malzemesi

* Zaman

2.2.1 İklim

İklim, toprağın oluşumunu etkileyen en önemli faktörlerdendir. Toprak oluşumunun

oran ve tipini kontrol eder. Ayrıca, bitki dağılımının ana belirleyicisidir. İklimin

toprak üzerinde nem (yağış) ve ısı olarak iki ana bileşeni vardır.


6

Yağış, buharlaşmayı arttırırken, toprakta süzülme gerçekleşir. Bu süzülme sırasında,

ana kaya malzemesi parçacıkları taşınma ve çökelmelerle birlikte buharlaşma

sırasında yüzeye doğru yükselerek üst tabakaya doğru yer değiştirir.

Isı, aşınma ve nemlendirmeye etkisi olan kimyasal ve biyolojik ayrışmaya yönelik

tepkimelerin oranını belirler. Tropik bölgelerdeki aşınma sürecinin, arktik bölgelere

nazaran dokuz kat daha hızlı olduğu görülmüştür.

2.2.2 Organizmalar / Bitkiler

Toprak ekosisteminin aktif bileşenleri bitkiler, hayvanlar, mikroorganizmalar ve

insandır. Toprak gelişimini etkileyen organizmalar mikroskobik bakterilerden büyük

hayvanlar ve insanlara kadar değişmektedir. Toprak oluşumunda mikro

organizmaların rolü, bitkilerin mineralizasyonu ve nemlendirmesi ile ilgilidir.

Hayvanların, özellikle yeraltı hayvanlarının rolü toprağı kazıp karıştırmak böylece

ana kayayı bozmaktır. İnsanlar doğal bitkilendirme ve ziraatla bu biçimlenmeye

yardım eder. Ayrıca, hayvan ve insan hareketleriyle sıkışan toprak yüzeyi, suyun

sızmasını azaltarak akış ve erozyon oranını arttırır.

Bitki kökleri ana kayaya nüfuz ederek kimyasal ve mekanik olarak hareket eder.

Sızma ve drenajı kolaylaştırıp CO2 ve asidik maddelerin salınımı yoluyla

minerallerin daha fazla dağılmasını sağlarlar. Maddelerin parçalanması ve

nemlendirme, minerallerin daha fazla çözünür olmasına yardım eder. Ormanlar ısıyı

azaltarak nemi yükseltir, buharlaşmayı azaltıp yağışı arttırır. Otlar, akışı azaltıp

suyun ana kayaya daha fazla nüfuz etmesini sağlar.

2.2.3 Engebe Faktörü veya Topoğrafya

Arazinin engebe (topoğrafya) durumu statik olmayıp dinamik bir sistemdir ve yüzey

bilimi (jeomorfoloji) olarak adlandırılır. Topoğrafya toprak oluşumunu birkaç yönde

etkiler.

* Toprak profili kalınlığını etkiler (Örneğin: Arazi eğimi arttıkça erozyon artar).

* İklimi etkiler.

* Arazi eğimi, akışı, toprağa nüfuzu ve kütle hareketlerini etkiler.

* Küçük iklimsel koşulları oluşturan durumları etkiler.


7

2.2.4 Ana Kaya Malzemesi

Ana kaya malzemesi çoğu kristal halde değişik kimyasal yapıya sahip minerallerin

bir araya gelmesiyle oluşmaktadır. Ana kaya malzemesi oluşum şekillerine göre iki

ana grupta değerlendirilir. Bunlar:

Yerleşik Kayalar:

Özgün yerinde oluşan kayalardır.

Taşınmış Kayalar:

Ana kaya malzemesi özgün yerinden taşınmıştır. Taşınmaya ve yeniden tortulaşmaya

neden olan güçlere göre adlandırılırlar.

Yerçekimi Tarafından Taşınma - Kolüvyal Oluşumlar

Su Tarafından Taşınma - Alüvyal, Deniz, Göl Oluşumları

Buz Tarafından Taşınma - Buzul Oluşumlar

Rüzgâr Tarafından Taşınma - Rüzgâr Oluşumları

Ana kaya malzemesi oluşum şekillerine göre aşağıda belirtilen şekilde ayrıca üç

grupta değerlendirilmektedir.

2.2.4.1 Magmatik (Katılaşım) Kayaçlar

Magmatik kayaçlar; yer kabuğunun derinliklerinde bulunan gazlara doygun, yüksek

sıcaklık ve basınç altında ergimiş bir silikat karışımı olan magmanın yer kabuğu

içinde, yeryüzüne yakın derinliklerde veya yeryüzünde soğuyarak katılaşması sonucu

oluşurlar. Magmatik Kayaçlar oluşum şekillerine ve dokularına göre

sınıflandırılmaktadır.

Derinlik Kayaçları (Plütonik Kayaçlar)

Magmanın yerkabuğunun derinliklerinde soğuması ve katılaşması sonucunda oluşan

bu kayaçlar kristallerden oluşmuştur. Oldukça sağlam ve dayanıklıdırlar.

Yarı Derinlik (Damar) Kayaçları

Magmanın yüzeye yakın sığ derinliklerde çatlaklar veya tabaka yüzeyleri boyunca

kristallenmesi ile dayk ve siller oluşmaktadır. Bunlar derinlik ve yüzey kayaçlar

arasındaki geçiş safhasına karşılık gelmektedir.

Yüzey (Volkanik) Kayaçları

Yüzey kayaçları magmanın ergimiş veya yarı ergimiş haldeki lav veya piroklastik


8

malzemenin yeryüzünde soğuması ile oluşurlar. Bu kayaçlar hızlı soğuma nedeniyle

ince kristalli porfirik dokuludur. Soğuma ince kristallerin bile meydana gelmesine

olanak tanımayacak kadar hızla olursa volkanik cam oluşmaktadır.

Magmatik kayaçlardaki esas mineraller; Kuvars, Feldispat (Ortoklas, Plajioklas),

Feldispatoid (Lösit, Nefelin, Sodalit), Piroksen (Bronzit, Enstatit, Hipersten, Ojit,

Diyallaj, Diyopsit), Amfibol (Hornblend), Mika (Biyotit, Muskovit), Peridot

(Olivin)’dur.

2.2.4.2 Tortul (Sedimenter) Kayaçlar

Daha önce oluşan yaşlı kayaçların su, rüzgâr ve buzulların hareketi gibi etkilerle esas

yerlerinden taşınarak göl, deniz gibi çökelme havzalarında birikmesi sonucunda

oluşurlar. Çökelmeden sonra sediman adını alan bu malzeme sıkışma ve

çimentolaşma süreçleri sonucunda katı sedimanter kayaca dönüşür. Genellikle

tabakalı yapıları vardır ve içlerinde fosil bulunur. Tortul kayaçların büyük bir kısmı

organik veya kimyasal yoldan oluşmuşlardır ve oluşumlarına göre üç grupta

toplanabilirler.

Kırıntılı (Klastik) Tortul Kayaçlar

Kırıntılı tortul kayaçlar yerkabuğundaki çeşitli taşların çeşitli nedenlerle ufalanıp

parçalanması ve bu parçaların rüzgâr etkisiyle çukur yerlerde, su içinde birikmesiyle

oluşur. Kırıntılı tortul kayaçlar çimentolu ve çimentosuz olarak iki alt gruba ayrılır.

Bu parçalar konglomeralarda olduğu gibi bir çimento malzemesi ile birbirlerine

yapışmış halde bulunabildikleri gibi kum–çakıl ocaklarında olduğu gibi serbest halde

de bulunabilirler.

Organik Tortul Kayaçlar

Bu tür kayaçlar çeşitli organizmaların yaşam faaliyetlerinin durması sonucu

iskeletlerinin ve kabuklarının çökelip birikmesi sonucu oluşur. Organik tortul

kayaçlar organizmaların kabuk ve iskeletini oluşturan ana maddenin kimyasal

bileşimine göre isimlendirilirler.

Kimyasal Tortul Kayaçlar

Kayaçları oluşturan minerallerden bazıları suda çözünebilirler. Böyle bir çözeltideki

su buharlaştığında veya çözeltiye bir çöktürücü madde karıştığında, ana madde


9

çözeltiden ayrılır ve birikerek kimyasal tortul kayaçları oluşturur. Kimyasal tortul

kayaçlar bünyelerindeki temel kimyasal bileşime göre adlandırılır.

2.2.4.3 Başkalaşım (Metamorfik) Kayaçlar

Başkalaşım (metamorfik) kayaçlar, magmatik veya sedimanter kayaçların yüksek ısı

ve basınç etkisi altında kalarak minerolojik veya yapısal olarak değişime uğraması

(metamorfizma) sonucu oluşur.

Metamorfizma sonucu kütlenin toplam kimyası değişmezken mekanik olarak şekil

değiştirebilir, mineral ve kristal şekilleri değişir, önceki minerallerin yerine yenileri

oluşabilir. Kayaçlar yüksek basınç ve ısı etkisi altında plastik bir karakter kazanırlar

ve kayaç içerisindeki boşluklar, kırıklar ortadan kalkar. Bu kayaçlar basınç

doğrultusunda kayarak birbirine paralel tabakalar halinde dizilir yani şistik bir yapıya

dönüşürler. Mermer aslında kalkerin bu şekilde metamorfizmaya uğramış şeklidir.

2.2.5 Zaman

Toprak oluşumu çok yavaş bir süreçtir. Zaman içerisinde toprak aşınmaya maruz

kalır ve toprak oluşma süreci toprağın özelliklerini etkiler. Genç topraklar ana kaya

malzemesinin birçok özelliğini taşır. Yaşlanma ile organik maddelerin ilavesi ve

organizmaların etkinlikleri ile diğer özellikler kazanılır.

Toprak oluşumundaki zaman etkeni ve kalınlık oranı Şekil 2.1’de gösterilmiştir.

Şekil 2.1 Toprak Oluşumunda Zaman - Kalınlık İlişkisi

Yavaş - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -- - - - - - - - - - - - - - Hızlı

~ 1 cm / 1000 Yıl ~ 30 cm / 50Yıl

BÖLÜM 3

ZEMİN SINIFLANDIRILMASI


10

3. ZEMİN SINIFLANDIRILMASI

3.1 Sınıflandırma Sistemleri

Zemin sınıflandırmasında değişik toprak tipleri için birkaç sınıflandırma sistemi

mevcuttur. En yaygın sınıflandırma sistemleri;

Jeolojik Sınıflandırma,

Dane Boyutuna Göre Sınıflandırma,

Birleştirilmiş Zemin Sınıflandırması,

AASHTO Zemin Sınıflandırmasıdır.

3.1.1 Jeolojik Sınıflandırma

Toprakların jeolojik orijinleri esas alınarak yapılan sınıflandırmadır. Bu

sınıflandırma sisteminde topraklar;

İnorganik Topraklar

Organik Topraklar

olmak üzere iki ana grupta değerlendirilir. Aynı zamanda toprağı oluşturan etkenler

esas alınarak yapılan sınıflandırmadır. Buna göre;

Yerli Topraklar

Taşınmış Topraklar

Alüvyal veya Tortul Topraklar

Rüzgârdan Oluşan Topraklar

Buzul Topraklar

Göl Toprakları

Deniz Toprakları

olmak üzere topraklar yedi grupta sınıflandırılırlar.

3.1.2 Dane Boyutuna Göre Sınıflandırma

Dane boyutuna bağlı sınıflandırmada topraklar dane boyutu veya parçacık boyutuna

göre adlandırılır. Çakıl, kum, silt ve kil terimleri dane boyutunun belirli aralıklarını

göstermek için kullanılır. Doğal topraklar bütün parçacık boyutlarının karışımı

olduğundan bu ayrımları ‘kum boyutu’, ‘silt boyutu’ gibi adlandırmak tercih

edilmektedir. Bu boyutlandırma sisteminde dane boyutu sınıflandırması ülkelere göre

değişiklik göstermektedir. Farklı ülkelerde ve ülkemizde kullanılan dane boyutu

sınıflandırma sistemleri Şekil 3.1’de verilmiştir.


11

Şekil 3.1 Ülkelere Göre Dane Boyutu Sınıflandırma Sistemleri

Kil Silt Kum Çakıl Moloz Blok

K.Kil Kil Silt Kum Çakıl Moloz Blok





TÜRK STANDARTLARI SİSTEMİ

AASHTO SİSTEMİ

İNGİLİZ SİSTEMİ

FRANSIZ SİSTEMİ

ALMAN SİSTEMİ

İSVEÇ SİSTEMİ

0.002 0.06 2.0 60 300 mm

0.002 0.06 2.0 20 200 mm

0.002 0.06 2.0 60 200 mm

0.002 0.06 2.0 60 600 mm

0.002 0.06 2.0 60 200 mm

0.002 0.075 2.0 75 300 mm0.001


12

Derecelenme ve Plastiklik Özelliğine Göre Zemin

Tanımlaması

W (Well Graded): İyi Derecelenmiş

P (Poorly Graded): Kötü Derecelenmiş

H (High Plasticity): Yüksek Plastisite

3.1.3 Birleştirilmiş Zemin Sınıflandırma Sistemi (BZS)

Bu sistem 1948 yılında Prof. Arthur Casagrande tarafından geliştirilmiştir.

Mühendislik uygulamaları için geliştirilmiş bu sistem (daha çok geoteknik

mühendisliğinde) toprağı dokusal ve plastisite karakteristiklerine göre tanımlamakta

ve gruplamada davranışlarını dikkate almaktadır.

Birleştirilmiş zemin sınıflandırma sisteminde toprağın inşaat mühendisliği malzemesi

olarak nasıl davranacağını gösteren karakteristikler temel alınmıştır. Bu amaçla çakıl,

kum ve ince danelerin yüzdesi (200 nolu elekten geçen), dane boyutu dağılım

eğrisinin şekli, plastisite ve sıkışabilme özellikleri tanımlanmıştır.

Bu sınıflama sisteminde zeminler önce genel olarak üç ana gruba ayrılırlar:

* İri daneli zeminler

* İnce daneli zeminler

* Organik zeminler

Daha sonra ise dane boyutu, gradasyon ve plastisite özelliklerine göre alt gruplara

ayrılırlar. Bu sınıflama sisteminde zeminler iki harften oluşan “Grup Sembolü” ile

isimlendirilir. Grup Sembolündeki ilk harf ‘Hakim Zemin İsmi’ni; ikinci harf ise, iri

daneli zeminlerde ‘Derecelenmeyi’, ince daneli zeminlerde ise ‘Zeminin Plastik

Özelliği’ni gösterir. Grup sembollerinde kullanılan harfler İngilizce terimlerin baş

harflerinden alınmıştır.

İnce Daneli Zeminler

M (SILT, M-SOIL) : Silt

C (CLAY): Kil

O (ORGANIC): Organik

Kaba Daneli Zeminler

G (GRAVEL): Çakıl

S (SAND): Kum


13

3.1.3.1 Dane Çapı Dağılımının Belirlenmesi

USCS sınıflandırma sistemi 75 mm elekten geçen malzeme üzerinden

gerçekleştirilir. Daha büyük boyutlu malzemeler;

Çapı ≥ 300 mm’den büyük daneler için blok,

300-75 mm arası malzemeler için ise moloz olarak adlandırılır.

Zeminin dane boyu dağılımının tayini için yapılan elek analizi deneyi sonucu

zeminin %50 den fazlası No. 200 elek üzerinde kalıyorsa bu zemin iri daneli

zemindir. Malzemenin %50’den fazlası 4 No.lu elek üzerinde kalıyorsa çakıl,

%50’den fazlası 4 No.lu elekten geçiyorsa kum olarak isimlendirilir.

Şekil 3.2 Dane Boyu Dağılımı

USCS sisteminde kullanılan parçacık boyutları, boyut aralıkları ve sembolleri ile

dane çapı dağılım Tablo 3.1’de gösterilmektedir.

Elek Açıklıkları Elek Numaraları


14

Tablo 3.1 Birleştirilmiş Zemin Sınıflandırma Sisteminde

Zemin Gruplarının Boyutları, Boyut Aralıkları ve Sembolleri

Zemin Türü veya Bileşeni Sembol Boyut Aralığı

Blok Yok 300 mm' den büyük

Moloz Yok 75 - 300 mm arası

1) Kaba Daneli Zeminler

Çakıl G 75 mm - 4 No.lu Elek (4.75 mm)

a) Kaba 75 mm - 19 mm

b) İnce 76 mm - 4 No.lu Elek (4.75 mm)

Kum S 4 No.lu Elek (4.75 mm) - 200 No.lu Elek (0.075 mm)

a) Kaba 4 No.lu Elek (4.75 mm) - 10 No.lu Elek (2.0 mm)

b) Orta 10 No.lu Elek (2.0 mm) - 40 No.lu Elek (0.425 mm)

c) İnce 40 No.lu Elek (0.425 mm) - 200 No.lu Elek (0075 mm)

2) İnce Daneli Zeminler

İnceler 200 No.lu Elek (0075 mm)' den küçük

a) Silt M Özel dane boyutu yok (Atteberg Limitleri kullanılır)

b) Kil C Özel dane boyutu yok (Atteberg Limitleri kullanılır)

3) Organik Zeminler O Özel dane boyutu yok

4) Turba Pt Özel dane boyutu yok

3.1.3.2 Zeminlerin Sınıflandırılması

Eğer zemin ince daneli bir zemin ise (zeminin %50’sinden fazlası 200 Nolu elek

altına geçmiş ise) ince daneli zeminler için hazırlanan Plastisite grafiğinden

yararlanılır.

Eğer zemin iri (kaba) daneli bir zemin ise (zeminin %50’sinden azı 200 Nolu elek

altına geçmiş ise) iri daneli zeminler için hazırlanan yol izlenir.

Elek Analizleri sonucunda, çakıl ve kum %’leri bulunur. İri Dane Zeminlerin

Derecelenmesi Cu (Üniformluk) ve Cc (Derecelenme) katsayıları ile tanımlanır.

Cu = D60 / D10

Cc = D30² / ( D10 x D60 )

D60 = Dane dağılımında malzemenin ağırlıkça % 60’ının geçtiği elek çapı

D30 = Malzemenin ağırlıkça % 30’unun geçtiği elek çapı

D10 = Malzemenin ağırlıkça % 10’unun geçtiği elek çapı


15

No.200 Elekten Geçen Malzemenin % 5’ den Az Olması Hali

İri daneli zeminlerde No. 200 elekten geçen miktar % 5 ten az ise;

GW : İyi Derecelenmiş Çakıl

SW : İyi Derecelenmiş Kum

GP : Kötü Derecelenmiş Çakıl

SP : Kötü Derecelenmiş Kum

No.200 Elekten Geçen Malzemenin % 5 - % 12 Arasında Olması Hali

İri daneli zeminlerde No: 200 elekten geçen miktarın % 5 - % 12 arasında olması

halinde çift sembol kullanılır (SW – SM gibi).

No.200 Elekten Geçen Malzemenin % 12’ den Fazla Olması Hali

No: 200 Elekten geçen % 12 den fazla olması halinde malzemenin ince daneli

kısmının plastisitesi sınıflandırmada rol oynar.

Bu gruba giren zeminler:

GM: Siltli Çakıl

GC: Killi Çakıl

SM: Siltli Kum

SC: Killi Kum

Zeminin % 50 den fazlasının No: 200 elekten geçmesi halinde bu zemin genel olarak

İnce Daneli Zemindir. İnce Daneli Zeminler Silt, Kil ve düşük/yüksek plastisiteli

olarak sınıflandırılır.

Sınıflandırma için kriter LL ve PI olup, buna bağlı olarak aşağıda verilmiş olan

Plastisite Kartının kullanılmasıdır. Bu kartta yatay eksen LL, düşey eksen ise PI ni

göstermektedir. Aşağıda belirtilen grafikten, Likit Limit (LL), Plastik Limit (PL) ve

Plastisite İndeksi (PI) değerleri belirlenir (Şekil 3.3).


16

Şekil 3.3 Plastisite Kartı

Plastisite kartındaki A hattı Siltler ile Killeri birbirinden ayırmaktadır. Likit Limit

ile Plastisite İndisi çiftinin Plastisite kartında belirlediği nokta, A hattının üstünde

ise Kil (C) altında ise Silt (M) dir.

İnce Daneli Zeminlerde LL 50 ise Düşük Plastisiteli olarak tanımlanıp (L)

harfiyle, LL 50 olması halinde ise Yüksek Plastisiteli olarak tanımlanıp (H)

harfiyle gösterilirler.

Likit limit değerinin tam 50 olması halinde zemine iki grup sembollü

sınıflandırma uygulanır (CL – CH ve ML – MH gibi).

U-Hattı ise zeminler için üst sınıfı oluşturur. Eğer zemin için elde edilen değerler

U- Hattının sol tarafında kalıyorsa veriler kontrol edilmelidir.


17

Gru

p Se

mbo

lüZe

min

Cins

i

GW

İyi d

erec

elenm

iş te

miz

çakı

llar v

e ça

kıl

kum

kar

ışım

ları

GP

Köt

ü de

rece

lenm

iş te

miz

çakı

llar v

e ça

kıl

kum

kar

ışım

ları

GM

Siltli

çak

ıllar,

çakı

l-kum

-silt

karış

ımlar

ı A

hat

tının

altınd

a ve

ya I p

< 4

GC

Killi

çak

ıllar,

çakı

l-kum

-kil k

arışı

mlar

ı A

hat

tının

üzer

inde

ve I p

> 7

SWİy

i der

ecele

nmiş

tem

iz ku

mlar

, çak

ıllı

kum

lar

SPK

ötü

dere

celen

miş

tem

iz ku

mlar

, çak

ıllı

kum

lar

SMSi

ltli k

umlar

A

hat

tının

altınd

a ve

ya I p

< 4

SCK

illi k

umlar

A h

attın

ın üz

erind

e ve

I p >

7

ML

Düş

ük p

lastis

iteli i

norg

anik

siltle

r ve

killi

siltle

r

CL

Düş

ük p

lastis

iteli i

norg

anik

kille

r ve

siltli

kille

r

OL

Düş

ük p

lastis

iteli o

rgan

ik si

ltler v

e ki

lli sil

tler

MH

Yük

sek

plas

tisite

li ino

rgan

ik si

ltler v

e ki

lli sil

tler

CH

Yük

sek

plas

tisite

li ino

rgan

ik k

iller v

e sil

tli ki

ller

OH

Yük

sek

plas

tisite

li org

anik

kille

r ve

siltle

r

PtTu

rba

Zem

inler

ve

diğe

r org

anik

zem

inler

Kumlar (İri Kısmın No.4 Elekten

geçen %'si >%50)

A h

attın

ın üz

erind

e ve

4<

I p <7

çift

sem

bol

Yük

sek

plas

tisite

li sil

tler v

e ki

ller

(wL>

%50

Siltler ve Killer

İri Daneli Zeminler (No.200 Elekten Geçen <%50)

İnce Daneli Zeminler (No.200 Elekten Geçen >%50)

Org

anik

Zem

inler

No.200 Elekten Geçen Kısım <%5 GW, GP, SW, SP

>%12 GM, GC, SM, SC %5 - %12 Çift Sembol Kullanılır.

Labo

ratu

var S

ınıfla

ndırm

a K

riter

leri

A h

attın

ın üz

erind

e ve

4<

I p <

7 çif

t se

mbo

l

Düş

ük p

lastis

iteli

siltle

r ve

kille

r (w

L<%

50)

Ana

Gru

plar

Tem

iz Ç

akılla

r (N

o.20

0 El

ek a

ltı <%

5)

Siltli

ve

killi

çakı

llar

(No.

200

Elek

altı

>%12

)Çakıllar

(İri kısmın No.4 Elekten geçen %'si <%50)

Tem

iz ku

mlar

(N

o.20

0 El

ek a

ltı <%

5)

Siltli

ve

killi

kum

lar

(No.

200

Elek

altı

>%12

)

= 1 -

3

1-3

= 1 -

3

1-3

010203040506070

010

2030

4050

6070

8090

100

Plastisite indeksi, PI

Liki

t lim

it, LL

CL -

ML

MH

veya

OH

ML

veya O

LCL

veya OL

CH

veya

OH

Şeki

l 3.4

Bir

leşt

irilm

iş Z

emin

Sınıfl

andı

rması


18

3.1.4 AASHTO Zemin Sınıflandırma Sistemi

1929 yılında ilk olarak Hogentogler ve Terzaghi tarafından tanımlanan bu zemin

sınıflandırma sisteminde toprak yedi ana grupta toplanmaktadır. Bu sınıflama yaygın

olarak toprak işlerinde özellikle taban, alttemel ve dolgularda kullanılır. Sınıflama,

dane boyu dağılımı, likit limit ve plastisite indisine göre yapılmaktadır. AASHTO

zemin sınıflandırma sistemi silt-kil ile kum sınırını 0.075 mm (ASTM 200 No.lu

Elek), kum ile çakıl sınırını ise 2.00 mm olarak kullanmaktadır. Bu sistemde, Elek

Analizleri ve Atteberg Limitleri (Likit Limit ve Plastik Limit) deneyleri

uygulanmakta olup geçerli standartlar AASHTO M-145 ve ASTM D3282-09’ dur.

3.1.4.1 Sınıflandırma Sistemi

AASHTO Zemin Sınıflandırma Sisteminde, zeminler A1-A7 arasında değişen yedi

ana gruba ayrılmaktadır. Her grup, kendi içinde alt gruplara ayrılmaktadır. Organik

zeminler ise ‘A8’ sembolü ile tanımlanmaktadır. Organik zeminler, yüksek

sıkışabilme özellikleri ve düşük dirençleri nedeniyle dolgularda kullanılmamakta ve

tablolarda gösterilmemektedir.

3.1.4.2 Sınıflandırmadaki Grup Tanımlamaları

AASHTO Sistemindeki toprak grupları, Granüler Malzemeler ve Siltli-Kumlu

Zeminler olarak iki grupta toplanır. Grupların, malzeme türlerine göre dağılımı Şekil

3.5’de belirtilmiştir.

Şekil 3.5 AASHTO Toprak Grupları


19

Şeki

l 3.6

AAS

HTO

Zem

in Sınıfl

andı

rması


20

3.1.4.2.1 Granüler zeminler

Granüler Zeminler 200 No.lu (0.075 mm) Elekten %35 veya daha azı geçen

zeminlerdir. Bu zeminlerde daneler arası iç sürtünme kuvvetleri çok fazladır. Bu

zemin grupları ve alt gruplarına ait tanımlar aşağıda verilmiştir.

A-1 Grubu:

Bu grubun tipik malzemeleri, nonplastik veya iri ve ince çakıl, iri ve ince kumdur. İyi

gradasyonlu bir malzeme olup bu grup taban malzemesi olarak yüksek taşıma gücü

ve ihmal edilebilir oturmalar gösterip, su içeriği değişikliklerinden fazla

etkilenmezler.

Alt Grup / A-1-a:

Bu gruptaki malzemeler iyi gradasyonlu toprak bağlayıcı ince malzeme ihtiva eden

veya etmeyen, ağırlıklı olarak taş parçaları veya çakıl içerir.

Alt Grup / A-1-b:

Bu gruptaki malzemeler iyi gradasyonlu bağlayıcı toprak ihtiva eden veya etmeyen

ağırlıklı olarak kaba kum içerir.

A-3 Grubu:

Bu grubun malzemeleri, silt veya kil, ince malzeme içermeyen veya çok az miktarda

nonplastik silt içeren ince deniz kumu veya ince çöl kumudur. Bu grup ayrıca nehir

birikintileri karışımlarının olduğu, zayıf derecelenmiş ince kum ve sınırlı miktarda

kaba kum ve çakıl içerir. Bu grup, taban toprağı olarak kullanıldığında su içeriği

değişikliğinden fazla etkilenmemekle birlikte trafik yükü altında stabilitesi düşüktür.

A-2 Grubu:

Bu grup, A-1, A-3 grup ve A-4, A-5, A-6 ve A-7 grup malzemelerin sınırları içinde

kalan geniş çeşitlilikteki granüler malzemelerden oluşur. İnce malzeme içeriği veya

plastisite her ikisine bağlı olarak bu grupların limitlerini aştığından 0.075 mm elekten

%35 veya daha az geçen bütün malzemeler, A-1 veya A-3 olarak tanımlanamaz. Bu

malzemeler çok ender de olsa olumsuzluk yaratabilecek, büzülme, genişleme,

kapilarite veya elastisite gösterebilirler. Bu grup taban toprağı olarak kullanıldığında,

geçirgen olmayan üst yapının buharlaşmayı önlemesi, yağmur suyu veya kapiler su

nedeniyle su içeriğinin artması ile stabilite azalır. Su içeriğinden kolayca etkilenen

bu grup, su içeriğinin düşük olduğu durumlarda yüksek stabilite gösterir. Ancak,

kurak iklimlerde su içeriği çok azalacağından tozlu ve gevşek bir hale gelir.


21

Alt Grup / A-2-4 ve A-2-5:

Bu alt gruplar, 0.075 mm elekten %35 ve daha azı geçen, 0.425 mm’den geçen kısmı

(40 No.lu) A-4 ve A-5 gruplarının özelliklerine sahip çeşitli granüler malzemeleri

içerir. Bu gruplar, silt içeren veya plastisite indeksi A-1 grubunun limitlerini aşan

çakıl, iri kum ile A-3 grubunun limitlerini aşan nonplastik silt içeriğine sahip ince

kum malzemelerini kapsar.

Alt Grup / A-2-6 ve A-2-7:

Bu alt grupta yer alan malzemeler, A-2-4 ve A-2-5 alt grubunda yer alan

malzemelere benzer olarak, ince malzeme kısmı, A-6 veya A-7 grubu özelliklerine

sahip plastik kil içerirler.

3.1.4.2.2 Siltli - Killi Zeminler

Bu gruptaki malzemeler, %35’ten daha fazlası 0,075 mm elekten geçen malzemeleri

kapsar.

A-4 Grubu:

Bu grubun tipik malzemesi, %35 veya daha fazlası 0,075 mm elekten geçen non

plastik veya orta derecede plastik siltli topraktır. Bu grup ayrıca, ince siltli toprak ve

%64’ü 0,075 mm elekte kalan kum ve çakıl karışımları da ihtiva eder. Bu gruptaki

malzemelerin daneleri arasında içsel sürtünme ve kohezyon düşük olup, dona karşı

oldukça hassastırlar ve kapilarite problemi oluştururlar. Taban toprağı olarak

kullanıldığında, suyu çok çabuk absorbe ettikleri için stabilitelerinde ani düşüşler

olabilir. Don olayı sonucu rijit üstyapılarda çatlaklara; esnek üstyapılarda ise, düşük

taşıma gücünden dolayı oturmalara neden olabilirler.

A-5 Grubu:

Bu grubun tipik malzemesi, yüksek likit limitle gösterilen yüksek elastik özelliklere

sahip, genellikle diyatomik veya mikalı özellikteki malzemeler hariç, A-4 grubunda

yer alan malzemelerle benzerdir. Kohezyonsuz olan bu grup malzemelerin

danecikleri arasındaki içsel sürtünme kuvvetleri değişiklik gösterebilirler. Dona karşı

da hassas olan bu malzemelerin başlıca özellikleri, geçirgen olmaları ve elastik

deformasyon göstermeleridir.


22

A-6 Grubu:

Bu gruptaki tipik malzemeler, 0,075 mm elekten genellikle % 35 veya daha fazlası

geçen, plastik kildir. Bu grup ayrıca, ince killi toprak ve 0.075 mm elek üzerinde %

64 vaya daha az miktarı kalan kum ve çakıl karışımlarını içerir. Bu gruptaki

malzemeler, genellikle ıslak ve kuru şartlarlar arasında yüksek hacimsel değişikliğe

uğrarlar. A-6 grubu malzemeler, özellik ve performans bakımından, A-5 grubu

malzemelerle büyük benzerlik göstermekle birlikte, su içeriğindeki değişiklik, don

olayları gibi arazi şartlarına karşı daha hassastırlar. Düşük su içeriğinde danecikler

arası içsel sürtünme ve kohezyon düşüktür. Taban toprağı olarak kullanıldığında su

emme özelliğinden dolayı çatlaklara veya yüksek dolgularda kaymaya neden

olabilirler. Uygun su içeriğinde ve gerekli sıkıştırma sağlandığında taşıma gücü

iyidir. Deformasyon hızı yavaş olup, deformasyonların büyük bölümü kalıcıdır.

A-7 Grubu:

Bu gruptaki malzemeler, A-6 grubunda yer alan malzemelerle benzerdir ve A-5

grubunun yüksek likit limit özellikleri hariç, yüksek derecede elastik olabildiği kadar

yüksek hacim değişikliğine sahip olabilme özelliğindedir. Taban toprağı olarak

kullanıldığında, belli su içeriğinde oluşan deformasyonların çok az bir bölümü geri

gelen deformasyondur. Kuru ve yaş halleri arasında hacim değişikliklerinin fazla

olması nedeniyle üstyapıda çatlaklara neden olurlar.

A-7 grubu topraklar, iki alt gruba ayrılır.

PI ≤ LL - 30 ise, A-7-5;

PI > LL - 30 ise, A-7-6 olarak adlandırılır

Alt Grup / A-7-5:

Bu alt grup, likit limitle bağlantılı olarak, ortalama plastisite indeksleri olan

malzemeleri içerir. Bu malzemeler, yüksek elastikiyetin yanı sıra dikkat çekici hacim

değişikliği özelliklerine sahiptir.

Alt Grup / A-7-6:

Bu alt grup, likit limitle bağlantılı olarak, yüksek plastisite indeksleri olan

malzemeleri içerir. Bu malzemeler, çok yüksek hacim değişikliği özelliği gösterirler.


23

3.1.4.3 Grup İndeks

Grup İndeks, esnek veya rijit üstyapıların toplam kalınlığının belirlenmesinde ve

killi-granüler ve silt-kil malzemelerin yaklaşık grup değerlendirmesinde

kullanılmaktadır.

Bir karayolu taban malzemesi olarak toprağın kalitesini değerlendirmek için, Grup

İndeks (G1) olarak adlandırılan nümerik tanımlamanın, yukarıda yer alan toprak

grupları ve alt grupları ile birleştirilmesi gerekir. Genellikle bir taban malzemesi

olarak toprağın performansı Grup İndeks ile ters orantılıdır.

3.1.4.3.1 Grup İndeksin Formülle Hesaplanması

Grup İndeks (G1) ampirik bir formülle hesaplanmakta olup, grup veya alt gruptan

sonra, parantez içinde yazılmaktadır. Grup İndeks formülü aşağıda verilmiştir.

Grup İndeks(G1) = (F200 35) [0,2 + 0.005 (LL-40)]+0.001 (F200 -15) (PI-10)

F200: 200 No.lu elekten (0.075 mm) geçen ince tane içeriği (%)

LL: Likit Limit

PI: Plastisite İndisi

Formüldeki ilk (F200 35)[0,2 + 0.005 (LL-40) ] ifadesi, Likit Limitten hesaplanan

kısmi grup indeksidir.

Grup İndeksin belirlenmesindeki kurallar aşağıda belirtilmiştir.

* A-1-a, A-1-b, A-2-4, A-2-5 ve A-3 gruplarında yer alan malzemeler, taşıyacağı

trafik yüküne uygun belirli bir üstyapı (kaplama, temel ve alttemel) kalınlığı altında

drene edilmiş ve sıkıştırılmış ise, taban toprağı olarak uygundur veya az miktarda

ince malzeme ilavesiyle uygun hale getirilebilir.

* A-2-6, A-2-7 gruplarına giren ‘killi taneli’ ve A-4, A-5, A-6 ve A-7 gruplarına

giren ‘siltli-killi’ malzemeler, taban toprağı olarak orta ve zayıf karakterdedir. Bu

zeminler taban toprağı olarak kullanıldığında, iyi bir taban toprağı olan A-2-4 ve A-

2-5 için verilen üstyapı kalınlığına ilave olarak bir alttemel veya daha kalın bir temel

tabakası gerektirir.

* Eğer yukarıdaki eşitlik G1 değeri için negatif sonuç veriyorsa sıfır alınır.

* Hesaplanan Grup İndeks, en yakın tamsayıya tamamlanır. Örneğin, G1 = 3.4 ise, 3;

G1 = 3.5 ise 4 alınır.


24

* Grup İndeksi için üst limit yoktur.

* A-1-a, A-1-b, A-2-4, A-2-5 ve A-3 grubunda yer alan topraklar için, Grup İndeks

her zaman sıfırdır.

* A-2-6 ve A-2-7 grubunda yer alan topraklarda PI için kısmi grup indeksi veya

G1 = 0.001 (F200 -15) (PI-10)

formülü kullanılır.

3.1.4.3.2 Grup İndeksin Grafik Yoluyla Belirlenmesi

Grup İndeksin belirlenmesinde aşağıda verilen grafik de kullanılabilmektedir.

Grafikler üzerinde kısmi grup indeksleri bulunur. Bu iki değerin toplanmasıyla Grup

İndeks değeri elde edilir. Bulunan Grup İndeks değeri tam sayı olarak belirtilir.

Şekil 3.7 Grup İndeksi Belirleme Abağı

BÖLÜM 4 STABİLİZASYON


25

4. STABİLİZASYON

4.1 Toprağın Stabilizasyonu

Toprağın mühendislik özelliklerinin ıslahı ve stabilitesinin arttırılması amacıyla

yapılan kimyasal ve mekanik işlemlere ‘Stabilizasyon’ denir. Toprakların

stabilizasyonu, mekanik ve kimyasal stabilizasyon olarak iki ana grupta toplanır.

Hacim ve mukavemet değişikliklerine duyarlı topraklar, iklimsel etkiler ve ağır taşıt

trafiği etkisi ile birleştiğinde üstyapıda çatlama ve diğer bozulmaların hızlanmasına,

sürüş kalitesinde azalmalara neden olabilir. Toprakların taşıma gücü nem ve gerilme

durumuna oldukça bağlıdır. Bazı durumlarda altyapıyı oluşturan zeminlerin taşıma

gücü ve sıkışabilme özelliklerini iyileştirmek için çeşitli malzemelerle stabilizasyonu

gündeme gelebilir. Toprakların stabilizasyonu genellikle üç nedenden dolayı

gerçekleştirilir:

1. Doğal su içeriği yüksek veya suya doygun zeminleri kurutmak ve üst tabakaların

sıkışmasını kolaylaştırmak için bir inşaat platformu oluşturmak; bu durumda,

stabilize toprak genellikle üstyapı tasarım sürecinde yapısal bir katman olarak

kabul edilmez.

2. Zayıf bir zemini güçlendirmek ve oldukça plastik veya sıkıştırılabilir bir toprağın

hacim değişim potansiyelini sınırlamak; bu durumda, değiştirilmiş toprak

genellikle üstyapı tasarım sürecine yapısal anlamda dahil edilir.

3. İnce taneli toprakların nem duyarlılığını azaltmak.

Stabilizasyon yönteminin seçimi; stabilize edilecek zeminin derinliğine ve

uzunluğuna, beklenen trafik yüklerine, ulaşım ağının önemine, inşa edilebilirlik ve

geometrik tasarımın drenaj özellikleri ve taban zemininin özellikleri gibi bir dizi

faktöre bağlı bulunmaktadır.

4.1.1 Mekanik Stabilizasyon

Mekanik Stabilizasyon, toprak agrega parçacıklarının sıkıştırma yoluyla birbirine

kenetlenmesi, karıştırılması (harmanlanması) veya geosentetik (geogrid, geotekstil

gibi) kullanımı ile gerçekleştirilir. Su içeriği yüksek ve taşıma gücü düşük

zeminlerde geotekstiller, geogridler veya granüler malzemeler (seçme malzeme ve

koruyucu tabaka) ile gerçekleştirilen iyileştirmeler etkili mekanik stabilizasyon

yöntemlerindendir.


26

Seçme Malzemeler / Koruyucu Tabakalar

Seçme malzeme veya koruyucu tabaka üstyapı tasarımı ve performansında önemli

bir özelliktir. Seçme malzeme veya koruyucu tabakalar, artırılmış yük taşıma

kapasitesi, donma/çözünme koruması ve iyileştirilmiş drenaj özellikleri dahil olmak

üzere birçok fayda sağlar. Bu malzemeler ile oluşturulan tabakalar tasarımda,

yapısal, drenaj ve geometrik nedenlerle, kolay erişilebilen yüksek rezerve sahip iyi

kalitede agregaların bulunduğu alanlarda diğer toprak stabilizasyon yöntemlerine

alternatif olarak kullanılabilmektedir. Bu şekilde, taşıma gücü zayıf, zayıf drene olan

toprak geçişlerinde, üstyapı tabakası kalınlıklarını arttırmak yerine iyileştirmek daha

doğru bir tasarım olmaktadır. Granüler katmanların amaçları ve faydaları:

Zayıf, ince taneli zeminlerin taşıma gücü kapasitesini artırmak,

Üstyapıların tasarımı ve inşası için üstyapı tabanında minimum taşıma kapasitesi

sağlamak,

Çok değişken zemin koşullarına sahip altyapılar üzerinde yekpare üstyapı tabanı

taşıma gücü sağlamak,

Altyapı üzerindeki nem ve sıcaklık değişimlerinin mevsimsel etkilerini

azaltmak,

Geometrik tasarım yoluyla yüzey sularının doğal drenajını (filtrasyon) sağlamak,

Yüzey altı drenajını ve üstyapı tabakalarının altından nemin uzaklaştırılmasını

sağlamak,

Su tablası yüksek olan alanlarda üstyapıların kotunu artırmak,

Don etkisinin yüksek olduğu iklim bölgelerinde donmaya karşı koruma

sağlamak,

Esnek kaplamaların altyapıdan kaynaklı tekerlek izi potansiyelini azaltmak,

Rijit (beton) kaplamaların altındaki pompalama ve erozyonu azaltmak,

Geometrik tasarımın düşey hat gereksinimlerini karşılamak,

olarak ifade edilebilir. Ayrıca granüler malzemeler ve geri dönüştürülmüş üstyapı

malzemelerinin daha düşük kaliteli topraklarla karıştırılması da bir çalışma platformu

sağlayabilir. Granüler malzemeler, dolgu görevi görerek daha kuru bir durum yaratır

ve plastisitenin etkisini azaltır.

Yekpare bir taşıma kapasitesi elde etmek için tüm malzemelerin düzgün bir karışım

ile harmanlanması gereklidir. İdeal yoğunluklar elde etmek için, karışım optimum su


27

içeriğinde veya yakın değerlerde sıkıştırılmalıdır. Mekanik Stabilizasyon, temel ve

alttemel tabakalarında genellikle malzeme gradasyonunun düzeltilmesi ve kontrol

altına alınması amacıyla uygulanmaktadır.

Geotekstiller ve Geogridler

Geosentetikler, zemin koşullarını iyileştirmek için toprak malzemeler veya üstyapı

tabakaları ile birlikte kullanılan özel olarak imal edilmiş yüksek molekül ağırlıklı

malzemelerden oluşurlar. Genel kullanımda en yaygın uygulamalar hem kaplamalı

hem de kaplamasız yollar için üstyapı uygulamalarında, dolgular ve taşıma gücü

düşük zeminleri güçlendirmek, üstyapılarda ve yarma geçişlerinde su girişini

engellemek ve drenajı iyileştirmektir. Geosentetik terimi genellikle geotekstiller,

geogridler ve geomembranlar dahil olmak üzere çok çeşitli farklı malzemeleri

kapsamak için kullanılır. Bu malzemelerin tabakalı sistemlerdeki kombinasyonları

genellikle geokompozitler olarak adlandırılır.

Geotekstil ve geogrid malzemeler karayolunda en çok kullanılan geosentetiklerdir.

Bu fonksiyonel sınıfların her biri, potansiyel olarak önerilen spesifik uygulama ile

ilişkili olmakla birlikte, altyapı tabakalarını iyileştirilmesi için bireysel bir

mekanizma oluştururlar.

Geotekstiller ve geogridler ayrıca üstyapı tabanı veya dolgu tabanını yanal olarak

sınırlayarak ve sistemin taşıma kapasitesini artırarak, zemin üzerindeki kayma

gerilimlerini azaltarak bir miktar takviye sağlarlar. İyi kenetlenme yeteneklerine

sahip bir geogrid veya iyi sürtünme yeteneklerine sahip bir geotekstil, yanal zemin

hareketine karşı gerilme direnci sağlayabilir.

Kaliteli agrega ile birlikte kullanılan geotekstiller ve geogridler, zemin üzerindeki

gerilmenin boyutunu azaltır ve taban agregasının zemine nüfuz etmesini önler,

böylece taşıma gücü düşük zemini stabilize etmek için gereken agrega kalınlığını

azaltır.

4.1.2 Kimyasal Stabilizasyon

Mekanik yöntemlerin yeterli olmadığı veya bu yöntemelerle stabilize edilemeyen

zeminler, bağlayıcı özelliği olan malzemelerle (çimento, kireç, uçucu kül, bitüm,

yüksek fırın cürufu veya bunların kombinasyonu ile) stabilize edilir.

İyileştirilecek zeminlerin fiziksel özellikleri veya üstyapıda kullanılacağı tabaka göz


28

önüne alınarak en uygun stabilizatörün seçilmesi gerekir. Kimyasal stabilizasyonda

en yaygın olarak kullanılan stabilizatörler çimento, kireç, bitüm ve pozzolanik

malzemelerdir.

Çimento Stabilizasyonu

Portland çimentosu, düşük plastisiteli killeri, kumlu toprakları ve taneli toprakların

mühendislik özelliklerini iyileştirmek için kullanılmaktadır. Çimento içeriğinin

arttırılması, karışımın kalitesini artırır. Çimento ile stabilize edilmiş bir toprak,

azaltılmış plastisite veya şişme özellikleri ve düşük donma duyarlılığı gibi gelişmiş

özelliklere sahiptir.

Çimento stabilizasyonunda en iyi sonuçlar, iyi derecelenmiş belirli bir

granülometriye sahip malzemenin (alttemel, temel vb), şartnamesinde belirtilen

gereklerin sınırları arasına girecek şekilde belirli oranda çimento ile plentte

karıştırılıp, finişerle serilmesiyle inşaa edilen malzemelerden elde edilmektedir.

Agrega-çimento karışımına laboratuvarda belirtilen kuru birim ağırlık-su içeriği

tayini, ayrıca gerekli çimento oranının saptanması için serbest basınç mukavemeti

deneyleri uygulanır. İstenilen gereklerin aralığını verecek çimento yüzdesi,

malzemenin yuvarlak veya kırılmış oluşuna bağlı olarak %3-8 arasında

değişmektedir. Bu nedenle karışımın kuru birim ağırlık-su içeriğinin saptanmasında

belirli bir çimento oranı seçilecek ve bu oranda saptanan optimum su içeriği ve

maksimum kuru birim ağırlık değerleri kullanılacaktır.

Kireç Stabilizasyonu

Toprakların kireç stabilizasyonu, bazı toprakların kimyasal bileşimini değiştirir ve

mukavemet özelliklerini iyileştirir. İnce daneli toprakların taşıma gücü kireç

stabilizasyonu ile önemli ölçüde iyileştirilebilirken, iri daneli toprakların taşıma gücü

genellikle aynı derecede iyileştirilebilir. Kireç, montmorillonit, illit ve kaolinit içeren

yüksek oranda plastik killi topraklarda işlenebilirliği iyileştirmede ve şişme

potansiyelini azaltmada en etkili yöntemlerden biridir.

Kireç stabilizasyonunun birçok toprağın hacim değişim potansiyelini azaltmak için

etkili bir yöntem olduğu bilinmektedir. Bununla birlikte kireçle stabilizasyon,

zeminlerin donma kabarma duyarlılığını artırabilir ve daha tipik olarak siltlerle

benzer özellikler kazandırabilir. Bu etkinin yetersiz kürlenme süresinden


29

kaynaklandığı değerlendirilmektedir. Bu nedenle toprağın kireç ile mukavemet

özellikleri iyileştirilmesinde yeterli kürlenme büyük önem taşımaktadır. Kireç

ilavesinden sonra plastik killi topraklar doku olarak daha çok silt veya kum gibi

davranır. Kireç ve toprağın iyice karışması koşuluyla, plastisite azalması ve doku

etkilerinin tümü çok hızlı bir şekilde (genellikle kireç ilavesinden 1 saat sonra)

meydana gelir.

Bitüm Stabilizasyonu

Bitüm ile toprakların ve agregaların stabilizasyonu, çimento ve kireç

stabilizasyonundan büyük ölçüde farklıdır. Genel olarak bitümle stabilize edilmiş

topraklar temel ve alt temel tabakaları için kullanılır. Bitümle stabilize edilmiş

toprakların ve agregaların tasarım kriterleri neredeyse tamamen stabilite ve

gradasyon gereksinimlerine dayanmaktadır. Bitümün stabilize edici bir malzeme

olarak kullanılması, toprağın yapısına bağlı olarak aşağıdaki farklı etkileri meydana

getirir:

Temiz kumlar gibi kohezyonsuz topraklarda mukavemet artışı sağlar, bağlayıcı

veya çimentolama görevi görür.

Kohezif ince taneli toprakların nem içeriğini stabilize eder.

Kohezif mukavemet sağlayan ve doğal sürtünme mukavemetine sahip çakıllı

toprakları su geçirmez hale getirir.

Bitümle stabilize edilmiş karışımların dayanıklılığı genellikle su emme özelliklerinin

ölçülmesiyle değerlendirilebilir. Birçok bitüm stabilizasyonu, bitüm, katbek bitüm ve

bitüm emülsiyonları ile gerçekleştirilmektedir. Bu stabilizasyon metodu, 0.075 mm

elekten geçen kısmı, %25’den az; plastisite indeksi 6’dan az olan malzemeler için

uygundur.

Pozolanlar Stabilizasyonu

Pozolanlar, silisli ve alüminyumlu malzemeler olup herhangi bir çimentolaşma

özelliğine sahip olmamakla birlikte su varlığında ve normal ısıda kalsiyum hidroksit

ile reaksiyona girerek çimento özelliği veren bileşikler oluşturur. Kaolinit,

montmorillonit, mika ve illit gibi kil mineralleri pozolan minerallerdir. Kil, şeyl ve

bazı silisli kayaların ısıtılmasıyla elde edilen küller suni pozolanlardır. Bu


30

malzemeler, kireç veya çimento ile birlikte rutubetli ortamda toprağa karıştırıldığında

mukavemeti arttırırlar.

Puzolanik, Toz, Saf Bağlayıcı Mineral İle Zemin Stabilizasyonu

Yol altyapısını oluşturan taban zemini, dolgu malzemesi kriterlerini sağlamayan veya

Kaliforniya Taşıma Oranı (CBR) değeri düşük, şişme potansiyeli yüksek, dolgu

tabanı, dolgu malzemesi (ariyet, yarma) veya üstyapı tabanı malzemelerinin

kullanılabilirlik özelliklerini artırmak, ayrıca alttemel kriterlerine yakın özellikler

taşıyan malzemelerin alttemel olarak kullanılabilmesi amacıyla, malzemelere

çimento ile birlikte belli fiziksel ve kimyasal özelliklere sahip puzolanik, toz, saf

bağlayıcı mineral katılması, karıştırılması ile yerinde yapılan iyileştirme veya

stabilizasyon işlemidir.

Birleştirilmiş Zemin Sınıflandırma Sistemine (BZS) göre CH, CL, ML, SM, SC, GC,

GW sınıflarına giren, dolgu, üstyapı tabanı ve alttemel özelliklerine uygun olmayan

zemin/malzemeler için stabilizasyon-iyileştirme yapılması uygundur.

4.1.3 Geleneksel Olmayan Katkılarla Stabilizasyon

Son yıllarda muhtelif yeni stabilizasyon katkıları kullanılmaya başlanmıştır. Ancak,

bunların performanslarına yönelik, özellikleriyle ilgili çok az düzeyde şartname ve

karşılaştırma deneyi mevcuttur. Bu katkılar;

Kloritler

Genellikle toz kontrolünde kullanılmaktadır. Gelişmiş sıkıştırmaya bağlı olarak,

mukavemette artışa neden olabilirler. Suda çözülebilen katkılar olup, yol yüzey altı

tabakalarında kullanılmasında yeterli mukavemet artışı sağlamazlar.

Organik Nonpetrol Ürünleri / Doğal Polimerler

Non petrol ürünleri veya doğal polimerler, kâğıt, tannin ayrışımı, şeker rafinerisi ve

diğer bitki işlenme endüstrisinde kullanılan sülfit işleminin yan ürünleridir. Bunlar da

toz önlemek amacıyla kullanılmakta olup, yüzey işlemlerinde kullanılır. Diğer

tabakalarda, mukavemet arttırıcı özelliğe sahip değillerdir.

Petrol Reçineleri

Petrol Reçineleri, genellikle doğal polimerler ve petrol türevi katkıların karışımıdır.

Bunlar, doğal polimerlerle benzer bağlayıcı özelliklere sahip olup, su geçirimliliği


31

yönünden daha dirençlidirler. Toz önlemek amacıyla kullanılmakta olup, yüzey

işlemlerinde kullanılır. Diğer tabakalarda, mukavemet arttırıcı özelliğe sahip

değillerdir.

Sentetik Polimer Emülsiyonları

Sentetik Polimer Emülsiyonları, monomerlerin ağırlıklı su ortamında polimerize

olduğu sentetik polimer süspansiyonlarıdır. Toprak uygulamaları için değişik

formülasyonları geliştirilmiştir. Bunlar temel malzemelerinin özelliklerinin

geliştirilmesi için uygundur.

Sülfonatlı Yağlar

Bunlar sülfonatlı petrol ürünleri olup, aktif yüzey temsilcileri ile kil katyonlarında

yer değiştirme, tutunma gibi kabiliyete sahiptirler. İyon değişim reaksiyonlarına karşı

çok duyarlı olmaları, özellikle killerde, malzemenin plastisitesini azaltma yönünde

etkilidir. Buna bağlı olarak, killerdeki elektriksel çift tabaka kalınlığının azalması ve

su temasının engellenmesi ile sıkıştırma derecesi artmakta ve uzun süreçte su

absorbsiyonunu azaltmaktadır.

Sentetik Yağlar

Toz önleyici amaçlı olup, yüzey işlemlerinde kullanılır. Diğer tabakalarda,

mukavemet arttırıcı özelliğe sahip değillerdir.

BÖLÜM 5 TOPRAKLA İLGİLİ MÜHENDİSLİK UYGULAMALARI


32

5. TOPRAKLA İLGİLİ MÜHENDİSLİK UYGULAMALARI

5.1 Toprağın Mühendislik Özellikleri

Toprağın mühendislik özellikleri ‘Üç Faz Sistemi’ olarak adlandırılan ve katı, su ve

hava bileşimlerinden oluşan toprağın boşluk oranı, porozite, hava boşluğu, özgül

ağırlık, özgül hacim, yoğunluk, birim ağırlık gibi zemin karakteristikleri (fiziksel

özellikler) ile parçacık boyutu analizleri, kıvam limitleri, su muhtevası, permeabilite

gibi diğer mühendislik özelliklerini kapsamaktadır.

Topraklarla ilgili rastlanılan temel problemler; taşıma kapasitesi, sıkışabilirliği ve

geçirgenlik özellikleridir. Bu problemlerin çözümüne de toprağın fiziksel ve indeks

özelliklerinin incelenmesiyle ulaşılır.

5.1.1 Üç Faz Sistemi

Toprak genellikle, katı, sıvı ve hava kısımlarından oluşan bir kompozisyondur.

Boşluklar, kısmen veya tamamen su veya hava ile dolu olabilir. Topraktaki bu üç

fazla ilgili diyagram Şekil 5.1 gösterilmiştir.

Şekil 5.1 Toprak Faz Diyagramı

Bu diyagramda yer alan değerler aşağıdaki şekilde hesaplanmaktadır:

Vt = Vv + Vs = (Va + Vw) + Vs

Mt = Mw + Ms


33

Burada;

Vt = Toplam Hacim

Vv = Boşluk Hacmi

Vs = Katı Toprak Hacmi

Va = Hava Hacmi

Vw = Su Hacmi

Mt = Toplam Kütle

Mw = Su Kütlesi (Hava Kütlesi = 0)

Ms = Katı Toprak Kütlesi

5.1.1.1 Boşluk Oranı

Boşluk oranı boşluk hacimlerinin (Vv), katı toprak hacimlerine (Vs) oranıdır.

Ondalık sayıyla ifade edilir ve 1,0’dan büyük değerler alır. Topraklarda tipik

değerleri 0,50 – 1,50 aralığındadır.

e = Vv / Vs

5.1.1.2 Porozite (Geçirgenlik)

Porozite (Geçirgenlik) toprağın boşluk hacminin (Vv), toprağın toplam hacmine

oranıdır. Yüzde olarak ifade edilir.

n = (Vv / V) x 100

5.1.1.3 Doygunluk Derecesi (S)

Doygunluk derecesi topraktaki su hacminin, aynı toprak hacmindeki boşlukların

hacmine oranıdır. Yüzde olarak ifade edilir. Kuru toprak için S = %0; doygun toprak

için S = %100’dür. Kısmen doygun toprağın doygunluk derecesi % 0 S %100

aralığındadır.

S = Boşluktaki Su Hacmi (Vw) / Boşluk Hacmi (Vv)

5.1.1.4 Toprağın Özgül Ağırlığı

Özgül ağırlık belli sıcaklıkta ve belli hacimdeki bir malzemenin havadaki ağırlığının,

aynı sıcaklık ve hacimdeki, havası alınmış saf suyun havadaki ağırlığına oranıdır. İri

malzemelerin özgül ağırlıkları ‘İri Agreganın Özgül Ağırlığının ve Absorbsiyonunun

Bulunması’ deneyi ile, ince malzemelerin özgül ağırlıkları ise ‘Piknometre Deneyi’

ile bulunur.


34

Özgül Ağırlık (G)

Toprağın özgül ağırlığı katı kütlesinin (Ms) eşit hacimdeki su kütlesine oranıdır.

G = (Ms / Vs). w;

G = s w

Bu formülde; s = Ms / Vs olup toprak katılarının yoğunluğu; w ise suyun

yoğunluğudur (1,0 mg/mᶾ = 1000 kg/mᶾ) ve ‘İzafi Yoğunluk’ olarak da adlandırılır.

Absorbsiyon

Dane yüzeylerini birbirine bağlayan suyun dışındaki malzeme içerisindeki boşluklara

suyun girmesinden dolayı agrega ağırlığında artış olup, kuru agrega yüzdesi olarak

ifade edilir. Kuru agrega etüvde 110 5 ºC’de suyu yok oluncaya kadar bekletilmiş

agregadır.

Özgül Ağırlığın Hesaplanması

Toprağın hem 4.75 mm’den büyük hem de küçük taneleri içermesi durumunda

numune 4.75 mm elekten ikiye ayrılarak her bir kısmın özgül ağırlıkları uygun deney

metodu ile bulunur. Numunenin özgül ağırlığı, ince ve iri kısımların özgül

ağırlıklarının ağırlıklı ortalaması alınarak hesaplanır.

Gort = 1 / (P/100.G1) + (100-P / 100.G2)

Burada;

Gort = 4.75 mm’den büyük ve daha küçük daneler içeren toprağın ağırlıklı özgül

ağırlık ortalamasıdır.

P = Numunenin 4.75 mm elek üzerinde kalan yüzdesidir.

G1 = Numunenin 4.75 mm elek üzerinde kalan kısmının zahiri özgül ağırlığıdır.

G2 = Numunenin 4.75 mm elekten geçen kısmının özgül ağırlığıdır.

Özgül ağırlık değeri hidrometre deneyinin hesaplamalarında kullanılacaksa deney

2.00 mm elekten geçen malzeme ile yapılır.

Su İçeriği (w) veya Nem Muhtevası

Su içeriği toprak içindeki suyun ağırlığının danelerin ağırlığına (toprağın kuru

ağırlığı) oranıdır. Su içeriği yüzde olarak ifade edilir. Kuru toprağın su içeriği

sıfırdır.

w = Su Ağırlığı (Ww) / Katı Dane Ağırlığı (Ws)


35

Su içeriği; nemli toprak numunesinin tartıldıktan sonra 105 ºC etüvde 24 saat

kurutulduktan sonra tekrar tartılmasıyla bulunur.

Birim Hacim Ağırlık (γ)

Toprağın ağırlığı ile hacmi arasındaki orandır.

γ = Ağırlık (W) / Hacim (V) = Kütle (M) x Yerçekimi İvmesi (g) / Hacim (V)

Yaş Birim Hacim Ağırlık

Toprağın yaş durumdaki birim hacim ağırlığıdır.

γw = W / V; W = Ww + Ws

Kuru Birim Ağırlığı

Toprağın kuru durumdaki birim hacim ağırlığıdır.

γd = Ws / V

Yaş birim ağırlık ve su içerinden kuru birim ağırlığa aşağıdaki formül kullanılarak

geçilir:

γd = [γw / (100 + w)] x 100

5.2 Toprağın Sıkıştırılması

Toprağın, alttemel ve temel malzemelerinin sıkıştırılması temel bir unsur olup

herhangi bir karayolu projesi için en temel geoteknik işlemlerden biridir. Sıkıştırma,

malzemelerin taşıma gücünü ve dayanıklılığını artırmak, geçirgenliği azaltmak ve

potansiyel hacim değişikliğini en aza indirmek için kullanılır. Sıkıştırma, geniş

topraklar için şişme potansiyelini de azaltabilir. Bu nedenle sıkıştırmanın amacı,

nemin uygun şekilde ayarlanması ve ideal nem içeriğinde veya buna yakın

yoğunlukta toprak taşıma gücünü en üst düzeye çıkarmak ve potansiyel hacim

değişikliğini en aza indirmektir.

Yolu oluşturan malzemelerin, yolun tüm ömrü boyunca stabil kalması istenir. Bunun

için de dolgu, üstyapı tabanı, alttemel ve temel tabakalarının yeterince sıkıştırılması

gerekir.

5.2.1 Sıkıştırmanın Amacı

Toprağın taşıma gücünün arttırılması:

Sıkıştırma işleminin, toprağın mukavemetine ve taşıma kapasitesine etkisi, topraktaki

katı tanelerin yerleşim biçimine ve dane boyutu dağılımına göre farklı şekillerde


36

olmaktadır. Genellikle kuru birim ağırlık arttıkça, mukavemet de artar.

Yük altında topraktaki hacim değişikliklerini önlemek:

Hacim değişiklikleri, dolgularda oturmalara ve nihai yüzeyin bozulmasına neden

olur. Karayolu işlerinde bu durum, yolun servis kabiliyetini etkileyen bir husustur.

Yeterince sıkışmamış bir yolda, trafik yükleri etkisi ile yolda oluşan ilave sıkışmalar

nedeniyle oturmalar meydana gelir. Bu nedenle yol yapımında sıkıştırma işlemi

oldukça önemlidir.

Toprağın geçirgenliğini en az seviyeye indirmek:

Toprağın sıkıştırılmasıyla, geçirgenlik azalmakta; buna bağlı olarak da su sızıntıları

nedeniyle oluşan mukavemet düşüşü önlenebilmektedir. Ancak, killi zeminlerde

sıkıştırma işlemi ters etki yaratmakla birlikte yeraltı sularının kontrol altına

alınmasıyla bu etki giderilmektedir.

5.2.2 Sıkıştırma Prensipleri

Toprağın sıkıştırılması, hava boşluklarının azaltılarak, toprak parçacıklarının daha

fazla bir araya gelmeye zorlandığı bir işlemdir. Bu işlem, toprak üzerine statik veya

dinamik bazı mekanik güçlerin uygulanmasıyla sağlanır. Sıkıştırmanın amacı,

uygulanacak proje için belirli fiziksel özellikleri uygun hale getirmektir. Toprağın

sıkıştırma durumu, kuru yoğunluk ve su içeriğinin ölçümü ile belirlenir.

Toprağın kuru yoğunluğunun artması, toprağın su içeriği ve uygulanan enerjiye bağlı

olarak, temel bir şekilde toprağın sıkıştırılması ile elde edilir. Her toprak için, belirli

miktardaki sıkıştırma enerjisi için elde edilen maksimum kuru yoğunluktaki (kuru

birim ağırlık) ‘optimum nem içeriği’ olarak ifade edilen bir nem içeriği vardır. Kuru

toprağa su ilavesi, parçacıklar etrafında suyun absorbe edilmesi (parçacıklara

tutunması) ile sonuçlanır. Su içeriği az olduğunda, toprak sert ve sıkıştırması zordur

ve ‘düşük kuru yoğunluk’ olarak sonuçlanır. Absorbe su filminin kalınlığının

artmasıyla ve kayganlaşma şeklinde davranıp, partikülleri birbirine daha fazla

yaklaştırmasıyla, hava içeriği azalarak, kuru yoğunluk artar. Belli bir noktadan sonra

kayganlaşma durur ve adsorbe edilmiş su, parçacıkları geri iter ve nem arttığında,

kuru yoğunluk azalır. Bu nedenle, kuru yoğunluk optimum bir su içeriğinde oluşur.


37

5.2.3 Sıkıştırmayı Etkileyen Faktörler

Toprağın sıkıştırma derecesi, toprağın birim hacmindeki toprak katılarının kütlesi

olan ‘kuru yoğunluğunun’ belirlenmesiyle ölçülür. Sıkıştırma derecesi, kesme

kuvveti, permeabilite, sıkışabilirlik ve tekrarlanan yüklere karşı dayanıma katkıda

bulunur. Sıkıştırmayı etkileyen ana faktörler, su içeriği, sıkıştırma enerjisi, toprak tipi

ve sıkıştırma metodudur.

5.2.3.1 Su İçeriği Etkisi

Kohezyonlu zeminlerde düşük su içeriği seviyelerinde toprak parçacıkları

sıkıştırmaya karşı daha fazla dirençli olup sert bir malzeme olarak davranır. Su

içeriğinin artması kayganlık etkisiyle parçacıkların birbirine daha fazla yaklaşmasına

yardımcı olur. Belli bir optimum ötesinde su içeriğindeki daha fazla artış ile su

toprak parçacıklarının yerini almaya başlar. Böylece kuru yoğunluk optimum su

içeriğine doğru yükseldikçe su içeriğindeki artış kuru yoğunluğu azaltır. Aşağıdaki

grafikte kohezyonlu zeminlerdeki Su İçeriği - Kuru Birim Ağırlık ilişkisi

gösterilmektedir (Şekil 5.2).

Şekil 5.2 Kohezyonlu Zeminlerde Tipik Sıkıştırma Eğrisi

Kohezyonsuz topraklarda genellikle su içeriğindeki artışlar sıkışmayı

güçleştirmektedir. Bunun nedeni, parçacıklar arasındaki su nedeniyle oluşan kapiler

kuvvetlerin toprağın elastikiyetini arttırması ve sıkışmaya engel olmasıdır. Su

yüzdesi daha fazla arttığında kuru yoğunluk da artmaya başlar ve bu artış suyun


38

toprağı doyuracak yüzdeye erişmesine kadar devam eder. Aşağıda kohezyonsuz

topraklarda Su İçeriği - Kuru Birim Ağırlık İlişkisi gösterilmiştir (Şekil 5.3).

Şekil 5.3 Kohezyonsuz Zeminlerde Tipik Sıkıştırma Eğrisi

Yukarıdaki şekillerde görüleceği üzere kuru birim ağırlık - su içeriği eğrisi grafiğin

sağ tarafında yer alan sıfır hava boşluk eğrisine (doygunluk eğrisine) yaklaşır, fakat

hiçbir zaman erişemez. Bunun nedeni zemin boşluklarında bulunan havanın,

sıkıştırma sırasında tamamen dışarıya atılmasının imkânsız olmasıdır. Her iki eğri

arasındaki mesafe hava boşluklarının miktarını belirtir. Optimum su içeriğinden

sonra hava boşluklarının oranı değişmemektedir.

Maksimum kuru birim ağırlığın her iki tarafında ve farklı su içeriklerinde aynı kuru

birim ağırlığa erişilebilmektedir. Bu durum optimum su içeriğinin kuru tarafında ve

yaş tarafında gerçekleşmektedir. Kuru birim ağırlık değişmediği halde kuru taraftaki

hava boşluklarının oranı yaş taraftakine göre daha fazladır. Her iki su içeriğinde

toprağın fiziksel özellikleri farklı olabilmektedir.

5.2.3.2 Sıkıştırma Enerjisi

Maksimum kuru yoğunluk ve optimum su içeriği sıkıştırma enerjisindeki

değişikliklerden etkilenir. Sıkıştırma enerjisindeki artış maksimum kuru birim

ağırlığı arttırırken optimum su içeriğini düşürür. Ancak maksimum yoğunluktaki

hava boşluğu oranı hemen hemen aynı kalır. Aşağıdaki şekilde sıkıştırma enerjisinin

kumlu - killi zemin üzerindeki etkileri görülmektedir (Şekil 5.4).


39

Şekil 5.4 Farklı Enerji Seviyelerinde Su Muhtevası ve Kuru Birim Hacim Ağırlığı

İlişkisi

Bu eğriler karşılaştırıldığında hava boşluğunun az olduğu optimum su içeriğinin

üstündeki su içeriğinde sıkıştırma enerjisinin artışının kuru birim ağırlığı az

etkilediği; fakat hava boşluğunun fazla olduğu su içeriklerinde (yani optimum su

içeriğinin altında) sıkıştırma enerjisindeki artış etkisinin fazla olduğu görülür.

Özet olarak; genelde Sıkıştırma Enerjisi arttıkça, Maksimum Kuru Birim Ağırlık

(γdmax) artmakta, Optimum Su İçeriği azalmaktadır.

5.2.3.3 Toprak Tipinin Etkisi

İyi derecelenmiş, yuvarlak şekilli, kaba daneli topraklar yüksek kuru yoğunluk

özelliği gösterirken, uniform kumlar düşük maksimum kuru yoğunluğa sahiptir. Killi

topraklar daha düşük kuru yoğunluklara sahip olup, kumlara nazaran daha fazla

optimum su içeriğine sahiptirler. Ayrıca killi topraklarda sıkıştırma enerjisinin etkisi

daha fazladır.

Aşağıdaki şekilde farklı toprak tiplerindeki Su İçeriği - Kuru Birim Ağırlık İlişkisi

görülmektedir (Şekil 5.5).


40

Şekil 5.5 Toprak Tiplerinin Aynı Sıkıştırma Enerjisinde Su İçeriği-Kuru Birim Ağırlık İlişkisi

Genellikle yatık eğriler üniforma yakın bir şekilde derecelenmiş zemini; dik tepe

noktaları olan eğriler ise iyi derecelenmiş zemini gösterirler.

5.2.3.4 Sıkıştırma Metodunun Etkisi

Maksimum kuru yoğunluk ve optimum su içeriğinin belirlenmesinde uygun bir su

içeriği - yoğunluk eğrisi elde edildiği bir laboratuvar deneyi geliştirmek idealdir.

Toprağa verilen enerji işlemi laboratuvarda ve arazide farklı olup, sıkıştırma

metoduna bağlı olarak farklı sıkıştırma dereceleri olabilir. Arazide yapılan sıkıştırma

döner tip veya yoğurmalı tip sıkıştırma; laboratuvardaki sıkıştırma ise dinamik-

darbeli tip sıkıştırmadır. Aynı toprak tiplerinde farklı sıkıştırma metotlarında kuru

birim ağırlık ve su içeriği eğrileri farklı olmaktadır. Sıkıştırma metotları aşağıdaki

tabloda özetlenmiştir (Tablo 5.1).


41

Tablo 5.1 Zemin Gruplarına Göre Sıkıştırma Metotları

Sıkıştırma Kaba Daneli Topraklar İnce Daneli Topraklar L

abor

atuv

ar Titreşimli Yoğurmalı

* Titreşimli Tokmak

* Düşen Ağırlık ve Tokmaklar * Yoğurucu Kompaktörler * Statik Yük ve Pres

Ara

zi

* Elle Çalışan Titreşimli Plaka

* Motorlu Titreşimli Silindir

* Lastik Tekerlekli Ekipman

* Serbest Düşen Ağırlık

* Dinamik Sıkıştırma

* (düşük frekanslı titreşim, 4 -10 Hz)

* Elle Çalışan Karıştırıcılar * Keçiayağı Silindirler * Lastik Tekerlekli Silindirler

5.2.4 Kuru Birim Ağırlık - Su İçeriği İlişkisi

Toprakların Kuru Birim Ağırlık - Su İçeriği ilişkisinin bulunması o toprağın belirli

bir sıkıştırma enerjisindeki maksimum kuru birim ağırlığının ve optimum su

içeriğinin bulunması amacıyla gereklidir. Toprağın sıkıştırma enerjisi toprağın kuru

birim ağırlığının ölçülmesiyle gerçekleşmektedir.

Kuru Birim Ağırlık (Kuru Yoğunluk /ρd) formülü aşağıda verilmiştir.

ρ = Mt / Vt

ρd = ρ / (1 + w)

ρ = Yoğunluk

ρd = Kuru Yoğunluk

Mt = Toplam Kütle

Vt = Toplam Hacim

w = Su İçeriği


42

γ = W / Vm

γd = γ / [ 1 + (w % / 100)]

γ = Birim Ağırlık

γd = Kuru Birim Ağırlık

W = Kalıpta Sıkıştırılan Toprak Ağırlığı

Vm = Kalıbın Hacmi

w = Su İçeriği

Kuru Birim Ağırlık ve Su İçeriği gerek laboratuvarda, gerekse arazide yapılan

sıkıştırma deneyleri ile bulunmaktadır. Sıkıştırma ile ilgili deneyler, laboratuvarda

yapılan deneyler ve arazide yapılan deneyler olarak ikiye ayrılmaktadır. Söz konusu

deneyler aşağıdaki tabloda (Tablo 5.2) gösterilmiş olup bu deneylere ilişkin detaylar

‘Bölüm - 8 Deneyler’ bölümünde yer almaktadır.

Tablo 5.2 Sıkıştırma Deneyleri

Laboratuvarda Yapılan Deneyler Arazide Yapılan Deneyler

Standart Proktor Kasnak Metodu

Modifiye Proktor Kum Konisi

Titreşimli Tokmak Nükleer Ölçüm Metodu

BÖLÜM 6 ALTTEMEL VE TEMEL


43

6. ALTTEMEL VE TEMEL

6.1 Alttemel

Alttemel; Karayolu Teknik Şartnamesi’nde (KTŞ) belirtilen gradasyon limitleri

içerisinde sürekli gradasyon verecek şekilde hazırlanan malzemenin su ile

karıştırılarak, ince tesviyesi tamamlanmış dolgu veya yarmadan oluşan üstyapı tabanı

üzerine bir veya birden fazla tabakalar halinde, projesinde belirtilen plan, profil ve

enkesitlere uygun olarak serilip sıkıştırılmasıyla oluşturulan bir üstyapı tabakasıdır.

Alttemel, taban yüzeyi ile temel tabakası arasına yerleştirilen sıkıştırılmış daneli

malzeme veya uygun bir bağlayıcı malzeme ile stabilize edilmiş malzeme

tabakasıdır. Alttemel taban zemininin taşıma gücünü aşabilecek yüksek gerilmeleri

ve tabanda oluşacak don etkisinin üstyapıya yansımasını önleyecek özelliklere sahip

olmalıdır.

Alttemel yapımında kullanılacak malzeme; kum, çakıl, teras çakılı, ayrışmış-

bozuşmuş kaya, cüruf, kırmataş, kazınmış asfalt ve benzeri malzemelerden tek tip

veya kazınmış asfalt malzemesi kullanılması durumunda (maksimum % 25) iki veya

daha fazla malzemenin karışımından oluşabilmektedir. Alttemel malzemesinin

kazınmış asfalt malzeme dahil iki veya daha fazla agrega grubu ile hazırlanması

durumunda karışımın hangi malzemelerden, ne oranda olacağını belirleyen ‘Karışım

Dizayn Raporu’ hazırlanmalıdır.

Tek tip veya kazınmış asfalt malzemesi dahil iki veya daha fazla dane boyutu grubu

ile oluşturulacak alttemel malzemesinin su dahil plentte karıştırılıp finişer ile

serilmesi durumunda bu malzeme Plent-Miks Alttemel (PMAT) olarak

tanımlanmakta olup, karışım KTŞ kırılmış malzeme gradasyonuna uygun olmalıdır.

Alttemel malzemesi kum - çakıl ocaklarından sağlandığında, KTŞ’de belirtilen

tüvenan malzemenin gradasyonu limitlerine uygun olmalıdır. Gradasyonu bu

limitlere uymayan malzemeler elenerek gradasyonu ayarlanmalıdır. Alttemel

malzemesinin kum - çakıl veya taş ocaklarından kırılarak hazırlanması durumunda

malzemenin gradasyonu KTŞ’de belirtilen kırılmış malzeme gradasyon limitlerine

uygun olmalıdır (Tablo 6.1). Kum - çakıl ocağından kırılarak malzeme hazırlanması

durumunda 4,75 mm elek üzerinde kalan kısmının en az % 50’sinin iki veya daha

fazla yüzü kırılmış olmalıdır. Taş ocağından alttemel malzemesi kırımında yassılık

indeksi de şartname limitlerine uygun olmalıdır.


44

Tablo 6.1 Alttemel Malzemesi Gradasyon Limitleri

Elek Açıklığı TİP-A TİP-B mm inch % Geçen % Geçen 75 3 100 50 2 - 100

37,5 1 1/2 85 - 100 80 - 100 25 1 - 60 - 90 19 3/4 70 - 100 45 - 80 9,5 3/8 45 - 80 30 - 70 4,75 No.4 30 - 75 25 - 55 2,00 No.10 - 15 - 40

0,425 No.40 10 - 25 10 - 20 0,075 No.200 0 - 12 0 - 12

Alttemel tabakası kalite kontrolünde KTŞ’de belirtilen deneylerin dışında

Doğrulama Testi uygulanmaktadır.

Doğrulama Testi

Doğrulama testi, alttemel tabakasının ve ona destek olan üstyapı tabanının üniform

olup olmadığını ortaya koymak, alttemel veya üstyapı tabanında yer alan zayıf ve

sıkışmamış kesimleri belirlemek için uygulanır. Doğrulama testi İdare tarafından

istenilen durumlarda yapılmaktadır.

Bu testin uygulanması sırasında;

1. Doğrulama testinde kullanılacak ekipman; pnömatik lastik tekerlekli silindir, çift

dingilli kamyon veya sulamada kullanılan arazöz olabilir.

2. Bu test için kullanılacak lastik tekerlekli silindirin tekerleri eşit aralıkta olmalı ve

yükü eşit şekilde dağıtmalıdır.

3. Test için kullanılacak ekipman/araç 30–40 ton ağırlığında olmalıdır.

4. Ekipman/Araca Ait Lastikler; 90–150 psi (620–1040 kPa) değerinde basınç

kapasitesine sahip olmalı ve test uygulanmadan önce lastiklerin basınçları ölçülmeli

ve kayıt edilmelidir.

Uygulama

Alttemel tabakasının sıkıştırılması tamamlandıktan sonra üzerine temel tabakası

serilmeden önce belirlenen kesimlerde doğrulama testi yapılmalıdır.

Doğrulama testinin yapılacağı alttemel malzemesinin su içeriği, test sırasında en az

Wopt–4’ü değerinde olmalıdır.


45

Test yapılmasında kullanılacak ekipman/araç lastik basınçları ve üzerine yüklenecek

yük miktarı belirlenerek ayarlanmalıdır.

Doğrulama testi sırasında ekipman/araç hızı 4-8 km/saat olacak şekilde hareket

etmelidir. Ancak ekipman/aracın hareket hızı üzerinden geçtiği tabakada

oluşabilecek esneme, defleksiyon, çökme vb unsurların belirlenmesi ve ölçülmesine

izin verecek şekilde ayarlanabilmelidir.

Doğrulama testi bir veya daha fazla sayıda pas yapılarak gerçekleştirilmeli ve bu

geçişler sırasında lastik tekerlekler alttemel tabakasının farklı alanlarına basmalıdır.

Doğrulama testi ile belirlenen, oynayan, çöken, üniform stabilite göstermeyen

alttemel kesimlerinde inceleme yapılarak problemin kaynağı araştırılmalıdır. Bu

kesimde yer alan alttemel malzemesinden ve üstyapı tabanından numune alınarak

incelenmelidir.

Doğrulama testi sonucunda tespit edilen tüm zayıf, çöken kesimlerde yol tabanı

açılmalı, problemli kesimler kazılıp atılmalı yerine alltemel veya seçme malzeme

getirilerek iyileştirilmelidir. Ayrıca alttemel tabakası üzerinde belirlenen tüm yüzey

düzgünsüzlükleri giderilmelidir.

6.2 Temel

Üstyapının temel tabakası, kaplama tabakasının hemen altına yerleştirilen daneli

veya uygun bir bağlayıcı ile işlem görmüş malzeme tabakasıdır. Temel tabakasının

başlıca görevi kaplama tabakasına dayanak oluşturarak üstyapının yük taşıma

kabiliyetini artırmaktır. Trafik yüklerinden doğan yüksek kayma gerilmelerine karşı

koyabilmeli ve yüksek nem oranında dengede kalabilmelidir. Temel tabakası ayrıca

drenaja yardımcı olabildiği gibi, don hassasiyetine karşıda ek bir koruma

sağlamaktadır.

Taşıma gücü yeterli taban veya alttemel tabakası üzerine, uygulama şartları KTŞ’de

verilen ve üstyapı projesinde belirtilen kalınlık kadar;

Granüler Temel (GT)

Plent-Miks Temel (PMT)

Çimento Bağlayıcılı Granüler Temel (ÇBGT)

olmak üzere 3 tip temel tabakası uygulanmaktadır.

Üç tip temel tabakasının yapımda kullanılacak agrega; çakıl, kırılmış çakıl, kırma taş,


46

kum, cüruf veya benzeri malzemelerden hazırlanmaktadır. Kullanılacak malzemenin

bunlardan hangisi olacağı veya karışım halinde bu karışımın hangi malzemelerden,

ne oranda olacağı ‘Karışım Dizayn Raporu’ nda belirtilmelidir.

6.2.1 Granüler Temel (GT)

Granüler temel tabakası; çakıl, kırılmış çakıl, kırılmış cüruf veya kırmataş ile ince

malzeme kullanılarak KTŞ'de verilen gradasyon limitleri (Tablo 6.2) içerisinde

sürekli gradasyon verecek şekilde hazırlanan malzemenin, su ile karıştırılması ve

şartnamesine uygun olarak hazırlanmış taşıma gücü yeterli taban veya alttemel

tabakası üzerine bir veya birden fazla tabakalar halinde, projesinde belirtilen plan,

profil ve enkesitlere uygun olarak serilip sıkıştırılmasıyla oluşturulan tabakadır.

Tablo 6.2 Granüler Temel Tabakası Gradasyon Limitleri

Elek Açıklığı % Geçen

mm inch A B C 50 2 100

37,5 1 1/2 80 - 100 100 25 1 60 - 90 70 - 100 100 19 3/4 45 - 80 60 - 92 75 - 100 9,5 3/8 30 - 70 40 - 75 50 - 85 4,75 No.4 25 - 55 30 - 60 35 - 65 2,00 No.10 15 - 40 20 - 45 25 - 50 0,425 No.40 8 - 20 10 - 25 12 - 30 0,075 No.200 2 - 8 0 - 12 0 - 12

Granüler temel tabakası yapımında kullanılacak olan malzeme KTŞ'de belirtilen

Fiziksel özellikleri sağlamalı, verilen gradasyon limitleri içerisinde ve iyi

derecelenmiş olmalıdır. Granüler temel malzemesinin 4,75 mm elek üzerinde kalan

kısmının ağırlıkça en az % 50'sinin iki veya daha fazla yüzü kırılmış olmalıdır.

Malzemenin 0,075 mm eleği geçen kısmı 0,425 mm eleği geçen kısmının 2/3'ünden

fazla olmamalıdır.

Granüler temel tabakası, iki farklı tane boyutu grubundaki agregaların

karıştırılmasıyla hazırlanması durumunda ise karıştırma işi sabit veya hareketli bir

plentte ya da yolda yapılmalıdır.

Granüler temel tabakasının ikiden fazla dane boyutu grubunun karıştırılmasıyla

hazırlanmasının söz konusu olduğu durumlarda karışım, mutlaka plentte yapılmalı ve

karıştırma işlemi Plent-Miks Temel için belirtilen esaslara uygun olarak yapılmalıdır.


47

Malzemelerin yolda karışım yapan makinelerle yapılması durumunda, makine

agreganın tümünü yerden alıp gerekli oranda su ile karıştırıp serecek kapasitede ve

özelliğe sahip olmalıdır.

Karıştırmanın greyderle yapılması durumunda, malzemeler yolda yan yana ve ayrı

ayrı figüre edilmeli, bu figürelerden kullanım yüzdesi az olan diğerinin üzerine

itilerek üst üste getirilmeli, daha sonra yola aktarılarak karıştırılmalı ve yayılmalıdır.

Aktarma işlemine malzeme homojen olarak karışıncaya kadar devam edilmeli,

aktarma sırasında malzemenin segregasyona uğratılmamasına dikkat edilmelidir.

Malzemede sıkışmanın sağlanabilmesi için gerekli olan su, malzemeye aktarma

sıralarında katılmalıdır. Su miktarı Modifiye Proktor veya Titreşimli Tokmak

Metodu ile bulunan optimum su içeriğine göre hesaplanmalı ve sıkıştırma sırasında

su içeriğinde Titreşimli Tokmak metodu veya Modifiye Proktor metoduna göre

belirtilen tolerans limitlerinden az olmamalıdır.

6.2.2 Plent - Miks Temel (PMT)

PMT tabakası kırılmış çakıl, kırılmış cüruf, kırma taş ve ince malzeme kullanılarak

KTŞ’de verilen gradasyon limitleri (Tablo 6.3) içerisinde sürekli gradasyon verecek

şekilde kaba ve ince olmak üzere en az üç ayrı tane boyutu grubunun uygun oranda

su ile bir plentte karıştırılmasıyla hazırlanan malzemenin KTŞ’de belirtilen şekilde

hazırlanmış yüzey üzerine projesinde belirtilen plan, profil ve en kesitlere uygun

olarak bir ya da birden fazla tabakalar halinde serilip sıkıştırılmasıyla oluşturulan

tabakadır.

Tablo 6.3 Plent-Miks Temel Tabakası Gradasyon Limitleri

Elek Açıklığı % Geçen mm inch Tip - I Tip - II 37,5 1 ½ 100 25 1 72 - 100 100 19 ¾ 60 - 92 80 - 100 9,5 3/8 40 - 75 50 - 82 4,75 No.4 30 - 60 35 - 65 2,00 No.10 20 - 45 23 - 50 0,425 No.40 8 - 25 12 - 30 0,075 No.200 0 -10 2 - 12

PMT tabakası yapımında kullanılacak olan malzeme, KTŞ’de belirtilen fiziksel

özellikleri sağlayacak ve verilen gradasyon limitlerinde, kaba ve ince agregadan

oluşmalıdır.


48

Şantiye Sahasında Agregaların Depolanması

Agrega bölümünde tanımlanan kaba ve ince agrega grupları ayrı ayrı hazırlanmalı ve

en az segregasyon olacak şekilde depolanmalıdır. Agrega gruplarının birbirine

karışmamasına özen gösterilmeli ve depolama süresi boyunca malzemeye zararlı

maddelerin karışması önlenmelidir. Depo sahasından malzeme alımı sırasında,

deponun tabandan itibaren 20-30 cm yukarısından malzeme alınmalı ve depo

tabanından malzeme yüklenmemelidir.

Karışımın Hazırlanması

Karışımın hazırlanmasında işyeri karışım formülü esas alınmalıdır.

Agregaların ve suyun karıştırılması işlemi harman (batch) tipi veya sürekli çalışan

plentlerde yapılmalıdır.

Karışımın hazırlanmasında işyeri karışım formülüne göre verilecek besleme

oranlarına kesinlikle uyulmalıdır.

Karışımın hazırlanması sırasında, beslemede ve optimum su miktarında kesiklilik

veya düzensizlik olmamalı, üretimde gerekli kontroller yapılmalı, plent sık sık

durdurulup çalıştırılmamalıdır. Karışım homojen olmalı, su ile karışmamış topaklar

bulunmamalıdır. Besleme hızları ayarlanmalı ve imalatta kalite ve üretim sürekliliği

sağlanmalıdır.

Karışımın işyeri gradasyonunda ve optimum su içeriğinde Bölge ve gerektiğinde

Merkez laboratuvarının onayı alınmadan hiçbir değişiklik yapılmamalıdır.

Dizayn Hazırlama Süreci

Plentte hazırlanan temel tabakalarında kullanılacak olan karışım gradasyonu, her tane

boyutu grubuna ait malzemeyi temsil edecek şekilde en az on adet elek analizi

ortalaması esas alınarak hazırlanmalıdır.

KTŞ’de verilen gradasyon limitleri içerisinde kalmak koşuluyla, hazırlanan işyeri

karışım gradasyonunda 4,75 mm elek üzerinde kalan malzemenin tamamının, iki

veya daha fazla yüzü kırılmış agregadan oluşmalıdır.

Karışım formülünün hazırlanması ve gerekli laboratuvar deneylerinin yapılabilmesi

için, karışımın hazırlanmasına başlanmadan en az 15 gün önce, her dane grubuna ait

yeterli miktarda temsili agrega numuneleri ile bu dane gruplarına ait şantiye elek

analizleri sonuçları, Bölge veya Merkez laboratuvarlarına teslim edilmelidir.


49

Karışım imalatının başlayabilmesi için, karışım formülü ve plent kapasitesi göz

önüne alınarak, kullanılacak her tane boyutu grubundaki malzemeden en az 15 gün

sürekli çalışmaya yetecek miktarda malzeme önceden hazırlanmış olmalıdır.

Dizayn gradasyonuna uygun olarak hazırlanan ve Modifiye Proktor Deneyi yöntemi

ile bulunan Maksimum Kuru Birim Ağırlığının % 100'üne sıkıştırılmış numunelerin

yaş CBR değerleri % 120'den az olmamalıdır.

Şantiye Elek Analizi Kontrolleri

Fiziksel özellikleri bakımından KTŞ’ye uygun Plent-Miks Alttemel (PMAT) ve

Plent-Miks Temel (PMT) agregalarının elde edileceği taş ocağı kararının

verilmesinden sonra, bu ocakta yapılacak işletme faaliyetleri sonrasında kurulmuş

kırma-eleme tesisi deneme üretimleri sonucunda, üretimlerin yaklaşık

standartlaşması sonrasında şantiye üretim koşullarında olabilecek değişimleri temsil

edeceği düşünülerek en az 10 günlük şantiye elek analizleri, üretimden doğru

yöntemlerle alınan numuneler üzerinde elek analizleri gerçekleştirmelidir.

En az 10 günlük gerçekleştirilmiş şantiye elek analizi ortalamaları alınarak dizayn

aşamasında karışım oranları tespitinde kullanılmak üzere, ilgili laboratuvara

dizaynda kullanılacak agrega grupları ile birlikte teslim edilmelidir.

Dizaynda Kullanılacak Agrega Grubu Numuneleri

Şantiye elek analizi ortalamaları belli olan, PMAT-PMT tabakası agrega gruplarına

ait numuneler, üretim veya stoktan temsil ve miktar açısından yeterli olmak üzere

dizayn yapılacak laboratuvara, aşağıdaki bilgileri içerecek şekilde iletilmelidir.

Proje Adı

Yüklenici Adı

Ocak Bilgileri (Ocak Adı, Kayaç Cinsi)

Agrega Numune Bilgileri (Boyut, Miktar, Tarih, Sorumlu Kişi vb.)

Dizayn Çalışmalarına Başlama

Laboratuvara teslim edilmiş agrega grubu numunelerinin dizayn için uygun olması

durumu kontrolü (numune bilgileri, numune miktarları vb.) yapılarak, dizayn

çalışmasına başlama uygunluğu durumunda dizayn çalışmaları başlatılmalıdır.


50

Karışım Oranları Tespiti

Dizayn karışım oranları KTŞ’ye göre, plentte hazırlanan temel tabakalarında

kullanılacak olan karışım gradasyonu, her dane boyutu grubuna ait malzemeyi temsil

edecek şekilde en az on adet elek analizi ortalaması esas alınarak hazırlanmalıdır.

Dizaynı yapılacak tabakanın şartname gradasyon limitleri göz önünde

bulundurularak karışım oranları iki farklı yöntemle bulunabilir.

1. Hesap Yöntemi (deneme yanılma yöntemi)

2. Denklem Yöntemi

Hesap Yöntemi

Hesap yönteminde amaç dizayn çalışması ikili, üçlü veya daha fazla agrega grubu

kullanılarak yapılıyor ise; olabildiğince ideal karışım oranlarına yaklaşarak şartname

alt ve üst limit ortalama değerlerine en yakın karışım gradasyonunu elde etmektir.

Hesap Yöntemi Üçlü Karışım Hesabı

Karışımı düşünülen üç malzemenin dane boyutu dağılımı ve şartname limitleri

Tablo 6.4’te verilmiş olup, bu üç malzemeden belirli oranlarda karıştırılarak

şartnameye uygun karışım elde edilmelidir.

Tablo 6.4 Üçlü Karışım Dizaynında Kullanılan Malzeme Gradasyonları

(Hesap Yöntemi)


mm inch

Grup-1 (A)

Gup-2 (B)

Grup-3 (C)

(9,5-37,5) mm (19-4,75) mm (4,75-0) mm %40 %15 %45

37,5 1 1/2 100 100 100 25 1 79,8 100 100 19 3/4 46,4 100 100 9,5 3/8 2,6 87,2 100

4,75 No.4 0,7 16,3 98,3 2,00 No.10 0,6 1,1 60,0 0,425 No.40 0,5 0,9 25,1 0,075 No.200 0,5 0,9 12,5


51

İdeal gradasyon, KTŞ alt ve üst limitlerine göre; A, B, C için düşünülen karışım

oranları değiştirilerek, şantiye üretim süreci de göz önünde bulundurularak

olabilecek en ideal karışım oranları aşağıdaki tabloda verildiği şekilde bulunur.

Tablo 6.5 Üçlü Karışım Dizaynında Kullanılan Hesaplama (Hesap Yöntemi)


mm inch

Grup-1 (A)

Gup-2 (B)

Grup-3 (C)

(9,5-37,5) mm (19-4,75) mm (4,75-0) mm

%40 %15 %45

37,5 1 1/2 (100*0.40) + (100*0.15) + (100*0.45) = 100

25 1 (79.8*0.40) + (100*0.15) + (100*0.45) = 92

19 3/4 (46.4 *0.40) + (100*0.15) + (100*0.45) = 79

9,5 3/8 (2.6*0.40) + (87.2 *0.15) + (100*0.45) = 59

4,75 No.4 (0.7*0.40) + (16.3*0.15) + (98.3*0.45) = 47

2,00 No.10 (0.6*0.40) + (1.1 *0.15) + (60.0*0.45) = 27

0,425 No.40 (0.5*0.40) + (0.9 *0.15) + (25.1*0.45) = 12

0,075 No.200 (0.5*0.40) + (0.9 *0.15) + (12.5*0.45) = 6

Denklem Yöntemi

Denklem metodu kullanılarak da karışım oranları bulunabilmektedir.

Denklem Yöntemi İkili Karışım Hesabı

Karışımı düşünülen iki malzemenin dane boyutu dağılımı ve şartname limitleri

Tablo 6.6’da verilmiştir. Buna göre verilen bu iki malzemeden belli oranlarda

karıştırılarak şartnameye uygun karışım elde etmek için denklem yöntemi

kullanılacaktır.

Karışımda kullanılması düşünülen (X) ve (Y) malzemelerinin fraksiyonlanması,

matematiksel veya grafik yöntemleri ile yapılabilir. Her iki yöntem için de ilk adım

gradasyon şartlarının belirlenmesidir. Aşağıdaki tabloda gradasyon şartları

verilmiştir.


52

Tablo 6.6 İkili Karışım Dizaynında Kullanılan Malzeme Gradasyonları ve Şartname Limitleri

Şartname değerlerine göre (X) malzemesi fazla ince, (Y) malzemesi de oldukça

kalındır. Karışım oranlarının saptanması için iki bilinmeyenli denklem kurulup

çözülebilir. Ancak (Y) malzemesinin elekten geçen yüzdesi % 1 gibi çok düşük bir

değer olduğundan, sadece (X) malzemesi dikkate alınarak denklem sayısı tek

bilinmeyene düşürülebilir.

0,33 X = 10 (Şartname limitleri değeri, ‘5 - 15’ ortalaması)

X = 10 / 0,33 = 30,3 = ~ 30

(X) malzemesi oranı % 30 olduğunda, (Y) malzemesi oranı % 70 olacaktır. Karışım

gradasyonunun (%30 X + %70 Y) hesaplanması için (X) malzemesinin her elekten

geçen yüzdeleri 0,30 ile (Y) malzemesinin her elekten geçen yüzdeleri 0,70 ile

çarpılır ve bu değerlerin toplamları karışımın o elekten geçen yüzde değeri olarak

verilir. Bu karışım oranlarına göre hesaplanan her elekten geçen yüzdeler

Tablo 6.7’de, ikili karışım ideal granülometri eğrisi Şekil 6.1’de gösterilmektedir.

X Malzemesi Y Malzemesi Şartname Limitleri25 100 100 10019 92 72 70 - 1009.5 83 45 50 - 804.75 75 27 35 - 652.00 67 15 20 - 500.425 52 5 15 - 300.075 33 1 5 - 15

Elek Açıklığı, mm

Ağırlık Olarak Geçen %


53

Tablo 6.7 İkili Karışım Dizaynında Hesaplanmış Değerler

Şekil 6.1 İkili Karışım İdeal Granülometri Eğrisi

Denklem Yöntemi Üçlü Karışım Hesabı

Karışımda istenilen granülometriyi elde etmek için, dane boyutu dağılımları önceden

bilinen malzemelerin karışım dizaynı, ikili karışımdaki yönteme benzer bir metotla

verilebilir. Plent-Miks Temel malzemesi olarak üç farklı boyutta üretilen

malzemelerin her 500 m³’üne, ince malzemelerin ise, her 300 m³’üne bir elek analizi

yapılacak şekilde malzemelerin dane boyutu belirlenir ve dizayna esas olarak her

boyuttan en az 10 adet elek analizi ortalaması alınır. Bu değerin malzeme

gradasyonunu temsil edebilmesi için değerler arasında fazla sapma olmamalıdır.

Eğer ortalamadan fazla sapan değer varsa o grubu temsil eden malzemenin kendi

içinde ayrıca değerlendirilmesi gerekir. Tablo 6.8’de üçlü karışım dizaynında

kullanılan malzeme gradasyonları ve şartname limitleri verilmiştir.

Elekler (mm.) 1. Grup 2. Grup Alt Sınır Üst Sınır İdeal Gradasyon Karışım25 100 100 100 100 100 10019 92 72 80 100 90 789,5 83 45 50 82 66 564,75 75 27 35 65 50 41

2 67 15 23 50 36,5 310,425 52 5 12 30 21 190,075 33 1 2 12 7 11

0 0

30 70

Şartname Limitleri

KARIŞIM ORANLARI

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

0,01 0,1 1 10 100

% G

EÇEN

ELEK AÇIKLIĞI (mm.)

İKİLİ KARIŞIM (TİP-2 PMT) DİZAYNI İDEAL GRANÜLOMETRİ EĞRİSİ


54

Tablo 6.8 Üçlü Karışım Dizaynında Kullanılan Malzeme Gradasyonları ve Şartname Limitleri


Şartname Limitleri

mm 1.Grup

(X) 2.Grup

(Y) 3.Grup

(Z) (37,5-19) mm (19-4,75) mm (4,75-0) mm

37,5 100 100 100 100 25 64 100 100 72 – 100 19 25 100 100 60 – 92 9,5 1 59 100 40 – 75 4,75 0 11 100 30 – 60 2,00 0 1 66 20 – 45 0,425 0 0 31 8 – 25 0,075 0 0 16 0 – 10

Buradaki üçlü karışım dizaynında ince malzemenin yaklaşık tümü Z malzemesinden

geleceğinden önce 0,075 mm, 0,425 mm, 2,00 mm eleklerden geçen yüzdelere göre

denklemler kurulur.

16 x Z/100 = 5 (Şartname limitleri değeri, ‘0 - 10’ ortalaması) = % 31



Bu oranların ortalaması olan % 45 alınarak Y malzemesinin oranı da 9,5 mm elekten

geçen yüzdeye göre denklem kurularak hesaplanabilir.

59 x Y / 100 + 45 = 58 Y = % 22

Buna göre X malzemesinin oranı da % 33 olacaktır.

Bu karışım oranlarına göre hesaplanan her elekten geçen yüzdeler Tablo 6.9’da, üçlü

karışım ideal granülometri eğrisi Şekil 6.2’de gösterilmektedir.


55

Tablo 6.9 Üçlü Karışım Dizaynında Hesaplanmış Değerler

Şekil 6.2 Üçlü Karışım İdeal Granülometri Eğrisi

Karışım Oranlarına Göre Deney Numunesi Hazırlama

Arazide yerinde yoğunluk tayininde 4,75 mm ve 19 mm elek üzerinde kalan iri

agrega yüzdesinin, laboratuvarda yapılan Modifiye Proktor ve Standart Proktor

deneylerinde kulanılan iri agrega yüzdesinden farklı olması durumunda maksimum

kuru birim ağırlık düzeltmesi yapılmalıdır.

Modifiye proktor ve standart proktor deneyleri, deney standardı gereği 19 mm

altındaki numunelere uygulanmaktadır. PMAT ve PMT agrega grupları içerisinde

genellikle 19-37,5 mm malzemelerinde bu gruba ait elek analizi ortalamalarında 19

mm’ye göre bir düzeltme yapılır (Tablo 6.10).

Elekler (mm.) 1. Grup 2. Grup 3. Grup Alt Sınır Üst Sınır İdeal Gradasyon Karışım37,5 100 100 100 100 100 100 10025 64 100 100 72 100 86 8819 25 100 100 60 92 76 75

9,50 1 59 100 40 75 58 584,75 11 100 30 60 45 472,00 1 66 20 45 33 30

0,425 31 8 25 17 140,075 16 0 10 5 7

0

33 22 45

Şartname Limitleri

KARIŞIM ORANLARI

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

0,01 0,1 1 10 100

% G

EÇEN

ELEK AÇIKLIĞI (mm.)

ÜÇLÜ KARIŞIM (TİP-1 PMT) DİZAYNI İDEAL GRANÜLOMETRİ EĞRİSİ


56

Tablo 6.10 37,5-19 mm Malzemelerinde Yapılan Düzeltme


mm inch 19 mm – 37,5 mm Düzeltilmiş Elek Analizi

37,5 1 1/2 100 25 1 79,8 19 3/4 46,7 100 9,5 3/8 2,6 5,6 4,75 No.4 0,7 1,5

19 mm → 46,7 100 kabul edilir.

9,5 mm 5,6 (doğru orantıyla bulunur).

4,75 mm 1,5 (doğru orantıyla bulunur).

19 mm – 9,5 mm arası → 100-5,6=94,4 94,4 x 0,40 = 37,76 %

9,5 mm – 4,75 mm arası → 5,6-1,5=4,1 4,1 x 0,40 = 1,64 %

4,75 mm – 0,075 mm arası → 0 1,5 x 0,40 = 0,6 %

37,76 + 1,64 + 0,40 = 39,8 % 40

Grup 1 (A) Karışım Oranı % 40 bulunur.

Tablo 6.11 19-4,75 mm ve 4,75-0 mm Malzemelerinde Yapılan Düzeltme


mm inch 19 mm – 4,75 mm 4,75 mm – 0 mm

19 3/4 100 9,5 3/8 87,2 100 4,75 No.4 16,3 98,3 2,00 No.10 60,0 0,425 No.40 25,1 0,075 No.200 12,5

19 mm–4,75 mm ve 9,5 mm–0 mm elekler arasında kalan malzeme yüzdesi:

19 mm – 9,5 mm arası → 100-87,2=12,8 12,8 x 0,15 = 1,92 %

9,5 mm – 4,75 mm arası → 87,2-16,3=70,9 70,9 x 0,15 = 10,69 %

4,75 mm – 0,075 mm arası → 16,3-0=16,3 16,3 x 0,15 = 2,44 %


57

9,5 mm – 4,75 mm arası → 100-98,3=1,7 1,7 x 0,45 = 0,77 %

4,75 mm – 0 mm arası → 98,3-0=98,3 98,3 x 0,45 = 44,23 %

Grup 2 (B) Karışım Oranı % 15 bulunur.

Grup 3 (C) Karışım Oranı % 45 bulunur.

Modifiye proktor deneyine alınacak malzeme miktarı = 6000 gr

Elek Açıklığı Grup-1 (A)

Gup-2 (B)

Grup-3 (C)

19 mm-9,5 mm arası 37,76x6000=2265,6 1,92x6000=115,2 -

9,5 mm-4,75 mm arası 1,64x6000=98,4 10,7x6000=638,1 0,77x6000=45,9

4,75-0,075 mm arası 0,6x6000=36,0 2,44x6000=146,7 44,23x6000=2654,1 Toplam Malzeme Ağırlığı 2400 gr 900 gr 2700 gr

Titreşimli Tokmak Yöntemi İle Karışım Oranlarına Göre Deney Numunesi

Hazırlama


mm inch

Grup-1 (A)

Gup-2 (B)

Grup-3 (C)

(9,5-37,5) mm (19-4,75) mm (4,75-0) mm

%40 %15 %45

37,5 1 1/2 100 100 100

25 1 79,8 100 100

19 3/4 46,4 100 100

9,5 3/8 2,6 87,2 100

4,75 No.4 0,7 16,3 98,3

2,00 No.10 60,0

0,425 No.40 25,1

0,075 No.200 12,5


58

Titreşimli tokmak deneyine alınacak malzeme miktarı = 5500 gr

37,5 mm–25 mm arası → 100-79,8=20,2 20,2 x 0,40 = 8,08 %

25 mm–19 mm arası → 79,8-46,7=33,1 33,1 x 0,40 = 13,24 %

19 mm–9,5 mm arası → 46,7-2,6=44,1 44,1 x 0,40 = 17,64 %

9,5 mm–4,75 mm arası → 2,6-0,7=1,9 1,9 x 0,40 = 0,76 %

4,75 mm–0,075 mm arası → 0,7-0=0,7 0,7 x 0,40 = 0,28 %

Bulunan yeni yüzde oranlarına göre malzeme ağırlığı:

8,08 x 5500 = 444,4 gr

13,24 x 5500 = 728,2 gr

17,64 x 5500 = 970,2 gr

0,76 x 5500 = 41,8 gr

0,28 x 5500 = 15,4 gr

444,4 + 728,2 + 970,2 + 41,8 + 15,4 = 2200 gr

19 mm–9,5 mm arası → 100-87,2=12,8 12,8 x 0,15 = 1,92 %

9,5 mm–4,75 mm arası → 87,2-16,3=70,9 70,9 x 0,15 = 10,63 %

4,75 mm–0,075 mm arası → 16,3-0=16,3 16,3 x 0,15 = 2,45 %


1,92 x 5500 = 105,6 gr

10,63 x 5500 = 585,0 gr

2,45 x 5500 = 134,4 gr

105,6 + 585,0 + 134,4 = 825 gr

9,5 mm–4,75 mm arası → 100-98,3=1,7 1,7 x 0,45 = 0,77 %

4,75 mm–0,075 mm arası → 98,3-0=98,3 98,3 x 0,45 = 44,24 %


0,77 x 5500 = 42,0 gr

44,24 x 5500 = 2433,0 gr

42,0 + 2433,0 = 2475 gr

Toplam Malzeme Ağırlığı:

2200 + 825 + 2475 = 5500 gr


59

Karışım Dizaynı Deneylerinde Dikkat Edilmesi Gereken Konular

Laboratuvara getirilmiş dizayn malzemesi; Los Angeles Aşınma Parçalanma

Direnci, MgSO4 Don Kaybı ve Su Emme deneyi sonucu verilmemiş malzemelere

mutlaka bu deneyler uygulanmalıdır.

Elek Analizi Deneyi ince kısmı mutlaka yaş olarak yapılmalıdır.

Likit Limit, Plastik Limit deneyleri KTŞ gereği mutlaka yapılmalıdır.

Üretilmiş agrega deneyi olarak Metilen Mavisi deneyi üretim ve dizayn

malzemelerine mutlaka uygulanmalıdır.

Sıkıştırma deneylerinde deney standartları gereği grafiksel olarak yükseliş ve

düşüşleri gösterecek en az beş nokta çalışılmalıdır.

Titreşimli Tokmak Yönteminde deney standardı gereği numune yüksekliği koşulu

göz önünde bulundurulmalıdır.

Üretilmiş agrega deneyi olan Yassılık İndeksi deneyi dizayn aşamasında mutlaka

gerçekleştirilmelidir.

Karışım dizaynı malzemesi, yaş CBR deneyinde, dizayn tabaka özelliklerine bağlı

olarak sıkıştırma koşullu numuneler ile çalışılmalıdır.

KTŞ kriterlerine göre PMAT % 98, PMT % 100 sıkıştırma sonrası yaş CBR %

sonucu mutlaka alınmalıdır.

Dizayn çalışmasında KTŞ kriterlerinde istenilen deney standatları ile

çalışılmalıdır.

PMAT ve PMT dizayn raporlarında KTŞ gereği mutlaka Modifiye Proktor ve

Titreşimli Tokmak deney sonuçları yer almalıdır.

Dizayn karışım gradasyonu tolerens limitleri hiçbir zaman şartname alt-üst

limitleri dışına çıkmamalıdır. Dizayn raporları ve karışım gradasyonu

grafiklerinde bu hususa özellikle dikkat edilmelidir.

Yüklenici firma şantiye laboratuvarlarında gerçekleştirilmiş dizayn raporlarının

kontrolü ve onaylanması sürecinde, dizayn doğruluğunun kontrolü amacıyla

Modifiye Proktor-Titreşimli Tokmak, Yaş CBR, Metilen Mavisi deneylerinin

ARGE Başmühendisliği laboratuvarlarında yapılması gerekmektedir.

Karışım Dizayn Raporu sonuçlar kısmında sıkışma kontrolünde dikkate alınacak

deney yöntemi kriterleri ile birlikte verilmelidir.

Sıkıştırma deneyinde tek numune ile deney yapma yerine en az beş adet

hazırlanmış ayrı ayrı numuneler ile deney yapılması tercih edilmelidir.


60

PMAT (Alttemel TİP B) malzemesi için Yaş CBR değeri CBR ≥ 50 olmalıdır.

PMT malzemesi için Yaş CBR değeri CBR ≥ 120 olmalıdır.

6.2.3 Çimento Bağlayıcılı Granüler Temel (ÇBGT)

Çimento Bağlayıcılı Granüler Temel (ÇBGT) tabakası çakıl, kırılmış çakıl, kırılmış

cüruf, kırmataş ve ince malzeme kullanılarak, Tablo 6.12'de verilen gradasyon

limitleri içerisinde sürekli gradasyon verecek şekilde hazırlanan malzemenin uygun

oranlarda çimento ve su ile bir plentte karıştırılmasıyla hazırlanan ve yeterli bir

alttemel tabakası üzerine, bir veya birden fazla tabakalar halinde, projesinde

belirtilen plan, profil ve enkesitlere uygun olarak serilip sıkıştırılmasıyla oluşturulan

tabakadır.

Tablo 6.12 ÇBGT Tabakası Gradasyon Limitleri

Elek Açıklığı

mm inch % Geçen

37,5 1 1/2 100 25 1 72 - 100 19 3/4 60 - 92 9,5 3/8 40 - 75 4,75 No.4 30 - 60 2,00 No.10 20 - 45

0,425 No.40 8 - 25 0,075 No.200 0 - 10

Çimento Bağlayıcılı Granüler Temel tabakasının yapımında kullanılacak olan agrega,

KTŞ'de belirtilen özellikleri sağlamalı ve kullanılacak malzeme, sürekli gradasyona

sahip olmalıdır.

Agrega işyeri karışım formülüne göre su ve çimento ile harman tipi (batch) veya

sürekli çalışan plentlerde karıştırılmalıdır.

Karışımın hazırlanması sırasında agrega, su ve çimento beslemesinde kesiklilik ve

düzensizlik olmamalı, karıştırma süresi karışımının homojenliğini sağlayacak şekilde

belirlenmelidir.

Karışımın su içeriği, Modifiye Proktor Deneyi ile bulunan optimum su içeriğinden az

olmamalı veya bu değerin üzerinde + 0,5'den fazla olmamalıdır.

Karıştırıcıya su ilave edildiğinde çimento topaklarının oluşmasını önlemek için

agrega ve çimento daha önce yeteri kadar karıştırılmış olmalıdır.


61

Agreganın doğal su içeriği, karıştırma işlemi süresince agrega ve çimentonun

homojen ve tam olarak karışıma engel olacak kadar yüksek olmamalıdır.

Çimento bağlayıcılı granüler temel tabakasının serme ve sıkıştırma işlemlerinin

belirli bir süre içerisinde tamamlanması gerekir. Normal Portland çimentoları

kullanılarak yapılan karışımın, karıştırıcıdan çıkışından itibaren yerine nakli, serme,

sıkıştırma ve reglaj işlemleri 2 saat içerisinde bitirilmelidir.

Karışım; plentten temiz ve üzeri branda örtülü araçlarla, en fazla 30 dakikada

serileceği yere nakledilmelidir.

Hava sıcaklığının 5°C'nin altında olduğu durumlarda ve yağmurlu havalarda ÇBGT

üretimi yapılmamalı ve karışım donmuş yüzey üzerine serilmemelidir.

BÖLÜM 7 NUMUNE ALMA METOTLARI


62

7. NUMUNE ALMA METOTLARI

Zeminlerin özelliklerinin (dane yapısı, derecelenme, tabakalanma, geçirimlilik,

şişme, çökme, sıkışma, sıvılaşma vb.) belirlenmesi amacı ile yapılacak laboratuvar

deneylerinde kullanılmak üzere seçilen örneklere numune denir. Numune, alındığı

yerdeki malzemeyi en iyi temsil etme özelliğine sahip ve numunenin boyutu,

yapılacak deneylere ve agreganın nominal maksimum boyutuna bağlı olarak yeterli

miktarda olmalıdır. Temsili numune almak en az deney kadar önemlidir. Yol

inşaatında, 200- 300 m aralıkta numune almak yeterli olmakla birlikte, toprak

yapısının değişiklik gösterdiği yerlerde, heyelan, zayıf zemin, kritik yükseklikte

yarma/dolgu vb. kesimlerdende ayrıca numune almak gereklidir.

Numune alma işlemi, el ve el burguları, mekanik burgular, kürekler, kepçe, kabul

edilebilir boyutlarda numune alma tüpleri, kazı makinaları ile darbeli veya dönmeli

sondaj makinaları ile gerçekleştirilmektedir. Numune almak üzere; zeminin yapı,

cins ve özelliklerine uygun olarak, kademeli, dik ya da eğimli olarak açılan çukurlara

araştırma çukuru (AÇ) denilmektedir. Mevcut yolun üstyapı tabanını araştırmak için

açılan çukura ise üstyapı araştırma çukuru (ÜAÇ) denilmektedir.

Karayolu çalışmalarında AÇ / ÜAÇ yerlerinin belirlenmesinde ve numune almada en

önemli unsur, AÇ / ÜAÇ açılacak ve dolayısıyla numune alınacak yerin seçimidir.

Herhangi bir zemin üzerinden yer seçilirken, buranın mevcut zemini en iyi temsil

eden yer olmasına özen gösterilmelidir (Şekil 7.1). Açılan Araştırma çukurunda

farklı zemin katmanları, litolojik bilgiler ayrıntılı olarak tanımlanmalıdır (Şekil 7.2).

Şekil 7.1 Projelendirilmiş Yola Ait Profil


63

Şekil 7.2 Araştırma Çukuru Logu

Fotoğraf 7.1 Üstyapı Araştırma Çukuru (ÜAÇ)


64

7.1 Taban Toprağından Numune Alınması

Taban toprağından iki türlü numune alınmaktadır.

7.1.1 Örselenmiş Numune Alma Yöntemleri

Zeminin tabii haldeki yapısının değiştirilmesiyle alınan numunelere, örselenmiş

numune denir. Numune alınacak yer seçildikten sonra, yüzeydeki bitkisel toprak

tabakası temizlenmeli ve delme işlemi siyah kotun 60 cm altına kadar devam

etmelidir. Çıkan toprak, branda üzerine toplanır kürek ile karıştırılarak numune

torbalarına alınır. Alınacak numune miktarı, malzemenin nominal dane çapına ve

kullanılacağı deneye göre ayarlanır.

Yolun özellikle yarma kısımlarında ‘kazarak çukurdan numune alma’ metodu

uygulanır. Açılacak çukur hacmi içinde rahat çalışmayı sağlayacak büyüklükte

olmalı ve derinliği, kırmızı kotun 60 cm altına kadar devem etmelidir. Açılacak

çukurda malzemenin yarma malzemesinin tamamını temsil edecek nitelikte olması

gerekir. Çukur açıldıktan sonra dibi iyice temizlenip branda yayılır. Çukurun

duvarlarından biri üzerinde yüzeydeki bitkisel toprağın altından itibaren kazma ile

bir oluk açılarak, çıkan malzeme branda üzerinde toplanır ve kürek ile karıştırılarak

numune torbasına alınır. Eğer çukur kırmızı kotun 60 cm altına kadar açılamıyorsa,

çukurun dibinden itibaren aynı derinlik elde edilinceye kadar burgu ile delinerek

ikinci bir numune alınır.

Açılan çukurda farklı zemin katmanları varsa ve karışık numune alınmak isteniyorsa,

duvarda açılacak oluğun, kesit boyunca aynı olmasına dikkat edilmelidir. Numune

yalnız bir katmandan alınacaksa, diğer katmanlara ait malzemelerle karıştırmamaya

özen gösterilmelidir.

Zemin Numuneleri

Örselenmiş Örselenmemiş

Zeminin yerindeki yapı, doku ve

özelliklerinin tümünü bünyesinde bulunduran

zemin numuneleridir.

Yapısının doğal durumu bozulmuş

zemin numuneleridir.


65

Alınan numune yapılması istenilen deneylerden fazla ise branda üzerinde koni

şeklinde yığılıp, tepesinden bastırılarak yayılır ve üst yüzeyden dört eşit parçaya

bölünür. Çapraz parçalar alınarak kalan malzeme tekrar karıştırılır. Bu işlem istenilen

miktarda malzeme kalıncaya kadar sürdürülür.

Şekil 7.3 El Burgusu İle Numune Alma Şekil 7.4 Çukurdan Numune Alma

7.1.2 Örselenmemiş Numune Alma Yöntemleri

Taban toprağının, doğal haldeki doğal su içeriği ve doğal yoğunluktaki durumundan

numune almak için örselenmemiş numune alınması gereklidir. Bu yöntem, daha çok

ince daneli zeminler için uygun olup, CBR (Kaliforniya Taşıma Oranı) deneylerinde

kullanılmak üzere alınmaktadır.

Bunun için çelik kesme halkası, CBR kalıbına (152 mm çapında ve 177,8 mm

yüksekliğinde) yerleştirilir. Kalıbın içine, 150,8 mm çapında ve 61,37 mm

yüksekliğinde aralık diski konur ve kalıp, düzeltilmiş zemin yüzeyi üzerine

yerleştirilir. Kalıbın iki kenarından, yeterli miktarda basınç uygulanarak kalıp

toprağa batırılır. Bu sırada, kalıbın içinden yukarıya doğru gelen toprak, diski

yukarıya kaldırır. Kalıbın çevresi kazılarak bir hendek açılır ve kalıp basınçla aşağıya

doğru inerken, bir yandan da bıçak ile kalıbın dış tarafı kazınarak, kalıbın kolay

ilerlemesi sağlanır. Basınç işlemi, tahta bir plaka yardımıyla yapılır. Disk kalıbın üst

seviyesine geldiğinde basınç işlemi durdurulur ve kalıp içindeki numunenin durumu

bozulmadan zeminle ilişkisi kesilir. Numune yüzeyi tesviye edilir ve daha sonra

rutubet kaybını önlemek için her iki açık yüz parafinle kapatılır.


66

7.2 Malzeme Ocaklarından Numune Alınması

7.2.1 Ariyet Ocaklarından Numune Alma

Ariyet ocaklarından alınacak numune ariyet bünyesindeki kullanılacak malzemenin

tamamını temsil edecek özellikte olması gerekir. Ocaktan kullanılacak olan malzeme

hangi derinliğe kadar inecek ise, numuneler de yüzeyden itibaren aynı derinliğe

kadar olan kısımdan alınmalıdır. Ayrıca ariyetten kullanılacak malzeme miktarına

bağlı olarak, numune adedi artırılmalıdır.

Burgu ile delinebilecek zeminlerde büyük el burgusu kullanılabilir. Bunun için,

üstteki bitkisel toprak temizlenir. Temizlenen yerin yanına branda serilerek, zemin

delinmeye başlanır. Burgu, numune alıcı kısmın her doluşunda yukarıya çekilerek,

numune branda üzerine boşaltılır. İşletme için önerilen derinliğe kadar delme

işlemine devam edilir. Branda üzerinde toplanan malzeme, bakkal küreği ile

karıştırılarak harmanlanır ve istenilen malzeme miktarına göre, tamamı veya

dörtleme yöntemi ile bölünerek istenilen miktarı alınır.

Büyük el burgusu ile numune alma imkânı yoksa işletme için önerilen derinliğe

kadar çukur kazılarak, kazılan çukur dipleri temizlenir ve branda yayılır. Üstteki

bitkisel toprağın altından itibaren çukurun bir duvarı boyunca oluk açılır. Toplanan

malzeme, brandanın uçları bir araya getirilerek, dökülmeden dışarıya alınır. İyice

harman edilip karıştırılan malzeme, istenilen malzeme miktarına göre, tamamen veya

dörtleme yolu ile bölünerek, bir kısmı numune olarak alınır.

Alınacak numune miktarı, ince daneli malzemeler için en az 30 kg; iri daneli

malzemeler için, en az 60 kg olmalıdır.

7.2.2 Kum-Çakıl Ocaklarından Numune Alma

Malzeme açık bir ocaktan alınacaksa, numune ocağın yan yüzeyi ve yüzey boyunca,

üstten aşağıya doğru bir oluk açılarak alınır. Bu sırada yabancı malzemelerin üstten

aşağıya dökülmemesine özen gösterilmelidir. Ayrıca, aynanın iç kısmındaki

malzemenin özelliklerini belirlemek amacıyla alınacak malzeme miktarına bağlı

olarak, oluk civarında birkaç çukur açılmalıdır. Açılan çukur önce göz ile kontrol

edilerek malzemeler arasında bir fark yoksa numune çukurunun bir yüzü boyunca

sıyrılarak alınır. Eğer çukurda farklı malzeme katmanları varsa (dane büyüklüğü,

renk farklılıkları gibi), değişik derinliklerden de deneylere yetecek miktarda ayrı ayrı


67

numune alınır. Ocağın ortalama özelliğinin belirlenmesi gerekiyorsa, ayrı ayrı

alınmış numuneler birleştirilir veya çukur boyunca katman ayrımı yapılmaksızın

sıyırma ile numune alınır.

Malzeme kapalı bir ocakta ise numuneler çukur açılarak alınır. Çukur sayısı ve

derinliği, ocaktan çıkarılıp kullanılacak malzeme miktarına bağlıdır.

Malzeme dere yataklarından alınacaksa, dere boyu ayrıntılı bir şekilde kontrol edilip

yukarıda belirtilen yöntemle gereği kadar çukur açılıp numuneler alınmalıdır.

Malzeme özelliklerinin değişmediği ocaklarda her 1000 m³ için bir numune alınması

yeterlidir. Kum-çakıl ocaklarından alınan numune en az 100 kg olmalıdır.

7.2.3 Taş Ocaklarından Numune Alma

Numune alırken taş ocaklarının renk ve yapı bakımından değişiklik gösterip

göstermediği kontrol edilmelidir. Değişik renk ve yapı gösteren kesimlerin hava ile

temas etmemiş kısımlarından ayrı ayrı numune alınmalıdır. Alınacak numune miktarı

en az 100 kg olmalıdır.

Arazide serpilmiş halde bulunan taş ve molozlardan numune alırken, arazi dikkatle

kontrol edilmeli, taş cinsleri ile bunların yığındaki durumları kaydedilmeli ve

üstyapı, beton, taş dolgu vb. imalatlarda kullanılabileceği düşünülen her cins taştan

ayrı ayrı numune alınmalıdır.

7.2.4 Konkasörden Numune Alma

Konkasörde kırılarak hazırlanan malzemenin, dane boyutu dağılımı ve diğer bazı

fiziksel özelliklerinin belirlenmesi amacıyla konkasörden numune alınması gerekir.

Numune, konveyör bandından, malzeme dökülürken, döküldüğü yerden veya

stoklardan alınması durumunda aşağıdaki hususlara dikkat edilmelidir.

Banttan Dökülen Malzemeden Numune Alma

Konkasör üretiminde banttan malzeme dökülürken tüm enine kesiti içerecek şekilde

numune alınması önerilir. Bu durumlarda, kısa aralıklarla birkaç küçük örnek

alınmalı ve toplam örnek oluşturmak için birleştirilmelidir.


68

Fotoğraf 7.2 Konkasör Banttan Dökülen Malzemeden Numune Alma

Konveyör Bantından Numune Alma

Temsili numune almak için en doğru aşamalarından birisi konveyör bantından

numune almaktır.

Fotoğraf 7.3 Konveyör Bantından Numune Alma Fotoğraf 7.4 Bant Örneklemesi için Uygun Cihaz

Bir konveyör banttan numune alırken, numuneyi elde etmek için bandın

durdurulması gerekir. Kayışın şekline uygun bir şablon imal edilmeli veya kayışın

üzerinde belirlenen kısımdaki malzeme temsili bir şekilde alınmalıdır.

Bant üzerinde iki şablon ekleyin veya iki aralık belirleyin ve numune için önerilen

miktarı elde etmek için bunları uygun şekilde aralıklandırın. Bandın tüm genişliği

için bant üzerinde malzeme bırakmayacak şekilde numune alınmalıdır. Banttan en az

üç (3) örnek alınır ve bunları bir kompozit numunede birleştirilir. Konveyör

bandının, her numune bölümünün alınması arasında en az iki (2) devir yapması

sağlanmalıdır. Titreşim nedeniyle ince malzeme dibe çökebilir. Islak malzeme, ince


69

tanelerin banda yapışmasına ve segregasyona neden olabilir. Bu nedenle numunenin

kaba kısmını bir kepçe veya kürekle ve kalanı bir fırça ile alınmalıdır.

7.2.5 Plentten Numune Alma

Yola serilecek malzemenin plentte hazırlandığı durumlarda, plentten çıkan ve plente

giren malzemelerin dane boyutu dağılımı, su içeriği gibi fiziksel özelliklerinin

belirlenmesi gerekir. Bu amaçla plente giren agreganın kalite kontrolü, stoklardan

alınan numune üzerinde yapılır. Plentten çıkan malzemenin kalite kontrolü ise,

karıştırıcıdan çıkan veya silodan kamyona dökülen malzemenin segregasyona

uğramamış kısımlarından dikkatlice alınan numuneler üzerinde yapılır. Aynı amaçla

plentten çıkıp, yola serilmiş olan malzemeden de numune alınabilir.

Sürekli çalışan plentlerde silolardan çıkıp karıştırıcıya giren karışımdan numune

alma işlemi bant üzerinde yapılır. Bunun için çalışan sistem durdurulur ve bant

üzerinde belli bir uzunluktaki (en büyük dane boyutu 37,5 mm olan malzeme için 80-

100 cm) malzeme alınır. Bu numune üzerinde yapılan dane boyutu dağılımı tespiti ile

plenti besleyen silo kapaklarının ayarı konusunda bilgi edinilir.

7.2.6 Taşıma Araçlarından Numune Alma

Taşıma aracındaki malzeme görsel olarak dört bölüme ayırılır. Her bölümde bir

örnekleme yeri belirlenir. Yüzey segregasyonunu önlemek için yaklaşık 30 cm

malzeme kaldırılır. Bu seviyelerin altındaki her bölümden bir örnek elde edilir. Nihai

olarak bu örnekler birleştirilerek tek bir numune elde edilir.

7.2.7 Stoklardan Numune Alma

Stok sahasının oluşturulması sırasında ayrışma meydana gelme potansiyeli

nedeniyle, temsili numunenin alınmasında büyük özen gösterilmesi gerekmektedir.

Farklı elek aralığında üretilmiş stoklardan agrega numunesi alırken, numuneye

yalnızca numune alma noktasındaki malzemenin dahil edilmesini sağlamak için

gerekli hassasiyet gösterilmelidir. Bu nedenle yığının çeşitli yerlerinden aynalar

açılarak numune alınır. Numune, aynanın yüzeyi boyunca alınmalıdır. Bu arada

tabana yakın olan malzemenin, ayrışma olayının etkisi ile yığın içindeki malzemeden

daha iri olacağı dikkate alınmalıdır. Ayrıca, numune alınması sırasında ayrışmanın

olmamasına özen gösterilmelidir.


70

Şekil 7.5 İri Agregadan Uygun Numune Alma

Numunenin belirtilen alandan alınabilmesi için malzemenin yığından aşağı akışını

önlemek için ahşap levha veya metal levha gibi bir bariyer kullanılmalıdır. Yatay

yüzey oluşturmak için dökülen malzeme atılacaktır. Yatay ve dikey yüzlerin kesişme

noktasına mümkün olduğunca yakın olan yatay yüzeyden numune alınır. Örnekler,

yığının üst, orta ve alt üçte birlik kısmından malzeme alınarak yapılmalıdır. Tek bir

numune oluşturmak için örnekleri birleştirilir.

Fotoğraf 7.5 Örnekleme için Uygun Bariyer Kullanımı Önerilir

İnce agregadan numune 3 cm çapında ve 180 cm uzunluğunda numune boruları ile

alınabilir. Kaba ve orta yığınlarda olduğu gibi, tek bir temsili numune elde etmek için

yığının üst, orta ve alt üçte birlik kısmından olmak üzere bu borularla değişik


71

yerlerinden ve derinliklerinden gereği kadar malzeme alınır. Kum stoklarından

numune alınırken üst tabaka rutubetli kısma kadar atılır ve sonra numune alınır.

Şekil 7.6 İnce Agrega Stoklarının Uygun Örneklemesi

7.2.8 Yoldan Numune Alma

Figüreden Numune Alma

Yapılmış veya yapılmakta olan bir yolun kalite kontrolü sırasında çeşitli

tabakalardan numune alınır. Yapılmakta olan bir yola serilmek üzere figüre edilmiş

malzemeden figürenin enkesitinde bir ayna açılarak numune alınabilir.

Figüre örneklemesi genellikle granüler/kırmataş alttemel veya temel malzemeleri

için kabul sürecinde kullanılır. Numune, agrega üretildikten sonra figüreden veya yol

yüzeyinden alınmalıdır. Bir figüre örneklemesinin bilinen tipik yöntemi, figürelerin

tepesini düzeltmek ve en az üç rastgele konumu örneklemek ve malzemeyi tek bir

örnekte birleştirmektir.

Şekil 7.7 Figüreden Numune Alma


72

Serilmiş Malzemeden Numune Alma

Yola serildikten sonra ve sıkıştırmadan önce numune alınması daha uygundur. Yola

serilmiş malzemeden numune almak için 1 m² lik alana serilen malzeme derinliğine

kadar inilerek numune alınır.

Yolun bozulmaması için, bankete yakın yerden numune almak daha uygundur. Bu

yöntemle yolun bozulması söz konusudur. Bunu önlemek için, yolun şevinde

segregasyona uğramış malzeme sıyrılıp, çukur açılarak istenilen tabakaya ait

malzemeden numune alınabilir.

Yol yüzeyinden numune alırken, numuneye ait tüm malzeme tam derinlikte elde

edilmelidir. Numuneyi alırken tabakanın altında bulunan malzemelerin hiçbirinin bu

numuneye dahil edilmemesini sağlamak için dikkatli olunmalıdır. Tabandan veya

diğer tabakalardan malzeme karışırsa numune bozulmuş olarak kabul edilir ve bu

durumda yeni numune alınmalıdır.

7.3 Alınacak Numune Miktarları

Numune miktarları, bu numuneler üzerinde yapılacak olan deneylere bağlıdır. Özel

deneyler veya araştırma için istenen numune ağırlığı belirtilmemişse bazı standart

deneyler için gerekli numune ağırlıkları Tablo 7.1’de belirtilmiştir.

Tablo 7.1 Deneyler İçin Gerekli Malzeme Ağırlıkları

Deneyin Adı Zemin Grupları

İri Daneli Orta Daneli İnce Daneli

Dane Boyu Dağılımı 20 kg 5 kg 500 g

Kıvam Limitleri 1000 g 500 g 250 g

Sıkıştırma Deneyleri 40 kg 40 kg 40 kg

Kaliforniya taşıma Oranı (CBR) 12 kg 12 kg 12 kg

Los Angeles Aşınma 5 kg - -

Hava Tesirlerine Karşı Dayanıklılık

(Donma Deneyi) 1 kg - -


73

7.4 Numunelerin Toplanması ve Etiketlenmesi

Numunelerin laboratuvara gönderilmesi için çok sıkı dokunmuş torbalar kullanılır.

Doğal su içeriğinin belirlenmesi amacıyla alınan numuneler için, madeni veya cam

kap kullanılmalıdır. Kapların ağzı parafinlenerek veya bantlanarak su geçirmez

duruma getirilir.

Laboratuvara gönderilen numuneler etiketlenmelidir. Etiketlerin üst parçası, torbanın

üstüne bağlanır. Diğer parçalardan biri torbanın içine konulur. Diğer parça ise

laboratuvara gönderilen yazıya eklenir.

Her numune için numunenin alındığı yer ve numune numarası etiketteki özel yerine

yazılır. Numune ile dolu torbalar su ve yağmurdan korunmalıdır. İş bitiminde ağızları

bağlı olarak, etiketleri kaybedilmeksizin topluca nakledilmelidirler.

Tablo 7.2 Örnek Numune Etiketi

NUMUNE NO

NUMUNE CİNSİ

NUMUNENİN ALINDIĞI YER

GELİŞ TARİHİ

BÖLÜM 8 TOPRAK VE STABİLİZASYON DENEYLERİ

VE DENEY METOTLARI


74

8. TOPRAK VE STABİLİZASYON DENEYLERİ VE DENEY METOTLARI

Toprak ve Stabilizasyon Laboruvarında Uygulanan Deneyler ve Standartlar

Tablo 8.1 Toprak ve Stabilizasyon Laboratuvar ve Arazi Deneyleri ile Standartları

DENEY ADI STANDART

DANE BOYUTU DAĞILIMININ TAYİNİ

Elek Analizi Deneyi AASHTO T 11, AASHTO T27, TS EN ISO 17892-4

Hidrometre Deneyi AASHTO T 88, TS EN ISO 17892-4

Su Muhtevası Tayini Deneyi AASHTO T 265, TS EN ISO 17892-1

KIVAM LİMİTLERİ (ATTERBERG LİMİTLERİ) TAYİNİ

Likit Limit (LL) Plastik Limit (PL) ve Plastisite İndeksi (PI) AASHTO T 89, AASHTO T 90, TS EN ISO 17892-12

Konik Penetrasyon Deneyi TS EN ISO 17892-12

Büzülme Limitinin Tayini Deneyi AASHTO T 92, ASTM D4943-18

SIKIŞTIRMA DENEYLERİ

Standart Proktor Deneyi AASHTO T 99, TS 1900-1 Modifiye Proktor Deneyi AASHTO T 180, TS 1900-1 Titreşimli Tokmak Deneyi TS 1900-1

AGREGA DENEYLERİ

Yassılık İndeksi TS EN 933-3

Kum Eşdeğeri Tayini Deneyi AASHTO T 176, TS EN 933-8+A1

Kırılmışlık Yüzdesi Tayini Deneyi TS EN 932-2 Metilen Mavisi Deneyi TS EN 933-9+A1 Agregaların Parçalanma Direncinin Tayini (Los Angeles Metodu) AASHTO T 96, TS EN 1097-2 Hava Tesirlerine Karşı Dayanım Deneyi (MgSO4 Don Kaybı Deneyi) TS EN 1367-2 ÖZGÜL AĞIRLIK DENEYLERİ İri Malzemenin Özgül Ağırlığının Bulunması TS EN ISO 17892-3 İnce Malzemenin Özgül Ağırlığının Bulunması TS EN ISO 17892-3 DAYANIM DENEYLERİ

Kaliforniya Taşıma Oranı (CBR) Deneyi AASHTO T 193

ARAZİ DENEYLERİ

Arazi CBR Deneyi Kum Konisi Deneyi AASHTO T 191 Kasnak Metot Deneyi Nükleer Metot Deneyi ASTM D-6938 Arazideki İri Agrega Miktarına Göre Maksimum Kuru Birim Ağırlık Düzeltmesi

Plaka Yükleme Deneyi TS 5744

STABİLİZASYON DENEYLERİ

Serbest Basınç Dayanımı Deneyi TS 17892-7 ESNEKLİK MODÜLÜ (Resilient Modulus)

Esneklik Modülü (Resilient Modulus) Tayini Deneyi AASHTO T 307 TEMEL TABAKASI ASTAR BAĞLAYICI DENEYLERİ Penetrasyon Tayini Deneyi Geçirimsizlik Tayini Deneyi


75

8.1 Dane Boyutu Dağılımının Tayini

Toprakların dane boyutlarının saptanması; toprakların sınıflandırılmasında,

üniformluk ve derecelenme katsayılarının belirlenmesinde, alttemel, temel, üstyapı

tabanı ve takviye projelerinde malzemelerin seçilmesinde önemlidir. Ayrıca, bir

topraktaki tanelerin (çakıl, kum, silt, kil) yüzde miktarlarının belirlenmesi; toprağın

diğer mühendislik özellikleri hakkında da önemli bilgiler edinilmesini sağlamaktadır.

Dane boyutu dağılımı, çeşitli boyutlardaki danelerin toplam malzeme içindeki

oranıdır.

Dane Boyutu Dağılımı Deneyleri;

1. Elek Analizi Deneyi

2. Hidrometre Deneyi

Elek analizi ile 0.075 mm’den daha büyük danelerin dane boyutu dağılımı

bulunurken, daha küçük daneciklerin dane boyutu dağılımı ise Hidrometre deneyi ile

bulunur.


76

8.1.1 Elek Analizi Deneyi (AASHTO T 11, AASHTO T 27, TS EN ISO 17892-4)

Kapsam

Bu deney metodu kare delikli elekler kullanılarak, toprakların 0.075 mm'den daha

büyük kısımlarının dane boyutu dağılımlarının saptanmasını kapsar.

Cihazlar

Terazi: En az 30 kg kapasiteli 0,1 gr hassasiyette (çakıl, kum malzeme için) ve en

fazla 8 kg kapasiteli 0,01 gr hassasiyette (kum, silt ve kil malzeme için) olmalıdır.

Elekler: Elek açıklıkları eleme sırasında malzeme kaybına neden olmayacak şekilde

monte edilmiş olmalıdır. Deneyde kullanılacak elek takımı aşağıda verilmiştir

(Tablo 8.2), (Fotoğraf 8.1).

Tablo 8.2 Elek Açıklıkları

Fotoğraf 8.1 AASHTO ve TS EN ISO Elek Serileri

Elek Açıklık (mm)

3’’ 75 2’’ 50

1 ½’’ 37,5 1’’ 25 ¾’’ 19

3/8’’ 9,5 No.4 4,75

No.10 2.00 No.40 0,425 No.200 0.075

AASHTO Elek Serisi

TS EN ISO Elek Serisi


77

Etüv: 110 ± 5 ˚C üniform sıcaklık sağlayabilecek kapasitede bir etüv kullanılır. Not 1: TS EN ISO 17892-4 standardına göre 105 ± 5 0C’lik bir kapasiteye sahip olmalıdır.

AASHTO T 11 standardına göre 110 ± 5 0C’lik bir kapasiteye sahip olmalıdır.

Bölgeç, rutubet kutuları, leğen, tepsiler, mala, bakkal küreği, tel fırça, havan,

lastik uçlu tokmak.

Deney Numunesinin Hazırlanması

Nominal maksimum dane boyutuna boyutuna göre deney için yeterli miktarda

numune alınır.

Deneye alınacak ince taneli malzeme ağırlığı (ince agrega) en az 500 gr olmalıdır.

Deneye alınacak iri taneli zeminler (kaba agrega) ağırlığı 20 kg olmalıdır.

Deneye alınacak ince ve kaba agrega karışımları (iri taneli karışık zeminler) ağırlığı

en az 5 kg olmalıdır. (Tablo 8.3).

Tablo 8.3 Deneyler İçin Gerekli Malzeme Ağırlıkları

Deneyin Adı Zemin Grupları

İri Daneli Orta Daneli İnce Daneli

Dane Boyu Dağılımı 20 kg 5 kg 500 g

Kıvam Limitleri 1000 g 500 g 250 g

Sıkıştırma Deneyleri 40 kg 40 kg 40 kg

Kaliforniya taşıma Oranı (CBR) 12 kg 12 kg 12 kg

Los Angeles Aşınma 30 - -

Hava Tesirlerine Karşı Dayanıklılık

(Donma Deneyi) 30 - -

Numune, temiz bir yere serilerek oda sıcaklığında kurutulur. Topaklar içeren killi bir

malzeme ise lastik uçlu tokmakla daneleri kırmadan dövülerek birbirine yapışmış

olan daneciklerin ayrılması sağlanır. Bazen bu şekilde hazırlanan numunenin tümünü

deneye alma olanağı olmadığından, malzemenin gerçek durumunu temsil edecek

şekilde miktarının azaltılması gerekebilir. Bunun için malzeme ya dörtlenir ya da

bölgeçten geçirilir.

Dörtleme: Dörtleme yapmak için numune düz ve temiz bir yere yayılır ve kürekle

iyice karıştırılır. Daha sonra numune konik bir yığın halinde toplanır ve üzerinden


78

bastırılarak, her tarafı aynı kalınlıkta olan bir daire şeklinde yayılır. Bu malzeme gibi

eşit parçaya ayrılıp, karşılıklı iki parça kalan tozları da fırça ile temizlenerek

tamamen alınır (Şekil 8.1).

Bu şekilde numune yarı yarıya azaltılmış olur. Eğer numune miktarı hâlâ fazla ise,

aynı işleme yeterince numune elde edilinceye kadar devam edilir. İri dane dörtlenen

parçalara eşit olarak dağıtmayabilir. Bu durumda bu daneler elle uygun bir şekilde

dörtlenen parçalar arasında dağıtılmalıdır. İri danelerin sayısı nedeni ile parçalar

arasında eşit olarak dağıtılamaması durumunda, bütün malzeme deneye alınmalıdır.

Şekil 8.1 Dörtleme Metodu İle Temsili Numune Hazırlanması

Bölgeç: Bölgeçle yönteminde numune, bölgeçin üst kısmındaki açıklıktan bir uçtan

diğer uca üniform olarak dağılacak şekilde boşaltılır. Normal olarak her iki taraftan

eşit miktarda numune akmalıdır. Bölgeçten geçirme işlemine istenilen miktarda

numune elde edilinceye kadar devam edilir. Bölgeçte her iki tarafta eşit sayıda kanal

olmalıdır ve toplam olarak iri agrega için en az sekiz, ince agrega için en az oniki

kanal olmalıdır (Şekil 8.2), (Fotoğraf 8.2).


79

Şekil 8.2 Numune Ayırıcı (Bölgeç) Şeması Fotoğraf 8.2 Numune Ayırıcı (Bölgeç)

Bölgeç veya dörtleme yolu ile alınması gereken numune miktarı malzemenin

maksimum dane boyutuna göre belli bir miktardan az olmamalıdır. Aksi takdirde

deneye alınan numune gerçek numuneyi temsil etmez. Malzemenin durumuna göre

numune iki farklı metotla deneye hazırlanır.

Eğer numunenin 4.75 mm elek üzerinde kalan iri denelerinin üzerine yapışmış, fırça

veya parmakla uzaklaştırılamayan killi kısımlar varsa ya da iri daneler yumuşak ve

kolayca dağılabilen bir yapıdaysa, numune deneye yaş olarak hazırlanır.

İri kısım temiz ve sağlam kısımlardan oluşuyorsa, deneye kuru olarak hazırlanır.

Numuneyi Deneye Yaş Hazırlama

Yeterli miktarda numune alınarak tartılır ve ağırlığı kaydedilir.

Tartılan numune 4.75 mm elekten elenerek iri ve İnce olarak iki kısma ayrılır.

4.75 mm elek üzerindeki iri kısım bir leğen içerisine alınarak üzeri su ile

doldurulur. İri daneler üzerine yapışmış olan ince kısımlar tamamen yumuşayıncaya

kadar bekletilir ve daha sonra 4.75 mm elekten yıkanır.

Elek boş bir tepsi içerisine yerleştirilir. Leğen içerisindeki malzemenin sıvı kısmı

eleğe dökülür. Geriye kalan ıslak iri kısım da eleğe aktarılır ve eleme işlemine

başlanır. Eleme işlemi elle karıştırılarak yapılır ve malzemenin ezilebilecek durumda

olanları elle ezilir. Bu arada elek yukarı aşağı hareket ettirilir. Malzeme tamamen

elendikten sonra, elek biraz yukarıya kaldırılıp mümkün olduğunca az su


80

kullanılarak temiz su ile yıkanır. Elek üzerinde kalan temiz iri kısım bir tepsiye

alınır. Bu işlemlere suda bekletilen malzeme bitene kadar devam edilir.

Tepsideki iri kısım 110 oC'deki fırında kurutulur ve 4.75 mm elekten tekrar elenir.

İri kısım doğrudan doğruya elek analizine alınır. İnce kısım ise ilk önceki 4.75

mm elekten eleme işlemi sırasında alta geçen ince kısma ilave edilir.

Yıkanarak 4.75 mm eleğin altına geçirilen sulu ince kısım bir süre bekletilerek

ince taneciklerin çökmesi sağlanır. Üstte kalan su pipetle çekilerek veya sifon

yapılarak uzaklaştırılır. Taneciklerin çökmesinin uzun zaman aldığı durumlarda,

fırında buharlaştırma yolu ile de su uzaklaştırılabilir. Deneye alınan numuneden likit

limit ve plastik limit deneyleri yapılmayacaksa sifon yapılarak suyu uzaklaştırılan

numune 110 °C fırında kurutulur. Suyun fırında buharlaştırma yolu ile uzak-

laştırılması halinde de fırın 110 °C'ye ayarlanabilir.

Ancak bu numuneden likit limit ve plastik limit deneyleri de yapılacaksa, kurutma

veya suyun uzaklaştırılması işlemi 60 °C sıcaklığındaki fırında yapılmalıdır. Böylece

kurutulan ince malzeme ilk önceki 4.75 mm elekten geçen ince kısma ilave edilir.

Sonuç olarak numune içerisinde ince malzemenin tamamı ayrılmış olur.

Bu şekilde hazırlanan ince malzeme iyice karıştırılarak, içinden elek analizi için

yeterli miktarda numune alınır.

Numuneyi Deneye Kuru Hazırlama

Bu metotla hazırlanan numune ile yapılan elek analizi sonucu, yaş metotla

olduğundaki kadar duyarlı olmamasına rağmen, iri kısmı temiz ve sağlam danelerden

oluşan malzemeler için yeterince doğru sonuç verir.

Bu yöntemde dörtleme veya bölgeçten bölme yolu ile alınan yeterli miktardaki

numune 4.75 mm elekten elenir. Elek üzerinde kalan iri kısım içerisindeki çakıl

olmayan kısımlar lastik tokmakla havan içerisinde dövülerek ezilir ve çakılların

üzerine yapışmış olan küçük parçacıklar tel veya kıl fırça ile temizlenir. Bu kısımlar

4.75 mm elekten geçen ince kısma ilave edilir.

Bu şekilde ayrılan iri ve ince kısımlar ayrı ayrı tartılarak ağırlıkları kaydedilir. Bu

metotda iri kısmın genellikle rutubetsiz olduğu kabul edilir. Bu nedenle bir rutubet

düzeltmesine gidilmez. İnce kısım ise rutubetsiz kabul edilemez. Gerçek ağırlığını

bulmak için 300 gr civarında rutubet numunesi alınır veya ince elek analizi için

alınacak olan numune aynı zamanda rutubet numunesi olarak kullanılır. Bunun için

elek analizine yetecek miktarda ince malzeme alınır ve tartılır. Bu numune 110 °C


81

fırında kurutulur ve daha sonra tartılır. Aradaki farktan yararlanarak su içeriği

yüzdesi bulunur. Bu şekilde kurutulmuş ve tartılmış numune ile hem toplam ince

malzemenin kuru ağırlığı bulunur hem de elek analizi yapılır.

Deney Yöntemi

AASHTO T 11 (ince kısmın elek analizi) ve AASHTO T 27 (iri kısmın elek analizi)

standartlarına göre;

İri Kısmın Elek Analizi: 4.75 mm elek üzerinde kalan, fırında kurutulmuş iri kısım

maksimum dane boyutuna göre sırası ile 75 mm, 50 mm, 37.5 mm, 25 mm, 19 mm,

9.5 mm ve 4.75 mm eleklerden elenir.

Her bir elek üzerinde kalan malzeme ağırlığı deney kartındaki yerine kaydedilir.

Eleme sırasında eleğe, üzerindeki malzemeyi sürekli olarak hareketli tutacak şekilde

yatay ve düşey hareketler yaptırılır, ara sıra da elek sarsılır. Eleme işlemine 1

dakikalık süre içerisinde, bir elekten geçen malzeme miktarı, o elek üzerinde kalan

malzeme miktarının % 1 'inden daha fazla olmayıncaya kadar devam edilir. Ayrıca

25 mm ve daha büyük elekler üzerinde kalan agregaların tek tek el ile denenerek

kontrol edilmesi gerekir.

İnce Kısmın Elek Analizi: Elek analizi için 4.75 mm elekten geçen ince kısmın kuru

ağırlığı bilinmelidir. Bunun için ince malzeme ya 110±5 °C fırında kurutulur ya da

bir rutubet numunesi alınarak, rutubet düzeltilmesi yardımı ile kuru ince malzeme

miktarı bulunur.

İnce malzeme içerisinden temsili olarak en az 500 gr numune alınarak elek

analizinde kullanılmak üzere tartılır.

Bu numune bir kaba konulur ve üzerine su ilave edilir.

Yaklaşık 18 saat suda bekletilerek numune içerisindeki yumuşak kısımların, birbirine

yapışmış taneciklerin ayrılması sağlanır. Daha sonra bu numune 0.075 mm açıklığa

sahip elek üzerine boşaltılır ve malzeme alttan berrak su akana kadar musluk suyu ile

yıkanır. Yıkama işleminin sonunda elek üzerinde kalan malzemeler bir kaba alınarak

110 °C etüvde sabit ağırlığa gelinceye kadar (≈ 24 saat) kurutulur. Daha sonra

fırından çıkarılıp, oda sıcaklığına kadar soğutulan ince malzeme sırası ile 2.0 mm,

0.425 mm ve 0.075 mm eleklerden elenerek, her elek üzerinde kalan malzeme tartılır

ve deney formuna yazılır.


82

Not 2: 0.075 mm sahip elek çok ince olduğundan yırtılmasını engellemek için üzerine koruyucu 0.425

mm eleğin konulması tavsiye edilir.

Not 3: TS EN ISO 17892-4 standardına göre yukarıda işlemler tekrar edilir. Sadece ince kısmın elek

analizinde 0.075 mm elekten sonra yıkama işlemi için 0.063 mm elek de kullanılır.

Not 4: TS EN ISO 17892-4 standardına göre yapışmış taneciklerin ayrılması için 2 gr sodyum

polifosfat kullanılabilir. AASHTO T 11 standardına göre çözelti kullanılmaz.

Not 5: Deneye alınan numune çakılllı ezilebilen bir malzemeyse, malzeme elek analizi yapılmadan

önce lastik tokmakla ezilir daha sonra kaba–ince malzeme olarak ayrılır (kaba malzeme No:4 üstü

malzemedir). Kaba mazleme suda 16 saat bekletildikten sonra etüvde 60 ° C kurutularak elek analizi

yapılır.

Not 6: Elek analizi yapılacak numune arazideki zemini temsil edecek şekilde alınmalıdır.

Hesaplamalar

4.75 mm elek üzerinde kalan malzeme deney formunda iri malzeme olarak

kaydedilir. Toplam malzeme ağırlığından iri malzeme ağırlığı çıkarıldığında geriye

kalan malzeme ince malzeme ağırlığıdır.

Su içeriği tayini;

% Su içeriği (w)= [(wy - wk) / wk] x 100

wy: Rutubetli malzeme ağırlığı

wk: Kuru malzeme ağırlığı

w: % su içeriği

Yaş malzeme ağırlığından hesaplanan su içeriği oranına göre düzeltme yapılarak

kuru malzeme ağırlığı saptanır.

wk = [wy / (100 + w)] x 100

Deneye alınan toplam kuru malzeme ağırlığı, rutubet düzeltilmesi yapılmış ince

malzeme ile iri malzeme ağırlığı toplamıdır.

Her elekte kalan malzeme yüzdesi aşağıdaki gibi hesaplanır.

B = (A / L) x 100

B: elekte kalan malzeme %si

A: elekte kalan toplam malzeme ağırlığı

L: Deney alınan toplam malzeme ağırlığı

Toplam elekten geçen malzeme % si, toplam elekte kalan malzeme yüzdesinin

100'den çıkarılması ile bulunur.


83

İnce elek analizinde önce deneye alınan 4.75 mm elek altı ince malzeme miktarına

göre toplam elekte kalan malzeme yüzdeleri bulunur. Sonra iri elek analizinde tespit

edilen 4.75 mm elekten geçen malzeme oranı ile çarpılarak tüm malzeme içindeki

oranları saptanır.

G = (F x C No.4) / 100

G: Düzeltilmiş her elek üzerinde kalan %

F: her elek üzerinde kalan %

C No.4: Elek analizinde 4.75 mm (No. 4) Elekten geçen %

Elekten geçen malzeme % lerini bulmak için elekte kalan her bir değer 4.75 mm

elekten geçen malzeme % sinden çıkarılır.

Sonuçlar % 0,1 yakınlıkta forma kaydedilir.

Tablo 8.4 Elek Analizi Deneyi Örnek Deney Föyü

Lab No :Numuneyi Gönderen : Kurutma Şekli : Tabii/OdadaProje Adı : Numune Kabul Tarihi :Numune No : Deneye Başlama Tarihi :Malzeme Cinsi : Deneyin Bitiş Tarihi :Km :Olcay YILMAZ (06.01.2010

9373 a) Kap+Yaş Num. 715,8 450,2897 b) Kap+Kuru Num. 703,4 84,78476 c) Su A ğırlığı 12,3 365,52969 d) Kap ağ.(No.15) 104,0 358,05506 e) Kuru Numune 599,55393 w) Su İçeriği,% 2,1

ELEKTE KALAN (g)

(A) TOPLAM ELEKTE

KALAN (g)

(C) T OPLA M ELEKT EN GEÇEN

% 100-(B)

3" 0 0 1002" 0 0 100

1½" 0 0 1001" 0 0 100

3/4" 679 679 91,93/8" 1801 2480 70,3No.4 490 2969 64,5

(D) (E) (F) (G) (H)(E)×100/IIId (F)×(C No 4)/100 (C No4)-(G)

No.10 139,6 139,6 39,0 25,1 39,4No.40 132,4 272,0 76,0 49,0 15,5No.200 45,8 317,8 88,8 57,3 7,2

Moloz (%) Kum (%)Çakıl (%) İnce (%)

Not: Ölçüm belirsizliği %95 (k=2) güven aralığında hesaplanmıştır.Kullanılan Aletler:

0,420,075

35,5 7,2 100,0

50 0,037,5 0,0

0,0 57,3 Toplam (%)

25,4 0,019,1 8,19,52 29,74,75 35,5

2,00

8362f) Düzeltilmiş İnce,g L=Id+If

75 0,0

ELEK AÇIKLIĞI (B) TOPLAM ELEKTE KALAN %

e) İnce Kısım,g TO PLA M KURU NUMUNE

b) Kap,g b) Kap ağırlığı

c) Numune,g c) Numune

d) Kaba Kısım,g d) Kuru Numune

AASHTO T11,T27

I-TARTIMLAR II-SU İÇERİĞİ TAYİNİ III-No.4'den GEÇEN BÖLÜNMÜŞ NUMUNEa) Numune+Kap,g a) Numune+Kap

Ariyet Ocağı MalzemesiDeney Standartı :

Ariyet 5Dolgu Malzemesi


84

8.1.2 Hidrometre Deneyi (AASHTO T 88, TS EN ISO 17892-4)

Kapsam

Hidrometre analizleri, toprak partiküllerinin, farklı çökelme hızlarına bağlı olarak

suda çökelmesi esasına dayanır.

Toprak ve toprak-agrega karışımlarının No: 200 (0.075 mm)'den daha küçük

kısmının dane boyutu dağılımının özellikle zemin içindeki kil ile silt miktarlarının

belirlenmesi amacıyla yapılır. Kil ve silt miktarı sıvılaşma analizinde kullanılır.

Cihazlar

Terazi: 0.1 gr ve 0.01 gr hassasiyette iki terazi.

Karıştırıcı: Yüksüz olarak dakikada 10.000 devirlik bir hızla düşey bir mili

döndürmek için uygun bir şekilde yerleştirilmiş bir elektrik motorundan, metal,

plastik veya sert lastikten yapılmış, sökülüp takılabilen karıştırma pervanesi ve

ayrıştırma kaplarından meydana gelen bir karıştırıcı.

Hidrometre: Karayollarında kullanılan ve 152 H olarak isimlendirilen hidrometreler

-5, +60 g/l arasında derecelendirilmiştir. Bu ölçeğin ayarlanması sırasında 20 °C saf

suyun özgül ağırlığının 1.000 ve süspansiyondaki toprağın özgül ağırlığının 2.65

olduğu kabul edilmiştir.

Çökeltme (süspansiyon) Silindiri: Yaklaşık 45 cm yüksekliğinde 63.5 mm çapında

1000 ml hacmi çizgi ile işaretlenmiş ve tabandan itibaren 36±2 cm yüksekliğinde

1000 ml hacim oluşturan iç çapa sahip düzgün, silindirik camdan yapılmış bir

çökeltme silindiri.

Termometre: 0.5 °C duyarlı termometre.

Elekler: Standarta uygun, kare delikli 2.0 mm ve 0.075 mm açıklığa sahip elekler.

Deney süresince süspansiyonu yaklaşık 20 °C sıcaklıkta tutabilecek bir oda veya su

banyosu.

Beher: 250 ml

Kronometre


85

Şekil 8.3 İnce Daneli Zeminlerde Dane Çapı Dağılımının Bulunması İçin Kullanılan Dansimetre

Çözeltiler

Toprak daneciklerini birbirinden ayırmak ve tekrar birleşmelerini engellemek için

bazı ayrıştırıcı çözeltiler kullanılır (Tablo 8.5).


86

21.6 g Sodyum Polifosfat

Saf su ile eritilir

Sodyum Karbonat ilave edilerek pH ayarlanır

Tablo 8.5 Ayrıştırıcı Çözeltide Kullanılan Tuzlar

Kimyasal Adı Katılacak Tuz Miktarı

(gr) Formulü

Sodyum hegzametafosfat 40 NaPO3 veya (NaPO3)6

Sodyum polifosfat 21.6 Na12P10O31

Sodyum tripolifosfat 18.8 Na5P3O10

Sodyum tetrafosfat 35.1 Na6P4O13

Fotoğraf 8.3 Ayrıştırıcı Çözeltinin Hazırlanması

Tabloda belirtilen miktarda tuzlardan biri alınarak tartılır ve yeteri kadar saf su ile

eritilerek 1 litreye tamamlanır. Ayrıştırıcı çözelti pH=8-9 olduğunda etkilidir. Bu

nedenle hazırlanan çözeltinin pH’ı %5’lik sodyum karbonat (Na2CO3) ile ayarlanır.

Hazırlama ve son kullanma tarihleri şişenin üzerine yapıştırılan bir etikete

yazılmalıdır. Hazırlanan çözelti en geç 1 ay içerisine kullanılmalıdır.


Killi topraklarda 50 gr kumlu topraklarda 100 gr civarında numune yeterlidir. Çok

killi topraklarda deneye alınacak malzeme miktarı daha az olmalıdır.

Deney Yöntemi

Tartılan numune 250 ml lik behere konur ve üzerine hazırlanmış olan ayrıştırıcı

çözeltiden 125 ml ilave edilir. Cam çubukla iyice karıştırılır ve kil-silt boyuntundaki

daneciklerin birbirinden ayrışması için en az 16 saat bekletilir.


87

Numune+çözelti Numune+çözelti+saf su

Numune daha sonra ayrıştırma kabına alınır. Beherin kenarında kalabilecek toprak

danecikleri de saf su ile yıkanarak bütün numune ayrıştırma kabına alınır. Kaba

yarısından fazlası doluncaya kadar saf su konur ve karıştırıcı 1 dakika süreyle

çalıştırılır.

Hazırlanan karışım 1 litrelik çökeltme silindirine aktarılır ve üzeri saf su ile 1 litreye

tamamlanır.

Fotoğraf 8.4 Çözeltinin Hazırlanması

Bu şekilde hazırlanan karışım, daha önceden hazırlanmış olan 20 °C’deki sabit

sıcaklıktaki su banyosu içerisine yerleştirilir. 1 saat süreyle bekletilir. Deney

süresince süspansiyonun ortalama sıcaklığında +2°C'den daha fazla sapma

olmamalıdır.

Karışım, sabit sıcaklığa geldikten sonra çökeltme silindirinin ağzı mantar tıpa ile

sıkıca kapatılıp iki el ile tutularak alt üst edilmek yoluyla 1 dakika süreyle karıştırılır.

1 dakikalık sürede yaklaşık 60 defa çalkalama işlemi yapılmalıdır.

Çalkalama işlemi bitince kronometre çalıştırılır ve zaman kaydedilir. Silindir deney

sonuna kadar yerinden oynatılmaz. Eğer süspansiyonun yüzeyinde köpürme varsa,

sağlıklı okuma alabilmek için köpüklerin giderilmesi gerekir. Bunun için birkaç

damla, yüzey gerilimi düşürücü özelliği olan amilakol damlatılır.

Kronometrenin çalıştırılmasından sonraki 2, 5, 15, 30, 60, 250 ve 1440. Dakikalarda

dansimetre ile hidrometre ve sıcaklık okumaları alınır.


88

Deney boyunca dansimetre temiz bir su banyosunda bulundurulmalıdır.

Okumalardan 20-25 saniye önce dansimetre su banyosundan çıkarılır ve toprak

süspansiyonuna daldırılır. Okuma, dansimetre dengeye geldikten sonra ve

dansimetrenin çevresinde meydana gelen menisküsün üst kısmından alınır. Her

dansimetre okumasından sonra bir de sıcaklık okuması alınır. Dansimetre ve

termometrenin süspansiyonuna daldırılması ve çıkarılması sırasında süspansiyonun

karışmamasına özen gösterilmelidir.

Bütün okumalar alındıktan sonra süspansiyon 0.075 mm elek üzerine boşaltılır ve

musluk suyu ile yıkanır.

Elek üzerinde kalan kısım 110±5 °C etüvde kurutularak 0.425 mm ve 0.075 mm

eleklerden elenir. Her elek üzerinde kalan kısım 0.01 gr duyarlıkla tartılarak deney

formundaki yerine yazılır.

Hesaplamalar

v = [g(G - G1) / 30 ɳ] D²

v: D çapındaki daneciğin hızı

g: Yerçekimi ivmesi

G: Daneciğin özgül ağırlığı

G1: Akışkanın özgül ağırlığı

: Akışkanın vizkozitesi

D: daneciğin çapı

v = Çökelme mesafesi (L) / Çökelme süresi (dk) (T)

v = L / T

v = L / T = v = [g(G - G1) / 30 ɳ] D1²

D1 = [(30 x ɳ x L) / 980 (G - G1) T]½ = [(30 x 0.01005 x 17.5) / 980 x (2.65 - 1.00)

x T] ½ olur.

Bu eşitlikte zaman yerine sırasıyla, 2, 5, 15, 30, 60, 250, 1440 dak konularak, bu

sürelerdeki 17.5 cm derinliğe kadar olan çökmüş danelerin boyutu hesaplanabilir.

Yukarıda verilen derinlik için, belli zaman aralıklarında hesaplanan dane çapları

aşağıda gösterilmiştir.


89

Tablo 8.6 Belirli Zaman Aralıkları İçin Hesaplanan Örnek Dane Çapları

Zaman En Büyük Dane Çapı (d/mm)

2 0.04 5 0.026 15 0.026 30 0.010 60 0.0074 250 0.0036 1440 0.0015

Stoke kanunu yardımıyla hidrometre deneyinde değişik çökelme sürelerine karşılık,

süspansiyon içindeki partikül miktarı okunarak dane boyutu ve bu boyuttaki danecik

miktarı arasında ilişki kurulabilir. Ancak hesaplamalar sırasında, deneyin yapıldığı

koşullara ve numunenin fiziksel özelliklerine bağlı olarak düzeltmeler yapılması

gerekebilir.

Düzeltme Faktörleri

* Kn: Deneyin yapıldığı sıcaklık 20º C’ den farklıysa suyun viskozitesinde meydana

gelebilecek değişiklikleri düzeltmek için kullanılır.

* M: Ayrıştırıcı çözeltinin cinsine ve deneyin yapıldığı sıcaklığa bağlı olarak,

süspansiyon yoğunluklarındaki değişiklikler için bileşik düzeltme faktörü olarak

kullanılır.

* KL: Hidrometre okumaları sırasında, dansimetrenin batması sonucu süspansiyon

seviyesindeki yükselme nedeniyle dansimetre balonu ortası ile yüzey arasındaki

uzaklık gerçek çökeltme mesafesini vermez. Bu nedenle KL düzeltme faktörü

kullanılır.

* Ka: Danelerin özgül ağırlıkları, ‘İnce Daneli Toprakların Özgül Ağırlıklarının

Bulunması Metodu’ ile saptanan özgül ağırlıkları, G1=2.65’den farklı

olabileceğinden Ka düzeltme faktörü kullanılır. Ayrıca özgül ağırlıktaki değişim,

süspansiyonun yoğunluğunu da değiştirebileceğinden hesaplarda bir ‘a’ faktörü

kullanılır.

Bu faktör: a = [(2.65 - 1.00) / 2.65] x [G / (G - 1.00)] olarak hesaplanır.

‘152 H’ Tipi hidrometre için bu düzeltme faktörleri ve yukarıda verilen örneğe göre

yapılan deney sonuçları Tablo 8.7’de verilmiştir.


90

Tablo 8.7 Hidrometre Deneyi Örnek Sonuçları ve Düzeltme Faktörleri

Süspansiyon Halinde Kalan Kısmın Yüzdesi:

P = (R x a x 100) / W

P: Süspansiyon yüzdesi

R: Süspansiyon halinde kalan kısmın yüzdesi

a: Yoğunluk düzeltme faktörü

W: Numune ağırlığı (g)

* Toplam Numunenin Süspansiyon Yüzdesi:

P1 = P x (2.00 mm elekten geçen % / 100)

P1: Toplam numunenin süspansiyon yüzdesi

* Dane Boyutu Dağılımı:

d1 = [(30 x ɳ x L) / 980 (G - G1) T]½

G : Danenin özgül ağırlığı

G1 : Akışkanın özgül ağırlığı

L : Çökelme Mesafesi

d1 : Dane çapı

ɳ : Akışkan viskozitesi

T : Çökelme süresi (dk)

* Düzeltilmiş Dane Çapı:

d = d1 x Ka x KL x Kg

Malzemelerin dane boyutuna göre sınıflandırılması için granülometri eğrisi

oluşturulur.

Hidrometre Okuması

(r)

Sıcaklık Okuması

(s)

Düzeltme Katsayısı

(±M)

Düzeltilmiş Okuma

(R)

Süspansiyon

(%) si (P)

Toplam Numunenin Süspansiyon (%) si (P1)

Max. Dane Çapı

(D1/mm)

Kn KL Kg Düzeltilmiş Dane Çapı

(D/mm)

44 23 -2,2 41,8 82,8 78,7 0,040 0,97 0,76 0,99 0,0292 43 23 -2,2 40,8 80,8 76,8 0,025 0,97 0,77 0,99 0,0192 41 23 -2,2 38,8 76,9 73,1 0,015 0,97 0,78 0,99 0,0112 38 23 -2,2 35,8 70,9 67,4 0,010 0,97 0,79 0,99 0,0076 36 23 -2,2 33,8 67,0 63,7 0,0074 0,97 0,80 0,99 0,0057 28 23 -2,2 25,8 51,1 48,9 0,0036 0,97 0,86 0,99 0,0030 23 21 -2,7 18,3 36,3 34,5 0,0015 0,99 0,89 0,99 0,0013


91

Tablo 8.8 Hidrometre Deneyi Örnek Deney Föyü

ARGE-Ü-TS

300-0287-TS.1/1

07-12

Proje :Arazi No :Lab. No : 6Kilometre :

No. mmNo.10 2,00No.40 0,42No.200 0,075

2,600 50 1,01

OK

UM

A

ZAM

AN

I

f T=t+f r S ±M R=r±M P P1 d1 kn kl kg d=d1×kn×kl×kg

2 9:32 31 21 -2,8 28,2 57,1 56,5 0,0400 0,99 0,83 1,02 0,03365 9:35 30 21 -2,8 27,2 55,1 54,5 0,0260 0,99 0,84 1,02 0,022015 9:45 28 21 -2,8 25,2 51,0 50,5 0,0150 0,99 0,85 1,02 0,012830 10:00 27 21 -2,8 24,2 49,0 48,5 0,0100 0,99 0,86 1,02 0,008660 10:30 25 21 -2,8 22,2 45,0 44,5 0,0074 0,99 0,87 1,02 0,0065250 13:40 20 21 -2,8 17,2 34,9 34,5 0,0036 0,99 0,90 1,02 0,00321440 9:30 16 21 -2,8 13,2 26,8 26,5 0,0015 0,99 0,92 1,02 0,0014

mm(y) % geç(x) mm(y) % geç(x)

2,00 99,0 >0,002 0,0032 34,5

0,42 90,4 <0,002 0,0014 26,5 1,0

0,075 70,8 >0,001 0,0014 26,5 8,6

0,0336 56,5 <0,001 - - 19,6

0,0220 54,5 40,9

0,0128 50,5 %0,002 29,9 6,5

0,0086 48,5 %0,001 23,4 23,4

0,0065 44,50,0032 34,5 100,00,0014 26,50,0010 23,4

Toprak Lab. Teknisyeni Üstyapı Geliştirme Şb. Md. Yrd. Adı Soyadıİmzası

Toprak ve Stab. Müh.

TANE ÇAPI SIC

AK

LIK

D

ÜZ.

KA

TSA

YISI

DÜ

ZELT

İLM

İŞ

OK

UM

A

SUSP

AN

SİYO

N

%'s

i

Σ N

UM

UN

ENİN

SU

SP. %

'si

OK

UM

A

AR

ALI

KLA

RI,d

k

Σ NUMUNEDE% GEÇEN

99,090,4

Σ GEÇEN%

100,091,371,5

Özg. Ağ. D.Fakt (a)=Kuru Num. Ağır. (W)=

HİD

RO

MET

RE

OK

UM

ASI

,g/lt

OK

UM

A

SIC

AK

LIĞ

I,°C

MA

KSİ

MU

M

TAN

E Ç

API

,mm

70,8

DÜ

ZLTİ

LMİŞ

TA

NE

ÇA

PI

HİDROMETRE ANALİZİ

ELEKLER

0,00

KALANg

0,00

28,48

Σ KALANg

Σ KALAN

4,3414,249,90

4,34

%0,008,68

Tarih :HİDROMETRE ANALİZİ DENEY FORMU

Başlama Zamanı (T) :

% KİL (0,002-0,001 mm)

% KOLLOİD KİL (< 0,001 mm)

% ÇAKIL (>2 mm)

% İRİ KUM (2-0,42 mm)

% İNCE KUM (0,42-0,075 mm)

% SİLT (0,075-0,002 mm)

Özgül Ağırlık (γ)=

Karayolları Genel MüdürlüğüAraştırma ve Geliştirme Dairesi Başkanlığı

Toprak ve Stabilizasyon Şefliği

0,001

0,010

0,100

1,000

10,000

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

TANE

ÇAP

I,mm

% GEÇEN


92

8.2 Su Muhtevası Tayini Deneyi (AASHTO T 265, TS EN ISO 17892-1)

Kapsam

Bu deney ince ve orta daneli zemindeki su miktarının tayin edilmesi amacıyla

yapılır.

Cihazlar

Etüv: 110±5 oC’lik bir kapasiteye sahip olmalıdır.

Dijital Terazi: 0,01gr hassasiyette olmalıdır.

Desikatör: Tabanında kalsiyum klorür (CaCl2) vb. nem çekici (desikant) bir madde

serili olan nem oranı çok düşük ve ağzı sıkı kapatılabilen özel kap.

Rutubet Kabı (Büyük Boy, Küçük Boy).

Kapaklı Küçük Rutubet Kutusu.

Çelik tepsi, bakkal küreği vb yardımcı aletler.

Deney Numunesinin Hazırlaması

Numune seçme yöntemi ve deney için gereken numune kütlesi; uygulanma amacına,

deneye tabi tutulan zeminin tipine ve numune tipine (örneğin başka bir deneyin

gerçekleştirilmesi sırasında alınan bir deney numunesi, poşet numune, tüp numune,

yarıklı tüpten alınan numune gibi) bağlıdır. Bütün zemin numunesi iyice

karıştırıldıktan sonra, bütünün içinden temsili olarak bir deney numunesi veya her bir

zemin tipinden ayrı ayrı deney numunesi alınır.

Büyük miktardaki numunelerden deney numunesi, zemin numunesi iyice

karıştırıldıktan sonra alınır.

Deney için gerekli numune miktarı, zemin numunesinin ya da su içeriği saptanacak

olan deney malzemesinin Dmax değeri dikkate alınarak Tablo 8.9’a göre belirlenir.

İri taneli zeminlerde zemin iyice karıştırılır ve Tablo 8.9’da belirtilen miktarlara

uygun yaş deney numunesi alınır.

İnce taneli zeminlerde, deney numunesi alınmadan önce (zeminin katmanlı olup

olmadığını kontrol etmek için) temsili numune ikiye bölünür. Tüp numune ve yarıklı

tüpten alınan numunelerde zemin katmanlıysa bütün zemin numunesi iyice

karıştırıldıktan sonra, bütünün içinden temsili bir deney numunesi alınır. Müşteri

talebine göre her bir zemin tipinden ayrı ayrı deney numunesi de alınabilir. Alınan


93

yaş deney numunesinin kütlesi 30 gramdan az olmamalı veya zeminin içinde iri

tanelere rastlanırsa numune miktarı Tablo 8.9’a uygun olmalıdır.

Tablo 8.9 Deneyde Kullanılacak Malzeme Miktarı

Dmax (mm)

Yaş deney numunesi için tavsiye edilen minimum miktar (gr)

0,074 (0,063) 30 0,425 50

2 100 4,75 250

9,5 (10) 500 19,5 (20) 2000

25,4 2500 31,5 3000 37,5 7500 50 15000 63 21000

Deney numunesinin tarifi yapılır ve kaydedilir. Deney numunesinin seçilmesiyle

ilgili ayrıntılar deney sonuçları ile birlikte verilir.

Tabloda belirtilen minimum kütleden daha az bir numune kullanılması, kullanılan

numune kütlesi deneyin amacı için yeterli olsa dahi azami dikkat gösterilir. Nispeten

iri tane oranı fazla olan az miktardaki numunelerle çalışılması durumunda bu iri

taneler deney numunesine dahil edilmez. Her iki durumda deney raporunda belirtilir.

Deney Yöntemi

Kap iyice temizlenir, kurutulur ve % 0.1 doğrulukla tartılır (mc).

Deney için gerekli miktarda zemin numunesi ufalanır, gevşek olarak kaba konulur.

Kabın kapağı kapatılarak içindeki numuneyle birlikte % 0.1 doğrulukla tartılır (m1).

Kapaksız bir kap kullanılıyor ya da büyük miktardaki numuneler için tepsi tercih

edilmiş ise deney numunesi kabın içine konulduktan hemen sonra tartım işlemi

gerçekleştirilmelidir.

Kapağı açık şekilde numune, kap ve kapak etüve konularak sıcaklığı sabit

(105-110) ºC olan etüvde sabit kütleye gelinceye kadar kurutulur.

16 saatlik kurutma süresi ardından numune kabı kapağı açık şekilde soğuyana dek

kuru silika jel olan desikatörde veya kapağı kapatılarak uygun yerde soğumaya

bırakılır. Sıkı geçmeli kapakları olan su içeriği kapları kullanıldığında, desikatör


94

gerekli değildir. Desikatörler numunenin soğuması sırasında havadan nem çekmesini

önleme maksatlı kullanılır. Etüvden çıkarılan numuneler soğumaya bırakılmasındaki

amaç ise ısıyla etkileşime giren terazilerin çok küçükte olsa hata verebilecek

olmasıdır. Ancak bu soğutma işlemin 1 saati geçmemesine dikkat edilir ve etüvden

çıkarılan numunenin 1 saat içerisinde tartımı yapılır. Soğutulmuş numune % 0,1

doğrulukla tartılır ve sonuç kaydedilir. Ardından numune tekrar sıcaklığı

(105-110) ºC’de olan etüve yerleştirilir ve 1 saat daha kurumaya bırakılır. Bir saatlik

periyotlarda yapılan tartımlar arasındaki değişim, numunenin bir önceki kuru

ağırlığının % 0.1’ini aşmıyorsa numune sabit kütleye erişmiş yani kurumuş sayılır.

Sabit kütleye gelmiş olan numune ve kap birlikte % 0.1 doğrulukla tartılır ve

kaydedilir (m2).

Birçok durumda, ince taneli bir zeminin 105 °C ile 110 °C sıcaklıkta 16 saat boyunca

kurutulması yeterlidir. İri taneli zeminler, hava çekişli bir etüv kullanıldığında,

105 °C ila 110 °C sıcaklıkta genellikle yaklaşık 4 saatlik bir sürede sabit kütleye

gelebilmektedir. Ancak zeminin sabit kütleye gelip gelmediği hususunda herhangi

bir şüphe duyulacak olursa, deney numunesi sabit kütleye gelinceye kadar

kurutulmalıdır.

NOT:1 Jips içeren veya bünyesinde önemli miktarda kimyasal olarak bağlanmış su bulunduran diğer

mineralleri içeren zeminler veya önemli miktarda organik madde içeren zeminler için, kurutma işlemi

sırasında deney numunesinin kütlesinde meydana gelen değişim sadece serbest suyun kaybından

kaynaklanmıyor olabilir. Böyle durumlarda, kurutma işlemi daha düşük bir sıcaklıkta (örneğin 50°C)

gerçekleştirilmeli ve deney numunesinin kuru kütlesi bu maddede belirtilen sabit kütle yöntemi

uygulanarak belirlenmelidir.

Hesaplamalar

Deney İşlemi sırasında tespit edilen değerler Su Muhtevası Deney Formu aracılığıyla

kaydedilir. Numunenin su muhtevası, kuru zemin ağırlığının yüzdesi olarak

aşağıdaki formülden hesaplanır:

(%)1002

21 xmcmmmw (%)100x

mdmw

Su muhtevası (w) değerleri: %100’ün altındaki değerlerde 0,1 hanesine

yuvarlatılarak %100’ün üzerindeki değerlerde ise en yakın tam sayıya yuvarlatılmış

olarak verilir.


95

8.3 Kıvam Limitleri (Atterberg Limitleri) Tayini Deneyi

Zemin; katı (dane), sıvı (su) ve gaz (hava) bileşenlerinden oluşan bir malzeme olarak

düşünülebilir. Belli bir hacimdeki zemin içerisinde bulunan sıvı ve gaz hacimlerinin

toplamı zemindeki boşluk hacmi olarak adlandırılmaktadır.

Danelerin oluşturduğu hacim ise katı hacim adını almaktadır. Zemini oluşturan

bileşenlerin sabit bir hacim içerisindeki oranları farklıdır.

Zeminin, su içeriğindeki artışına bağlı olarak zemin adeta viskozitesi (akıcılığı)

yüksek bir sıvı haline gelebilir. Sıvı halde bulunan zemine uygulanan kayma

gerilmesi, her noktada zeminde şekil bozulmalarına (deformasyona) sebep olacaktır.

Sıvı haldeki zemin kurutularak su içeriğinin azaltılması ile plastik duruma dönüşür.

Plastik durumda da belli bir kayma direncinden sonra uygulanan kayma gerilmeleri,

sürekli olarak kayma deformasyonları meydana getirir.

Su içeriğinde bir miktar daha azaltma yapılması durumunda zeminin deformasyonu

sırasında yüzeyde çatlaklar belirmeye başlar. Bu durum ise yarı katılığın başlangıcı

olarak adlandırılır.

Katı durum ise; uygulanan gerilmelerin zeminin kırılma gerilmesine ulaştığında

zeminde deformasyon oluşmaması ve kırılma gerilmesine ulaşınca aniden kırılması

ile tanımlanabilir.

Zeminlerde plastisite, sadece killi zeminlerin gösterdiği bir özelliktir. Çakıl, kum ve

siltler plastik kıvama gelmemektedirler.

Atterberg tarafından tanımlanan, sınır su muhtevaları “Atterberg Limitleri” veya

“Kıvam Limitleri” olarak adlandırılır.

Dolgu malzemesi özelliklerinde likit limit değeri en fazla 60 veya 60’dan küçük

olmalıdır.

Dona hassas olmayan taban malzemesi için likit limit değeri 25’den küçük olmalıdır.

Koruyucu tabaka seçme malzeme için likit limit değeri 40’dan küçük olmalıdır.


96

Şekil 8.4. Zeminlerde Hacim ve Su İçeriği

Likit Limit: Zeminin likit limit deneyi ile ölçülen; plastik durumdan akıcı duruma

geçtiği andaki su muhtevası değeridir. Yani zeminin sıvı gibi davranmaya başladığı

su muhtevasıdır.

Plastik Limit: Kurumakta olan bir zeminin plastik limit deneyi ile ölçülen; plastik

özelliğini yitirerek yarı katı hale dönüştüğü andaki su muhtevası değeridir. Yani

zeminin plastik davrandığı en düşük su muhtevasıdır.

Büzülme Limiti: Zeminin katı gibi davranmaya başladığı su muhtevasıdır. Yani

zeminin yarı katı halden katı hale geçiş anındaki su muhtevasıdır.

Plastisite İndisi: Toprağın plastik özellik gösterdiği su içeriği aralığıdır. Zeminin

likit limiti ile plastik limiti arasındaki sayısal farktır.

Plastik Olmayan Zemin: Plastik olmayan zemin, plastisite indisi sıfır olan veya

üzerinde plastik limit deneyi yapılamayan zemindir.

PI

wL: Likit Limit

wP: Plastik Limit

wS: Büzülme Limiti

PI: Plastisite İndisi


97

8.3.1 Likit Limit Deneyi (AASHTO T 89, TS EN ISO 17892-12)

Kapsam

Bu deney açıkta kurutulmuş zeminin likit limitinin bulunması ile ilgili olup doğal

durumlarındaki numunelere de uygulanabilir.

Cihazlar

Elekler: No.4 (4.75 mm) elek ve No.40 (0,425 mm) elek.

Terazi: 0,01gr hassasiyette olmalıdır.

Likit Limit (Cassagrande) aleti Oluk açma bıçağı

Porselen pota: 115 mm çapında olmalıdır.


Desikatör

Kronometre

Spatula: 75 mm uzunluğunda 20 mm eninde olmalıdır.

Rutubet kutuları

Fotoğraf 8.5 Likit Limit Deneyinde Kullanılan Cihazlar ve Aletler

Oluk açma bıçağı

Des katör

Porselen pota


98

Şekil 8.5 Casagrende Alet Ölçüler (AASHTO T 89)

Ölçü K L M W Y Z

Uzunluk (mm) 50 150 125 13 5 14,5 Tolerans (mm) ±2 ±2 ±2 ±1 ±0,5 ±1,5

Ölçü A (yarıçap) B C D E I J U P

Uzunluk (mm) 54 2 27 12 57 93,5 60 46 6 Tolerans (mm) ±0,5 ±0,25 ±0,5 ±0,5 ±1 ±0,5 ±1 ±1 ±0,5

Ölçü Kabın Ağırlığı Askı Ağırlığı Üretim Ağırlığı (g) 173 27

Üretim Toleransı (g) ±3 ±0,5 Minimum Kullanım Ağırlığı(g) 170 26

Şekil 8.6 Casagrende Alet Ölçüler (TS EN ISO 17892-12)


99

Düz Oluk Açma Bıçağı A (mm) B(mm) C(mm) D(mm) E (yarıçap)

(mm) F

(mm)

Kesit Açısı (O)

2 11,2 40 8 50 2 60

Üretim toleransı -0,1 to 0,15 ±0,25 ±0,5 ±0,15 ±0,5 ±0,15 ±5

Kullanım Toleransı ±0,25

Kavisli Oluk Açma Bıçağı A (mm) B (O) C (mm) D (yarıçap) (mm) E (yarıçap) (mm)

2 60 13,5 22,2 10 Üretim toleransı -0,1 to 0,15 ±1 ±0,5 ±0,25 ±0,5

Kullanım Toleransı ±0,25

Şekil 8.7 Düz Oluk Açma Bıçağı ve Kav sl Oluk Açma Bıçağı Ölçüler

(TS EN ISO 17892-12)


Toprak Numunelerinin Kuru Hazırlanması (AASHTO T 87-86’ya göre):

İri kısım temiz ve sağlam daneler içeriyorsa deneye kuru olarak hazırlanır.

• Numune oda sıcaklığında veya sıcaklığı 60 C’yi geçmeyen etüvde sabit kütleye

gelene kadar bekletilir. Eğer gerekiyorsa daneciklerin orijinal şekli ve boyutu

değiştirilmeden lastik bir tokmakla ezilir. Mekanik bölgeç veya dörtleme

metoduyla azaltılmış temsili numune alınır.

• Alınan numune No.4 (4.75 mm) elekten elenir. Alta geçen ince kısmı temsil

edecek şekilde numune alınarak, No.40 (0.425 mm) elekten elenir. No.40

(0.425 mm) elek altı malzemeden yeteri kadar numune alınır.

Toprak Numunelerinin Yaş Hazırlanması (AASHTO T 146-96’ya göre):

Malzeme iri ve ince daneler içeriyor ve iri daneler üzerinde parmak ya da fırça ile

uzaklaştırılamayan killi kısımlar varsa veya iri taneler yumuşak ve kolayca

dağılıyorsa, bu malzemelerin gerçek likit limit ve plastik limit değerini bulmak için

deneye yaş olarak hazırlanması gerekir.


100

• Araziden alınan numuneler açık havada veya 60 oC’lik etüvde kurutulur ve dane

şekli değiştirilmeden lastik tokmakla ezilir.

• Deney için yeterli miktarda temsili numune alınır.

• Bu malzeme 0.425 mm (No.40) elekten yıkanarak elenir.

• Yıkanarak alta geçen süspansiyonda daneciklerin tamamen çökmesi beklenir.

Üstte kalan su, pipetle veya sifon yapılarak çekilir.

Tepsideki toprak 60 oC’lik etüvde kurutulur. Kurutulmuş topraktan 100 gr numune

alınır.

Cihazın Ayarlanması

Likit limit cihazının her deneyden önce temiz, kuru ve iyi çalışır durumda olup

olmadığı denetlenmeli, pirinç kabın serbestçe düşebilmesine ve menteşede yan

oynamaların gereğinden çok olmamasına özen gösterilmelidir. Oluk açma bıçağı da

temiz ve kuru olmalıdır.

Deney sırasında likit limit cihazı kabının kaldırılacağı yükseklik, kap en yüksek

durumuna getirildiği zaman 1 cm kalınlığındaki mastar ölçeğin kap ile taban

arasından geçebileceği biçimde ayarlanmalıdır.

Deney Yöntemi

Hazırlanan toprak numunesi bir porselen potanın içerisine alınır, 15-20 ml kadar

damıtık su ilave edilir, sonra devamlı olarak alttan üste doğru ve suyu yedirerek bir

spatula homojen bir hamur durumuna gelene kadar ile iyice karıştırılır.

Sonra bu karışım, suyun numunenin her yanına yayılmasını sağlamak amacıyla

yaklaşık 16 saat süreyle oda sıcaklığında desikatörde bekletilir. Başlangıç su

muhtevasının likit limitten düşük olması gerekir.

Numune kaptan çıkarılır ve en az 10 dakika süreyle yeniden karıştırılır. Bazı

zeminlerde güvenilir sonuçlar alınabilmesi için deneye başlamadan önce numunenin

40 dakikaya kadar uzayabilen bir süre boyunca sürekli olarak karıştırılması

gerekebilir. Elde edilen zemin-su karışımından bir miktar alınarak likit limit

cihazının pirinç kabının ortasına konur (bu sırada kap tabana oturur konumda

olmalıdır), mümkün olduğu kadar az bir hareketle bastırılıp, yayılarak serilir ve hava

kabarcıkları kalmamasına dikkat edilir. Numunenin üstü spatula ile iyice düzeltilmeli


101

ve bu durumda pirinç kabın ortasında numunenin kalınlığı 1 cm’den fazla

olmamalıdır.

Tesviye yüzeyi aletin tabanına paralel olmalıdır. Tesviye işleminde artan numune

porselen potanın içine alınır. Oluk açma bıçağı ile pirinç kabın tam ortasından

yukarıdan aşağıya doğru seri bir hareketle numune içinde bir oluk açılır (Fotoğraf

8.6). Bıçağın hareketi sırasında bıçak, kap yüzeyine dik tutulmalı, bıçağın keskin ucu

hareket yönüne bakmalıdır.

Fotoğraf 8.6 Oluğun Açılması

Hazırlanan numunenin bulunduğu pota saniyede iki düşüş yapacak şekilde krank

kolunun yardımı ile kaldırılıp düşürülür. Oluk açma bıçağı ile iki parçaya bölünen

numunenin alttan 13 mm uzunluğundaki kısmı birleşinceye kadar kol çevrilir ve

gerekli darbe adedi sayılarak kaydedilir.

Bazı zeminlerde oluk, zemindeki akma yoluyla kapanacağına, zeminin kap yüzeyi

boyunca kayması yoluyla kapanma eğilimindedir. Bu gibi durumlarda, elde edilen

sonuca güvenilmemeli ve zeminde akma görülene kadar deney tekrarlanmalıdır.

Birkaç kez su eklenmesine karşın yine kayma oluyorsa, deneyin bu zeminde

uygulanamadığı sonucuna varılır ve deney raporunda likit limitin ölçülemediği

belirtilir.


102

Oluğun kapanmış olan kesiminin çevresinden, spatulayla alınan yaklaşık 30 gram

numune (10 gramdan daha az olmamalıdır) deney kabına konur ve su muhtevası

ölçülür.

Fotoğraf 8.7 Su İçeriği Numunesinin Alınması

Su içeriği numunesi için rutubet kabı kapağıyla beraber tartılır. Su içeriği numunesi,

kapaklı kap ile beraber tartılarak kütlesi deney formuna yazılır. Rutubet numunesi

110 5 C’lik etüvde kütle değişimi olmayacak hale gelinceye kadar (sabit ağırlık)

kurutulduktan sonra tekrar tartılarak kütlesi kaydedilir. Kurutmadan sonra kütledeki

azalma, suyun kütlesi olarak kaydedilir.

Su içeriği numunesi alındıktan sonra pirinç kabın içinde kalan numune tekrar potanın

içine konulur. Pirinç kap ve oluk açma bıçağı diğer bir denemeye hazır olmak üzere

yıkanır ve kurulanır.


103

Numuneyi biraz daha akıcı bir duruma getirmek için her seferinde daha fazla

sulandırılarak deney tekrar edilir. Deney en az iki defa daha tekrar edilir. Bu

tekrarların amacı, numune içerisinde açılan olukların birinci denemede (25–35),

ikincide (20–30) ve üçüncüde (15–25) darbe aralıklarının her birinde kapanacak

kıvamlılıkta numuneler elde etmek içindir. Başlangıç ve bitiş darbe sayıları

arasındaki fark en az 10 darbe olmalıdır.

Not 1: Bazen yıkama ve ıslatmada kullanılan suda tuz katyonları bulunur. Bu katyonlar, toprak

içindeki katyonlarla yer değiştirir ve gerçek likit limit, plastik değerlerinin değişmesine neden olur.

Eğer toprak çözünebilen tuz ihtiva ediyorsa, suda bekletme ve yıkama işlemleri sırasında tuz

katyonları suya geçer. Bunları korumak için su buharlaştırılarak uzaklaştırılır.

Not 2: Likit limit deneyi yapılırken dikkat edilecek hususlar:

a) Toprağın su ile karıştırılması 5 ila 10 dakika, fazla plastik topraklar için daha uzun bir zamanda

olmalıdır.

b) Deney için hazırlanmış numunenin rutubette yatırılması:

PI <10 olan (siltli) topraklarda yaklaşık olarak 4 saat,

PI >10 olan (killi) topraklarda yaklaşık olarak 24 saat olmalıdır.

c) Numune pirinç potaya serilmeden önce içerisine 1 cc kadar su ilave edilerek 1 dk tekrar

karıştırılmalıdır.

d) Numunenin pirinç potaya serilmesi ve deneyin yapılması 3 dakika içinde tamamlanmalıdır.

e) Su ilave etmek ve tekrar karıştırma süresi 3 dakika olmalıdır.

f) 35 darbe adedinden fazla ve 15 darbe adedinden az darbe ile oluğu kapanan numunelerin darbe

adetleri dikkate alınmaz. Yatırılmış numuneye, deney yapılırken hiç bir surette kuru toprak ilave

edilmez.

g) İnce kumlu ve siltli topraklarda oluk, önceden anlatıldığı gibi oluk açma bıçağının en çok 6

hareketi ile açılmalıdır.

Not 3: Likit limiti 2'den küçük olan siltli topraklarda, likit limit deneyini yapmak çok güçtür. Çünkü bu

tür topraklar kohezyonsuz olduğundan oluğun kapanmasını 25'den daha fazla bir darbede temin

etmek mümkün değildir. Bu durumlarda 15 ile 25 darbe arasındaki noktalardan faydalanarak likit

limit eğrisini çizmeye çalışmak gerekir. Ayrıca bazı kumların likit limitini tespit etmek imkansızdır. Bu

durumlarda deney formunun likit limit bölümüne plastik değildir (N.P.) yazmak gerekir.

Not 4: Bazı zeminlerde oluk, zemindeki akma yoluyla kapanacağına zeminin kap yüzeyi boyunca

kayması yoluyla kapanma eğilimindedir. Bu durumda, elde edilen sonuca güvenmemeli ve zeminde

akma görülene kadar deney yenilenmelidir. Birkaç kez su eklenmesine karşılık yine kayma oluyorsa

deneyin yapımı olanaksızdır ve deney raporunda likit limitin saptanamadığı belirtilmelidir.


104

Hesaplamalar

Toprağın su içeriği %’si (m), alınan rutubet numunesindeki su kütlesinin kuru

kütlesine oranının %’sidir.

Logaritmik ölçekli düşey eksende darbe adedi, aritmetik ölçekli yatay eksende su

içeriği olan grafik kağıda veriler işaretlenir. Bu noktalara en uygun akma eğrisi

çizilir.

100A BmB C

m =Etüvde kurutulmuş numune esas alındığında su oranı(%)A =Dara+ Yaş Num.Kütlesi(g)B =Dara+Kuru.Num.Kütlesi(g)C =Dara Kütlesi(g)

m= Etüvde kurutulmuş numune esas alındığında su oranı (%)

A= Dara + Yaş numune kütlesi (g)

B= Dara + Kuru numune kütlesi (g)

C= Dara kütlesi (g)


105

8.3.1.1 Konik Penetrasyon Deneyi (TS EN ISO 17892-12)

Kapsam

Toprak numunelerinin likit limitinin koni düşürme yöntemi ile belirlenmesini kapsar.

Cihazlar

Etüv: Sürekli 105ºC ile 110ºC sıcaklık sağlayabilecek kapasitede olmalıdır.

Terazi: 0.01 gram hassasiyette olmalıdır.

Elek: 425 μm göz açıklıklı elek.

Penetrometre: Konik ucun 5 saniye süreyle numuneye batmasına imkan sağlayan ve

bu batma miktarını ölçebilen cihaz (Fotoğraf 8.8).

Konik uç: 35 mm yüksekliğe ve (30±1)º tepe açısına sahip üst şaft ile birlikte kütlesi

(80,00±0,05) g olan paslanmaz çelikten imal edilmiş parça.

Metal Kap: 55 mm çap ve 40 mm derinlikteki düz tabanlı kap.

Desikatör: İçerisinde bir miktar susuz silika jel bulunan cam.

Fotoğraf 8.8 Penetrometre

Deney Yöntemi

425 μm göz açıklıklı elekten elenen 200 g civarında numuneye damıtık su eklenerek

homojen bir hamur durumuna gelinceye kadar karıştırılır ve suyun numunenin her

tarafına nüfuz etmesi için 24 saat süreyle desikatörde bekletilir.


106

Desikatörde bekletilen numune ertesi gün iyice karıştırıldıktan sonra metal kaba

sıkıca yerleştirilip yüzeyi düzeltilir ve cihaza yerleştirilir.

Konik uç numune yüzeyini belirsizce çizeceği seviyeye getirilip deplasman ölçerin

sıfır okuması alınır. Konik ucun 5±1 saniye süreyle numuneye batması sağlanır ve

deplasman ölçerdeki son okuma kaydedilir. Bu iki okuma arasındaki fark koni

penetrasyonudur.

Aynı su muhtevasındaki numuneye ikinci bir deney yapılır ve benzer işlemler

sonunda ikinci koni penetrasyon değeri elde edilir.

İkinci penetrasyon ile ilk penetrasyon arasındaki fark 0,5 mm’den az çıkarsa

batmanın olduğu kısımdan 10 g civarında su muhtevası numunesi alınır.

İkinci penetrasyon ile ilk penetrasyon arasındaki fark 0,5 mm ile 1 mm arasında

çıkarsa metal kaba biraz daha numune eklenerek yüzeyi tesviye edilir ve aynı

numune üzerinde üçüncü bir deney yapılır. Bu üç okuma arasındaki farklılık 1mm’

den fazla ise numune metal kap dışına alınıp tekrar karıştırıldıktan sonra deney

tekrarlanır ancak farklılık 1 mm dolayında kalırsa batmanın olduğu kısımdan 10 g

civarında su muhtevası numunesi alınır. Bulunan su muhtevasına karşılık

penetrasyon değeri olarak üç farklı okumanın ortalaması kaydedilir.

Halihazırdaki numuneye su eklenerek en az üç değişik su muhtevasında penetrasyon

okumaları alınır. Bu su muhtevaları ayarlanırken penetrasyon değerlerinin 15 mm ile

25 mm arasında değişebileceği şekilde ayarlanmalıdır. Bu sebeple kural olarak

karışım kurudan ıslağa doğru yürütülür.

Su muhtevası ve konik penetrasyonu değerleri koordinat eksenine; her deneme için

su muhtevası yüzde cinsinden yatay eksene, penetrasyon değeri ise mm cinsinden

düşey eksene işaretlenir.

Noktalardan geçirilecek en uygun doğrusal eğri dikkate alınarak 20 mm

penetrasyona karşılık gelen su muhtevası likit limit olarak belirlenir.

Likit limit değeri % olarak ve en yakın 0,1 hanesine yuvarlatılarak verilir.

Not: Konik uç (1,75 ± 0,10) mm plakaya delinen (1,50 ± 0,05) mm çaplı deliğe takıldığında altta

gezdirilen parmak ucuna değmiyorsa aşınmanın kabul edilemez dereceye ulaştığına karar verilir ve

konik uç yenisiyle değiştirilir.


107

8.3.2 Plastik Limit Deneyi (AASHTO T 90, TS EN ISO 17892-12)

Kapsam

Bu deney; zeminin henüz plastik kıvamda bulunduğu en düşük su muhtevasının

ölçülmesi ile ilgilidir.

Cihazlar

Terazi: 0,01gr hassasiyette olmalıdır.

Porselen pota: 115 mm çapında olmalıdır.


Spatula: 75 mm uzunluğunda 20 mm eninde olmalıdır.

Rutubet kutuları

Plaka: Numuneyi üzerinde yuvarlamaya yarayan pürüzsüz buzlu cam veya pürüzsüs

mermer plaka.


Bu deneyde numune; likit limit deneyinde numunelerin kuru ve yaş hazırlanması

kısmında verildiği şekilde hazırlanır ve iyice karıştırıldıktan sonra yaklaşık olarak 20

gram alınır. Bu numune bir porselen potanın içerisine konur ve elle sıkıldığı zaman

kolayca yuvarlak bir top haline gelebilecek şekilde plastik olana kadar damıtık su ile

iyice karıştırılır. Plastik limit deneyi için hazırlanan bu top halindeki ve çamur

kıvamındaki malzeme ortadan ikiye bölünür ve her parçasına ayrı ayrı plastik limit

yapılır.

Deney Yöntemi

Deney için hazırlanan 8 gramlık numune avuç içerisinde sıkılarak mekik şeklinde bir

kütle durumuna getirilir. Bu kütle pürüzsüz cam veya mermer plaka üzerinde,

uzunluğu boyunca, çapı her noktasında aynı olan kalın bir iplik biçimini alacak

şekilde el ayası içinde yeteri kadar bastırılarak yuvarlanır. Elin ileri geri hareketi 1

hareket olarak alınarak, dakikada 80–90 hareket yapılır.


108

Fotoğraf 8.9 Plastik Limit Deneyinin Yapılışı

İpliğin çapı 3 mm olduğu zaman iplik üzerinde çatlamalar olmuyorsa rutubet miktarı

fazladır. Bu durumda iplik mekik şekilli bir kütle haline getirilir. Yeniden cam veya

mermer plaka üzerinde yuvarlanır. Bu iplik haline getirme işlemlerine numunenin

normal el basıncı altında ufalanarak artık yuvarlanmadığı bir ana kadar devam edilir.

Ufalanma, ipliğin çapı 3 mm’den fazla olduğu zaman da olabilir. Bu durumda

hazırlanan numunenin su miktarı azdır, numuneye bir miktar daha damıtık su ilave

edilerek deney tekrarlanır.

Numune 3 mm çapında iplik haline gelene kadar yuvarlanabilmiş ve bu kalınlıkta

iplikler üzerinde çatlamalar başlamış ise, toprak bu anda plastik limit durumuna

gelmiştir.

Su içeriği tespiti için rutubet kabı kapağıyla beraber tartılır. Su içeriği numunesi,

kapaklı kap ile beraber tartılarak kütlesi deney formuna yazılır. Rutubet numunesi

110 5 C’lik etüvde kütle değişimi olmayacak hale gelinceye kadar kurutulduktan

sonra tekrar tartılarak kütlesi kaydedilir. Kurutmadan sonra kütledeki azalma, suyun

kütlesi olarak deneyleri formuna kaydedilir. Plastik limit deneyi aynı numune

üzerinde iki kere tekrarlanır ve bulunan değerlerin ortalaması alınıp tam sayıya

tamamlanarak plastik limit değeri olarak kaydedilir.


109

Hesaplamalar

Toprağın plastik durumdan yarı katı duruma geçtiği andaki su içeriği olarak

tanımlanan plastik limit deneyi ile bulunan su içeriği %’si aşağıdaki formülle

hesaplanır.

Plastisite İndeksinin Hesaplanması:

Toprakların plastisite indeksi; likit limit ile plastik limiti arasındaki fark olarak

aşağıdaki şekilde hesaplanır:

Plastisite İndeksi = Likit Limit – Plastik Limit

Plâstik limit deneyi gerçekleştirilemiyor veya plâstik limit, likit limite eşit veya

ondan büyükse deney raporunda belirtilmelidir.

100A BmB C

m =Etüvde kurutulmuş numune esas alındığında su oranı(%)A =Dara+ Yaş Num.Kütlesi(g)B =Dara+Kuru.Num.Kütlesi(g)C =Dara Kütlesi(g)

m= Etüvde kurutulmuş numune esas alındığında su oranı %

A= Dara+ Yaş Numune Kütlesi (g)

B= Dara+ Kuru Numune Kütlesi (g)

C= Dara Kütlesi (g)


110

Tablo 8.10 Kıvam Limitleri Tayini Deneyi Örnek Deney Föyü

Lab No :Numuneyi Gönderen : Tabii/Odada

Proje Adı :

Numune No :Malzeme Cinsi :Deney Standardı :

LL-1 LL-2 LL-332 28 22

35 42 58 17 66

43,11 49,22 47,84 42,18 40,55

36,90 42,85 41,04 39,98 38,44

6,21 6,37 6,80 2,20 2,11

26,18 32,25 30,15 30,28 29,30

10,72 10,60 10,89 9,70 9,14

57,9 60,1 62,4 22,7 23,1

ΣX ΣY ΣX.Y ΣX² ΣY²

180,47 10 594,0263586 10866,19008 32,66945569

GI-1 GI -2

B= -0,0832928 #BAŞV! #BAŞV!A= 8,30683422 GI-LL GI-PIr= -0,9900845 60 30

#200 <=35 #200 >35 X Y#BAŞV! A-7-6 0 25,0

#200 <=25 #BAŞV! 61,1 25,0#200 >25 A-2-7 61,1 1,0

PI<=10 A-2-5 A-5 RGLX=56 RGLX=64PI<=11 A-2-7 A-7-6 RGLY=38 RGLY=20

612338

Not:

KIVAM LİMİTLERİ TAYİNİ

Kurutma Şekli :

Dolgu Malzemesi Num. Kabul Tarihi :

PL-2Vuruş Sayısı

Ariyet 6 Deneye Baş. Tarihi :Ariyet Ocağı Malzemesi Deneyin Bitiş Tarihi :

Kuru Numune, gı

AASHTO T89,T90 Derinlik (m) :

PL-1

Kap No.

Kap+Yaş Numune , g

Kap+Kuru Numune, g

Su Miktarı, g

Kap, g

% Su İçeriği

Likit Limit (LL) % Kullanılan Aletler:Plastik Limit (PL) %

Plastisite İndeksi (PI) %

10

100

56,00 57,00 58,00 59,00 60,00 61,00 62,00 63,00 64,00

Vur

uş a

dedi

Su içeriği (%)


111

8.4 Büzülme Limitinin Tayini Deneyi (AASHTO T 92, ASTM D4943-18)

Kapsam

Bu deney, zeminin tek eksenli (doğrusal) büzülme oranının tayini ile ilgilidir. İnce

taneli kohezyonlu toprakların su içeriği plastik limit değerinin altına düştüğünde,

toprak büzülme limitine ulaşana kadar büzülme devam eder. Bu deney metodu ile

büzülme limiti, büzülme oranı, hacimsel büzülme ve lineer büzülme tayin edilir.

Cihazlar

Buharlaşma Kapları: Biri yaklaşık 11.5 cm, diğeri 15 cm çapında iki adet porselen

pota.

Spatula: Yaklaşık olarakl 7.5 cm uzunluğunda ve 2.0 cm eninde bir spatula.

Büzülme Kabı: 1.3 cm yüksekliğinde ve 4.5 cm çapında, düz tabanlı sıcaklıkla hacmi

değişmeyen metalden (nikel, bakır alaşımı) veya porselenden yapılmış bir kap.

Çelik Cetvel: 30.5 cm uzunluğu sağlamalıdır.

Cam Kap: 5 cm çapında ve 2.5 cm yüksekliğinde bir cam kap. Kabın üst kenarlarının

tabana paralel, yuvarlak ve düzgün olması gerekir.

Cam Plak: Kurutulmuş toprak numunesini civaya batırmak için kullanılan üç tane

sivri metal uçlu cam plaka.

Cam Ölçü Kabı: 25 ml kapasiteli ve 0.2 ml hassasiyette derecelendirilmiş bir cam

mezür.


Terazi: 0.01 g hassasiyette olmalıdır.

Büzülme Limiti Deney Seti: Deney için özel olarak hazırlanmış numunenin

hacminin ölçümünde kullanılan, pille çalışan, üç iğneli büzülme plakası da içeren set.


Likit limit deneyinde numunelerin kuru ve yaş hazırlanması kısmında belirtildiği

şekilde hazırlanan malzemenin 0.425 mm elekten gecen kısmından iyice

karıştırılarak yaklaşık 30 gram malzeme alınır.

Deney Yöntemi

Numune 11.5 cm'lik buharlaşma kabına konur ve toprağın içindeki bütün boşlukları

tamamen dolduracak kadar su ilave edilerek iyice karıştırılır. Ufalanabilir topraklarda

istenen kıvamhlığa ulaşabilmek için gerekli su miktarı, o toprağın likit limitine eşit


112

veya ondan biraz fazladır. Plastik topraklarda ise istenen kıvamlılığı teşkil için likit

limitten % 10 kadar daha fazla su ilave etmek gerekir.

Toprak-Su karışımının (numunenin) kaba yapışmasını önlemek için büzülme kabının

iç yüzeyi ince bir vazelin veya başka bir koyu yağ tabakası ile kaplanır. Büzülme

kabının hacminin üçte biri oranında deney numunesi, kabın ortasına spatula ile

konur. Kabı sert bir düzleme hafif darbelerle vurmak suretiyle deney numunesinin

kenarlara akışı ve içerisindeki bütün hava kabarcıklarının yüzeye çıkması sağlanır.

Büzülme kabı, yukarıda anlatılan tarzda numuneyle 3 eşit tabakada doldurulur ve

numune, kabın kenarlarından taşıncaya kadar kap, darbelerle sert düzleme vurulur.

Fazla numune spatulayla alınır ve kabın dışına yapışan bütün numune lekeleri silinir.

Doldurulan, cetvelle düzeltilen ve silinip temizlenen kap hemen tartılarak ağırlığı

deney formuna kaydedilir. Büzülme kabına doldurulup tesviye edilen numune rengi

açılıncaya kadar oda sıcaklığında kurutulur. Daha sonra 110°C'deki fırında sabit

ağırlığa gelinceye kadar kurutulur ve soğuduktan sonra tartılarak ağırlığı deney

formuna yazılır.

Büzülme kabının hacmi, yani deneyi yapılan numuneni hacmi, kabı taşıncaya kadar

civa ile doldurarak ve kabın üzerine cam plaka iyice bastırılıp kaldırıldıktan sonra

kabın içinde kalan cıva tartılarak ağırlığı civanın yoğunluğuna (13.546 g/cm3)

bölünmek suretiyle bulunur. Bulunan bu değer, yaş toprağın hacmi olarak deney

formuna işlenir.

Fırında kurutulmuş numunenin hacmi de civa ile doldurulmuş cam kap yardımı ile

bulunur. Taşan civanın içerisinde toplanmasına yarayan 15 cm'lik buharlaşma

kabının içine cam kap konur ve taşıncaya kadar civa ile doldurulur. Fazla civa

yukarıda anlatılan tarzda üç sivri ucu olan cam plaka kabın üzerine iyice bastırılarak

buharlaşma kabına alınır. Kabın dış kısmına yapışan civa tamamen temizlendikten

sonra fırında kurutulmuş numune büzülme kabında çıkartılarak civanın üstüne

yerleştirilir. Numune, civanın içerisine cam plakanın içine itilir ve plaka kabın

üzerine iyice bastırılır. Kurutulmuş numunenin altında ve üstünde hiç hava kabarcığı

kalmaması için, cam plaka sağa sola hareket ettirilir. Numunenin civanın içerisine

batırılması ile taşıp buharlaşma kabında toplanan civanın hacmi, taşan civa tartılıp

ağırlığı 13.65'e bölünerek bulunur ve bu değer de kuru numunenin hacmi (Vo) olarak

deney formuna işlenir.


113

Hesaplamalar

Su İçeriğinin Hesabı: Toprağın kaba yerleştirildiği andaki su içeriği, toprağın kuru

ağırlığının yüzdesi olarak ifade edilir.

w = [(W - W0) / W0] x100

w = Toprağın büzülme kabına konduğu andaki su içeriği

W = Yaş numunenin ağırlığı

W0 = Kuru numunenin ağırlığı

Büzülme Limiti (S): Toprağın katı durumdan yarı katı duruma geçtiği andaki su

içeriğidir. Bu su içeriğinin altında toprak su kaybetmesine rağmen hacimde hiçbir

değişiklik olmaz.

S = w - [(V - V0) / W0] x100

S = Büzülme limiti

w = Numunenin su içeriği

V = İlk toprak hacmi

V0 = Nihai kuru toprak kütlesi

W0 = Kuru numunenin ağırlığı

Büzülme Oranı: Büzülme oranı, toprağın hacimsel değişmesinin bu değişmeyi

meydana getiren su yüzdesindeki değişmeye oranıdır.

R = W0 / V0

Hacimsel Değişmenin Hesabı: Toprağın hacimsel değişmesi, su miktarı belli bir

yüzdeden büzülme limitine düştüğü anda toprakta meydana gelen hacimsel

azalmadır.

ΔV = (w - S) R

ΔV = Hacimsel değişme

w = Verilen su içeriği

Hacimsel değişme arazi su içeriğinden hesaplanıyorsa:

ΔV = (w0 - S) R

w0 = Arazideki su içeriği

Doğrusal (Lineer) Büzülmenin Hesabı

Doğrusal Büzülme (Ls), su miktarının belli bir yüzdeden büzülme limitine düşmesi

sonucu toprakta meydana gelen bir yöndeki büzülmeye denir. Aşağıdaki formül veya

grafik yoluyla hesaplanır.

Ls = 100 [1 - (100 / ΔV + 100)⅓


114

8.5 Sıkıştırma Deneyleri

Sıkıştırma; toprağın mekanik ve fiziksel özelliklerinin iyileştirilmesi için, mekanik

bazı araçlar kullanılarak zeminin bünyesindeki su ve dane hacmi sabit iken, havanın

dışarı atılmasıdır. Böylece zeminin boşluk hacminin azalmasıyla danelerin birbirine

yaklaşarak yoğunluğunun artması sağlanır.

Yoğunluğun artmasıyla, zeminlerin kayma mukavemetleri artarken, oturmaları ve

hidrolik geçirgenlikleri azalmış olur. Sıkıştırma deneylerinin amacı optimum su

muhtevası değerinde en büyük kuru yoğunluğun elde edilmesidir.

Dolayısıyla toprakların kuru birim ağırlık - su içeriği ilişkilerinin bulunmasındaki

amaç o toprağın belirli bir sıkıştırma enerjisinde maksimum kuru birim ağırlığını ve

optimum su içeriğini bulmaktır.

Toprakların kuru birim ağırlık-su içeriği ilişkileri uygulanan enerji bakımından

laboratuvarda üç ayrı metotla bulunur;

1. Standart Proktor Metodu

2. Modifiye Proktor Metodu

3. Titreşimli Tokmak Metodu


115

8.5.1 Standart Proktor Deneyi (AASHTO T 99, TS 1900-1)

Kapsam

Bu deney; belirli bir metotla sıkıştırılmış bir zeminde, maksimum kuru birim hacim

ağırlığı veren su muhtevasının bulunması ile ilgilidir. Bu deneyde 305 mm’den

serbestçe düşen 2,5 kg’lık tokmağın sağladığı mekanik iş kullanılmaktadır.

Metot

Toprakların dane büyüklüklerinin dağılımına göre kuru birim ağırlık-su içeriği

ilişkileri Tablo 8.11’de gösterilen 4 ayrı metotla bulunur.

Tablo 8.11 Toprağın Maksimum Dane Boyutuna Göre Kullanılan Metotlar

Metot Kullanılacak Kalıp Çapı Toprağın cinsi

A 101.6 (4’’) mm 4,75 mm elekten geçen

B 152.4 (6’’) mm 4,75 mm elekten geçen

C 101,6 (4’’) mm 19 mm elekten geçen

D 152,4 (6’’) mm 19 mm elekten geçen

Cihazlar

Kalıp:

4’’ lik kalıp: İç çapı 101.6±0.41 mm, yüksekliği 116.43±0.13 mm, hacmi 943 cm3

6’’ lik kalıp: İç çapı 152.4±0.66 mm, yüksekliği 116.43±0.13 mm, hacmi 2124 cm3

Fotoğraf 8.10 Proktor Deneyinde Kullanılan Kalıplar


116

Şekil 8.8 Sıkıştırma Deneyi İçin Kalıp (TS 1900-1)


117

Şekil 8.9 Standart Sıkıştırma Deneyi İçin 2,5 kg’lık Tokmak ve Kılavuzu


118

El Tokmağı: 2.495±0.009 mm ağırlığında ve 305+2 mm yükseklikten serbest düşüş

yapabilen 50.80 + 0.25 mm taban çaplı silindirik, metal bir tokmak.

Mekanik Tokmaklar: Taban çapı 50.80 + 0.25 mm olan ve düşüş yüksekliği

ayarlanabilen otomatik tokmak. Bu tokmakların kalibrasyonu ASTM D 2168’e göre

yapılmalıdır.

Numune Çıkarıcı: Sıkıştırılmış toprak numunelerini kalıptan çıkarmaya yarayan,

krikodan yapılmış özel bir alet.

Terazi: 0.01 g hassasiyette olmalıdır.


Aralık Diski

Çelik Cetvel: yaklaşık olarak 300 mm uzunluğunda 25 mm genişliğinde, 3 mm

kalınlığında ve bir kenarı şevlidir.

Karıştırma aletleri (karıştırma tavası, mala, spatula vb çeşitli aletler)

Fotoğraf 8.11 Otomatik Proktor Cihazı


119

Metot A-B


Deneyi yapılacak numune araziden alındığında nemli ise, kolayca ufalanabilir

duruma gelinceye kadar kurutulur. Kurutma işlemi, oda sıcaklığında havalandırma

veya sıcaklığı 60oC’yi aşmayan etüv kullanılarak yapılır. Sonra, agreganın esas

yapısı bozulmadan toprağın içindeki iri daneler lastik bir tokmakla ezilir.

Yeterli miktarda, iyice ufalanmış numune 4.75 mm (No.4) elekten elenir. Bu elek

üzerinde kalan iri malzeme (eğer varsa) ayrılır.

Deney için hazırlanan toprak numunesinden Metot A için 3 kg, Metot B için 7 kg

ağırlığında numune alınır.

Deney Yöntemi

Alınan temsili numune, Optimum su içeriğinin yaklaşık % 4 altına kadar gelecek

miktarda su ile nemlendirilerek iyice karıştırılır.

Tokmakla sıkıştırma işleminden önce, kalıp tartılarak kütlesi kaydedilir. Toprak

numunesi el ile gevşekliğini ya da kabarıklığını kaybedene kadar hafifçe bastırılıp

sıkıştırılır. Metot A da toprak numunesi, toplam sıkıştırılmış yüksekliği yaklaşık 125

mm (5 inç) olacak şekilde yaklaşık üç eşit tabakada, ilave yakası takılmış 101.6 mm

(4 inç) çaplı kalıpta sıkıştırılır. İlk iki tabakanın her birisinin sıkıştırılması işlemine

müteakip, sıkıştırılmamış kalıp çeperlerine bitişik veya sıkıştırılmış yüzeyden yukarı

taşan her türlü toprak, bir bıçak veya benzeri uygun bir aletle tıraşlanır ve tabakanın

üstüne eşit olarak dağıtılır. Sıkıştırılmış malzemenin yaklaşık kotundan yukarı 305

mm yükseklikten serbest düşürülen tokmakla 25 adet üniform olarak dağıtılan

vuruşla her bir tabaka sıkıştırılır. Metot B de ise Toprak numunesi, toplam

sıkıştırılmış yüksekliği yaklaşık 125 mm (5 inç) olacak şekilde yaklaşık üç eşit

tabakada, ilave yakası takılmış 152. 4 mm (6 inç) çaplı kalıpta sıkıştırılır. Her bir

tabaka 56 üniform dağıtılan tokmak darbesiyle oluşturulur.

Sıkıştırma işlemi sonunda ilave yaka çıkartılır. Sıkıştırılmış numune bir çelik cetvel

yardımıyla kalıbın üstü düz olacak biçimde dikkatlice tıraşlanarak numune ve kalıbın

kütlesi gram olarak 5 g duyarlılıkla bulunur ve deney formuna yazılır.


120

Metot A da Yaş numune kütlesi, kalıp hacmine (943 cm3) oranlanarak numunenin

yaş birim ağırlığı belirlenir. Metot B de ise Yaş numune kütlesi, kalıp hacmine

(2124 cm3) oranlanarak numunenin yaş birim ağırlığı belirlenir.

Su içeriği numunesi için rutubet kabı kapağıyla beraber tartılır. Kalıptan çıkarılan

malzeme merkezi boyunca dikey olarak dilimlenir. Kesilen yüzeylerin birisinden su

içeriği tayini için temsili numune alınır derhal tartılır. Su içeriği numunesi, kapaklı

kap ile beraber tartılarak kütlesi deney formuna yazılır. Rutubet numunesi

110 5 C’lik etüvde kütle değişimi olmayacak hale gelinceye kadar kurutulduktan

sonra tekrar tartılarak kütlesi kaydedilir. Kurutmadan sonra kütledeki azalma suyun

kütlesi olarak kaydedilir.

Not 1. Her bir tartımda kütlenin değişip değişmediğinin belirlenmesi pratik değildir. Çoğu zaman su

içeriği numunesinin 15 veya 16 saatlik etüvde kurutma işlemi yeterlidir. Eğer bu sürenin numunenin

sabit kütleye gelmesi için yeterli olmadığı konusunda şüphe varsa iki tartım periyodu arasında kütle

değişimi olmayıncaya kadar kurutmak esas alınmalıdır.

Not 2. Su içeriği numunesi atılmalı diğer testlerde kullanılmamalıdır.

Kalıptan çıkarılan numunenin kalan porsiyonu, gözle incelenerek, 4.75 mm (No.4)

elekten geçecek boyuta gelene kadar iyice ufalanarak test ediliyor olan numunenin

kalan porsiyonuna eklenir. Toprağın su içeriğini % 1-2 oranında arttıracak biçimde

yeterli su eklenir.

Not 3. Ağır killi zeminler ve düz uzayan eğriler gösteren organik zeminler hariç (ki bu tür zeminlerde

maksimum % 4’e kadar çıkılabilir) su muhtevası artımları % 2.5’u geçmemelidir.

Deney en az beş değer verecek biçimde her bir su muhtevası artımında tekrar edilir.

Sıkıştırılan yaş birim ağırlığında ya değişme olmayana kadar ya da bir azalma olana

kadar bu işlemler serisine devam edilir. Deneyde kullanılan su içerikleri maksimum

kuru birim ağırlığı veren optimum su içeriğini de içine alan sınırlar arasında

değişmelidir.

Deneye alınan toprak malzemesi karakterinin kırılgan olduğu ve tekrarlı sıkıştırma

nedeniyle dane boyutunda anlamlı bir şekilde azalma olduğu durumlarda, her bir

sıkıştırma testi için ayrı ve yeni bir numune kullanılmalıdır.


121

Metot C ve D


Deney numunesi araziden alındığında nemli ise, kürekle kolay ufalanabilir kıvama

gelinceye kadar kurutulur. Kurutma işlemi, havalandırma veya sıcaklığı 60oC’yi

aşmayan etüv kullanılarak yapılır. Sonra her bir danenin doğal boyutunun

değişmesine izin vermeden bütün iyice parçalanır.

Yeterli miktarda azaltılmış temsili toprak numunesi 19 mm elekten elenir. 19 mm

elek üstü malzeme ayrılır. Hazırlanan 19 mm elekten geçen malzemeden Metot C de

yaklaşık 5 kg veya daha fazla Metot D de ise 11 kg temsili numune alınır.

Deney Yöntemi

Alınan temsili numune, optimum su içeriğinin yaklaşık % 4 altına kadar gelecek

miktarda, su ile nemlendirilerek iyice karıştırılır.

Tokmakla sıkıştırma işleminden önce, kalıp tartılarak kütlesi kaydedilir. Toprak

numunesi el ile gevşekliğini ya da kabarıklığını kaybedene kadar hafifçe bastırılıp

sıkıştırılır. Metot C’de numune toplam sıkıştırılmış yüksekliği yaklaşık 125 mm

(5 inç) olacak şekilde yaklaşık eşit üç tabakada, ilave yakası takılmış 101.60 mm

(4 inç) kalıpta, manuel (el) sıkıştırma tokmağı ya da otomatik sıkıştırma aleti

kullanılarak, üniform kalınlıkta sıkıştırılır. Sıkıştırma işleminden önce toprak

numunesi gevşekliğini ya da kabarıklığını kaybedene kadar elle hafifçe bastırılıp

sıkıştırılır. İlk iki tabakanın her birisinin sıkıştırılması işlemine müteakip, kalıp

çeperlerindeki sıkıştırılmamış kısımlar veya sıkıştırılmış yüzeyden yukarı taşan her

türlü toprak, bir bıçak veya benzer uygun bir aletle tıraşlanır ve tabakanın üstüne eşit

olarak dağıtılır. 25 adet üniform olarak dağıtılan vuruşla her bir tabaka sıkıştırılır.

Metot D’de ise toprak numunesi, toplam sıkıştırılmış yüksekliği yaklaşık 125 mm

(5 inç) olacak şekilde yaklaşık üç eşit tabakada, ilave yakası takılmış 152.4 mm

(6 inç) çaplı kalıpta sıkıştırılır. Her bir tabaka 56 üniform dağıtılan tokmak darbesiyle

oluşturulur.

Sıkıştırmaya müteakip ilave yaka çıkartılır, sıkıştırılmış numune bir çelik cetvel

yardımıyla kalıbın üstü düz olacak biçimde dikkatlice tıraşlanır. Kaba malzemenin

çıkartılmasıyla yüzeyde oluşan delikler daha küçük boyutlu malzeme kullanılarak

yamanır. Kalıp ve sıkıştırılmış toprak numunesi gram olarak 5 gram duyarlılıkla

tartılarak kütlesi kaydedilir.


122

Metot C’de yaş numune kütlesi, kalıp hacmine (943 cm3) oranlanarak numunenin yaş

birim ağırlığı belirlenir. Metot D’de ise yaş numune kütlesi, kalıp hacmine

(2124 cm3) oranlanarak numunenin yaş birim ağırlığı belirlenir.

Metot A ve B’ de izah edildiği gibi numunenin su içeriği belirlenir.

Kalan malzeme gözle incelenerek 19 mm elekten geçecek ve zeminin % 90’ı 4.75

mm elekten geçecek boyuta gelene kadar iyice ufalanır ve test ediliyor olan

numunenin kalan porsiyonuna ilave edilir. Zeminin nem muhtevasını % 1-2 oranında

artıracak biçimde yeterli su eklenir ve yukarıdaki prosedür her bir su eklenmesinde

tekrar edilir. Sıkıştırılan zeminin her bir cm3’ünün yaş birim kütlesinde ya değişme

olmayana kadar ya da bir azalma olana kadar bu işlemler serisine devam edilir.

Deneye alınan toprak malzemesi karakterinin kırılgan olduğu ve tekrarlı sıkıştırma

nedeniyle dane boyutunda anlamlı bir şekilde azalma olduğu durumlarda, her bir

sıkıştırma testi için ayrı ve yeni bir numune kullanılmalıdır.


123

Tablo 8.12 Standart Proktor Deneyi Örnek Deney Föyü

Lab No : Num. Gönderen : Tabii/OdadaProje Adı :Numune No : Ariyet 5Malzeme Cinsi :Km : AASHTO T 99

Tokmak (kg) Tabaka Vuruş Tek numune : X2,5 3 25 Ayrı Numune:

Kalıp Numarası A-3 A-3 A-3 A-3 A-3Numune Yüksekliği 11,64 11,64 11,64 11,64 11,64Kalıp+Yaş Num.Ağır. 3256,8 3305,8 3396,4 3357,2 3341,2Kalıp Ağırlığı 1638,2 1638,2 1638,2 1638,2 1638,2Yaş Numune Ağır. 1618,6 1667,6 1758,2 1719 1703Kalıp Hacmi 943 943 943 943 943Yaş Birim Ağırlığı 1,716 1,768 1,864 1,823 1,806Kuru Birim Ağırlığı 1,483 1,506 1,543 1,471 1,417Belirsizlik

Kap Numarası 6 11 54 41 14Kap Ağırlığı 49,90 46,9 47,20 46,60 44,90Kap+Yaş Num. Ağır. 398,60 411,60 421,70 387,40 385,80Kap+Kuru Num. Ağır. 351,10 357,50 357,10 321,70 312,40Su Ağırlığı 47,5 54,1 64,6 65,7 73,4Kuru Numune Ağır. 301,2 310,6 309,9 275,1 267,5Su İçeriği 15,8 17,4 20,8 23,9 27,4Belirsizlik

1,54320,8

Sıkıştırma Yöntemi

KURU BİRİM AĞIRLIK-SU İÇERİĞİ BAĞINTISININ SAPTANMASI

Kurutma Şekli :Dolgu Malzemesi Numune Kabul Tarihi :

Deneye Başlama Tarihi :Ariyet Ocağı Malzemesi Deneyin Bitiş Tarihi :

Deney Standartı :

KURU BİRİM AĞIRLIĞIN SAPTANMASI

SU İÇERİĞİNİN SAPTANMASI

Maks.Kuru Birim Ağırlık t/m3:Optimum Su İçeriği % :

1,38

1,4

1,42

1,44

1,46

1,48

1,5

1,52

1,54

1,56

14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28

Kuru

Bir

im A

ğılık

g/

cm3

Su İçeriği %

Kuru Birim Ağırlık -Su İçeriği İlişkisi


124

8.5.2 Modifiye Proktor Deneyi (AASHTO T 180, TS 1900-1)

Modifiye proktor deneyi alttemel ve temel malzemesinin optimum su içeriğini ve

kuru birim ağırlığının bulunması için yapılan deneydir. Özellikle açılan üstyapı

araştırma çukurlarında (ÜAÇ) temel ve alttemel malzemesinin optimum su içeriği ve

kuru birim ağırlığının bulunması deneyidir.

Arazide sıkıştırılan alttemel ve temel malzemesine ne kadar su verileceği optimum su

içeriğiyle ve arazi kuru birim ağırlığı modifiye proktorla bulunan kuru birim

ağırlığının en az % 98 sağlamalıdır.

Modifiye proktor deneyi de prensip olarak standart proktor deneyi gibi yapılır. Her

iki deney metodu arasındaki farklılıklar;

457 mm yükseklikten serbest düşüş yapan 4.535 kg ağırlığında bir tokmak kullanılır.

Modifiye proktor deneyinde numune, sıkıştırma kalıplarında 5 tabakada sıkıştırılır ve

her tabakaya 10.16 cm (4") lik kalıpta 25, 15.24 cm (6") lik kalıpta 56 darbe vurulur.

Hesaplamalar

Standart Proktor ve Modifiye Proktor deneylerinde sıkıştırılmış numunenin su içeriği

ve kuru birim ağırlığı aşağıdaki şekilde hesaplanır.

Su içeriği

100A BmB C

m= Etüvde kurutulmuş numune esas alındığında su oranı (%)

A= Dara + Yaş Numune Kütlesi (g)

B= Dara + Kuru Numune Kütlesi (g)

C= Dara Kütlesi (g)

Kuru birim ağırlık

w

W2

W1

V

=

=

=

=

Yaş Birim Ağırlık (g/cm³)

Kalıp + yaş numune kütlesi (g)

Kalıp kütlesi (g )

Kalıbın hacmi (cm3)

mw

d 100100

d

=

Kuru Birim Ağırlık (g/cm³)

VWW

w12


125

Şekil 8.10 Sıkıştırma Deneyi İçin 4,5 kg’lık Tokmak ve Kılavuzu


126

Kuru Birim Ağırlık - Su İçeriği İlişkisi Grafiği Çizilmesi

Zeminlerin kuru birim ağırlıkları ordinat ekseninde ve buna karışlık gelen su içeriği

apsis ekseninde olmak üzere çizilir.

Su İçeriği; birim ağırlıklar tayin edildiğinde ve yukarıda belirtildiği gibi

işaretlendiğinde, belirlenen noktalardan geçecek şekilde çizilen teğet bir çizgi ile

bağlanır ve tepe noktasını kesecek şekilde eğri oluşur. Eğrinin pik noktasına karşılık

gelen su içeriği, sıkıştırılan zeminin “optimum su içeriği” olarak ifade edilir.

Maksimum Kuru Birim Ağırlık; sıkıştırılmış numunenin optimum su içeriğindeki

kuru birim ağırlığı (ton/m3 veya g/cm3 cinsinden) olarak ifade edilir.

Deney Raporunda;

Kullanılan metod (Metod A, B, C veya D)

Optimum su içeriği (% olarak 0,1 yakınlıkla verilir)

Maksimum kuru birim ağırlık (g/cm3 veya ton/m3 olarak 0,001 yakınlıkla

verilir).

Metod C ve D için 19.0 mm elek üzerinde kalan malzeme miktarı

(% 1 yakınlıkla verilir).

Sıkıştırma tokmağında 50.8 mm (2 inç) dairesel yüzeyden farklı bir yüzey

varsa yüzey tipi belirtilmelidir.

Not 1: Malzeme tokmağın darbeleri altında ufalanabilecek yumuşaklıkta örneğin, kireçtaşı veya

kumtaşı türünden taneler içeriyorsa, sıkıştırma sırasında ezilmeye eğilimli olarak nitelenmelidir.

Not 2: Deneyin başlangıcında toprağa ilave edilecek su miktarı, toprağın cinsine ve uygulanan deney

metoduna göre aşağıda verildiği şekilde değişir.

Deney Metodu Malzeme Cinsi Başlangıç Su İçeriği

Staındart Proktor Kumlu - Çakıllı % 4 - % 6 Standart Proktor Kohezyonlu % (PL - 8) ile % (PL - 10) Modifiye Proktor Kumlu - Çakıllı % 3 - % 5 Modifiye Proktor Kohezyonlu % (PL - 12) ile % (PL - 16)

İlave edilen suyun toprağa iyice karıştırılması önemlidir. Yüksek plastisiteli malzemelerde suyun

lıomojen bir biçimde dağılması sadece karıştırılarak sağlanamaz. Bu nedenle karıştırılmış numune

deneyden önce kapalı bir kap içinde en az 16 saat bekletilmelidir.

Not 3: Deneyin her evresinde eklenen su miktarı, optimum su içeriğini içine alan sınırlar arasında

kalacak şekilde ayarlanmalıdır. Genellikle kumlu çakıllı topraklar için su içeriğini % 1-2, kohezyonlu


127

topraklar içinde % 2 - 3 miktarında artırmak yerinde olur. Sonuçların güvenirliğini artırmak için

optimum su içeriği dolayında, katılan su miktarını daha da azaltmak gerekir.

Not 4: Geçirgenliği yüksek olan granüler malzemelerde standart ve modifiye proktor metoduyla

yapılan laboratuvar sıkıştırma deneyleri, arazi sıkıştırma şartnameleri için yetersiz bir dayanaktır. Bu

deneylerle bulunan optimum su içeriği genellikle arazi için uygun olan optimum su içeriğinin çok

üzerinde bir değerdir. Elde edilen maksimum kuru birim ağırlık ise, çoğu kez arazide sağlanabilen

kuru birim ağırlığın altındadır.

Tablo 8.13 Standart ve Modifiye Proktor Deneylerinin Özellikleri (AASHTO T 99-180)

Deney Metodu Standart Proktor Modifiye Proktor

4” 6” 4” 6”

Kalıp Çapı (mm) 101.6 152.4 101.6 152.4

Yükseklik (mm) 116.4 116.4 116.4 116.4

Hacim (cm3) 943 2124 943 2124

Tokmak Ağırlığı

(kg) 2.49 2.49 4,54 4,54

Düşüş Yüksekliği

(mm) 305 305 457 457

Çapı (mm) 51 51 51 51

Tabaka Sayısı 3 3 5 5

Malzemenin

Maksimum Dane

Boyutu (mm)

Metot A: 4.75

Metot B: 4.75

Metot C: 19

Metot D: 4.75

Metot A: 4.75

Metot B: 4.75

Metot C: 19

Metot D: 4.75

Sıkıştırma Enerjisi

Darbe Sayısı

Enerji, (Nm/m3)

25 5.9×105

56 5.9×105

25 2.7×105

56 5.9×105


128

Tablo 8.14 Modifiye Proktor Deneyi Örnek Deney Föyü

Lab No : Num. Gönderen : Tabii/OdadaProje Adı :Numune No :Malzeme Cinsi :Km : AASHTO T 99

Tokmak (kg) Tabaka Vuruş Tek numune : X4,5 5 56 Ayrı Numune:

Kalıp Numarası A-25 A-25 A-25 A-25 A-25Numune Yüksekliği 11,64 11,64 11,64 11,64 11,64Kalıp+Yaş Num.Ağır. 7251,7 7381,1 7503,4 7518,8 7524,3Kalıp Ağırlığı 2846,1 2846,1 2846,1 2846,1 2846,1Yaş Numune Ağır. 4405,6 4535 4657,3 4672,7 4678,2Kalıp Hacmi 2124 2124 2124 2124 2124Yaş Birim Ağırlığı 2,074 2,135 2,193 2,200 2,203Kuru Birim Ağırlığı 1,983 2,020 2,055 2,037 2,017Belirsizlik

Kap Numarası 32 48 28 50 41Kap Ağırlığı 86,50 86,91 82,05 84,65 83,11Kap+Yaş Num. Ağır. 596,50 610,71 700,18 711,29 920,40Kap+Kuru Num. Ağır. 574,07 582,51 661,35 664,85 849,81Su Ağırlığı 22,4 28,2 38,8 46,4 70,6Kuru Numune Ağır. 487,6 495,6 579,3 580,2 766,7Su İçeriği 4,6 5,7 6,7 8,0 9,2Belirsizlik

2,0556,7

Sıkıştırma Yöntemi

KURU BİRİM AĞIRLIĞIN SAPTANMASI

SU İÇERİĞİNİN SAPTANMASI

Maks.Kuru Birim Ağırlık t/m3:Optimum Su İçeriği % :

Deneye Başlama Tarihi :Alttemel (0-50 mm) Deneyin Bitiş Tarihi :

Deney Standartı :

Numune Kabul Tarihi :

KURU BİRİM AĞIRLIK-SU İÇERİĞİ BAĞINTISININ SAPTANMASI

Kurutma Şekli :

1,971,981,99

22,012,022,032,042,052,062,07

4 5 6 7 8 9 10

Kuru

Bir

im A

ğılık

g/

cm3

Su İçeriği %

Kuru Birim Ağırlık -Su İçeriği İlişkisi


129

8.5.3 Titreşimli Tokmak Deneyi (TS 1900-1)

Kapsam

Geçirgenliği yüksek granüler malzemelerin 37.5 mm elekten geçen bölümü için

elverişli olan bu deneyde malzeme, elektrikle çalışan titreşimle bir tokmakla, çapı

15.24 cm, yüksekliği 11.64 cm olan kalıp içinde sıkıştırılır. bu deney, 4.75 mm

(No.4) elek altındaki malzemelerin sıkıştırılmasında uygundur.

Cihazlar

Kalıp: İç çapı 15.24 cm, yüksekliği 11.64 cm olup, kolayca takılıp çıkanlabilen bir

taban plakası ile 5 cm yükseklikte bir ilave yakası olan silindirik metal bir kalıp. Her

deneyden önce kalıp ve ilave yakasının iç yüzeyine ince bir zar halinde yağ

sürülmelidir.

Titreşimli Tokmak: Elektrikle çalışan 600 ile 750 watt güçte olup, dakikada 1500-

2500 devir yapan bir titreşim aleti ile buna eklenen çelik bir tokmak. Bu tokmağın

14.6 cm çapında dairesel tabanı olmalı, ağırlığı 3.18 kg'ı aşmamalıdır.

Terazi: Yaklaşık 20 kg kapasitede ve 1 gr duyarlıkta ve yaklaşık 1000 gr kapasitede

ve 0.01 gr duyarlıkta iki terazi.

Elek: 37.5 mm lik elek.

Çelik Cetvel: Yaklaşık 30 cm uzunluğunda, 2.5 cm genişliğinde, 3 mm kalınlığında

bir kenarı şevli çelik cetvel.

Kumpas: Numune derinliğini 0.5 mm duyarlıkla ölçebilecek kumpas.

Kronometre

Rutubet Kutuları, Paslanmaz Tepsi ve Leğen


130

Şekil 8.11 Titreşimli Proktor Deneyinde Kullanılan Tokmak

Deney Yöntemi

Deney Sırasında Ezilme Eğilimli Topraklar

Açıkta kurutulan numune 37.5 mm'lik elekten geçirilir. Alta geçen malzemeden 6'şar

kg'lık beş veya daha çok numune hazırlanır. Numune toprağın cinsine göre bir miktar

su ile iyice karıştırılır. Genellikle, kumlu ve çakıllı malzemelerde % 2 ile % 4

arasında bir su içeriğiyle başlamak uygundur.

Metal kalıp, taban plakası ve 5 cm’lik ilave yakası takılmış olarak tartılır. Kalıp

beton döşeme gibi sert bir yüzey üzerine oturtulur ve nemli zemin, olabildiğince eşit

ağırlıkta 3 tabaka halinde ve sonuçta toplam olarak 11.64 ile 12.24 cm arasında bir

derinlik oluşturacak şekilde, dairesel tokmağı takılmış titreşim aleti ile kalıbın içine

sıkıştırılır. Her tabakaya 60 saniyelik bir süre için titreşim uygulanmalı ve bu süre


131

boyunca titreşim aleti aşağıya doğru aletin kendi ağırlığı ile birlikte toplam 30 - 40

kg arasında bir yük yaratacak biçimde, değişmez bir kuvvetle itilmelidir.

Son tabakanın sıkıştırılmasından sonra, kalıbın çeperine yakın noktalarda kalan

gevşek malzeme numunenin yüzeyinden temizlenir. Numunenin ilave yaka ağzından

olan derinliği ölçülür. Numunenin yüzeyine eşit aralıklarla dağılmış ve kalıp

çeperinden en az 13 mm içeride kalan beş noktada alınan ölçülerden, numunenin

ortalama yüksekliği 12.24 cm'den çok veya 11.64 cm'den az ise numune ufalanıp

deney yeniden tekrarlanır.

Kalıp, ilave yakası, taban plakası ve içindeki malzeme ile tartılır. Sıkıştırılmış zemin

kalıptan çıkartılıp, tamamı su içeriği numunesi olarak alınır. 110±5°C etüvde

kurutularak su içeriği saptanır.

Her defasında aynı işlemler yenilenir. Deney en az beş değer verecek şekilde

yenilenir ve kullanılan su içerikleri, maksimum kuru birim ağırlığı veren optimum su

içeriğini içeren sınırlar arasında değişmelidir.

Deney Sırasında Ezilmeye Eğilimli Topraklar

10 kg'lık bir numune hazırlanır. Numune toprağın cinsine göre bir miktar su ile

karıştırılır. Yukarıdaki işlemler aynen uygulanır. Sıkıştırılan numuneden en az 500 g

rutubet numunesi alınır. Geriye kalan zemin ufalanır ve deneyin başında hazırlanan

numuneden artmış olanla karıştırılır. Böylece elde edilen numuneye uygun artımlarla

su katılıp karıştırılır ve her defasında aynı işlemler yenilenir.

Hesaplamalar

Sıkıştırılmış numunenin yaş birim hacim ağırlık (ρn) her numune için aşağıdaki

eşitlikten hesaplanır.

γw = (W2 - W1) / 182.42 H

γw = Yaş Birim Ağırlık (t/m³) W1 = Kalıp + İlave Yaka + Taban Plakası Ağırlığı (g)

W2 = Kalıp + İlave Yaka + Taban Plakası + Yaş Numune Ağırlığı (g)

H = Numune Yüksekliği cm)

γd = (γw x 100) / (100 + w)

w = Su İçeriği (%)

γ d = Kuru Birim Ağırlık (t/m³)


132

Bir seri deney sonucunda elde edilen kuru birim ağırlık ( d) ve bunlara karşılık olan

su muhtevası değerleri, bir grafik kâğıdı üzerine işaretlenir. Elde edilen noktalar

arasından düzgün bir eğri geçirilir ve bu eğri üzerindeki en büyük değer bulunur.

Not 1: Titreşimli tokmak metoduyla elde edilen sonuçlar arazide kullanılması gereken optimum su

içeriğini yeterli bir biçimde saptar ve genellikle bu deneyle elde edilen maksimum kuru birim ağırlık

değeri, arazide elde edilebilenin çok az üzerinde olur.

Not 2: Titreşimli tokmağın, yapımcı firmanın yönergesine uygun olarak bakımının yapılmış olması,

hareket eden parçaların aşırı derecede aşınma olmaması çok önemlidir.

Not 3: Gereken sıkışma derecesini elde edebilmek için, tokmağa titreşimle birlikte basınç uygulamak

gereklidir. Titreşimli tokmağın ağırlığını da içine alan gerekli toplam düşey yük (30-40 kg), tokmağın

zemin üzerinde sekmesini önlemek için gereken basınçtan yüksektir. Cihazı kullanan kişinin, gerekli

basıncı genellikle yeterli duyarlıkla uygulayabildiği görülmüştür.


133

8.6 Agrega Deneyleri

8.6.1 Yassılık İndeksi Deneyi (TS EN 933-3)

Kapsam

Bu deney metodu agregaların özel elekler kullanılarak yassılık indekslerinin,

agregaların tane şekillerinin belirlenmesini kapsar. Agrega numunelerinin yassılık

indeksi yassı danelerin ayrılması ile bulunan ağırlığın deneye alınan toplam numune

ağırlığının yüzdesi olarak ifade edilir. Deney 63 mm elek üzerinde kalan ve 6.3 mm

eleği geçen malzemeye uygulanmaz.

Cihazlar

Deney Elekleri: Kare açıklıklı 63 mm, 50 mm, 40 mm, 31,5 mm, 25 mm, 20 mm, 16

mm, 12,5 mm, 10 mm, 8 mm, 6,3 mm, 5 mm ve 4 mm açıklık boyutlarına sahip olan

elekler kullanılır.

Çubuklu Elekler: Paralel silindirik çubukları olan Tablo 8.13’deki şartlara uygun

elekler kullanılır.

Terazi: Deney numunesi ağırlığının ± % 0,1 hassasiyetinde bir terazi kullanılır.

Etüv: 110 ± 5 ºC sıcaklık sağlayabilen ve termostatik olarak kontrol edilebilen hava

dolaşımlı etüv ya da herhangi bir dane boyutunda bozulmaya yol açmadan agregaları

kurutmak için kullanılan başka bir uygun ekipman kullanılır.

Fotoğraf 8.12 Yassılık İndeksi Deneyi Elekleri


134

Deney Yöntemi

Yassılık indeksi yapılacak numuneye öncelikle elek analizi yapılır. Elek analizi

sonucuna göre malzemenin dane boyutu dağılımı 63.0 mm elekten geçip 6.3 mm

elek üzerinde kalacak şekilde ayarlanır. Tabloda belirtilen miktarda deney numunesi

alınır.

Tablo 8.15 Yassılık İndeksi Deneyi İçin Gerekli Malzeme Miktarı

Agrega Tane Büyüklüğü-D (en çok)

(mm)

Deney Kısmının Kütlesi (en az)

(kg) 63 40

32 10

16 2,6

8 0,6

Düzeltilmiş dane boyutu dağılımına göre iki elek arasında kalan malzeme % 5'den az

ise o aralıktaki malzeme deneye alınmaz, yassı dane oranı sıfır olarak kabul edilir.

• Deney malzemesi 110±5°C’de sabit kütleye gelinceye kadar kurutulup,

soğutulduktan sonra tartılır ve kütlesi Mo olarak kayıt edilir.

• Deney malzemesi elenir, 4 mm’lik elekten geçen ve 80 mm’lik elekte kalan

taneler tartılır ve işlem dışı bırakılır.

• 4 mm ve 80 mm arasındaki her tane büyüklüğü fraksiyonu di /Di‘deki bütün

taneler tartılır ve ayrı ayrı muhafaza edilir.

Elde edilen her tane büyüklüğü fraksiyonu di/Di, aşağıdaki Tablo 8.16’da verilen

uygun çubuklu elekten elenir. Bu eleme işlemi elle gerçekleştirilmeli ve elek

üzerinde kalan malzemenin kütlesi 1 dakikalık eleme işlemi sonrasında % 1’den daha

fazla değişmiyorsa işlem tamamlanmış olarak kabul edilmelidir.


135

Tablo 8.16 di / Di Tane Büyüklüğüne Karşılık Elek Açıklıkları

di / Di Tane Büyüklüğü Fraksiyonu

(mm)

Silindirik Çubuklu Eleklerde

Çubuklar Arası Açıklık (mm)

63/80 40±0,3

50/63 31.5±0,3

40/50 25±0,2

31.5/40 20±0,2

25/31.5 16±0,2

20/25 12.5±0,2

16/20 10±0,1

12.5/16 8±0,1

10/12.5 6,3±0,1

8/10 5±0,1

6.3/8 4±0,1

5/6.3 3,15±0,1

4/5 2,5±0,1 di: Tane büyüklüğü fraksiyonundaki agreganın minimum tane büyüklüğü Di:Tane büyüklüğü fraksiyonundaki agreganın maksimum tane büyüklüğü Di/2: Tane büyüklüğü fraksiyonundaki agreganın minimum ve maksimumu arasındaki ortalama tane büyüklüğü Çubuklu elekten geçen her tane büyüklüğü fraksiyonundaki malzeme tartılır.

Bütün di/Di tane büyüklüğü fraksiyonu kütleleri toplamı hesaplanır ve M1 olarak

kaydedilir.

Çubuklar arası açıklığı Di/2 olan elekten geçen di/Di tane büyüklüğü

fraksiyonlarının her birindeki tanelerin kütlelerinin toplamı hesaplanır ve M2 olarak

kaydedilir.

Hesaplamalar

Yassılık indeksi, FI, aşağıdaki eşitlikle hesaplanır:

Burada;

M1 = Her dane boyutu fraksiyonundaki danelerin ağırlıkları toplamı; gram.

M2 = Yuva genişliği Di/2 olan ilgili çubuk elekten geçen her dane boyutu


136

fraksiyonundaki danelerin ağırlıkları toplamı; gram.

Yassılık İndeksi (FI) en yakın tamsayıya yuvarlanır ve kaydedilir.

Her dane boyutu fraksiyonu için yassılık indeksi FIi, gerektiğinde aşağıdaki

denklemden hesaplanır:

Burada;

Ri = Her dane boyutu fraksiyonunun ağırlığı; gram.

mi = Yuva genişliği Di/2 olan ilgili çubuk elekten geçen her dane boyutu

fraksiyonundaki malzemenin ağırlığı; gram.

Eğer Ri ağırlıklarıyla beraber işlem dışı bırakılan danelerin ve herhangi bir boyuttaki

test edilmeyen fraksiyonun ağırlıkları toplamı M0’dan % 1’den daha fazla oranda

farklıysa, başka bir deney numunesi kullanılarak deney tekrar edilmelidir.


137

8.6.2 Kum Eşdeğeri Tayini Deneyi (AASHTO T 176, TS EN 933-8+A1)

Kapsam

Bu deneyle 4.75 mm elekten geçen ince agreganın içerisindeki 75 μm'den ince

malzemenin relatif oranı bulunur.

Minimum kum eşdeğeri agrega içinde müsaade edilen 75 μm 'den ince tane

miktarına göre belirlenir.

Bu deneyle, yolda kullanılan agrega içindeki ince malzemenin miktarı, arazi

laboratuvarında kısa zamanda saptanabilir.

Cihazlar

Ölçü Silindiri: İç çapı 3.17 cm (1 1/4 inç) ve yüksekliği yaklaşık olarak 42 cm

(17 inç) olan, alttan itibaren 38 cm'ye (15 inç) kadar derecelendirilmiş şeffaf bir ölçü

silindiri ve tıpası

Şişe: İki delikli bir tıpa ve eğik bir bakır borudan meydana gelen sifon tertibatlı en az

3.8 litre (1 galon) hacminde bir şişe. Şişenin deney masasından en az 90 cm

yükseklikte olması gerekir.

Sulama Tüpü: Dış çapı 0.64 cm olan pirinç veya bakır borudan yapılmış bir sulama

tüpü. Tüpün bir ucu kapatılarak kama şekline getirilmiştir. Kamanın iki yanında

60'lık matkapla İki delik delinmiş olmalıdır.

Lastik Boru: Üzerinde akım kesme mandalı bulunan 4.76 mm çapında sulama

borusunu sifon takımına bağlamak için kullanılan uzun bir lastik boru.

Ölçü Pabucu: 46 cm uzunluğunda ve tabanında 2.54 cm çapında konik bir ayağa

sahip ağırlaştırılmış bir mil. Bu mili ölçü silindirine serbestçe yerleştirebilmek için

ayağa üç tane merkezleme vidası takılıdır. Silindirin ağzına serbestçe oturabilen ve

milin uç kısmını silindirin merkezinde tutmaya yarayan bir başlık, ölçü pabucunun

toplam ağırlığını 1000 + 5 grama tamamlamak için milin üst ucuna ayrıca bir ağırlık

eklenmiştir.

Ölçü Kabı: Yaklaşık olarak 5,7 cm çapında, 88 mililitre kapasitesinde paslanmaz bir

kap.

Huni: Numuneyi ölçü silindirine boşaltmaya yarayan 10.16 cm çapında bir huni.

Kronometre veya bir saat

Cam Çubuk: Ölçü silindirinde numuneyi karıştırmak için yaklaşık olarak 50 cm


138

boyunda bir cam çubuk.

Mekanik Sallayıcı: Salınım aralığı 20.3±0.2 cm olan ve dakikada 175±2 devir

yapan, sağlam bir yere oturtulmuş mekanik bir sallayıcı

Elle Çalışan Sallayıcı: Mekanik sallayıcının bulunmadığı yerlerde kullanılan ve elle

çalıştırılan bir sallayıcı. Sallanmadan önce sistemin sert ve düzgün bir yere

kelepçelerle sıkıca bağlanması gereklidir.

Ayrıştırıcı Çözeltinin Hazırlanması

454 g saf olmayan teknik susuz (anhidrit) kalsiyum klorür, 1895 mililitre (1/2 galon)

suda eritilir. Çözelti soğuduktan sonra 12 numaralı watman kâğıdından veya buna

benzer başka bir süzgeç kâğıdından süzülür.

Süzülen çözeltiye, 2050 gr (1640 ml) gliserin ve 47 gram (45 mililitre) formaldehit

ilave edilip iyice karıştırılır. Sonra hacmi 3790 mililitre (1 galon) oluncaya kadar

damıtık su veya iyi kalitede musluk suyu ilave edilir.

Hazırlanan çözeltinin 85±5 mililitresi alınıp, bir başka kapta hacmi 3790 mililitreye

(1 galon) tamamlanıncaya kadar içine damıtık su veya iyi kalitede musluk suyu

konur. Böylece ayrıştırıcı çözelti hazırlanmış olur.


Numune 4,75 mm elekten elenir. İnce daneli zemin malzemesinin tüm

topaklanmaları 4,75 mm elekten geçebilmesi için öğütülür ve 4,75 mm elek üzerinde

kalan parçacıklardan tüm ince daneler temizlenir.

Alternatif Metot 1 – Havada Kurutulmuş Numune: 4.75 mm elekten geçen

malzemeden ölçü kabı ağzına kadar doldurulduktan sonra, kabın tabanı sert bir

zemine vurularak numunenin iyice yerleşmesi ve böylece fazla miktarda numunenin

ölçü kabına yerleştirilmesi sağlanır.

Kum eşdeğerinde kullanılan numunenin tamamen temsili bir şekilde alınmasına çok

dikkat edilmesi gerekmektedir. Çünkü esas numuneden azaltılarak alınan deney

numunesi ne kadar az olursa, esas numuneyi temsil etme özelliği o oranda

kaybolmaktadır.

Alternatif Metot 2 – Yaş Numune: Güvenilir sonuçlar almak için numune uygun

nem içeriğine sahip olmalıdır. 4.75 mm elekten geçen malzemeden temsili olarak

1000 - 1500 gram kadarı ayrılır. Seçilen numune avuç içinde sıkıldığı zaman topak


139

şeklini alıncaya kadar su ile karıştırılır. Eğer malzeme çok kuruysa, parça ufalanır ve

yeniden su ekleyip karıştırmak ve malzeme şekil alana kadar yeniden test etmek

gerekir. Eğer malzeme çok nemliyse, suyu alınır ve havada kurutulur. Bundan sonra

numune üzerine nemli bir havlu örtülerek veya geçirimsiz bir kutuda en az 15 dakika

bekletilir. Hazırlanan yaş numune bir branda bezi üzerine alınır. Branda bezi karşı-

lıklı köşelerinden birbiri üzerine çekilir. Böylece numunenin karışıp homojen bir

duruma gelmesi sağlanır.

Ölçü kabı bir ele alınır ve bezin ortasında yığılan numunenin tabanına doğru itilir;

diğer el ile ters yönde, ölçü kabına destek yapılır. Numune yığın içerisinde ilerlerken,

elle bastırılarak numunenin kap üzerinden taşacak şekilde dolması sağlanır. Böylece

ölçü kabı alabileceği en fazla miktarda malzemeyle doldurulur ve üzeri bir spatula ile

düzeltilir. Bundan sonra branda bezi üzerindeki malzeme tekrar karıştırılarak yeniden

numune almaya hazır duruma getirilir.

Kum eşdeğeri bulunacak malzeme asfalt tabakalarının yapımında kullanılacaksa,

deney için hazırlanan numunenin 110°C'lik fırında kurutulması gerekir.

Deney Yöntemi

Önceden hazırlanmış olan ayrıştırma çözeltisi, sifon yardımıyla plastik ölçü

silindirinde, 10.16±0.25 cm (4±0.1 inç) yüksekliğe gelinceye kadar akıtılır. Ölçü

kabında hazırlanan numune de huni yardımı ile plastik silindire boşaltılır. Silindirin

tabanı, avuç içerisine sertçe birkaç defa vurularak hava kabarcıklarının çıkması ve

numunenin tamamen ıslanması sağlanır. Bundan sonra ölçü silindiri sarsılmadan 10

± 1 dakika bekletilir. Bu sürenin sonunda tıpası takılan silindir kendi ekseni etrafında

döndürülerek ve sallanarak tabanda toplanan numunenin gevşemesi sağlanır.

Mekanik Sallayıcı

Ağzı kapatılan plastik silindir, mekanik sallayıçıya yerleştirilir ve kronometre

ayarlanarak 45±1 saniye çalkalanır.

Elle Sallayıcı

Sağlam bir yere oturtulan sallayıcının üst kısmına plastik silindir yerleştirilir, salınım

sayıcı göstergesi sıfıra ayarlanır. Sallayıcının tam önünde durulur ve cihazın salınım

yapan kısmı üzerindeki ok, sağ çelik yayın el yardımı ile itilerek kapağın üzerindeki

sol işaret çizgisine getirilmesi ile salınım sağlanır. Ok, kapak üzerindeki sağ işaret

çizgisine gelince, tekrar sağ elin sert bir darbesi ile sistem salınımına devam ettirilir.


140

Kapak üzerindeki sayaçtan sistemin devir sayısı okunur. Salınımların düzenli olması

için vücut sabit tutulmalı, sadece el ve kol hareket ettirilmelidir. Salınım sayısı 100

oluncaya kadar çalkalama işlemine devam edilir.

El Metodu

Ağzı kapalı silindir yatay olarak uçlarından tutulur ve bir doğru boyunca salınım

aralığı 22.86±2.54 cm olacak şekilde çalkalanır. Bir gidiş geliş, bir devir kabul

edilerek, silindire yaklaşık olarak 30 saniyede 90 salınım yaptırılır. Salınımların

düzgün bir şekilde ve aynı hızla yapılabilmesi için, deneyi yapan kişinin sadece

kollarını dirsekten aşağıya hareket ettirmesi gerekir. Çalkalama işlemi

tamamlandıktan sonra ölçü silindiri deney masasının üzerine konur.

Ayrıştırıcı çözeltiye bağlı olan sulama tüpü ile silindirin iç yüzeyindeki toprak

danecikleri yıkandıktan sonra tüp, silindirin tabanına doğru malzemenin arasından

çevrilerek daldırılır. Bu sırada, çözeltinin silindire akması devam etmelidir. Böylece

iri malzemenin içerisindeki ince danecikler süspansiyon haline gelirler. Sulama

tüpünün malzeme içerisinde döndürülmesine çözelti seviyesi 38 cm (15 inç)

oluncaya kadar devam edilir. Sonra sulama borusu yavaş yavaş malzemenin

içerisinden ve ölçü silindirinden çıkartılır. Silindir içerisindeki çözelti yüksekliği tam

38 cm (15 inç) olduğu zaman, çözelti akışı durdurulur.

Bu işlemden hemen sonra ölçü silindiri deney masasının üzerine olduğu gibi konarak

20±0.15 dakika bekletilir. Bu zamanın sonunda malzemenin üzerinde çökelen (silt ve

kil gibi) ince malzemenin üst seviyesi okunur. Eğer 20 dakika sonunda kilin üst

seviyesi okunamıyorsa, ölçü silindiri kil seviyesi okunabilecek duruma gelinceye

kadar olduğu yerde bekletilir. Sonra kil seviyesi okunur ve bekleme zamanı yazılır.

Toplam bekleme süresi 30 dakikayı geçerse, deney aynı malzemeden üç ayrı numune

üzerinde tekrarlanır. Bu üç numune ile yapılan deneyde en kısa bekleme süresine

sahip olanının kil seviyesi okuması, gerçek değer olarak alınır.

Kil okuması alındıktan sonra, pabuç aşağıya gelecek şekilde ağırlıklı sistem ölçü

silindirinin içerisine, papuç kum tabakasının üzerine oturuncaya kadar indirilir. Bu

işlem yapılırken papucun ölçü silindirinin kenarlarına değdirilmemesine dikkat

edilmelidir. Papuçtaki merkezleme vidalarından bir tanesi görününceye kadar sistem

ölçü silindirinin kenarına yaklaştırılır. Papuçun merkezleme vidasının alt kısmının,

ölçü silindiri üzerinde gösterdiği değer, kum okuması olarak alınır. Kil veya kum

okumaları iki değer arasına düşüyorsa üstteki değer esas alınır.


141

Not 1: Deney masasının deney süresince hiçbir şekilde sallanmaması gerekir. Aksi halde süspansiyon

durumundaki malzeme normal olmayan bir hızla çökelir.

Not 2: Deneyden sonra plastik ölçü silindirinin güneş ışığında bırakılmaması gerekir.

Not 3: Bazen ayrıştıncı çözelti, saklandığı kapta, ölçü silindirinde ve sulama tüpünde tortul oluşabilir.

Meydana gelen tortulaşmanın temizlenmesi için, ayrıştıncı çözelti ile aynı derişiklikte sodyum

hipoklorit hazırlanır ve bununla tortulaşmanın olduğu yerler yıkanır. Bunun için de temizleyici

çözelti, tortulaşmanın olduğu yerde bir gece bırakılmalıdır. Bundan sonra ölçü silindiri temiz su ile

yıkanır.

Not 4: Bazen, sulama borusunun ucu kum taneleri ile tıkanabilir. Bu kumların borudan çıkartılması

sırasında borunun ucundaki deliklerin genişletilmemesine dikkat edilmelidir.

Not 5: Herhangi bir kimse kum eşdeğerinde çalkalamayı el sallayıcısı veya elle yapıyorsa, bu konuda

deneyimli olmalıdır. İki metot içinde aranan deneyim aynıdır. Personel hangisinde daha çok başarı

gösteriyorsa o metotda çalıştırılmalı, tecrübeli olduğu deneyi uygulayarak herhangi bir temsili

numune üzerinde tam ve kesin sonuçlar elde edebilecek kapasitede olmalıdır. Bu tip personelin aynı

malzemede yapacağı üç ayrı deneyin ortalamaları arasındaki fark en çok +4 olmalıdır ve bu değer,

mekanik sallayıcı kutlanılarak bulunacak değerle karşılaştırılmalıdır. Eğer elemanlar elle sallama

metotlarından kesin sonuçlar alamıyorlarsa ve elle sallayıcılarla mekanik sallayıcılardan bulunan

değerler farklı ise, elle sallama metodundaki devir sayısında bir değişiklik yapmaksızın mekanik sal-

layıcıdan bulunan sonucu elde edinceye kadar deneye devam edilmelidir.

Not 6: Eğer personel elle sallamayla kesin sonuçlar elde edebiliyor, fakat bulunan değerlerin

ortalaması mekanik saliayıcıda bulunan değerlerin ortalamasından +4 den daha fazla çıkıyorsa, elle

sallamada devir sayısı elde edilen değerlere göre, önceden tahmin edilen miktarda değiştirilir. Devir

sayısı arttırılırsa, bulunacak kum eşdeğeri değerleri azalır veya aksine devir sayısı azaltılar kum

eşdeğeri değerleri yükseltilir. Her seferde üç deney yapılıp ortalaması alınarak, mekanik sallayıcı ile

yapılan üç deneyin ortalaması ile karşılaştırılır.

İki metot arasındaki +4 sapma, deneyi yapan kişinin deneyimi arttıkça azalır. Personelin deney

üzerindeki tecrübesi, mekanik sallayıcıyla el sallayıcısından bulunacak değerler arasındaki fark

karşılaştırılarak anlaşılır.

Hesaplamalar

Kum eşdeğeri (KE) 0,1 yakınsama ile aşağıdaki formül kullanılarak hesaplanır:

Eğer hesaplanan kum eşdeğeri bir tamsayı değilse, elde edilen değer bir sonraki

tamsayıya tamamlanır.


142

8.6.3 Kırılmışlık Yüzdesi Tayini Deneyi (TS EN 932-2)

Kapsam

Bu standart doğal iri agrega numunesindeki ezilmiş ve kırık yüzeyli tanelerin

yüzdesinin belirlenmesini kapsar. Bu standart, çakıl veya çakıl ihtiva eden karışık

agregaya uygulanır.

Tanımlamalar

Agrega Büyüklüğü: Agreganın, alt (d) ve üst (D) elek büyüklükleri cinsinden

ifadesidir.

di/Di Tane Büyüklüğü Aralığı: İki eleğin büyüğünden (Di) geçen ve küçüğünde (di)

tutulan bir agrega aralığıdır.

Deney Numunesi: Tamamı bir tek deneyde kullanılan numunedir.

Sabit Kütle: Deney numunesinin belirli bir etüvde (110 ± 5) °C’de en az 1 saatlik

kurutmadan sonra yapılan ve müteakip tartım işlemlerinden sonra % 0,1’den daha

büyük farklılık göstermeyen kütledir.

Tamamen Ezilmiş Veya Kırılmış Tane: Yüzeyinin %90’ından Fazlası Ezilmiş Veya

Kırılmış Olan Tanedir (Tc).

Ezilmiş veya Kırılmış Tane: Yüzeyinin %50’sinden Fazlası Ezilmiş Veya Kırılmış

Olan Tanedir (C).

Yuvarlak Tane: Yüzeyinin %50’si veya daha azı ezilmiş veya kırılmış olan tanedir.

Tamamen Yuvarlak Tane: Yüzeyinin %90’ınından fazlası yuvarlak olan tanedir.

Ezilmiş Veya Kırılmış Yüzeyler: Kırma yoluyla üretilen veya tabii kuvvetlerce ezilen

ve keskin kenarları olan bir çakıl tanesinin yüzeyleridir. Kırılmış veya ezilmiş çakıl

tanesinin hem yüzeyi hem de kenarları aşınmış veya bozunmuş ise, bu durumda çakıl

tanesi, bu deney metodunun amaçları doğrultusunda, yuvarlak olarak

değerlendirilmelidir.

Deney iri agregalardan oluşan bir deney numunesindeki:

− Tamamen ezilmiş veya kırılmış olanlar da dâhil, ezilmiş veya kırılmış tanelerin;

− Tamamen yuvarlak olanlar da dâhil, yuvarlak tanelerin el ile sınıflandırılmasından

ibarettir.

Bu grupların her birinin kütlesi, deney numunesi kütlesinin yüzdesi olarak tayin ve

ifade edilir.


143

Daha sonra, tamamen ezilmiş veya kırılmış taneler ile tamamen yuvarlak taneler,

ezilmiş veya kırılmış taneler ile yuvarlak tanelerden el ile ayrılır ve bu grupların

kütlesi tayin edilerek deney numunesi kütlesinin yüzdesi olarak ifade edilir.

Cihazlar

Deney Elekleri: 0.063 mm, 0.125 mm, 0.250 mm, 0.500 mm, 1 mm, 2 mm, 4 mm, 8

mm, 16 mm, 31.5 mm, 63 mm, 125 mm göz açıklıklı olmalıdır.

Tava ve Kapak; eleklere sıkı olarak yerleştirilebilmelidir.

Havalandırmalı Etüv; 110 ± 5°C sıcaklığı sağlayacak şekilde termostat kontrollü

veya herhangi bir tanenin parçalanmasına neden olmayacak şekilde agregayı

kurutmak için gerekli donanıma sahip olmalıdır.

Terazi; tartılacak kütleyi, ± % 0,1 doğrulukla tartabilen ve uygun kapasitede

olmalıdır.

Tepsiler

Fırçalar

Eleme Makinası (isteğe bağlı)


Numune, sabit kütleyi elde etmek için 110 ± 5 °C’de kurutulur, tartılır ve kütle Mo

olarak kaydedilir.

4 mm’den büyük tanelerin tamamen ayırımını sağlamak için, yeterli kuvvetle

sallayarak uygun deney elekleriyle eleme yapılır. 63 mm’lik deney eleğinde tutulan

ve 4 mm’lik deney eleğinden geçen taneler dikkate alınmaz.

Malzemeden deney için yeterli miktarda temsili numune alınır. Deney numunesinin

kütlesi M1 olarak kaydedilir. Deney numunesinin kütlesi, Tablo 8.17 de belirtildiği

gibi olmalıdır.

Tablo 8.17 Deney Numunelerinin Kütlesi

Üst Agrega Büyüklüğü-D mm

Deney Numunesi Kütlesi kg, (en az)

63 45 32 6 16 1 8 0,1


144

Numune azaltmayla, minimum değerden daha büyük olan fakat önceden tayin edilen

tam değere eşit olmayan bir deney numunesi kütlesi elde edilmelidir.

Deney, Di ≤ 2di olan her bir di/Di tane büyüklüğü aralığında uygulanır.

Di>2d olan numuneler, önce, Di≤2di olan di/Di tane büyüklüğü aralıklarına

ayrılmalıdır.

Deney Yöntemi

D ≤ 2d Olan Deney Numuneleri:

Deney numunesi taneleri, düz bir yüzey üzerine yayılır ve taneler el ile aşağıda

belirtilen iki grup halinde ayırılır:

− Tamamen ezilmiş veya kırılmış taneler (tc) de dâhil ezilmiş ve kırılmış taneler (c).

− Tamamen yuvarlak taneler (tr) de dâhil, yuvarlak taneler (r).

Her bir grup tartılır ve kütleleri Mc ve Mr olarak kaydedilir.

Kırılmış veya ezilmiş taneler (c), düz bir yüzey üzerine yayılır ve tamamen kırılmış

veya ezilmiş taneler (tc), el ile diğerlerinden ayrılır. Tamamen kırılmış veya ezilmiş

taneler (tc) tartılır ve kütle, Mtc olarak kaydedilir.

Yuvarlak taneler (r), düz bir yüzey üzerine yayılır ve tamamen yuvarlak taneler (tr),

el ile diğerlerinden ayırılır. Tamamen yuvarlak taneler (tr) tartılır ve kütle Mtr olarak

kaydedilir.

D > 2d Olan Deney Numuneleri:

Deney numunesi, elenmek suretiyle, Di ≤ 2di olan di/Di tane büyüklüğü aralıkları

halinde ayırılır.

Her bir tane büyüklüğü aralığının kütlesi Mi olarak kaydedilir ve her bir di/Di tane

büyüklüğü aralığı kütlesinin, deney numunesi kütlesi M1’e göre yüzdesi hesaplanır

ve bu değer Vi olarak kaydedilir.

M1’in %10’undan daha azına tekabül eden herhangi bir di/Di tane büyüklüğü aralığı

dikkate alınmaz.

NOT 1: Gerekli görülürse, geriye kalan ve 100’den daha az tane içeren herhangi bir di/Di tane

büyüklüğü aralığı, deney raporuna kaydedilmelidir.

NOT 2: Aşırı sayıda tane içeren di/Di tane büyüklüğü aralıkları, TS EN 932-2’ye göre, tekrar azaltma

işlemine tâbi tutulabilir.

NOT 3: 200’den çok daha fazla sayıda tane içermeleri halinde, tane büyüklük aralıkları daha da

azaltılabilir.


145

Geriye kalan her bir di/Di tane büyüklüğü aralığında, deneye tabi tutulan tanelerin

kütlesi M1i olarak kaydedilir ve geriye kalan bu büyüklük aralıklarının her birindeki

taneler, D ≤ 2d olan deney numuneleri maddesine uygun olarak ayrı ayrı

sınıflandırılır.

Bu di/Di büyüklük aralıklarının her birindeki kırılmış veya ezilmiş tanelerin, yuvarlak

tanelerin, tamamen kırılmış veya ezilmiş tanelerin ve tamamen yuvarlak tanelerin

kütleleri sırasıyla, Mci, Mri, Mtci ve Mtri olarak kaydedilir.

Hesaplamalar

D ≤ 2D Olan Deney Numuneleri:

M1 ve Mc, Mr, Mtc ve Mtr kütle değerleri, bir deney veri çizelgesine kaydedilir ve her

bir gruptaki tanelerin C yüzde değeri, aşağıdaki formüle göre hesaplanır:

M(c, r, tc veya tr ) = Deney numunesindeki kırılmış veya ezilmiş tanelerin, yuvarlak

tanelerin, tamamen kırılmış veya ezilmiş tanelerin ve tamamen yuvarlak tanelerin

kütleleri, g,

M1 = Deney numunesi kütlesi, g,

Değerler, en yakın tam sayı olarak kaydedilir.

D > 2d Olan Deney Numuneleri:

Azaltılmamış Büyüklük Aralıkları;

Herhangi bir büyüklük aralığı azaltılmamışsa, her bir gruptaki her bir tanenin

yüzdesi, aşağıdaki eşitliğe göre hesaplanır.

ΣM(ci, ri, tci veya tri) = Deneye tabi tutulan büyüklük aralıklarındaki kırılmış veya ezilmiş,

yuvarlak, tamamen kırılmış veya ezilmiş ve tamamen yuvarlak tanelerin kütlelerinin

toplamı, g,

ΣM1i = Deneye tâbi tutulan büyüklük aralıklarındaki kütlelerin toplamı, g,



146

Azaltılmış Büyüklük Aralıkları;

Herhangi bir büyüklük aralığı azaltılmışsa, her bir di/Di tane büyüklük aralığındaki

grupların (ci, ri, tci veya tri) her birindeki tanelerin kütlece yüzdesi hesaplanır.

Her bir gruptaki tüm yüzdelerin ağırlıklı ortalama değeri, aşağıdaki formüle göre

hesaplanır.

C(ci, ri, tci veya tri) = i tane büyüklüğü aralığındaki kırılmış veya ezilmiş tanelerin,

yuvarlak tanelerin, tamamen kırılmış veya ezilmiş tanelerin ve tamamen yuvarlak

tanelerin kütlece yüzdesi,

Vi = Deneye tâbi tutulan numunedeki i tane büyüklüğü aralığının kütlece yüzdesi.


Raporda Bulunması Gerekenler:

─ Deney Standardı

─ Numunenin tanımlanması

─ Laboratuvarın tanımlanması

─ Numune teslim tarihi

─ En yakın tam sayı olarak Ctc, Cc, Ctr ve Cr yüzdeleri

─ Uygun olan yerlerde, en yakın tam sayı olarak, her bir grubun kütlesine karşılık

gelen ağırlıklı ortalama yüzdeler ve deneye tâbi tutulan tane büyüklüğü aralıklarına

ait di ve Di değerleri


147

8.6.4 Metilen Mavisi Deneyi (TS EN 933-9+A1)

Kapsam

İnce agregalarda veya gruplandırılmamış agregalarda, (0-2) mm aralığının metilen

mavisi deneyinin belirlenmesi için kullanılır.

Kullanılan Reaktifler

Boya Çözeltisi: Standart ya da teknik kalitede metilen mavisi çözeltisi, (10,0±0,1g/l).

Çözeltinin maksimum kullanım süresi en fazla 28 gün olmalıdır. Çözelti ışık

almayacak şekilde muhafaza edilmelidir.

Damıtık ya da demineralize su

Kaolinit: Aşırı miktarda boya kullanımını önlemek için, 100 g kaolinit için 1 ila 2 g

arasında Metilen Mavisi değeri (MBK) değerine sahip kaolinit tercih edilir.

Cihazlar

Büret: 100 ml ya da 1/10 ml oranında derecelendirilmiş olmalıdır.

Mikropipet: Büretin yerine kullanılabilecek 2 ml ve 5 ml’lik mikropipetler.

Süzgeç (Filtre) Kâğıdı: 95 g/m2, 0.20 mm kalınlık, filtrasyon hızı 75 s, gözenek

büyüklüğü 8 μm olmalıdır.

Cam Çubuk: 300 mm uzunluğunda, 8 mm çapında olmalıdır.

Pervaneli Karıştırıcı: Üç ya da dört adet (75 ± 10) mm çapında pervane bıçağına

sahip olan ve dakikada (400 ± 40) ve (600 ± 60) devir değerinde hız sağlayabilen bir

karıştırıcı olmalıdır.

Terazi: % 0,1 hassasiyete sahip olmalıdır.

Kronometre: 1 saniye hassasiyette olmalıdır.

Deney Eleği: 2 mm açıklığa sahip olmalıdır.

Beher: Cam ya da plastik, yaklaşık 1 lt ya da 2 lt kapasiteye sahip olmalıdır.

Ölçülü Balon: 1 lt kapasiteye sahip olmalıdır.

Havalandırmalı Etüv: Termostatik olarak kontrol edilebilir, 110 ± 5 ºC sıcaklık

sağlayabilir olmalıdır.

Termometre: 1 ºC hassasiyette olmalıdır.

Spatula, Desikatör.


148

Deney Numumesinin Hazırlanması

Laboratuvar numuneleri, (0/2) mm tane büyüklüğüne sahip en az 200 gr agrega

ihtiva eden bir kısmı numune elde edilmesi amacıyla numune azaltılmalıdır.

Kısmi numune, 110±5 0C’ta sabit kütleye kadar kurutulur ve soğumaya bırakılır.

Kuru kısmi numune, etkin bir ayırmanın ve (0/2) mm aralığındaki tüm tanelerin

toplanmasının sağlanması için bir deney fırçası kullanılarak, koruyucu bir elek ile

2 mm göz açıklıklı bir elekten elenir.

Deney numunesi kısmı tartılır ve kütle % 0,1 gr fark olmayacak şekilde M1 olarak

kaydedilir.

Leke Deneyinin Açıklaması

Leke deneyi, her boya ilavesinden sonra cam çubuk ile bir damla süspansiyon

alınması ve damlanın süzgeç kâğıdı üzerine bırakılmasıdır. Oluşan leke genellikle

renksiz ıslak bir bölge ile çevrelenen ve genellikle homojen mavi renkli bir merkezi

malzeme birikintisinden oluşur. Alınması gereken damla miktarı yayıldığı zaman 8

mm – 12 mm çapında bir alan kaplayacak şekilde olmalıdır. Yaklaşık 1 mm’lik açık

mavi bir halka ihtiva eden bir halenin, merkezi birikinti etrafında meydana gelmesi

durumunda, deney pozitif olarak değerlendirilir.

Pervaneli Karıştırıcı

Boya Çözeltisi

Süzgeç Kağıdı

Büret

Fotoğraf 8.13 Metilen Mavisi Deneyinde Kullanılan Malzemeler

Beher

Kronometre

Mezür


149

Deney Yöntemi

Behere 500±5 ml’lik damıtık ya da demineralize su konulur ve deney numunesi de

bir spatula ile karıştırılarak eklenir.

Boya çözeltisi çalkalanır ya da iyice karıştırılır. Büret boya çözeltisi ile doldurulur ve

kalan boya çözeltisi karanlık bir yerde saklanır.

Karıştırıcının hızı dakikada 600 devir olacak şekilde ayarlanır ve pervane beherin

tabanından yaklaşık 10 mm yukarıya yerleştirilir.

Karıştırıcı ve kronometre çalıştırılır. 600±60 devir/dakika hızda 5 dakika

karıştırmadan sonra behere 5 ml boya çözeltisi ilave edilir. Beherdeki malzeme,

400±40 devir/dakika hızda 1 dakika karıştırılır.

Süzgeç kağıdı, yüzeyinin büyük kısmı herhangi bir katı veya sıvı ile temas

etmeyecek şekilde boş bir beherin üzerine veya başka uygun bir destek üzerine

yerleştirilir ve süzgeç kağıdı üzerine leke deneyi yapılır.

5 ml’lik bu boya çözeltisi ilavesinden sonra hale belirmezse, 5 ml daha boya çözeltisi

ilave edilir, 1 dakika süreyle karıştırmaya devam edilir ve bir leke deneyi daha

yapılır. Halenin yine görülmemesi durumunda, görülünceye kadar karıştırmaya, boya

ilavesine ve aynı şekilde leke deneyleri yapılmasına devam edilir. Hale görülmesi

aşamasına ulaşıldığında, daha fazla boya çözeltisi ilavesi yapılmaksızın karıştırmaya

devam edilir ve 1 dakika aralıklarla leke deneyleri yapılır.

Hale, ilk 4 dakikada kaybolursa, 5 ml daha boya çözeltisi ilave edilir. Hale, beşinci

dakikada kaybolursa, sadece 2 ml boya çözeltisi ilave edilir. Her iki durumda da

hale, 5 dakika süreyle varlığını sürdürünceye kadar karıştırmaya ve leke deneyleri

yapılmasına devam edilir. 5 dakika süreyle varlığını devam ettiren bir hale meydana

getirmek için ilave edilen boya çözeltisinin toplam hacmi (V1), 1 ml yaklaşımla

kaydedilir.

Not 1: Dönüm noktasına yaklaştıkça, hale belirir, ancak kil minerallerinin boya absorpsiyonunu

tamamlamaları biraz zaman alacağından, bu hale daha sonra kaybolabilir. Bu nedenle, leke deneyi

daha fazla boya çözeltisi ilave edilmeksizin 1 dakika aralıklarla 5 dakika süreyle tekrarlanmak

suretiyle, dönüm noktası tayin edilir.

Not 2: Deney kapları, deneyler tamamlanır tamamlanmaz su ile iyice temizlenmeli ve kullanılan

deterjan artıkları, durulama yapılarak uzaklaştırılmalıdır. Metilen mavisi deneylerinde kullanılan

kaplar, sadece bu deney için kullanılmalıdır


150

Fotoğraf 8.14 600±60 Devir/Dakika Hızda 5 Dakika Karıştırma ve 5 ml Boya Çözeltisinin Behere İlave Edilmesi

Fotoğraf 8.15 Süzgeç Kağıdında Halenin Elde Edilmesi


151

Hesaplamalar

Deney İşlemi sırasında bulunan değerler ile deney sonrası yapılan hesaplamalar,

Metilen Mavisi Deney Formu’na kaydedilir.

(0/2) mm tane büyüklüğü aralığının beher kilogramı başına tüketilen boyanın gram

cinsinden ifadesi olan metilen mavisi değeri (MB), aşağıdaki eşitlik ile hesaplanır.

Burada;

M1: Deney numunesinin ağırlığı, (gram)

V1: İlave edilen boya çözeltisinin toplam hacmi, (ml)

MB değeri, (0-2) mm aralığının beher kilogramı için kullanılan boya miktarı 0,1 gr

yaklaşımla kaydedilir.

Eğer deney kaolinit eklemesi yapılarak gerçekleştirilmişse, formül aşağıdaki gibi

kullanılır:

Burada;

V´ : Kaolinit tarafından adsorbe edilen boya çözeltisi hacmi, (ml)

Rapor

Gerekli Veriler:

Kullanılan standarda referans,

Laboratuvar bilgisi,

Numune bilgisi,

Test edilen malzemenin açıklaması,

MB değeri,

Numunenin alındığı tarih,

Numunelendirme belgesi, mevcutsa,

Ön kurutma, mevcutsa.

Opsiyonel Veriler:

Numune kaynağının adı ve konumu,

Numune azaltma yönteminin açıklaması,

Deneyin yapıldığı tarih.


152

Tablo 8.18 Metilen Mavisi Deneyi Örnek Denek Föyü


153

8.6.5 Agregaların Parçalanma Direncinin Tayini (Los Angeles Metodu)

(AASHTO T 96, TS EN 1097-2)

Kapsam

Bu metot alttemel, temel vb. üstyapı tabakalarında kullanılan iri agregaların ve

demiryolu balastı agregalarının aşınmaya karşı dirençlerinin belirlenmesini kapsar.

Terimler

Los Angeles Katsayısı, LA: Deneyin tamamlanmasından sonra daha önceden

belirlenen elekten geçen deney kısmı yüzdesi.

Çarpma Değeri, SZ: Agregaların dinamik kırılmaya olan dirençlerinin bir ölçüsüdür

ve belirlenen beş deney eleğinden geçen numunelerin kütlece yüzdelerinin

toplamının beşte birine eşittir.

Deney Numunesi: Deney metodu birden fazla belirleme yapılmasını gerektirdiğinde

her bir belirlemede kullanılan numunedir.

Laboratuvar Numunesi: Laboratuvar deneyleri için toplu numuneden elde edilen

azaltılmış numunedir.

Sabit Ağırlık: En az 1 saat kurutulduktan sonra ardışık ölçümler arasında % 0,1’den

daha fazla fark olmaması durumudur.

Cihazlar

Los Angeles Aşınma Makinesi: Bu makine, iki ucu kapalı, iç çapı 711±5 mm

(TS EN 1097-2 ve AASHTO T96) ve iç uzunluğu 508±5 mm (TS EN 1097-2 ve

AASHTO T96) olan içi boş çelik bir silindirden ibarettir. Agregayı silindir içine

koyabilmek için, silindirin iç yüzeyine tamamen uyan ve sıkıca kapatılabilen özel bir

kapak vardır. İç yüzde, silindir eksenine paralel olmak üzere 89±2 mm

(AASHTO T96) veya 90±2 mm (TS EN 1097-2) genişliğinde ve silindir boyunca

yeter kalınlıkta, deformasyon yapmayacak şekilde yerleştirilmiş çelik raf bulunur.

Aşınma Yükleri: Yaklaşık 4,68 cm (AASHTO T 96) veya 4,50 cm ile 4,90 cm

(TS EN 1097-2) arasında çapa sahip dökme demir ya da çelik kürelerdir. Her birinin

ağırlığı 390-445 gram (AASHTO T96) veya 400-445 gram (TS EN 1097-2) kadardır.

Elekler: 37.5 mm, 25 mm, 19 mm, 12.5 mm, 9.5 mm, 6.3 mm, 4.75 mm, 2.36 mm,

1.70 mm (AASHTO T96) veya 1.6 mm, 10 mm, 11.2 mm-12.5 mm, 14 mm (TS EN

1097-2) açıklıklı, kare delikli bir elek serisi


154

Terazi: 0.1 gr (TS EN 1097-2 ve AASHTO T96) hassasiyette terazi

Etüv: Sıcaklığı 110 ± 5 ºC’de koruyabilecek bir etüv kullanılır.

Şekil 8.12 Los Angeles Makinesi

Fotoğraf 8.16 Los Angeles Makinesi


155


Bölgeç ya da dörtleme yöntemi ile deney numunesi hazırlanır. Numune aşınma sınıfına

göre gerekli eleklerden elenerek, her elek üzerinde kalan agrega, kil ve tozdan iyice

temizleninceye kadar kaldığı elek üzerinde yıkanır. 110+5 °C 'lik fırında sabit ağırlığa

gelinceye kadar kurutulup eleklerden tekrar dikkatle elenir.

Eğer deney TS EN 1097-2 standardına göre yapılıyorsa, her bir fraksiyonu yıkandıktan

sonra sabit ağırlığa gelinceye kadar kurutulan 14 mm-12,5 mm ve 12,5 mm-10 mm

boyutlarındaki iki agrega grubundan toplam 5000 ± 5 g deney numunesi oluşturulur. Bu

durumda, 12,5 mm -14 mm arasından kalan agrega miktarı 1750 g (toplam ağırlığın

%35'i), 10 mm - 12,5 mm arasında kalan agrega miktarı ise 3250 g (toplam ağırlığın

%65'i) olmalıdır.

Tablo 8.19 Glanülometri Sınıfları ve Gerekli Numune Miktarı ELEK AÇIKLIĞI

AŞINMA SINIFLARI Geçtiği Elek Kaldığı Elek

mm mm A B C D

37,5 25 1250±25

25 19 1250±25

19 12,5 1250±10 2500±10

12,5 9,5 1250±10 2500±10

9,5 6,3 2500±10

6,3 4,8 2500±10

4,8 2,4 5000±10

TOPLAM (g) 5000±10 5000±10 5000±10 5000±10

DEVİR SAYISI 500 500 500 500

TS EN 1097-2'ye göre 11 adet küre kullanılmaktadır. Ancak alternatif dar tane

büyüklüğü aralığı sınıflarını elde etmek için Tablo 8.19, Tablo 8.20 ve Tablo 8.21’de

verilen elek aralıkları ve küre sayıları kullanılması gerekmektedir.


156

Tablo 8.20 Aşınma Sınıfına Göre Kullanılan Küre Sayısı

Tablo 8.21 Alternatif Dar Aralık Sınıflarına Göre Kullanılan Küre Sayısı

AASHTO T 96'ya göre Tablo da belirtilen sınıflara göre seçilen deney numuneleri ve

küreler TS EN 1097-2'ye göre ise 4690 g ile 4860 g arasında olan 11 adet çelik küre

Los Angeles deney makinesinin içerisine yerleştirildikten sonra, dakikada 30-33

(AASHTO T 96) devir veya 31-33 (TS EN 1097-2) devir olacak şekilde makineye 500

devir yaptırılır.

Gerekli sayıda devir tamamlandıktan sonra numune çıkarılır ve 1,70 mm (No.12)

(AASHTO T 96) elekten veya 1,60 mm elekten elenir.

1,70 mm veya 1,60 mm (TS EN 1097-2) elek üstünde kalan malzeme yıkanır ve

110+5 °C 'lik fırında sabit ağırlığa gelene kadar kurutulur ve 1 gr hassasiyetle tartılır.

Not 1: AASHTO T 96'ya göre deneye alınan malzemenin homojen olup olmadığı, 100 devirden sonraki

kayıp hesaplanarak bulunabilir. Bu kayıp 1,70 mm elek üzerindeki kısım yıkanmadan hesaplanmalıdır.

Homojen sertliğe sahip malzemeler için 100 devirden sonraki kaybın 500 devirden sonraki kayba oranı

0.20 'yi geçmemelidir. Homojenlik saptaması yapıldığında, malzeme hiçbir tanesi kaybedilmeden çıkan

toz kısımla birlikte tekrar makinaya konmalı ve geri kalan 400 devir tamamlanmalıdır.

Sınıfı Kürelerin Sayısı Yükleme

(gr)

A 12 5000±25

B 11 4584±25

C 8 3330±20

D 6 2500±15

Aralık Sınıfları

(mm)

Kürelerin Sayısı Küre Yükü Kütlesi

(gr)

4,0-8,0

6,3-10,0

8,0-11,2

11,2-16,0

8 9 10 14

3410-3540

3840-3980

4250-4420

5120-5300


157

8.6.6 Hava Tesirlerine Karşı Dayanım Deneyi (MgSO4 Don Kaybı Deneyi)

(TS EN 1367-2)

Kapsam

Bu deney metodu, uzun zaman hava tesirleri altında kalacak agregaların

donma/çözülme (termal bozunma) etkisine karşı mukavemetlerinin tayin edilmesini

kapsar.

Tane büyüklüğü 10 mm ile 14 mm arasında olan agregalardan oluşan iki deney

numunesi, doymuş magnezyum sülfat çözeltisine 5 kere daldırılır ve takiben

110±5°C’de etüvde kurutulur. Magnezyum sülfatın tekrar su alması ve agrega

numunesinde tekrarlanan kristalizasyon ile agrega boşluklarında zararlı etkiler ortaya

çıkar. Tane büyüklüğü 10 mm’den daha küçük malzemelerin oluşmasına yol açan

zararlı etkilerin neden olduğu ufalanma ölçülür.

Cihazlar

Deney Elekleri: Elek göz açıklığı 10 mm ve 14 mm olan.

Terazi: 2 kg kapasiteli ve 0,1 gram doğrulukla ölçüm yapabilen

Pirinç veya Paslanmaz Çelik Telden Sepetler: Deney numunelerini çözeltiye

daldırmak için en az iki tane. Uygun bir tasarım, Şekil 5.48’de verilmiştir.

Kaplar: Çözeltiye daldırılan agrega hacminin en az beş katı hacme sahip sepetlerin

kolayca içeriye yerleştirilmesi ve dışarı alınması için kullanılacak ve sepetler

arasında min 20 mm açıklık olacak ve her sepetteki agreganın 20 mm lik çözelti ile

kaplanacak olmalıdır.

Su Banyosu ve İklimlendirme Odası: Kaplardaki çözeltinin sıcaklığını 20±2°C’de

muhafaza edebilen.

Hava Dolaşımlı Etüv: Yeterli kapasitede sıcaklığı 110 ± 5 °C’de tutabilmelidir.

Yoğunluk Hidrometresi: 1,284 g/ml ile 1,300 g/ml aralığındaki yoğunlukları

0,001 g/ml doğrulukla ölçmek amacıyla ortalama yüzey gerilimi 55 mN/m için

20°C’de yoğunluk tayini için kalibre edilmiş.

Desikatör: Sepetlerin en az ikisini alabilecek yeterli büyüklükte olan.

Termometre: 0 °C - 120 °C arasında 1 °C doğrulukla ölçüm yapabilen.

Kronometre: Zaman periyotlarının tam aralığını ± 1 dakika doğrulukla ölçebilen.


158

Şekil 8.13 Magnezyum Sülfat Deneyi İçin Tipik Bir Sepet Örneği

Reaktifler

Damıtık veya deionize su.

Baryum klorür çözeltisi (%5’lik), 5 gr baryum klorürün 100 ml damıtık suda

çözülmesiyle elde edilen.

Doygun magnezyum sülfat çözeltisi, magnezyum sülfat heptahidratın damıtık veya

deionize su içerisinde çözülmesi ile elde edilebilen.

Çözelti, 1 lt su için 1500 gr kristal tuzun yavaş yavaş ilave edilmesi ile hazırlanır.

Her bir deney için en az 3 lt çözelti gereklidir.

NOT 1: Deney esnasında çözeltide değişiklik meydana geldiğinde yukarıda verilen tarife göre ikinci

bir çözelti hazırlanması tavsiye edilir.

Çözeltinin hazırlanması esnasında sıcaklık 25 °C ile 30 °C arasında tutulur ve

kristaller ilave edilirken çözelti iyice karıştırılır. Çözelti hazırlandıktan sonra sıcaklık

20 ± 2 °C’a düşürülür ve bu sıcaklık 48 ±1 saat süreyle muhafaza edilir.


159

Kullanımdan önce, çözeltinin bir kısmının cam kavanoza süzülmesi, yoğunluğun

dansimetreyle ölçülmesi ve tekrar kaba dökülmesi suretiyle yoğunluğunun

(1,292 ± 0,008) g/ml’ye ulaşıp ulaşmadığı kontrol edilmelidir.

Deney Numunelerinin Hazırlanması

Yeterli miktarda iki deney numunesi elde etmek için laboratuvar numunesi

EN 932-2’ye göre azaltılır ve 10 mm - 14 mm tane büyüklüğü aralığında en az 500 g

kütleli 2 deney numunesi elde edilir.

Her bir deney numunesi (110 ± 5) °C’luk etüvde (24 ± 1) saat süreyle kurutulur ve

desikatörde laboratuvar sıcaklığına soğutulur.

Her deney numunesi 10 mm ve 14 mm göz açıklıklı eleklerle elenir, elek altı ve elek

üstü atılarak her biri yaklaşık 500 gramlık bir kütlede iki numune elde edinceye

kadar eleme işlemine devam edilir.

Her bir deney numunesi damıtık suyla tozlarından arınıncaya kadar yıkanır, süzülür

ve yukarıda belirtildiği gibi etüvde kurutulur. Sadece tane büyüklüğü aralığı 10 mm

ila 14 mm olan malzemenin kullanılmasını sağlamak için eleme işlemi tekrarlanır.

Her deney numunesinden (420 ± 0,1) g ve (430 ± 0,1) g aralığında olacak şekilde

deney numuneleri tartılır ve kütleleri kaydedilir (M1). Deney numuneleri işaretlenmiş

iki tel sepete aktarılır. Takip eden bütün çalışma safhalarında malzeme aşınma

kaybını en aza indirgemek için sepetlerin sallanmasından sakınılmalıdır.

Deney Yöntemi

Her sepetteki agreganın üst kısmı 20 mm’lik çözelti ile tamamen kaplanacak şekilde

(17 ± 0,5) saat süreyle (20 ± 2) °C’taki doygun magnezyum sülfat çözeltisi ihtiva

eden kap içerisine daldırılır. Her bir sepet, kap kenarları ve yığılmış tuz kekleri

arasında en azından 20 mm açıklık bulunmalıdır.

Deneyin herhangi bir aşamasında sepetlerden herhangi birinden tüm bir agrega

tanesinin kaybolmamasına özel dikkat gösterilmelidir. Buharlaşma ve kirlenmeden

sakınmak için kabın kapağı kapatılmalıdır.

Daldırma işleminden sonra her bir sepet çözeltiden çıkartılarak (2 ± 0,25) saat

süreyle suyu süzülür ve takiben hemen kapağı kapatılır. Her bir sepet (110±5) ºC’lik

etüvde (24±1) saat boyunca kurutulur ve (5 ± 0,25) saat süreyle laboratuvar

sıcaklığına kadar soğutulur.


160

Bir sonraki daldırma işleminden önce, kabın tabanında toplanmış olabilen tuz

çökeltileri kırılır ve çözelti iyice karıştırılarak 30 dakika süre ile beklemeye bırakılır.

Kaptaki çözeltinin yoğunluğunun 1,292±0,008 g/ml’ye ulaşıp ulaşmadığı kontrol

edilir. Yoğunluk, belirtilen aralığın dışında ise çözelti, hazırlanmış ve kullanılmamış

olan doygun taze MgSO4 çözeltiyle değiştirilir.

Daldırma işlemi esnasında aşırı derecede agrega ayrışması söz konusu olduğunda,

çözeltinin ölçülen yoğunlukları, süspansiyon halindeki ince tanelerden veya iyon

değişim etkisinden dolayı doğru olmayabilir. Bu gibi durumlarda çözelti taze bir

çözelti ile değiştirilir.

Bu aşamaya kadar belirtilen bütün işlemler, her bir döngü 48 ± 2 saat olmak üzere 5

döngü olarak tekrarlanır.

Beş döngünün tamamlanmasının ardından yukarıda belirtildiği gibi soğutma işlemi

yapıldıktan sonra her bir sepetteki agrega magnezyum sülfat kalmayıncaya kadar

musluk suyuyla yıkanır.

Her bir deney numunesi yukarıda belirtildiği gibi kurutulur. Deney numunesi

10 mm’lik elekle elle elenir ve agrega elek üstü kütlesi (M2) 0,1 gr doğrulukla

kaydedilir.

Not 2: Deneye ara verilmesi gerekiyorsa (hafta sonu vb. nedeniyle), bu ara verme kurutma işleminin

sonunda yapılabilir. Kaplar, laboratuvar sıcaklığında muhafaza edilmelidir. Toplam olarak 72 saate

kadar ara verilmesi mümkündür.

Not 3: Bu durum, 10 ml yıkama suyunun bir kaç damla baryum klorür çözeltisi kullanılmak sureti ile

bulanıklığının kontrol edilmesi ve aynı şekilde işleme tabi tutulmuş eşit hacimdeki taze musluk

suyunun bulanıklığı ile karşılaştırma yapılması sureti ile ispatlanabilir.

Hesaplamalar

Her bir deney numunesinin magnezyum sülfat değeri (MS), kütlece yüzde olarak

aşağıdaki eşitliğe göre hesaplanır ve her değer 0,1 doğrulukla kaydedilir:

Burada;

M1: Deney numunesinin ilk kütlesi (± 0,1 gram doğrulukla),

M2: Deneyden sonra 10 mm’lik elekte kalan agreganın nihai kütlesi (± 0,1 gram

doğrulukla)


161

Elde edilen her iki sonucun ortalama değeri hesaplanır ve en yakın tam sayıya

yuvarlatılarak kaydedilir.

Tablo 8.22 Tane Büyüklüğü Aralığı 10 mm-14 mm Dışında Olan Agrega Deneyleri İçin Tavsiye Edilen Kütleleri ve Deney Elekleri, Tel Sepetleri

Tane Büyüklüğü

Deney Kısmının Kütlesi

Deney Eleği Tel Sepetler

(mm) (g) Elek altı (mm)

Elek üstü

(mm)

Göz Açıklığı

(mm)

Yükseklik (mm)

Çap (mm)

14.00’ten büyükler

800’den 830’a

600’den 630’a

28.00 20.00

20.00 14.00

3.35 3.35 160 120

120

10.00’dan küçükler

300’den 310’a 10.0 6.30 1.18 120 95

200’den 210’a 6.30 5.00 1.18 120 95

200’den 210’a 5.00 3.35 0.60 120 95

200’den 210’a 3.35 2.36 0.60 120 95

100’den 110’a 2.36 1.18 0.15 80 65

100’den 110’a 1.18 0.60 0.15 80 65

100’den 110’a 0.60 0.30 0.15 80 65

Deney Raporu

Deney raporu aşağıdaki bilgileri ihtiva etmelidir:

Deney standardı

Magnezyum sülfat değeri (MS),

İki deney numunesinin ayrı ayrı magnezyum sülfat değerleri (deneye tabi tutulan her

bir tane büyüklüğü için),

Teslim edilen agreganın kaynağı, tipi ve tane büyüklüğü de dâhil olmak üzere

numuneyi tanıtıcı bilgiler,

Deneye tabi tutulan tane büyüklüğü (veya büyüklükleri),

Mevcutsa numune alma belgesinin bir kopyası.


162

8.7 Özgül Ağırlık Deneyleri

Terimler

Özgül Ağırlık: Belli sıcaklıkta ve belli hacimdeki bir malzemenin havadaki

ağırlığının, aynı sıcaklık ve hacimdeki, havası alınmış saf suyun havadaki ağırlığına

oranıdır.

Hacim Özgül Ağırlığı: Daneler arasındaki değil, sadece daneler içindeki tüm

boşlukları kapsayarak, belli bir sıcaklık ve birim hacimdeki agreganın havadaki

ağırlığının, aynı sıcaklık ve hacimdeki havası alınmış saf suyun havadaki ağırlığına

oranıdır.

Doygun Yüzey Kuru Hacim Özgül Ağırlığı: Agrega yaklaşık 15 saat suda bekletilip,

daneler içindeki boşluklar tamamen suyla dolduktan sonra belli bir sıcaklıkta ve

birim hacimdeki agreganın havadaki ağırlığının, aynı sıcaklık ve hacimdeki havası

alınmış saf suyun havadaki ağırlığına oranıdır.

Zahiri Özgül Ağırlık: Belli sıcaklık ve birim hacimdeki geçirimsiz agrega

numunesinin havadaki ağırlığının, aynı sıcaklık ve hacimdeki havası alınmış saf

suyun havadaki ağırlığına oranıdır.

Absorpsiyon: Dane yüzeylerini birbirine bağlayan suyun dışında, malzeme

içerisindeki boşluklara suyun girmesinden dolayı agrega ağırlığındaki artış olup,

kuru ağırlığın yüzdesi olarak ifade edilir. 110 + 5°C etüvde suyu uzaklaşana kadar

bekletilen agrega, kuru kabul edilir.

Cihazlar

Terazi: 2-5 kg arası kapasitede ve 1 g duyarlılıkta bir terazi. Terazinin tabla veya

kefe kısmında, numuneyi su içerisinde tartmayı sağlayacak, tel sepet şeklinde bir

düzenek olmalıdır.

Tel Sepet: Tel açıklığı 3.35 mm veya daha küçük olan, eni ve yüksekliği yaklaşık

aynı, 4 - 7 litre arası kapasitede bir sepet. Bu sepet suya batırıldığında içinde hava

kabarcıkları kalmamalıdır.

Su Tankı: Teraziye asılı tel sepet ve içindeki numuneyi batırmak için, numune

yüzeyini örtecek kadar su doldurulabilen ve sızdırmaz bir tank.

Elekler: 4.75 mm elek ve istenirse diğer elekler.


163

8.7.1 İri Malzemenin Özgül Ağırlığının Bulunması (TS EN ISO 17892-3)

Bu deney metodu iri malzemenin absorpsiyonunun (su emme) ve özgül ağırlığının

bulunmasını kapsar. Özgül ağırlık, hacim özgül ağırlığı, doygun yüzey kuru hacim

özgül ağırlığı veya zahiri özgül ağırlık olarak verilebilir. Bu metot hafif agregalar

için kullanılmaz.

Agrega numunesi, boşlukları su ile dolana kadar yaklaşık 15 saat suda bekletildikten

sonra yüzeyi kurulanarak tartılır. Bu numune tel sepet içerisinde suya batırılarak

tartılır. Son olarak numune 110+5°C fırında kurutulur ve üçüncü kez tartılır. Bu

ağırlıklar ve metotta verilen bağıntılar kullanılarak, üç değişik özgül ağırlık ve

absorpsiyon hesaplanabilir.

Mutlak hacim esasına göre oranları belirlenen veya analiz edilen çimentolu, bitümlü

veya diğer karışımlardaki agrega hacminin bulunması için genellikle hacim özgül

ağırlık kullanılır. Hacim özgül ağırlığı, agrega birim ağırlığının ve boşluklarının

bulunması için de kullanılabilir. Eğer agrega yaş ise yani absorpsiyonunu

tamamlamışsa, doygun yüzey kuru hacim özgül ağırlık kullanılır. Tersi durumunda,

agrega kuru ise veya kuru kabul edilmişse, hacim özgül ağırlık kullanılır.

Zahiri Özgül ağırlık, boşlukları tamamen su ile dolu malzemenin yoğunluğunu

bulmaya yarar.

Absorpsiyon değerleri, danecikler arasına suyun girmesinden dolayı, agrega

ağırlığında oluşan değişikliği hesaplayabilmek için kullanılır. Bunun için kuru agrega

yaklaşık 15 saat suda bekletildikten sonra, absorpsiyonu bulunur. Su içerisinde

bulunan ya da yüzeyinde serbest su bulunduran agregalardaki serbest su yüzdesi,

toplam su yüzdesinden absorpsiyon yüzdesini çıkararak bulunur.

Hafif agregalardaki boşluklar, 15 saat bekletme sonunda tamamen suyla

doymayabilir. Hatta birkaç gün bekletildiğinde bile absorpsiyonunu

tamamlamayabilir. Bu yüzden, bu deney metodu hafif agregalara uygulanmaz.


Dörtleme veya bölgeç ile uygun şekilde hazırlanan agrega numunesi 4.75 mm

elekten ikiye ayrılır ve 4.75 mm elek üzerinde kalan kısım yıkanarak temizlenir.

Deneye alınacak minimum numune ağırlıkları verilmiştir. Bazı durumlarda, iri

agregayı ayrı fraksiyonlar halinde deneye almak gerekir. Eğer 37.5 mm elek üzerinde

kalan malzeme % 15'den fazla ise, 37.5 mm elek üzerinde kalan bu malzeme bir veya


164

birkaç fraksiyon halinde deneye alınır. Agrega ayrı fraksiyonlar halinde deneye

alındığı zaman her bir fraksiyonun minimum ağırlığı, fraksiyonun en büyük ve en

küçük dane boyutlarına karşı gelen ağırlıkların farkı kadar olmalıdır.

Numune iki veya daha fazla fraksiyon halinde deneye alınmışsa, bu metottaki

hesaplamalar için, ayırma eleklerini de kapsayacak şekilde elek analizi yapılır. Her

bir fraksiyondaki malzeme yüzdesi hesaplanırken, 4.75 mm elekten geçen kısım yok

kabul edilerek, gradasyonda bir düzeltme yapılmalıdır.

Deney Yöntemi

Numune, 110 + 5°C fırında sabit ağırlığa gelinceye kadar kurutulur. Boyutu 37,5 mm

veya daha küçük olan agregalar için 1 - 3 saat daha büyükler içinse dokunabilecek

sıcaklığa kadar oda sıcaklığında soğutulur. Daha sonra bu numune, oda

sıcaklığındaki su içerisinde 15-19 saat bekletilir.

Absorpsiyon ve özgül ağırlık değerleri, agregası doğal su içeriğinde olan çimentolu

karışımlar için kullanılacaksa, sabit ağırlığa kadar kurutma işlemi yapılmayabilir ve

danelerin yüzeyi deneye kadar ıslak olarak muhafaza edilebiliyorsa, numune 15 saat

suda bekletilmeyebilir.

Suda bekletme aşamasından önce, kurutulmadan deneye alınan agregaların

absorpsiyon ve doygun yüzey kuru hacim özgül ağırlıkları kurutularak deneye

alınanlara göre daha yüksek çıkabilir. Özellikle 75,0 mm'den daha büyük danelerin

suda bekletilme sırasında, merkezlerindeki boşlukları kolaylıkla su giremez ve bu

daneler kurutulmadan deneye alınmışsa, yüksek değerler verirler.

Numune, bekleme süresi sonunda sudan çıkarılır ve bir havlu veya bezle dane

yüzeylerindeki su iyice kurulanır. Kurulama işlemi hava akımıyla da yapılabilir.

Yüzeyi kurutma sırasında boşluklardaki suyu buharlaştırmamaya özen

gösterilmelidir. Doygun yüzey kuru durumdaki bu numune 1 g duyarlıkla tartılarak

ağırlığı kaydedilir.

Tartma işleminden hemen sonra nunume tel sepete konularak, yoğunluğu 997 + 2

kg/m3 ve sıcaklığı 23 +1.7°C olan su içerisine batırılır ve tel sepet sallanarak

içerisindeki hava çıkarıldıktan sonra tartılır. Numunenin sudaki ağırlığı, bu

tartımdan, boş sepetin sudaki ağırlığı çıkarılarak bulunur.

Sudan çıkartılan numune 110 +5°C fırında sabit ağırlığa gelene kadar kurutulur ve

oda sıcaklığında soğutularak tartılır.


165

8.7.2 İnce Malzemenin Özgül Ağırlığının Bulunması (TS EN ISO 17892-3)

Cihazlar

Piknometre: En az 100 ml kapasitede volumetrik balon veya en az 50 ml kapasitede

cam kapaklı bir şişe. Kapak, şişeyle aynı malzemeden yapılmış, büyüklüğü ve şekli

şişenin boyun kısmında belli bir derinliğe kadar kolaylıkla girebilecek şekilde olmalı

ve kapağın merkezinde havanın ya da fazla suyun çıkmasına uygun bir delik

bulunmalıdır. Bu piknometrelerden herhangi birisinin kullanılması isteğe bağlıdır.

Genel olarak dane boyutu büyükse, volumetrik balon kullanılır.

Terazi: Volumetrik balon için 0.01 g duyarlılıkta, kapaklı şişe içinse 0.001 g

duyarlılıkta bir terazi.

Fırın: 110 + 5°C sıcaklığında termostatik kontrollü bir fırın.

Termometre: 0 - 50°C arasında derecelendirilmiş, 1°C duyarlılıkta bir termometre

Piknometrenin Kalibrasyonu

Temizlenmiş, kurutulmuş piknometre tartılır ve ağırlığı kaydedilir (Wo). Piknometre

oda sıcaklığındaki deiyonize su ile doldurulur. Su dolu piknometrenin ağırlığı

kaydedilir (Wa). Bir termometre ile suyun sıcaklığı ölçülür ve en yakın tamsayıya

tamamlanarak kaydedilir (Ti).

Fırında kurutulmuş bir toprak numunesi için deiyonize su yerine, daha iyi bir ıslatıcı

olan gazyağı da kullanılabilir.

Belli bir sıcaklıkta (Ti) bulunan piknometre + su ağırlığı (Wa) ile bir Tx- Wa tablosu

oluşturulabilir. Daha sonra su ve toprakla dolu piknometre ağırlığının (Wb)

ölçüldüğü sıradaki Tx sıcaklığındaki piknometre + su ağırlığı, bu tablo yardımıyla

bulunabilir. Bu tabloyu oluşturmak için gerekli olan Wa değerleri, aşağıda verilen

bağıntı ile hesaplanabilir.

Wa (Tx°C sıcaklıkta) = (Tx°C de suyun yoğunluğu / Ti°C de suyun yoğunluğu) x

(Wa (Ti°C sıcaklıkta-Wo) + Wo

Wa: Su ile dolu piknometre ağırlığı, g

Wo: Piknometre ağırlığı, g

Ti: Deneyde bulunan sıcaklık, °C

Tx : İstenen sıcaklık, °C

Laboratuvarda aynı piknometre kullanıldığında Tx-WB tablosu güvenle kullanılabilir.


166


Özgül ağırlık deneyinde kullanılacak olan numune doğal su içeriğinde veya fırında

kurutulmuş olabilir. Numunenin kuru ağırlığı, volumetrik balon kullanılacaksa en az

25 g, kapaklı şişe kullanılacaksa en az 10 g olmalıdır.

Numune doğal su içeriğinde ise, deney sonunda 110+5°C fırında kurutulur ve ağırlığı

Wn olarak kaydedilir. Bazı toprakların 110°C sıcaklıkta kurutulması,

kompozisyonlarının bozulmasına neden olabilir. Bu gibi durumlarda numune, düşük

sıcaklık ve yüksek basınç altında kurutulabilir. Doğal su içeriğindeki kil numuneleri

piknometre içerisine yerleştirilmeden önce, hidrometre deneyinde kullanılan

ayrıştırma kabı içinde saf su ile karıştırılarak danelerine ayrıştırılmalıdır.

Deneyde fırında kurutulmuş numune kullanıldığında, numune 110 + 5°C fırında en

az 12 saat sabit ağırlığa gelene kadar kurutulur. Daha sonra oda sıcaklığına kadar

soğutulan numune tartılarak piknometreye konulur veya piknometreye konduktan

sonra tartılır. Piknometreye, içindeki numunenin yüzeyini tamamen örtecek kadar saf

su konulur ve en az 12 saat beklemeye bırakılır.

Deney Yöntemi

Hazırlanan numunedeki saf su miktarı, volumetrik balonun 3/4'ünü dolduracak kadar

veya kapaklı şişenin yarısını dolduracak kadar olmalıdır.

Boşluklardaki hava, aşağıdaki metotlardan birisi kullanılarak çıkartılır.

100 mm Hg basıncı geçmeyecek şekilde kısmi vakum yoluyla;

Arada bir piknometreyi sallayarak en az 10 dakika kaynatma yoluyla.

Karışıma düşük hava basıncı uygulanması, piknometreyi doğrudan aspiratöre veya

vakum pompasına bağlayarak ya da çan şekilde kavanoz kullanarak yapılabilir. Bazı

topraklar, düşük hava basıncı uygulandığında şiddetli bir şekilde kaynayabilir. Böyle

durumlarda basıncın yavaş yavaş düşürülmesi veya daha büyük balon kullanılması

gereklidir. Isıtılan numuneler, oda sıcaklığına soğutulmalıdır.

Kısmi vakum uygulandığında, boşaltma işlemi sırasında balon hafifçe çalka-

lanmalıdır.

Yüksek plastisitede ve doğal su içeriğindeki numunelerden havanın çıkması 6 ile 8

saat süre gerektirir. Düşük plastisiteli numunelerde ise, 4 ile 6 saatlik süre yeterlidir.


167

Fırında kurutulmuş numunelerden havanın çıkması için gerekli süre 2 ile 4 saat

arasıdır.

Piknometre saf su ile doldurulur, dışı temizlenir ve kurulanır. Piknometre ve içindeki

karışımın ağırlığı Wb ve o andaki sıcaklık T, olarak kaydedilir.

Hesaplamalar

TxoC sıcaklığında, suya göre özgül ağırlık;

Özgül Ağırlık (Tx°C/Tx°C) = Wn[Wn + (Wa—Wb)]

Burada,

Wn = Fırında kurutulmuş numunenin ağırlığı, g

Wa = Suyla dolu piknometrenin T^C'deki ağırlığı, g

Wb = Su ve toprakla birlikte piknometrenin T„°C sıcaklıktaki ağırlığı, g

Tx = Wb ağırlığı Ölçüldüğü sırada, piknometre içindeki su - toprak karışımının

sıcaklığı, °C

Tersi belirtilmediği sürece özgül ağırlık, su sıcaklığı 20°C olacak şekilde verilir.

Herhangi bir sıcaklıktaki değer, aşağıda verilen bağıntı yardımı ile 20°C'ye göre

hesaplanabilir.

Özgül Ağırlık (Tx°C/20°C) = K x Özgül Ağırlık (Tx°C/Tx°C)

K=Tx°C sıcaklığındaki suyun zahiri yoğunluğunu, 20°C'deki zahiri yoğunluğa

bölerek elde edilen değerdir.

4°C'deki suya göre özgül ağırlık değeri verileceği zaman, böyle bir özgül ağırlık

değeri, Tx°C sıcaklığındaki özgül ağırlığı Tx°C derecedeki suyun zahiri yoğunluğu

ile çarparak hesaplanır.

Sonuçlar, volumetrik balon kullanıldığında 0.01 duyarlılıkta, kapaklı şişe

kullanıldığında 0.001 duyarlılıkta verilir.


168

8.8 Dayanım Deneyleri

8.8.1 Kaliforniya Taşıma Oranı (CBR) Deneyi (AASHTO T-193)

Kullanımı ve Önemi

Kaliforniya Taşıma Oranı (CBR), belirli bir su muhtevasındaki ve yoğunluğundaki

zeminin kayma direncinin bir ölçüsüdür.

İçinde ince malzeme olan kum - çakıl karışımı granüler malzemelerde, optimum su

içeriğindeki sapmalar, CBR değerlerini etkiler. Su içeriğindeki artışlarda, CBR

değerlerinde ani düşmeler olur. Bunun nedeni, granüler malzemenin içindeki ince

malzemenin, düşük su içeriklerinde bağlayıcı özellikte; artan su içeriklerinde ise,

ayrıştırıcı özellikte olmasıdır. Genel olarak, malzemenin kuru birim ağırlığı arttıkça,

CBR değeri de artmaktadır.

Fotoğraf 8.17 CBR Cihazı


169

Killi topraklarda CBR, yoğunluk ve su içeriğinin bir fonksiyonudur. Malzemenin

kuru CBR değeri, su içeriğinin artmasıyla azalır. Aynı malzeme için, yaş CBR - Su

İçeriği’ni veren eğri, sıkıştırma eğrisine benzer.

Optimum su içeriğinde ise, maksimum CBR değerini verir. Düşük su içeriklerinde

sıkıştırılmış numuneler, suda bekletme sırasında oldukça fazla şişme gösterip düşük

mukavemet verirler.

Numunelerin sıkıştırıldığı andaki su içeriği arttıkça, suda bekletme sırasında

gösterdiği şişme azalıp, mukavemet artar ve bu artış optimum su içeriğine kadar

devam eder. Bu noktadan sonra, malzemenin şişmesi sabitleşir. Optimum su

içeriğinin altındaki bir su içeriğinde sıkıştırılmış malzemenin mukavemeti artmakla

birlikte, su karşısında fazla şişme gösterecek bir yapı oluşur. Bu şişme nedeniyle, bir

araya gelmiş partiküller ayrışarak, mukavemetin düşmesine yol açar. Optimum su

içeriğinin üzerinde sıkıştırılmış malzeme, suya karşı stabil olmakla birlikte, yük

altında stabil değildir. Sıkıştırmanın optimum su içeriği civarında yapılması, su ve

yüke karşı stabil bir yapı oluşmasına neden olur.

CBR deneylerinde, malzeme üzerine gelecek üstyapı kalınlığını temsilen yerleştirilen

plakaların, kohezyonlu ve kohezyonsuz malzemelerdeki etkisi farklıdır. Granüler

kohezyonsuz malzemeler, suda bekletme sırasında fazla şişme göstermediklerinden,

deneyin bu kısmında koyulan ağırlıkların fazla bir etkisi yoktur.

Kohezyonlu malzemelerde ise, şişme özelliği bulunduğundan dolayı, koyulan

ağırlıkların önemi fazladır. Penetrasyon sırasında ise, granüler malzemeler üzerine

koyulan ağırlıkların önemi fazla olup, kohezyonlu malzemelerde koyulan ağırlıkların

fazla bir önemi yoktur.

CBR deneyleri, laboratuvarda ve arazide olmak üzere iki şekilde

gerçekleştirilmektedir. Laboratuvarda yapılan CBR deney sonuçları ile arazide

yapılan CBR deney sonuçları, malzeme cinsi, su içeriği ve kuru zemin ağırlığına

bağlı olarak farklı yaklaşımlar gösterir. Özellikle granüler malzemelerde, her iki

deney sonucu arasında uyumsuzluklar olabilir. Bunun nedeni, laboratuvar CBR

deneyinde, kalıbın çevreleme etkisidir. Killi malzemelerde ise, aynı su içeriği ve

birim ağırlıkta, her iki deney aynı sonucu vermektedir. Bazı durumlarda, özellikle

ince malzemesi fazla olan granüler malzemelerde, yaş CBR, kuru CBR’ dan yüksek


170

bulunabilir. Bunun nedeni ise, penetrasyon deneyi sırasında oluşan negatif boşluk

suyu basıncıdır.

Yaş CBR, malzemenin tamamen doygun haldeki ve dolayısıyla en zayıf

durumundaki taşıma gücünü verir. Emniyetli tarafta kalabilmek için, üstyapı

projelendirilmesine esas olarak yaş CBR değerleri alınır.

Üstyapı projelendirilmesine esas alınan taşıma katsayıları, malzemenin CBR/MR

değerine bağlıdır.

Şekil 8.14 Killi Topraklarda Kuru Birim Ağırlığın, CBR’ın, Şişme Yüzdesinin Su İçeriği İle Değişimi


171

Şekil 8.15 Farklı Malzemelerin Su İçeriği-CBR İlişkisi

Kapsam

Bu metot karayolu ve havaalanı kaplamalarında kullanılan geri kazanım malzemeleri

dâhil olmak üzere, alt zemin, alt temel ve temel tabakası malzemelerinin potansiyel

dirençlerinin belirlenmesi için kullanılır.

Bu deneyde elde edilen CBR değeri, çeşitli esnek üstyapı tasarım metotlarında

bütünleyici bir parça teşkil eder.

CBR deneyi, yaş CBR ve kuru CBR olmak üzere İki şekilde yapılabilir. Yaş CBR

deneyindeki amaç, boşlukların tamamen su ile dolduğu en düşük taşıma gücünü

saptayabilmektedir.


172

Cihazlar

Kalıplar: Paslanmaz metalden yapılmış iç çapı 152.4±0.66 mm çapında ve

yüksekliği 177.8±0.46 mm olan silindir şeklindeki kalıbın alt tabanına yerleştirilen

bir taban plakası ve üst kısmına yerleştirilen 50 mm yüksekliğinde bir ilave yakası

vardır. Deneyi yapılacak toprak için en az 2 kalıp gerekmektedir.

Aralık Diski: Metalden yapılmış olup 150.8±0.8 mm çapında ve 61.37±0.25 mm

yüksekliğinde bir silindirdir.

Tokmak: Metalden yapılmış silindir tokmak kullanılır. Modifiye Proktor enerjisinde

sıkıştırılma yapılacaksa 45.72 cm yükseklikten serbest düşüş yapabilen, 4.535 kg

ağırlığında ve 5.08 cm çapında bir tokmak, Standart Proktor enerjisinde sıkıştırılma

yapılacaksa, 30.48 cm yükseklikten serbest düşüş yapabilen, 2.49 kg ağırlığında ve

5.08 cm çapında bir tokmak kullanılır.

Kabarma Ölçen Cihazlar: Bu cihazlar ayarlanabilir metal bir çubuk, delikli bir plaka

ve bunlarla bağlanan göstergeyi taşıyan bir üçayaklıdan meydana gelir. Paslanmaz

metalden yapılmış olan delikli plaka 149.2±1.6 mm çapında olup, üzerindeki

deliklerin maksimum çapı 1.6 mm boyuttadır. Göstergeyi taşıyan üçayaklı, kalıbın

ilave yakasına oturabilecek şekilde hazırlanmış olmalıdır.

Göstergeler: 0.02 mm kapasitede iki adet gösterge

Ağırlıklar: Biri halka şeklinde diğerleri ise ortadan kenara kadar yarığı olan,

paslanmaz metalden yapılmış ağırlıklardır. Her biri 2.27±0.04 kg ağırlığında olup, iç

çapı 54.0 mm dış çapı ise 149.2±1.6 mm.

Yükleme Pistonu: Taban alanı 19.35 cm2 (Çap = 4.963±0.013 cm) ve yüksekliği en

az 10.20 cm olan metalden yapılmış silindir şeklinde bir piston.

Yükleme Makinesi: En az 44.5 kN kapasitede ve dakikada 1.27 mm’lik değişmeyen

bir hızla pistonun numuneye batmasının sağlayan ve pistonun batması için uygulanan

kuvvetleri ölçebilen bir alettir. Bu ölçme manometre veya bir yük halkası ile

yapılabilir.

Islatma Tankı: Su seviyesinin numunelerin 2.5 cm üzerinde tutmayı sağlayan

derinlikte bir su tankı.

Etüv: Yaş numuneleri kurutmak için 110±5oC sıcaklık verebilen termostatik bir etüv.


173

Şekil 8.16 Kaliforniya Taşıma Oranı Ekipmanı


174

Şekil 8.17 Kaliforniya Taşıma Oranı Ekipmanı (devamı)


175

Teraziler: Biri en az 20 kg kapasitede ve 1 gr hassasiyette diğeri en az 1000 gr

kapasitede ve 0.1 gr hassasiyette iki terazi.

Numune Çıkarıcısı: Sıkıştırılmış toprak numunelerinin kalıptan çıkarmaya yarayan

krikodan yapılmış özel bir alet.

Numune karıştırma kapları, kaşık, çelik cetvel, filtre kağıdı gibi lüzumlu

malzemeler.

Deney Yöntemi

Standart Proktor veya Modifiye Proktor metoduna göre optimum su içeriği ve

maksimum kuru birim ağırlığı bulunan malzemeden, optimum su içeriğinde en az iki

tane 6’şar kg lık numune hazırlanır.

Sıkıştırma metoduna göre 152.4±0.66 mm’lik CBR kalıbında yapılır. Sıkıştırma

işlemi sırasında, ilave yakası takılmış kalıp, taban plakası üzerine bağlanır ve aralık

diski yerleştirilir. Aralık disk üzerine, kalıp çapında kesilmiş olan filtre kağıdı konur

ve numune istenilen metotta sıkıştırılır.

Sıkıştırma işlemi bittikten sonra ilave yaka çıkarılır ve kalıbın üst seviyesi hizasında

çelik cetvel ile numune yüzeyi tesviye edilir. Numune yüzeyinde iri malzemeden

dolayı oluşan boşluklar, daha ince malzeme ile doldurulur. Delikli taban plakası ve

aralık diski çıkarıldıktan sonra kalıp ve sıkıştırılmış numune tartılarak ağırlığı kayıt

edilir.

İçinde sıkıştırılmış numune olan kalıp ters çevrilerek, üstüne kalıp çapında kesilmiş

olan kaba filtre kağıdı konan delikli taban plakası üzerine, numune ile filtre kağıdı

temas edecek şekilde yerleştirilip bağlanır. Eğer kuru CBR deneyi yapılacaksa

sıkıştırılmış numune yükleme makinesine konularak basınç-penetrasyon eğrisi çizilir.

Yaş CBR deneyi yapılacaksa, sıkıştırılan numune en az 4 gün suda bekletilir.

Ayarlanabilir çubuklu şişme plakası kalıptaki toprak numunesinin üzerine

yerleştirilir ve bunun da üstüne malzeme kalınlığına uygun ağırlıklar konur. Numune

üzerine konacak ağırlık hiçbir zaman 4.5 kg’dan az olmamalıdır.


176

Tablo 8.23 CBR Deneyinde Kullanılan Ağırlık Diski Sayıları

Üzerindeki Malzeme

Kalınlığı (cm)

2124 cm3 Haciminde Kalıp İçin Ağırlık

2.27 kg'lık Ağırlık Adedi

10 3,43 2 15 5,15 2 20 6,86 3 25 8,6 4 30 10,3 5 35 12,01 5 40 13,73 6 45 15,45 7 50 17,16 8 55 18,88 8 60 20,59 9

Üzerine gösterge takılmış olan üçayaklı kalıbın üzerine yerleştirilir ve göstergenin

sıfırda durması için şişme plakasının çubuğu ayarlanır. Numunenin üstünden ve

altından su girebilecek şekilde kalıp su tankının içerisine yerleştirilir. Islatma

esnasında kalıbın içerisinde su seviyesi numuneyi en az 2.5 cm aşacak şekilde

tutulmalıdır. Numunenin alt ve üstüne su girişi sağlamak için kalıp suya batırılır.

Suda bekletme esnasında her 24 saatte bir kabarma okuması alınır ve son okumadan

sonra malzemenin şişmesi numunenin ilk yüksekliğinin yüzdesi olarak hesap

edilmelidir.

Islatma sonunda kabarma miktarı (mm)

Şişme Yüzdesi = ×100

116.4 mm

Suda bekletme süresinin sonunda su takından çıkarılan numune serbest suyunu

akıttıktan sonra, kalıp biraz eğik vaziyette tutularak 15 dakika kadar müddetle drene

olması için bırakılır. Suyun akışı esnasında numunenin yüzeyinin bozulmamasına

dikkat edilmelidir. Daha sonra ağırlıklar ve delikli plaka çıkarılır, numune ve kalıp

ağırlığı tartılarak kaydedilir.

Son olarak numune yükleme makinesine konularak basınç-penetrasyon eğrisi çizilir.

Eğer yükleme makinesi manuel ise çıkan grafik elle düzeltme yapılır.


177

Penetrasyon Testi

─ Bir Ek Ağırlık Uygulanması: Numune üzerine bir adet ağırlık yerleştirilir.

Yükleme pistonu 44 N değerinden fazla olmamak üzere bir yükle ayarlanır.

─ Kalan Ek Ağırlıkların Uygulanması: Yükleme pistonunun ayarlanmasından sonra,

kalan ağırlıklar piston çevresine yerleştirilir. Numune üzerine yerleştirilen toplam ek

ağırlık ıslatma esnasında kullanılan ek ağırlıklara eşit olmalıdır. Penetrasyon ve yük

göstergesi sıfıra ayarlanır.

─ Yükün Uygulanması: Yükler yükleme pistonuna 1,3 mm/dakika oranında

uygulanır. Penetrasyon 0,64; 1,27; 1,91; 2,54; 3,81; 5,08 ve 7,62 olduğunda yük

kaydedilir. Arzu edildiğinde 10,16 ve 12,72 mm’deki yük okumaları da alınır.

Hesaplamalar

Basınç - Penetrasyon Eğrisi

Basınç değerleri kg/cm2 olarak hesaplanır, yatay eksene penetrasyon, düşey eksene

basınç değerleri yazılarak, basınç-penetrasyon eğrisi çizilir. Normalde basınç-

penetrasyon eğrisi konkav bir eğridir. Bazen bu eğri başlangıçta konveks sonra

konkav olabilir. Bunun nedeni yüzey pürüzlülüğü veya gevşeklik olup, eğri düzeltme

gerektirir. Bu durumda başlangıç noktası, eğrinin en yüksek eğimli teğetinin yatay

ekseni kesene kadar uzatılması ile bulunur. Eğer çizilen teğet, yatay ekseni 1.25 mm

(0.05 inç) penetrasyon noktasının sağında keserse deney tekrarlanmalıdır. 1.25 mm

(0.05 inç) penetrasyon noktasının solunda kaldığı zaman, kestiği nokta başlangıç

kabul edilerek, yeni penetrasyon noktaları 2.54 mm (0.1 inç) ve 5.08 mm (0.2 inç) ve

bunlara karşı gelen yeni basınç değerleri okunur. Bazen de penetrasyon pistonun

altına bir taş parçası gelebilir ve basınç-penetrasyon eğrisi tamamen konveks olur.

Bu durumda da deney tekrarlanmalıdır.

Taşıma Oranı

2.54 mm (0.1 inç) ve 5.08 mm (0.2 inç)'lik penetrasyonlara karşı gelen düzeltilmiş

basınç değerleri yardımıyla, Kaliforniya Taşıma Oranları bulunur. 2.54 mm

(0,1 inç)’lik penetrasyondaki düzeltilmiş basınç değeri, 70.31 kg/cm2'ye, 5.08 mm

(0.2 inç)'lik penetrasyondaki düzeltilmiş basınç değeri ise 105.46 kg/cm2'lik standart

basınç değerlerine oranlanıp 100 ile çarpılarak CBR değerleri bulunur.


178

Genel olarak 2.54 mm (0.1 inç) batmaya karşı gelen CBR değeri, taşıma oranı olarak

alınır. Eğer 5.08 mm (0.2 inç) batmadaki oran daha büyük ise deney tekrarlanmalıdır,

yine aynı sonuç elde ediliyorsa; 5.08 mm'lik batmaya karşı gelen oran CBR değeri

olarak alının deney sonuçları ortalama değerin % 10’undan az sapma gösteriyorsa,

sonuçların ortalaması verilir. Değilse, deney tekrarlanır.

Şekil 8.18 Basınç–Penetrasyon Eğrileri Düzeltmeleri


179

Şekil 8.19 Kuru Birim Ağırlık–CBR Değişimi

NOT 1: CBR deneyi için hangi sıkıştırma yöntemiyle optimum su içeriği ve kuru birim ağırlık

hesaplanmışsa o sıkıştırma denyi yapılarak CBR numunesi hazırlanır. Standart proktor ile

hazırlanmışsa standart proktor, Modifiye proktor deneyiyle hazırlanmışsa modifiye proktorla

sıkıştırılarak CBR numunesi hazırlanır.

NOT 2: CBR kalıbının içine sıkıştırılan numunenin kuru birim ağırlığı sıkıştırma deneyiyle bulunan

kuru birim ağırlığının %98 sağlaması gerekir. Kontrol işlemi optimumda sıkıştırılan numunenin

ağırlığıyla hesaplanır. %98 sağlamadığı zaman sıkıştırma deneyi kontrol edilmelidir.

NOT 3: CBR şişmesi devam ediyorsa şişme bitene kadar suda bekletilmeye devam edilmelidir. Şişme

durduğunda CBR numunesi sudan çıkarılarak CBR deneyi yapılmalıdır. CBR şişme okumaları inç

dialle okunuyorsa 4.584 mm’lik, dialle okunuyorsa 116.4 rakamı şişme hesaplamalarında

kullanılmalıdır.


180

8.9 Arazi Deneyleri

8.9.1 Arazi CBR Deneyi

Kapsam

Bu deney temel tabakalarının ve tabanın CBR değerini kontrol etmek veya mevcut

taban ve temellerin taşıma gücü hakkında fikir sahibi olmak için yapılır.

İnce daneli zeminlerde arazi CBR değeri laboratuvar CBR değerine yakındır. İri

daneli zeminlerde ise arazi CBR değeri ve laboratuvar CBR değerleri birbirinden

farklıdır.

Cihazlar

Kamyon: Deney sırasında yerinden oynamayacak kadar ağır yüklü bir kamyon

kullanılır.

NOT: Deney sırasında karşı reaksiyon, deneyi yapılan zeminin CBR değerine bağlı olarak çok yüksek

olabileceğinden, kamyon ağır yüklü olmalıdır.

Örneğin; CBR = % 100 ise, 5 mm penetrasyondaki standart basınç 105 kg/cm2 ve reaksiyon yükü

(penetrasyon pistonunun taban alanı = 19,35 cm2) = 105 x 19,35 x 100 = 2031,75 kg olacaktır. Daha

yüksek penetrasyonlarda reaksiyon yükü daha yüksek olup, kamyonun bu yükü karşılayacak ağırlıkta

olması gerekmektedir.

CBR Aleti: Arazi CBR aleti, laboratuvar CBR aletine bazı parçaların ilavesiyle

hazırlanabilir. Aletin kapasitesi, ölçülecek tabakada kullanılan malzeme cinsine göre

seçilir.

Deney Yöntemi

Deney yapılacak zemin yüzeyi düzeltilir. En az 4,5 kg’lık ağırlık diski, düzeltilmiş

zemin üzerine düzgünce yerleştirilir. Bu diskin ortasındaki boşluğa penetrasyon

pistonu geçirilir ve zemine temas ettirilir.

Pistonun üzerine özel taşıma plakası, onun üzerine de uygulanan yükü ölçen

manometreli hidrolik kriko yerleştirilir. Kriko yükseltilerek kamyonun şasesi ile

temas sağlanır. Bu sırada madeni takozlardan da faydalanılabilir.

Bir üçayaklıya ters bağlanmış olan 0,025 mm duyarlıktaki penetrasyon göstergesinin

ucu, taşıma plakası ile temas ettirilir. Bu işlemler yapılırken, pistonun ve krikonun

aynı hizada ve zemine dik olması gerekir.


181

Laboratuvar CBR deneyinde olduğu gibi dakikada 1.25 mm penetrasyon sağlayacak

şekilde yük uygulayarak 0.625, 1.25, 1.825, 2.50, 5.00, 7.50,10.00 ve 12.50 mm

penetrasyonlara karşı gelen yükler okunur.

Cihaz demonte edilir. Deney yapılan noktada sıkışma kontrolü yapılır ve su içeriği

numunesi alınır.

Malzeme özelliği sabit kalmak şartı ile tabakanın her farklı nem ve yoğunluk

durumunda deney tekrarlanır.

Tüm özellikler sabit ise o tabakada en az 3 deney yapılarak sonuçların ortalaması

alınır.

Fotoğraf 8.18 Arazi CBR Aleti Ekipmanı


182

8.9.2 Kum Konisi Deneyi (AASHTO T 191)

Kapsam

Bu metot, kum konisi ile yerinde (arazide) kuru birim ağırlık-su içeriği ilişkisinin

tespit edilmesidir. Burada tanımlanan kum konisinin çapı 15.24 cm (6") olup, en

büyük dane boyutu 50 mm (2") ve daha küçük olan zeminler için uygundur.

Cihazlar

Kum Konisi: 4 litrelik plastik bir kap ve buna bağlanabilen, arasında vana tertibatı

bulunan biri küçük, diğeri büyük iki metal huniden ibarettir. Vana üzerinde vanayı

tamamen açık veya kapalı durumda tutabilecek bir düzenek mevcutttur. Taban

plakası metalden yapılmış olmalıdır. Plaka, büyük huniyi yerleştirmek için flanşlı bir

merkez deliğine sahip olmalıdır.

Kum: 0.85 mm (No: 20) elekten geçip 0.59 mm (No: 30) elek üzerinde kalan temiz,

kuru ve serbestçe akabilen, çimentolaşmamış temiz kum kullanılabilir. Kum seçimi

yapılırken, her belirleme için aynı temsili numune kullanılarak birçok gevşek birim

ağırlığı hesaplaması yapılır. Bunun için yapılan birkaç deneyin sonucunda bulunan

gevşek birim ağırlıklar arasındaki fark % 1 'den fazla olmamalıdır.

Terazi: 10 kg kapasiteli, 1 gr duyarlı ve 1500 gr kapasiteli, 0.1 gr duyarlı iki terazi.

Etüv: 110 + 5°C üniform sıcaklık sağlayabilecek kapasitede olmalıdır.

Diğer Muhtelif Ekipmanlar: Çukur kazmak için küçük bir kazma, keski ya da kaşık;

nemli numuneleri kurutmak için 254 mm kurutma tavası ya da başka bir uygun kap;

birim ağırlık numunesi, nem numunesi ya da birim ağırlık kumunu almak için uygun

kapaklı kaplar; küçük boya fırçası, hesap cetveli ve not defteri kullanılır.


183

Şekil 8.20 Kum Konisi


184

Deney Yöntemi

Vananın Üst Kısmında Kalan Huni ve Bağlantı Borusu Dahil Olmak Üzere Plastik

Kabın Hacminin (V) Bulunması:

• Komple alet tartılır ve tartım W1 olarak kaydedilir.

• Alet huni kısmı yukarıya gelecek şekilde yerleştirilir vana açılır ve su doldurulur.

Su tamamen dolduktan sonra vana kapatılır ve fazla su alınarak su dolu aletin

ağırlığı kaydedilir.

• Bu arada yoğunluk düzeltilmesi yapmak üzere suyun sıcaklığı ölçülür. Aynı işlem

en az üç kere tekrarlanır.

• Üç deney ortalaması alınarak hacim hesaplanır.

Bu hesaplar sonucunda bulunan hacimler arasında en çok 3 cm3 sapma olmalıdır.

Ayrıca plastik kap ve bağlantısı aynı pozisyonda olduğu sürece yukarıda hesaplanan

hacim sabittir. Bu parçalar birbirinden ayrılacak olursa yeniden bağlandıklarında

aynı pozisyona getirilebilmeleri için bir işaret konmalıdır.

Deneyde Kullanılacak Kumun Gevşek Birim Ağırlığının Bulunması:

• Alet sağlam bir zemin üzerine dik olarak yerleştirilerek vana kapatılır ve huni

kum ile doldurulur.

• Vana açılarak plastik kap ve vananın altında kalan kısım tamamen doldurulur.

• Kum tamamen dolunca vana kapatılır ve fazla kum boşaltılır.

• Alet kum ile birlikte tartılır ve bu tartımdan boş alet ağırlığı (W1) çıkartılarak net

kum ağırlığı bulunur.

Aletin Hunisini Doldurmak İçin Gerekli Kumun Ağırlığının Bulunması:

• Alet kum ile doldurularak tartılır, aletin vanası açılarak, kum akışı durana kadar

beklenir ve akış durunca vana çabucak kapatılır.

• Kalan kum ve alet birlikte tartılır.

• Aradaki fark huniyi doldurmak için gerekli olan kumun ağırlığıdır (W2).

• Boşalan kum tekrar alete doldurulup vana sıkıca kapatılır.

Arazi deneyi sırasında en büyük çukur hacmi ile çalışılacaksa, kumun gevşek birim

ağırlığı hesaplandıktan sonra, kum plastik kaba vibrasyonla yerleştirmelidir. Bu


185

durumda kumun toplam ağırlığı yeniden tartılarak bulunmalıdır. Eğer taban plakası

kullanılırsa, bu plaka huninin bir parçası olarak düşünülmelidir.

Yerinde Kuru Birim Ağırlık Tayini:

Deneyin yapılacağı yerin yüzeyi tesviye edilir ve ters çevrilmiş alet bu yüzeye

yerleştirilir. Huninin etrafı çizilerek işaretlenir. Bu işareti taşmayacak şekilde çukur

açılır.

•

Fotoğraf 8.19 Kum Konisi Deneyinin Uygulaması

Çukurdan çıkartılan bütün malzeme hiçbir daneciği kaybedilmeden bir kaba alınır ve

tartılır. Bu numune kurutulduktan sonra tekrar tartılır ve ağırlığı kaydedilir.

Hazırlanmış çukurun üzerine alet yerleştirilir ve vana açılır, kum akışı durana kadar

beklenir ve vana kapatılır. Alet içinde kalan kumla birlikte tartılır ve deney sırasında

kullanılanılan kumun ağırlığı bulunur (W3)

Hesaplamalar

Plastik Kap ve Küçük Koni Hacminin Hesabı:

V = G x A

V = Aletin hacmi (cm3)

G = Aleti doldurmak için gerekli suyun ağırlığı (gr)

A = Aşağıdaki tabloda verilen su sıcaklığı - hacim düzeltme faktörü


186

Tablo 8.24 Sıcaklığa Bağlı Olarak 1 gr Suyun Hacmi (Sıcaklık - Hacim Düzeltme Faktörü)

Kumun Gevşek Birim Ağırlığının Hesabı:

γkum = Wkum / V

γkum = Kumun gevşek birim ağırlığı (gr / cm³)

Wkum = Aleti doldurmak için gerekli kum ağırlığı (gr)

V = Aletin hacmi (cm³)

Deney Çukurundan Çıkarılan Malzemenin Su İçeriğinin ve Kuru Ağırlığının

Hesabı:

Su İçeriği:

w = [(Wwy - Wwk) / Wwk] x 100

w = Su içeriği (%)

Wwy = Su içeriği numunesinin yaş ağırlığı (gr)

Wwk = Su içeriği numunesinin kuru ağırlığı (gr)

Çukurdan Çıkan Kuru Malzeme Ağırlığı:

Wk = (Wy x 100) / (100 + w)

Wk = Çukurdan çıkan kuru malzeme ağırlığı (gr)

Wy = Çukurdan çıkan yaş malzeme ağırlığı (gr)

w = Malzemenin su içeriği (%)

Sıcaklık Hacim Düzeltme Faktörü (A)12 1.0004814 1.0007316 1.0010318 1.0013820 1.0017722 1.0022124 1.0026826 1.0032028 1.0037530 1.0043532 1.00437

Sıcaklık - Hacim Düzeltme Faktörü


187

Arazi Kum Birim Ağırlığının Tayini:

Vç = Wçkum / γkum

γd = Wk / Vç

Vç = Deney çukurunun hacmi (cm³)

Wçkum = Çukuru dolduran kum ağırlığı (gr)

γkum = Kumun gevşek birim ağırlığı (gr/cm³)

γd = Malzemenin arazi kuru birim ağırlığı (gr/cm³)

Wk = Çukurdan çıkan kuru malzeme ağırlığı (gr)

Sıkışma Yüzdesi:

% Sıkışma = (γarazi / γlab) x 100


188

8.9.3 Kasnak Metot Deneyi

Bu metot maksimum dane boyutu 75 mm veya daha küçük olan iri taneli zeminlerin

yerinde birim ağırlığının bulunmasında kullanılır.

Cihazlar

Kasnak: Zeminin maksimum dane boyutuna bağlı dışçapı 25 veya 30.5 cm (10 veya

12 inç) olan, 15 cm yüksekliğinde ve yaklaşık 0.3 cm et kalınlığına sahip rijit, metal

bir kasnak. Ölçü aleti kasnak içine yerleştirildiğinde, kasnağın yan yüzü, ölçü

aletinin çevresinin düşey elemanlarına paralel, yatay elemanına dik olmalıdır.

Not: Deney yapılacak zeminin maksimum dane boyutu 37.5 mm 'den daha büyük ise 30.5 cm

çapındaki kasnak kullanılır. Daha küçük dane boyutundaki zeminlerde 25 cm çapındaki kasnak

kullanılabilir.

Ölçü Aleti: Kasnağın çukur İçinde kalan kısmının ve kasnak içindeki kumun

yüksekliğini hassas bir şekilde ölçmeyi sağlayan ve düşey elemanları inç olarak

bölümlendirilmiş çerçeve şeklinde bir ölçü aleti.

Numune Alma Aletleri: İri daneli zeminde çukur açmak ve numuneyi çıkarmak için

gerekli keski, çekiç, kürek, kaşık vb. aletler.

Kaplar: Çukurdan alınan numuneyi koymaya yarayan kapaklı veya hava geçirmem

özellikte çeşitli kaplar.

Çadır Bezi: Üzerinde uygun bir çalışma ortamı sağlayabilecek ve çukurdan alınan

numunenin kaplara taşınması sırasında numune kaybını engelleyecek özellikte

yaklaşık 60x60 cm boyutlarında kalın bir bez.

Standart Kum: 0.85 mm (No: 20) elekten geçip 0.59 mm (No: 30) elek üzerinde

kalan, serbest akabilen, sağlam danelerden oluşmuş, çimentolaşmamış temiz kum.

Terazi: Biri en az 10 kg kapasitede ve 1 gr hassasiyette, iki terazi.

Kurutma Aletleri: 110+5°C sıcaklığa ayarlanabilen termostatik kontrollü bir fırın ve

ispirto ocağı, piknik tüpü gibi, arazide su içeriği numunelerinin kurutulmasında

kullanılacak araçlar.

Deney Yöntemi

Standart Kumun Hazırlanması ve Gevşek Birim Ağırlığının Bulunması: Deneyde

kullanılacak olan kumun segregasyon ve titreşim nedeni ile birim ağırlığının kolayca

değişmemesi istenir. Bu yüzden kumun mümkün olduğunca tek boyutlu olması

gerekir. 0.85 mm (No. 20) elek ile 0.59 mm (No. 30) elek arasında kalan kum uygun


189

kabul edilir. Kumun yıkanarak hazırlanması gerekir. Yıkanmış ve gerekli eleklerden

elenerek tek boyutlu hale getirilmiş olan standart kum fırında kurutulur. Kurutulan

kum birkaç gün oda sıcaklığında, laboratuvarda bekletilerek, ortamın rutubetini

alması sağlanır. Bu şekilde hazırlanan standart kumun gevşek birim ağırlığını bulmak

için, kum arazide boşaltılacağı koşullara uygun koşullarda, bir huni yardımı ile

yaklaşık (7 - 8) cm yükseklikten, hacmi belirli bir kap içerisine dökülür. Bu kabın

boyutları, arazide açılacak olan çukurun boyutlarına yakın olmalıdır. Kuru birim

ağırlık - su içeriği ilişkisinin tayininde kullanılan 10.16 cm (4") çapındaki kalıp bu iş

için uygundur.

Hazırlanmış standart kum, hacmi önceden belirlenmiş olan kap içerisine bir huni

içerisinden taşıncaya kadar doldurulur. Daha sonra taşan kısım bir çelik cetvelle

sıyrılarak atılır. Kap içerisindeki kum hiç kaybedilmeden alınır ve tartılır. Kumun

gevşek birim ağırlığı,

rk = Kumun ağırlığı (g)/Kabın hacmi (cm3)

bağıntısı ile bulunur. Kumun gevşek birim ağırlığı olarak bu şekilde yapılan en az üç

deney ortalaması verilir. Kumun zamanla rutubet alabileceği, böylece gevşek birim

ağırlığını değiştirebileceği düşünülerek, gevşek birim ağırlığın, arazi deneyinin

yapılmasından hemen önce tayin edilmesi daha uygundur. Daha sonra bu kum deney

sırasında açılacak çukur hacminden daha büyük bir hacme sahip olacak miktarda

torbalar içerisine konulur ve tartılır. Bu ağırlık ve kumun gevşek birim ağırlığının bir

etiket üzerine yazılarak kum dolu torba İçerisinde bulundurulması tavsiye edilir.

Bu metotda yaklaşık 3 kg'lık kum, bir deney için yeterlidir.

Yerinde Birim Ağırlık Tayini: Deneyin yapılacağı yerde zemin yüzeyi tesviye

edildikten sonra, kasnağın rahatça girebileceği genişlikte ve kasnak yüksekliğinin

2/3'ü kadar derinlikte bir çukur açılır. (Çapı 30.5 cm olan kasnak kullanıldığında

minimum deney çukur hacmi 7300 cm3, çapı 25 cm elan kasnak kullanıldığında

minimum deney çukur hacmi 4900 cm3'tür.) Açılan çukurun iç yüzeyinin ve

tabanının olabildiğince düzgün ve pürüzsüz olmasına dikkat edilmelidir.

Açılan çukurdan çıkartılan bütün malzeme hiç bir daneciği kaybedilmeden bir kabın

içine alınır ve hemen tartılarak ağırlığı deney formuna yazılır.

Daha sonra kasnak, dikkatli bir şekilde çukura yerleştirilir. Gevşek birim ağırlığı

önceden bulunmuş olan standart kum, bir huni yardımıyla yaklaşık 7-8 cm


190

yükseklikten, kasnağın dış kısmıyla zemin arasına, zeminle aynı yüksekliğe

gelinceye kadar, ince bir tabaka oluşturacak şekilde de kasnağın iç kısmına dökülür.

Daha önceden deney yerine getirilmiş olan kumun deneyde kullanılan kısmının

ağırlığını bulmak İçin kumun deneyden önceki ve deneyden sonraki ağırlıkları

arasındaki fark 1 gr hassasiyetle bulunur. Kullanılan kum miktarı ne kadar az olursa,

deney sonucu o kadar hassas olur.

Kum dökme işlemi bittikten sonra ölçü aleti kasnak içine yerleştirilir. Ölçü aletinin iç

çubuğunun vidası gevşetilir ve kasnak içindeki kum, iç çubuğa bağlı olan

süpürücünün hafifçe yükselen seviyelerde kendi ekseni etrafında döndürülmesi ile

tesviye edilir. Kasnağın içindeki kumun, kasnağın "alt kenarından olan yüksekliği,

inç olarak bölümlendirilmiş iç çubuk üzerinden 0.01 inç hassasiyette okunur ve

"İç geyç okuması" olarak deney formuna yazılır. Kasnağın dışındaki üzeri

bölümlendirilmiş iki çubuğun papuçlan zemin yüzeyine kadar indirilerek, papuçların

yüzeyle tam temas etmesi sağlanır. Kasnağın çukur içerisinde kalan kısmının

yüksekliği, çubuklar üzerindeki bölümlerden 0.01 inç hassasiyette okunur ve deney

formuna "dış geyç okuması" olarak yazılır. Ölçü aleti kasnak etrafında yaklaşık 90°

çevrilir ve bu durumdayken İki tane daha dış geyç okuması alınır. Bu dört dış geyç

okumasının aritmetik ortalaması, "dış geyç okuması" olarak kaydedilir.

Ölçü aleti ve kasnak çukurdan çıkartılır ve çukurun içindeki kum kirletilmeden, kaşık

yardımıyla alınarak bir torbaya konur. Deney yapılan yerde çukurdan çıkarılan

malzemeye eşdeğer su içeriğinde numune, açılmış olan çukurun yan yüzeyinden

alınabilir. Bunun için, numune alınacak yüzeye yapışmış olan kum tanecikleri

temizlenir, çukurun tabanına bir bez konur ve yan yüzey kazılarak en az 500 gr

ağırlığındaki su içeriği numunesi, bezin üzerine alınır. Alınan bu numune, hava

geçirmez bir kabın içerisine konur ve 0.1 gr hassasiyette tartılır. Su İçeriği için alınan

numune çukurdan çıkan numuneyi tam olarak temsil etmiyorsa, çukurdan çıkan

malzemenin içinden rutubet numunesi alınmalıdır. Bu durumda, çukurdan çıkan

malzeme hemen tartıldıktan sonra, bu malzemeyi temsil edecek şekilde bir rutubet

numunesi alınır.

Hesaplamalar

Kasnağın çukurda kalan kısmının hacmi: Vr = π/4 x D2 x H x 2.54

Vr: Kasnağın çukurda kalan kısmının hacmi, cm3


191

D: Kasnağın çapı, cm

H: Kasnağın çukurda kalan kısmının yüksekliği, inç

H = h—h' h: Dış geyç okumaları ortalaması, inç

h = ( h1 +h2 + h3 + h4)/4

h ' : İç geyç okuması, inç

Çukura dökülen kumun hacmi: Vs = ms / γs

Vs : Çukura dökülen kumun hacmi, cm3

γs: Kumun gevşek birim ağırlığı, g/cm3

ms: Çukura dökülen kum ağırlığı, g

Su içeriğinin hesaplanması:

w = (m1-m2) x 100/m2 w : Su içeriği, %

m1: Su içeriği numunesinin yaş ağırlığı, g

m2: Su içeriği numunesinin kuru ağırlığı, g

Çukurdan çıkarılan malzemenin kuru ağırlığı:

Md = (m/(100+w)) x 100

M d: Çukurdan çıkarılan malzemenin kuru ağırlığı, g

m: Çukurdan çıkarılan malzemenin yaş ağırlığı, g

w: Su içeriği, %

Toprağın Yerinde Kuru Birim Ağırlığı:

γd = Md (Vr+Vs)

Vr: Kasnağın çukurda kalan kısmının hacmi, cm3

Vs : Çukura dökülen kumun hacmi, cm3

γd: Toprağın yerinde kuru birim ağırlığı, g/cm3

Not: Kasnağın içindeki kumun yüksekliği ne kadar az olursa, kasnağın tabanda kuma gömülmüş

kısmının hacminin ihmalinden dolayı gelecek hata o kadar az olur.


192

8.9.4 Nükleer Metot Deneyi (ASTM D-6938)

Nükleer Metot ile yerinde (arazide) kuru birim ağırlık-su içeriği ilişkisinin tespit

edilmesidir. Bu değerler laboratuvar değerleriyle oranlanır ve 100 ile çarpılarak

sıkışma %’si bulunur.

Nükleer Ölçüm Metodu, gama ve nötron ışını yayan nükleer alet cihazıyla geri

saçılan ışınların bir dedektörle sayılması esasına dayanır. Geri saçılan ışın ne kadar

az ise kuru birim ağırlık o kadar yüksek demektir.

Yoğun toprak, gevşek toprağa nazaran daha fazla radyasyon emer. Bu metotla, su

içeriği, birkaç dakikada okunabilir. Deneydeki sıkışma sonuçları ile maksimum

yoğunluk karşılaştırıldıktan sonra, Bağıl Proktor Yoğunluğu elde edilir. Nükleer

metodun yüzeyi bozmadan anında bir sonuç vermesi bir avantaj olmakla birlikte

diğer, metotlarla kontrol edilmeden kullanılmamalıdır.

Cihazlar

Nükleer yoğunluk ve nem ölçüm cihazı

Standart kum

Deney Yöntemi

Deney öncesi cihazın ayarlarının yapılması için en az 10 noktada kum konisi ve

nükleer alet metodu ile deney yapılır, iki ölçüm arasındaki sonuçlar değerlendirilir.

Zemin yüzeyi hazırlanır ve deney metodunu belirlenir. (Geri saçılma yöntemi-

doğrudan geçiş yöntemi)

1. Geri saçılma yöntemi

a) Alet zemin üzerine yerleştirilir.

b) En az 1 dakika yoğunluk okumaları alınır.

c) Aleti yerinden oynatmadan en az 1 dakika su içeriği ölçümlerini alınır.

d) Hesaplamalar yapılır.

2. Doğrudan geçiş yöntemi

e) Alet çubuğu ile zemin yüzeyine dik yönde çukur açılır.

f) Aletin kaynak çubuğu 5’er cm artırımlarla 30 cm kadar indirilerek farklı

derinliklerde ölçümler alınır

g) Hesaplamalar yapılır.

h) Sonuçlar forma kaydedilir.


193

8.9.5 Arazideki İri Agrega Miktarına Göre Maksimum Kuru Birim Ağırlık

Düzeltmesi

Arazide yerinde yoğunluk tayininde 4.75 mm ve 19.0 mm elek üzerinde kalan iri

agrega yüzdesinin Modifiye Proktor veya Standart Proktor deneylerinde kullanılan iri

agrega yüzdesinden farklı olması durumunda maksimum kuru birim ağırlığın

düzeltilmesi işlemini kapsayan bir metotdur.

Metot 1: Modifiye veya Standart Proktor metoduna göre Metot A veya B

uygulandığında, deneyde 4.75 mm elekten geçen malzeme kullanılır. Bu metotlarla

tayin edilen maksimum kuru birim ağırlığın, arazide 4.75 mm elek üzerinde kalan iri

agrega yüzdesindeki farklılıktan dolayı düzeltilmesinde Şekil 8.21 kullanılacaktır.

Metot 2: Modifiye veya Standart proktor metoduna göre Metot C veya D

uygulandığında, deneyde 19.0 mm elek altı malzeme kullanılmaktadır.

Metot C ve D için, Şekil 8.22 ve Şekil 8.23 düzeltme çizelgesi olarak verilmiştir,

4.75 mm elek üzerinde kalan iri agrega miktarına bağlı olarak, arazide kullanılacak

düzeltilmiş kuru birim ağırlık değeri bulunur.

Düzeltme Çizgisi ile Şekil 8.22 ile 19.0 mm elek üzerinde kalan malzeme yüzdesine

göre metot C ve D için düzeltilmiş maksimum kuru birim ağırlık bulunabilir.

Şekil 8.22 ve Şekil 8.23’ e göre düzeltilmiş maksimum kuru birim ağırlığın bulun-

ması halinde deneyde ikame yapılmayabilir. Ancak deneyde kullanılan malzemenin

19.0 mm den geçip 4.75 mm üzerinde malzeme yüzdesi ile arazideki malzemenin

4.75 mm ve 19.0 mm elek üzerinde kalan kısımlarının oranının kesin olarak

saptanması gerekir.


194

Şekil 8.21 Kuru Birim Ağırlık Düzeltme Çizelgesi (Metot A veya B İçin)

Met

ot A

vey

a B

için

Y e

ksen

i üz

erin

de 4

.75

mm

ele

ği g

eçen

kıs

mın

mak

sim

um k

uru

birim

ağırl

ığı A

nok

tası

ola

rak

işar

etle

nir(

1826

kg/

m3 )

.

Test

yap

ılan

yerd

eki 4

.75

mm

ele

k üz

erin

de k

alan

iri m

alze

me

yüzd

esi X

ekse

ni ü

zerin

de C

ola

rak

işar

etle

nir

(%29

). 4,

75 m

m e

lek

üzer

inde

kal

an

iri k

ısm

ın h

acim

özg

ül a

ğırlı

ğı,

haci

m ö

zgül

ağı

rlık

skal

ası

üzer

inde

B

nokt

ası o

lara

k iş

aret

leni

r (2.

50).

AB

doğ

rusu

çiz

ilir

ve C

nok

tasın

dan

çıkı

lan

diki

n A

B d

oğru

sunu

kes

tiği

yer

E no

ktas

ı ol

arak

işa

retle

nir.

E no

ktas

ında

n Y

eks

enin

e çi

zile

n ya

tay

doğr

unun

,Y e

ksen

ini k

estiğ

i F n

okta

sınd

a to

plam

mal

zem

enin

düz

eltil

miş

mak

sim

um k

uru

birim

ağı

rlığı

oku

nur (

1944

kg/

m3 )

.


195

Şekil 8.22 Kuru Birim Ağırlık Düzeltme Çizelgesi (Metot C veya D İçin)

Met

ot C

vey

a D

için

19 m

m e

lekt

en g

eçen

mal

zem

enin

mak

sim

um k

uru

birim

ağı

rlığı

Y

eks

eni ü

zerin

de A

nok

tası

ola

rak

işar

etle

nir (

2082

kg/

m3 )

.

Labo

ratu

var d

eney

i sıra

sınd

a m

alze

men

in 4

.75

mm

ele

k üz

erin

de

kala

n kı

smın

ın X

eks

eni

üzer

inde

B n

okta

sı o

lara

k iş

aret

leni

r (%

45).

A n

okta

sınd

an ç

izile

n ya

tay

doğr

u ile

B n

okta

sınd

an

çıkı

lan

diki

n ke

sim

nok

tası

C n

okta

sı o

lara

k iş

aret

leni

r.

4,7

5 m

m e

lek

üzer

inde

kal

an k

ısm

ın h

acim

özg

ül a

ğırlı

ğı, ö

zgül

ağ

ırlık

skal

ası ü

zerin

de E

nok

tası

ola

rak

işar

etle

nir (

2.65

).

Den

ey y

apıla

n ye

rdek

i 4.7

5 m

m ü

zern

deki

mal

zem

e yü

zdes

i X

ekse

ni ü

zerin

de F

ola

rak

işar

etle

nir

(%20

). B

u no

ktad

an ç

ıkıla

n di

kin

CE

doğr

usun

un u

zant

ısın

ı ke

stiğ

i no

kta

G n

okta

sı o

lara

k iş

aret

leni

r.

G n

okta

sınd

an Y

eks

enin

e çi

zile

n di

kin,

Y e

ksen

ini k

estiğ

i nok

ta

H o

lara

k iş

aret

leni

r. B

u no

ktan

ın d

eğer

i to

plam

mal

zem

enin

dü

zelti

lmiş

mak

sim

um k

uru

birim

ağı

rlığı

oku

nur (

1954

kg/

m3 )

.


196

Şekil 8.23 Kuru Birim Ağırlık Düzeltme Çizelgesi (Metot C veya D İçin)

Met

ot C

ve

D iç

in

19 m

m e

lekt

en g

eçen

mal

zem

enin

mak

sim

um k

uru

birim

ağ

ırlığ

ı Y

eks

eni

üzer

inde

A n

okta

sı o

lara

k iş

aret

leni

r (1

938

kg/m

3 ).

19 m

m e

lek

üzer

inde

kal

an i

ri m

alze

men

in h

acim

özg

ül

ağırl

ığı,

skal

a üz

erin

de B

nok

tası

ola

rak

işar

etle

nir (

2.50

)

Den

ey y

apıla

n ye

rdek

i 19

mm

üze

rnde

kal

an m

alze

me

yüzd

esi

X e

ksen

i üze

rinde

C n

okta

sı o

lara

k iş

aret

leni

r (%

25).

A v

e B

nok

tala

rı bi

rleşt

irlir.

C n

okta

sınd

an ç

ıkıla

n di

kin

AB

do

ğrus

unu

kest

iği

nokt

a Y

ek

seni

nde

F no

ktas

ı ol

arak

i ş

aret

leni

r. B

u no

ktan

ın d

eğer

i (2

014

kg/m

3 ) d

üzel

tilm

iş k

uru

birim

ağı

rlığı

ver

ir.


197

Şekillerde kullanılan hacim özgül ağırlığı, aşağıdaki formülle hesaplanmış değerdir;

Hacim özgül ağırlığı = (A/(B-C))

A: Kuru malzemenin havadaki ağırlığı, (gr)

B: Doygun yüzey kuru malzemenin havadaki ağırlığı, (gr)

C: Malzemenin sudaki ağırlığı, (gr)

Sıkışma yüzdesinin hesaplanmasında laboratuarda bulunan maksimum kuru birim

ağırlık değeri yerine, düzeltilmiş maksimum kuru birim ağırlık değeri kullanılır.


198

8.9.6 Plaka Yükleme Deneyi (TS 5744)

Kapsam

Bu deney yöntemi belirli yükleme plakası ve deney derinliği için yerinde yükleme

koşulları altında zeminin taşıma gücünü belirlemek amacıyla kullanılır.

Md deformasyon modülü; Zeminin yük altında gösterdiği birim boy kısalmasının

gerilmeye oranı olarak tanımlanmaktadır. Yerin, zemin altı katmanların ve yolların

temele bağlı olmayan taban katmanlarının taşıma kapasitesini ifade eden

konvansiyonel bir ölçüdür.

Dairesel plakalı yükleme testi ile belirlenir ve aşağıdaki denklemle tanımlanır:

DspMd (N/mm² )

∆p: çapı D = 300 mm olan rijit bir plakanın ilettiği basınç artışıdır ve N/mm² olarak

ifade edilir.

∆ s (mm): Üzerine yük binen zemin yüke karşılık gelen çökme-göçme artışıdır.

Cihazlar

Plaka (Tabla): Kalınlığı 20 mm den az olmayan, 300 1 mm çapında çelikten imal

edilmiş dairesel bir özel nervürleme işlemine tabi tutularak, ya da aynı eksende

üstüne en az 20 mm kalınlık ve 160 mm çapında ikinci bir çelik plaka yerleştirilerek,

bu tablaya rijidite (sertlik-esnemezlik) kazandırılmalıdır.

Metalik Silindirik Kutu

Küresel Menteşe

Hidrolik Kriko: 50 kN taşıma kapasiteli

Mekanik/Hidrolik Dinamometre: 50 kN kapasiteli, 0,5 kN hassasiyetli

Birbirlerine vidalanmış birden fazla silindirik akstan oluşan ve bu sayede farklı

uzunluklar elde etmeye yarayan bir uzatma aksamı.

Komparatör: Ölçme kapasitesi 10 mm, hassasiyeti 1/100 mm olan bir adet yüzdelik

komparatör ya da aynı tipte üç adet komparatör

Komparatörleri tutan mafsallı mıknatıslı metal kol: Kolda komparatörü sıfırlamak

için mikrometrik vidalı bir aygıt bulunur ("a" prosedürü). Ya da, ("b" prosedürü) aynı

tipten üç adet kol mevcuttur.


199

Komparatörleri tutan kolu taşıyan yeterince sert bir putrelden imal edilmiş, 2.5 metre

uzunluğunda bir destek ve bu desteğin ucunda yere dayanan iki mesnet. Buna

alternatif olarak, her biri en az 1.20 metre uzunluğunda birbirine geçme iki adet

putrel ve bunların üç adet destekleyici mesneti.

Saniye Sayacı

Kurşunlu Bir Tel (İp)

Termometre: Skalası -10 ile +60 C arasında, hassasiyeti ise 1 C

Deney Yöntemi

Testin yapılması için, bir kamyon şasisinin arka kısmından oluşan bir adet sabit

durdurucu yiv gerekir ve bunun arka aksı üzerine tablaya bindirilecek olan

maksimum yükün en az iki katı ağırlık binmelidir. Bu bütün haldeki parça, sırasıyla

Şekil 8.12'de gösterildiği gibi iki şekilde monte edilebilir. Bu montaj şekli kriko ve

dinamometreyi kontrast işlevi olan (durdurucu) strüktüre sabitlemek yada

sabitlememek şeklinde uygulanabilir.

Plaka deformasyon modülü belirlenmek istenen zemin tabakası üzerine yerleştirilir

ve temasın mümkün mertebe tam olarak sağlanmasına dikkat edilir. Bu amaçla

zeminin düzeltilmesi ve seviyelendirilmesi gerekebilir ve bunun için 2 mm lik

elekten geçebilecek kum ya da diğer uyumlu bir malzeme kullanılabilir. Başka bir

tabakayla örtülü (kaplı) bir zemin yüzeyi üzerinde test yapma gereği varsa, cidarları

plakanın kenarından en az 30 cm mesafede olacak bir çukur açmak lazımdır.

Deformasyonların ölçülmesi:

(a) prosedürü: tek bir komparatör ile

Küresel menteşe hazırlanıp kilitlendikten sonra, silindir kutu plakanın üzerine

koyulur ve bunun içine de komparatör yerleştirilir (kendisine ait kol komparatörü

tutar). Komparatör, ucu kutunun alt kısmındaki yuvasına oturacak şekilde

yerleştirilmelidir.

Komparatörü tutan kol ise destek putreline sabitlenmelidir. Bu putrelin dayanakları

yük binen alanların kenarlarından (plaka ve tekerler, ya da durdurucunun başka bir

mesneti) belli mesafede olmalıdır. Bu mesafe plaka için en az 1 metre, tekerler için

ise en az 0,50 metredir.


200

Deformasyonları ölçen bütün (putrel, kol, komparatör) güneşin direkt ışınlarından,

sarsıntılardan ve titreşimlerden korunmalıdır. Ayrıca ölçüm yapılan yerin

yakınlarında fazla trafik de olmamalıdır.

Kutunun üzerine kriko ile dinamometre yerleştirilirken, uzatma çubuğunun safrayla

ağırlaştırılmış kamyonun şasisiyle kontrast yaratmasına dikkat edilmelidir ya da

krikoyla kamyon geri geri getirilerek monte edilmiş dinamometre ve uzatma çubuğu

ile birlikte kutunun üzerine konumlandırılmalıdır.

(b) prosedürü: üç komparatör ile

Testin yapılış şekli (a) prosedürünün aynısıdır.

Sadece:

Silindir kutu kullanılmaz

Küresel menteşe strüktür ile uzatma arasına yerleştirilir;

Plakayı çevreleyecek şekilde 120 derece açıyla üç adet komparatör yerleştirilir ve

plaka kenarından yaklaşık 5 mm mesafede olmalarına dikkat edilir.

Küresel menteşe serbest bırakılır ve krikoya müdahale ederek toplamda, yani

dinamometre ile ölçülecek yüzey üzerindeki techizatın ağırlığı da dahil olmak üzere,

0.02 N/mm² değerinde bir yük zemine uygulanır.

Deformasyonların son noktasına kadar gerçekleşmesi beklenir ve komparatörler

sıfırlanır.

Komparatör üzerinde herhangi bir okuma gerçekleştirmeden önce sürtünmeleri

elimine etmek için komparatörleri tutan kola ya da kollara veya destek putreline hafif

birkaç darbe vurmalı ve iğnenin nihai okuma noktası yakınında dalgalanması

sağlanmalıdır.

Bu aşamada yük 0,05 N/mm² değere getirilir ve komparatörde (a), ya da

komparatörlerde (b) ilk okuma gerçekleştirilir; birden fazla komparatör olması

halinde okunan üç göçük değerinin ortalaması alınır.

Daha sonra aşağıdaki yük artışları uygulanır ve oturmalar stabilize olana

(sabitleşene) kadar her dakika başı komparatördeki değerleri okunur.


201

Fotoğraf 8.20 Plaka Yükleme Deneyinin Uygulaması

Birinci Yükleme Evresi:

Dolgular ve tümsekli tabakalarda: 0.2 N/mm² basınca ulaşana dek 0.05 N/mm² lik

yük artışları uygulanır;

Alt-temel katmanları ile temel katmanları için: sırasıyla 0.35 N/mm² ve 0,45 N/mm²

basınca ulaşana dek 0.1 N/mm² lik yük artışları uygulanır.

Her yük artışında buna karşılık gelen oturma okunur; maksimum yüke karşılık gelen

göçme değeri okunduğunda, sadece M4 modülü belirlenmek isteniyorsa yük komple

boşaltılır; Sıkışmanın mahiyeti hakkında bir karara varmak da isteniyor ise, M4'

modülünü de belirlemek gerekir. Bu durumda, ilk yükleme evresi tamamlandıktan

sonra 0.050 N/mm² basınca kadar boşaltma uygulanır ve deformasyon stabilize

olduktan sonra toplam oturma değeri belirlenir. Bu koşullardan hareketle ikinci

evreye geçilir ve aşağıdaki yük artışları uygulanır:


202

(a)

(b)

Şekil 8.24 Plaka Yükleme Deney Düzeneği


203

Şekil 8.25 Silindir Kutu


204

İkinci Yükleme Evresi:

Dolgularda ve tümsekli katmanlarda: 0.15 N/mm² basınca ulaşana dek 0.05 N/mm²

lik yük artışları uygulanır;

Alt-temel katmanları ile temel katmanları için: sırasıyla 0.25 N/mm² ve 0,35 N/mm²

basınca ulaşana dek 0.1 N/mm² lik yük artışları uygulanır. Test esnasında, hava

sıcaklığı birkaç kez ölçülür.

Test yapıldıktan sonra techizat kaldırılır ve katmanın nem oranını belirlemek için

ölçüm noktası yakınından bir miktar numune malzeme alınır. Numune en az 15 cm

derinliğe (kalınlığa) sahip olmalıdır.

Yükleme testlerinin yapısı tam bilinmeyen bir alt zeminde yapılması halinde,

stratigrafisini saptamak ve plakanın altında ebadı 10 cm den büyük çakıl taşları ya da

parçalar olup olmadığını tesbit etmek için yerde 50 cm derinliğe kadar bir oyuk

açmak gerekir. Eğer bunlar mevcutsa test tam isabetli sayılmaz ve başka bir yerde

tekrarlanması lazımdır.

Testlerin temel ve taban katmanları üzerinde yapılması halinde, test noktası

yakınındaki agreganın maksimum boyutunun 10 cm’yi aşmamasına dikkat

edilmelidir. (b) prosedürü uygulanırsa, komparatörün saptadığı göçme değeri

ortalama değerden 0.9 mm'den fazla sapmamalıdır. Aksi halde test geçersiz

addedilir.

Sonuçların Yorumlanması

Test sonuçları formlara kaydedilir ve x ekseninde gerilmeler, y ekseninde ise

deformasyonlar yer alan grafik diyagramlar haline dönüştürülür.

Sırasıyla birinci ve ikinci yükleme evresine tekabül eden Md ve Md' deformasyon

modülleri 1. Madde de gösterilen denklem uygulanarak elde edilir. Bu denklemde ∆p

ve ∆p' = 0.1 N/mm² olarak sabitlenirler ve normalde şu aralıklarda seçilirler.

Dolgularda ve tümsekli katmanlarda (Şekil 8.26):

∆p = ∆p', 0.05 ile 0.15 N/mm² aralığında;

Alt-temel katmanlarında (Şekil 8.27):

∆p = ∆p', 0.15 ile 0.25 N/mm² aralığında;

Temel katmanlarında:

∆p = ∆p', 0.25 ile 0.35 N/mm² aralığında (Şekil 8.28):


205

Topraktaki sıkışma niteliğinin değerlendirilmesi Md / Md' (≤1) oranına göre yapılır

ve sıkışma kalitesi ne kadar fazlaysa bu oran birim değere o kadar yakın olur.

Şekil 8.26 Dolgu

Şekil 8.27 Alt-Temel Tabakası

0,000 0,050 0,100 0,150 0,200 0,250

Def

orm

asyo

n ( m

m )

Gerilme ( N / mm 2 )

∆p=∆p'

∆s

∆s'

1.Yükleme

2.Yükleme

Boşaltma

0,000 0,050 0,100 0,150 0,200 0,250 0,300 0,350

Def

orm

asyo

n ( m

m )


∆p=∆p'

∆s

∆s'

1.Yükleme

2.Yükleme

Boşaltma


206

Şekil 8.28 Temel Tabakası

0,000 0,050 0,100 0,150 0,200 0,250 0,300 0,350 0,400 0,450

Def

orm

asyo

n ( m

m )


∆p=∆p'

∆s

∆s'

1.Yükleme

2.Yükleme

Boşaltma


207

8.9.7 Serbest Basınç Dayanımı Deneyi (TS 17892-7)

Kapsam

Bu deney metodu, çeşitli yüzdelerinde sıkıştırılmış agrega – çimento karışımlarının,

% 100 rutubete sahip olan kür odasında 7 gün kür edildikten sonra serbest basınç

dayanımlarını bulmaya yarar.

Cihazlar

Kalıp: 3243 cm3 hacminde, iç çapı 15,24 ± 0,013 cm ve yüksekliği 17,7 cm

30218 ± 0,013 cm olan silindir şeklindeki kalıpların alt tabanına yerleştirilen bir

taban plakası ve üst kısmına yerleştirilen 5,08 cm yüksekliğinde bir ilave yakası

vardır. Özellikleri verilen bu kalıp, CBR deneyinde kullanılan kalıpla aynı ölçülere

sahiptir.

Tokmak: El tokmağı ya da mekanik tokmak olmak üzere iki türlüdür:

─ El Tokmağı: 4,535 ± 0,01 kg ağırlığında ve 4 ± 0,16 cm yükseklikten serbest

düşüş yapabilen, 5,08 ± 0,013 cm taban çaplı, silindirik, metal bir tokmak kullanılır.

─ Mekanik Tokmak: Taban çapı 5,08 ± 0,13 cm olan kalibrasyonu ASTM D 2168’e

göre yapılan tokmak kullanılır.

Numune Çıkarıcı: Sıkıştırılmış toprak numunelerini kalıptan çıkarmak için

kullanılan krikolu ve manivela kollu bir alet kullanılır.

Terazi: 20 kg kapasitede ve 1 gram hassasiyette, diğeri en az 1 kg kapasitede ve 0,01

gram hassasiyette iki terazi kullanılır.

Kurutma Fırını: Su içeriğinin tayini için 110 ± 5 ºC’ye ayarlanabilen bir fırın

Kür Odası: Hazırlanan briketlerin bekletilmesi için sıcaklığı 20 ± 2 ºC ve rutubeti

% 100 olan bir odadır.

Su Tankı: Briketlerin oda sıcaklığında bekletilmesi için uygun bir su tankı kullanılır.

Serbest Basınç Makinesi: En az 20 ton kapasitede ve 10 kg hassasiyette bir serbest

basınç makinesi kullanılır. Bu makine, ani yükleme yapmayacak ve yükleme hızının

ayarlanmasına olanak sağlayacak özellikte olmalıdır.

Elekler: 75 mm, 19,0 mm, 9,5 mm ve 4,75 mm açıklığında kare delikli elekler

kullanılır.


208

Çelik Cetvel: Sıkıştırılan numunlerin yüzeyini düzeltmek için kullanılacak, yaklaşık

30,5 cm uzunluğunda, bir kenarı kesici çelik bir cetvel kullanılır.

Karıştırıcı Aletler ve Karıştırma Kapları: Çelik tepsi, galvanizli leğen, kaşık, mala,

spatula gibi numuneyi su ile karıştırmaya yarayan aletler.

Rutubet Kutuları: Karışımdan alınan su içeriği numunelerini koymak için yeterli

büyüklükte paslanmaz kutular kullanılır.

Ölçü Silindiri: Karışıma eklenecek suyu ölçmede kullanılacak en az 250 ml

kapasitede bir ölçü silindiri kullanılır.

Deney Yöntemi

Maksimum kuru birim ağırlığı ve optimum su içeriği değerlerinin bulunduğu belirli

bir çimento yüzdesinde ve bunun 0,5 üzerinde ve altında olmak üzere en az üç farklı

çimento yüzdesinde üçer tane briketin hazırlanması gerekir. Her briket için,

karışımların kuru birim ağırlık – su içeriği ilişkilerinin saptanması konusunda

belirtildiği şekilde hazırlanan agrega numunelerinden en az 8 kg alınır. Malzemeye

ilave edilecek çimento miktarı, kuru agrega ağırlığının yüzdesi olacak şekilde tartılır

ve agregaya eklenir.

Agrega – çimento karışımı homojen bir renk alıncaya kadar iyice karıştırılır.

Karışımın ağırlığının yüzdesi olarak önceden tespit edilmiş optimum su içeriği

oranında su karışıma eklenir. Agrega – çimento – su karışımı, eklenen su iyice

absorbe edilene kadar karıştırılır. Çimentonun hidratasyona uğramaması için

hazırlanan karışım fazla bekletilmeden sıkıştırma işlemine başlanmalıdır. Sıkıştırma

sağlamak için üzeri ıslak ve temiz bir bezle örtülür.

Yukarıda anlatıldığı gibi hazırlanan yaş karışım, yaka kısmı takılmış olan 15,24

cm’lik kalıpta 7 eşit tabakada ve her tabakaya 62 darbe uygulanarak tokmakla

sıkıştırılır. Sıkıştırma sırasında kalıp, düzgün bir beton kitle üzerinde

bulundurulmalıdır. Sıkıştırma esnasında karışımdan en az 500 gramlık temsili su

içeriği numunesi alınır ve hemen tartılarak 110 ºC’deki fırında sabit ağırlığa gelene

kadar kurutulur.

Sıkıştırma işlemi bittikten sonra kalıbın ilave yakası çıkartılır ve dikkatli bir şekilde

kalıbın üst kenarına kadar çelik bir cetvelle düzeltilir.

Kalıp ve içindeki yaş numune tartılarak ağırlığı kaydedilir.


209

Numune çıkarıcısı ile sıkıştırılmış numune kalıptan bozulmadan çıkartılır. Ancak,

kalıptan çıkarma sırasında numunenin dağılma veya bozulma olasılığı

olabileceğinden, numune kalıpla beraber bir gün kür odasında bekletildikten sonra

çıkarılması daha uygun olacaktır. Bu briketler, nem oranı en az % 96 ve sıcaklığı 20

± 2 ºC olan kür odasında 7 gün bekletilir.

Kürleme süresini tamamlamış olan briketler serbest basınç makinesinde kırılmadan

önce, yükün uygulanacağı tabana ince bir tabaka halinde kükürt başlık yapılır. Bu

başlığın yapılmasında amaç, taban yüzeyindeki pürüzlülüğü gidererek düzgün bir

yüzey oluşturmak ve böylece yükleme pistonunun taban yüzeyine tam oturmasıyla,

uygulanan yükün uniform dağılmasını sağlamaktır. Kükürt yerine çimento şerbeti

kullanarak da başlık yapılabilir. Çimento ile başlık yapılacaksa, numunelerin kür

odasından bir gün önce çıkartılması ve başlık yapıldıktan sonra tekrar kür edilmesi

gerekir. Yapılan başlığın kalınlığı, 5 mm’den fazla olmamalıdır. Daha sonra, bu

briketler serbest basınç makinesinde kırılır. Briketlere yük uygulanması sırasında ani

yükleme yapılmamalı ve yükleme hızı, yaklaşık 1,27 mm/dk olmalıdır. Her bir briket

için okunan kırılma yükü kaydedilir.

Hesaplamalar

Su İçeriği ve Kuru Birim Ağırlığının Bulunması: Sıkıştırma sırasında karışımdan

alınan numunenin su içeriğinin ve briketin kuru birim ağırlığının hesaplanması, daha

önce anlatılan şekilde yapılır. Hesaplanan değerler, daha önceden bulunan

maksimum kuru birim ağırlık ve optimum su içeriği değerleriyle karşılaştırılır. Kuru

birim ağırlık değeri maksimum kuru ağırlığın % 98’inden az olmamalıdır.

Serbest Basınç Dayanımının Hesaplanması: Serbest basınç makinesinde bulunan

kırılma yükü, briketin taban alanına bölünerek, dayanım değeri hesaplanır.


210

8.10 Esneklik Modülü (Resilient Modulus) Tayini Deneyi (AASHTO T 307)

Kapsam

Esneklik Modülü uygulunan deviatör gerilmenin düşey elastik (geri dönüşümlü)

deformasyona oranı olarak tarif edilir.

Tanımlamalar

Tanımlar ve Kısaltmalar

MR: Resilient Modulus (Esneklik Modülü)

Tip I Malzeme: %70 ve daha azı No.10 (2 mm) elekten, %20 ve daha azı No.200

(0,075 mm) elekten geçen, Plastisite İndeksi 10 veya daha az olan iyileştirme

yapılmamış tüm granüler temel/alttemel ve taban malzemelerini ifade eder. Tip I

malzeme 150 mm çaplı kalıpta sıkıştırılmalıdır.

Tip II Malzeme: Tip I şartlarına uymayan tüm kohezyonlu malzemelerdir. Burada,

sıkıştırma işlemi yapılan numuneler için, maksimum dane boyutunun minimum 5

katı büyüklükte kalıpların seçilmesi önemlidir. Eğer maksimum dane boyutu en

büyük kalıp çapının %25’inden daha büyükse bu daneler deneye alınmaz.

Deneye alınacak numunenin tipinin belirlenmesi amacıyla elek analizi yapılmalı,

likit limit ve plastik limit değerleleri belirlenir. Elde edilen bu veriler doğrultusunda

numune tipi belirlenir.

Cihazlar

Üç Eksenli Basınç Hücresi: Deney süresince deney numunesi ve hapsedici sıvıyı

içeren bir basınç odası kullanılır. Deformasyon, iki adet yay yüklü doğrusal değişken

türevsel dönüştürücü ile ölçülür.

Üç eksenli hücrede hapsedici sıvı olarak hava kullanılır.

Oda polikarbon, akrilik ya da diğer uygun “içini gösteren” malzemeden yapılmış

olmalıdır.

Yükleme Cihazı: Yükleme cihazı üstten yüklemeli, kapalı devre, elektrohidrolik ya

da elektropnömatik bir deney makinesidir.

Yükleme Cihazının Türü Yük Basıncı (s) Dinlenme Süresi (s)

Pnömatik 0,1 0,9

Hidrolik 0,1 0,9


211

Yük ve Numune Tepkisi Ölçüm Ekipmanı: Eksenel yük ölçüm cihazı aktüatör ve

oda piston kolu arasındaki elektronik bir yük hücresidir. Gerekli şartlar aşağıda

verilmiştir:

Numune Çapı

(mm)

Maksimum Yük Kapasitesi

(kN) Hassasiyet

71 2,2 ± 4,5

100 8,0 ± 10,0

152 22,24 ± 22,24

Şekil 8.29 Bir Deney Numunesine Uygulanan Çevrimsel Eksenel Yük

(Esnek Düşey Yük, Pcyclic) – Tekrarlı Yük Tanımları


212

Fotoğraf 5.17 Esneklik Modülü Deneyi Cihazı

Şekil 8.30 Esneklik Modülü (Resilient Modulus) Cihazı ve Deney Düzeneği

Deformasyon ölçer

Numune

Yük Hücresi

Çelik Bilye

Numune Başlığı

Yükleme Pistonu

Hücre creHücPoroz Taş

Poroz Taş

Hücre Yükleme

Çubuğu

Hücre Çubukları


213

Şekil 8.31 LVDT ve Yük Hücreli Tipik Bir Üç Eksenli Oda


214

Tüm malzemeler için ölçüm sistemi, deney odası dışında piston koluna karşılıklı

sabitlenen 2 LVDT’den oluşur. Yay yüklü LVDT kullanılır. Aşağıda gerekli LVDT

aralıkları verilmiştir:

Numune Çapı, mm Aralık (mm)

71 ± 1

100 ± 2,5

152 ± 6

İki LVDT’nin de aşağıdaki minimum şartları sağlaması istenir:

Lineerlik: Tam boyutun % ± 0,25’i

Tekrarlanabilirlik: Tam boyutun % ± 1’i

Minimum Hassasiyet: 2 mv/v (AC) ya da 5 mv/v (DC) (voltaj başına mili volt

cinsinden çıkıştaki maksimum sapma)

Numune Hazırlama Ekipmanları – Deney için numuneler hazırlarken birçok

ekipmana ihtiyaç duyulur. Farklı sıkıştırma metotları farklı malzemelerden

numuneler hazırlamak için gereklidir.

Deney numunelerinin alttemel zemin numunelerinden bozulmadan kesilebilmesi için

AASHTO T 296’daki ekipmanlar kullanılır.

Çeşitli Ekipmanlar – Çapölçer, mikrometre, 0,5 mm’ye kalibre edilmiş çelik cetvel,

0,25 – 0,79 mm kalınlığında lastik membran, lastik O halkalar, vakum kaynağı,

membran açıcı, poroz taşlar, poroz bronz diskler, ölçekler, nem içeriği kapları ve

rapor formları gereklidir.

Sistem Kalibrasyonu ve Periyodik Kontroller – Tüm sistem 2 haftada bir ya da 50

deney sonrasında laboratuvarın QA/QC programı kullanılarak kontrol edilir.

Numunelerin Hazırlanması

Tip 1 Numunelerin Hazırlanması

Numunelerin düşük kohezyonlu veya kohezyonsuz olmalarından dolayı numunelerin

taşımasında veya kalptan çıkarılmasında zorluklar yaşanmaktadır. Bu nedenle

membran kullanılması önerilmektedir. Membran ortadan ayrılabilir kalıbın iç

kısmına yerleştirilir. Kalıbın üst ve alt kısımlarından geçirilerek o-ring denen plastik


215

kalıba sabitlenir. Sıkıştırma işleminde Titreşimli Tokmak yönteminin kullanılması,

membrana verilen hasarın en alt düzeyde tutulmasını sağlar.

Tip 2 Numunelerin Hazırlanması

İnce daneli zeminler laboratuvara geldiğinde öncelikle havalandırılarak bünyesindeki

suyun uzaklaşması sağlanır. Tip malzemelerden farklı olarak Tip 2 malzemeler,

hedef su muhtevasına getirildikten sonra 14-16 saat ağzı bağlı plastik torbalarda

dinlendirilmelidir. Dinlendirilen malzeme 5 tabaka halinde sıkıştırılır. Sıkıştırma

yöntemi olarak Statik Sıkıştırıcı, Titreşimli Tokmak veya Standart Proktor

kullanılabilir.

Deney Yöntemi

Malzeme ve su miktarları hesaplanır. Numunelerin yoğunluk dağılımının uniform

olması için, numunler yoğunlukları hesaplanarak, 6 eşit parçaya ayrılarak, her

sıkıştırma sonrası sıkışması ve boyları kontrol edilerek 6 tabakada sıkıştırılır.

Hazırlanan numune membran ile kaplanarak üç eksenli hücresine yerleştirilir.

Numune ile hücre tabanı arasına poroz diskin yerleştirilmesi unutulmamalıdır.

Hücrenin cihaza yerleştirlmesi esnasında yükleme pistonu ile yük hücresi arasında

tam bir merkezleme sağlanmalıdır. Deney yazılımım açılır ve yapılacak deney için

tüm veriler girilip güncellenerek yeni deney için test parametreleri hazır hale getirilir.

Sistemden mevcut veriler kontrol edilir. Yük hücresi sıfırlanır.

Deney başlatılır. Deney bittiğinde cihaz otomatik olarak kapanır. Deneyin sonuçları

çıktı alınır.


216

Fotoğraf 8.21 Granüler Malzemelerde (Tip 1) Numune Hazırlama ve Sıkıştırma

Basamakları


217

Şekil 8.32 Esneklik Modülü Deney Sonucu


218

8.11 Emülsiyon Astar Bağlayıcı Deneyleri

8.11.1 Penetrasyon Deneyi

Cihazlar

Kalıp: İç çapı 10.16 cm, yüksekliği 11.64 cm olup kolayca takılıp çıkarılabilen bir

taban plakası silindirik metal bir kalıp. Her deneyden önce kalıbın iç yüzeyine ince

bir zar halinde yağ sürülmelidir.

Titreşimli Tokmak: Elektrikle çalışan 600 ile 750 watt güçte olup, dakikada 1500 -

2500 devir yapan bir titreşim aleti ile buna eklenen çelik bir tokmak.

Terazi: yaklaşık 20 kg kapasitede ve 1 gr duyarlıkla ve yaklaşık 1000 gr kapasite ve

0.01 gr duyarlılıkta iki terazi.

Kumpas: Numune derinliğini ve kalınlığını 0,5 mm duyarlılıkla ölçebilecek kumpas.

Kronometre, Ölçülü Cam Beher, Paslanmaz Tepsi

Deney Yöntemi

Açıkta kurutulan numuneden 4.75 mm (No.4) elekten % 100 geçen, 0.075 mm

(No:200) elekten % 0-12 arasından geçen malzemeden 2 kg alınır. Numuneye

optimum oranda su verilerek (yaklaşık % 5 oranında) iyice karıştırılır. Karıştırılan

numune 10.16 cm çapında 11.64 cm yüksekliğinde kalıba iki tabakada sıkışacak

şekilde konulur. Her iki tabakaya 60 saniye titreşim uygulanır. Sıkıştırma işlemi

sıkıştırılan kalıbın üzerinde 20±0.1mm boşluk olacak şekilde gerçekleştirilir.

Fotoğraf 8.22 Titreşimli Tokmakla Sıkıştırılmış Numuneler


219

Astar malzemesi, önerilen karışım oranlarına göre maksimum 4:1 oranında (4 birim

su + 1 birim astar) seyreltilerek hazırlandıktan sonra, 0.9 – 1.5 lt/m2 arasında istenen

miktarda agrega numunesi yüzeyine aynı oranlarda ve tamamen kaplanacak şekilde

dökülür ya da püskürtülür.

Fotoğraf 8.23 Astar Malzemesinin Agrega Yüzeyine Dökülmesi

Bu şekilde hazırlanan en az 2 numune, astar malzemesinin kürünü tamamlaması için

en az 4 saat, en fazla 8 saat laboratuvar sıcaklığında bekletilir. Kürünü tamamlamış

ve kalıptan numune çıkartıcıyla deforme olmadan çıkarılan numuneler üzerinde

penetrasyon derinliği en az 3 noktadan olmak üzere 0,5 mm hassasiyetli kumpasla

ölçülür. 3 noktadan ölçülen penetrasyon derinliklerinin aritmetik ortalaması astar

malzemesinin penetrasyon derinliği olarak ifade edilir.


220

Fotoğraf 8.24 Emülsiyon Astar Penetrasyon Ölçümleri

8.11.2 Geçirimsizlik Deneyi

Penetrasyon deneyindeki gibi hazırlanan en az iki numune, astar malzemesinin

kürünü tamamlaması için en az 4 saat, en fazla 8 saat laboratuvar sıcaklığında

bekletilir. Kürünü tamamlamış numune 0,01 gr hassasiyetli terazi ile tartılır. Numune

üzerine kalıptan taşmayacak şekilde su ilave edilir ve numune bu şekilde tekrar

tartılır ve ilave edilen su miktarı kaydedilir. Üzerine su ilave edilmiş numune

laboratuvar ortamında 24 saat bekletildikten sonra numune üzerinde kalan su

boşaltılır ve tartılır. Numunenin yüzeyindeki su kaybının, ilk tartımdaki su miktarına

oranı geçirimsizlik yüzdesi olarak ifade edilir.


221

Fotoğraf 8.25 Emülsiyon Astar Geçirimsizlik Ölçümleri


222

REFERANSLAR

1 - Karayolu Teknik Şartnamesi. Karayolları Genel Müdürlüğü, 2013, Ankara.

2 - Demirel Z., Kadıoğlu M., Aray S., Orhan F., Alp A., Toprak ve Stabilizasyon

Laboratuvarı El Kitabı. T.C. Bayındırlık ve İskân Bakanlığı Karayolları Genel

Müdürlüğü Teknik Araştırma Dairesi Başkanlığı Üstyapı Şubesi Müdürlüğü, Mart

2012, Ankara.

3 - Handbook of Road Technology, Fourth Edition (M.G.Lay, ebook).

4 - Barry R. Christopher, Ph.D., P.E., Charles Schwartz, Ph.D., P.E. and Richard

Boudreau, P.E., Geotechnical Aspects of Pavements, U.S. Department of

Transportation, Federal Highway Administration, FHWA NHI-05-037, May 2006,

Washington D.C., the USA.

5 - Chen W.F., Richard Liew J.Y., The Civil Engineering Handbook, CRC Press,

Second Edition, 2003, the USA.

6 - Engineering Field Manual, Chapter 4, Elementary Soil Engineering (US

Department of Soil).

7 - Huang P.M., Li Y., Sumner M.E., Handbook of Soil Sciences: Properties and

Processes, CRC Press Second Edition, 2011, USA.

8 - Jones D., Rahim A., Saadeh S., Harvey J.T., Guidelines for the Stabilization of

Subgrade Soils In California, UCPRC-GL-2010-01, July 2010.

9 - Lancellotta R., Geotechnical Engineering. Second Edition, Taylor & Francis,

2009, Abingdon, Oxon, United Kingdom.

10 - Makusa G.P., Soil Stabilization Methods And Materials, Lulea University of

Technology, 2012, Lulea, Sweden.

11 - Muhtelif yerli ve uluslararası internet yayınları.

12 - Ocakoğlu F., Genel Jeoloji-I Ders Notları, Osmangazi Üniversitesi Jeoloji

Mühendisliği Bölümü, Şubat 2014, Eskişehir.

13 - Soil Compaction Handbook, MultiQuip.

(http://www.multiquip.com/multiquip/pdfs/Soil_Compaction_Handbook_low_res_0

212_DataId_59525_Version_1.pdf).

14 - Soil Stabilization for Roads and Airfields, US Army, FM 5-410, USA.

Documents

TOPRAK VE STABĠLĠZASYON LABORATUVAR EL KĠTABI