Upload
others
View
11
Download
0
Embed Size (px)
Citation preview
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
TOPRAK VE STABİLİZASYON LABORATUVAR EL KİTABI
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
TOPRAK VE STABİLİZASYON LABORATUVAR EL KİTABI
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
TOPRAK VE STABİLİZASYON LABORATUVAR EL KİTABI
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
TOPRAK VE STABİLİZASYON LABORATUVAR EL KİTABI
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
TOPRAK VE STABİLİZASYON LABORATUVAR EL KİTABI
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
TOPRAK VE STABİLİZASYON LABORATUVAR EL KİTABI
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
TOPRAK VE STABİLİZASYON LABORATUVAR EL KİTABI
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
TOPRAK VE STABİLİZASYON LABORATUVAR EL KİTABI
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
TOPRAK VE STABİLİZASYON LABORATUVAR EL KİTABI
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
TOPRAK VE STABİLİZASYON LABORATUVAR EL KİTABI
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
TOPRAK VE STABİLİZASYON LABORATUVAR EL KİTABI
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,
TOPRAK VE STABİLİZASYON LABORATUVAR EL KİTABI
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.
TOPRAK VE STABİLİZASYON LABORATUVAR EL KİTABI
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
TOPRAK VE STABİLİZASYON LABORATUVAR EL KİTABI
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.
TOPRAK VE STABİLİZASYON LABORATUVAR EL KİTABI
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.
TOPRAK VE STABİLİZASYON LABORATUVAR EL KİTABI
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.
TOPRAK VE STABİLİZASYON LABORATUVAR EL KİTABI
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
TOPRAK VE STABİLİZASYON LABORATUVAR EL KİTABI
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
TOPRAK VE STABİLİZASYON LABORATUVAR EL KİTABI
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
TOPRAK VE STABİLİZASYON LABORATUVAR EL KİTABI
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.
TOPRAK VE STABİLİZASYON LABORATUVAR EL KİTABI
11
Şekil 3.1 Ülkelere Göre Dane Boyutu Sınıflandırma Sistemleri
Kil Silt Kum Çakıl Moloz Blok
K.Kil Kil Silt Kum Çakıl Moloz Blok
Kil Silt Kum Çakıl Moloz Blok
Kil Silt Kum Çakıl Moloz Blok
Kil Silt Kum Çakıl Moloz Blok
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
TOPRAK VE STABİLİZASYON LABORATUVAR EL KİTABI
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
TOPRAK VE STABİLİZASYON LABORATUVAR EL KİTABI
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
TOPRAK VE STABİLİZASYON LABORATUVAR EL KİTABI
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
TOPRAK VE STABİLİZASYON LABORATUVAR EL KİTABI
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).
TOPRAK VE STABİLİZASYON LABORATUVAR EL KİTABI
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.
TOPRAK VE STABİLİZASYON LABORATUVAR EL KİTABI
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
TOPRAK VE STABİLİZASYON LABORATUVAR EL KİTABI
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
TOPRAK VE STABİLİZASYON LABORATUVAR EL KİTABI
19
Şeki
l 3.6
AAS
HTO
Zem
in Sınıfl
andı
rması
TOPRAK VE STABİLİZASYON LABORATUVAR EL KİTABI
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.
TOPRAK VE STABİLİZASYON LABORATUVAR EL KİTABI
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.
TOPRAK VE STABİLİZASYON LABORATUVAR EL KİTABI
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.
TOPRAK VE STABİLİZASYON LABORATUVAR EL KİTABI
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.
TOPRAK VE STABİLİZASYON LABORATUVAR EL KİTABI
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
TOPRAK VE STABİLİZASYON LABORATUVAR EL KİTABI
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.
TOPRAK VE STABİLİZASYON LABORATUVAR EL KİTABI
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
TOPRAK VE STABİLİZASYON LABORATUVAR EL KİTABI
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
TOPRAK VE STABİLİZASYON LABORATUVAR EL KİTABI
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
TOPRAK VE STABİLİZASYON LABORATUVAR EL KİTABI
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
TOPRAK VE STABİLİZASYON LABORATUVAR EL KİTABI
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
TOPRAK VE STABİLİZASYON LABORATUVAR EL KİTABI
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
TOPRAK VE STABİLİZASYON LABORATUVAR EL KİTABI
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
TOPRAK VE STABİLİZASYON LABORATUVAR EL KİTABI
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.
TOPRAK VE STABİLİZASYON LABORATUVAR EL KİTABI
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)
TOPRAK VE STABİLİZASYON LABORATUVAR EL KİTABI
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
TOPRAK VE STABİLİZASYON LABORATUVAR EL KİTABI
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.
TOPRAK VE STABİLİZASYON LABORATUVAR EL KİTABI
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
TOPRAK VE STABİLİZASYON LABORATUVAR EL KİTABI
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).
TOPRAK VE STABİLİZASYON LABORATUVAR EL KİTABI
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).
TOPRAK VE STABİLİZASYON LABORATUVAR EL KİTABI
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).
TOPRAK VE STABİLİZASYON LABORATUVAR EL KİTABI
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
TOPRAK VE STABİLİZASYON LABORATUVAR EL KİTABI
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
TOPRAK VE STABİLİZASYON LABORATUVAR EL KİTABI
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.
TOPRAK VE STABİLİZASYON LABORATUVAR EL KİTABI
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.
TOPRAK VE STABİLİZASYON LABORATUVAR EL KİTABI
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,
TOPRAK VE STABİLİZASYON LABORATUVAR EL KİTABI
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.
TOPRAK VE STABİLİZASYON LABORATUVAR EL KİTABI
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.
TOPRAK VE STABİLİZASYON LABORATUVAR EL KİTABI
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.
TOPRAK VE STABİLİZASYON LABORATUVAR EL KİTABI
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.
TOPRAK VE STABİLİZASYON LABORATUVAR EL KİTABI
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)
Elek Açıklığı % Geçen
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
TOPRAK VE STABİLİZASYON LABORATUVAR EL KİTABI
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)
Elek Açıklığı % Geçen
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.
TOPRAK VE STABİLİZASYON LABORATUVAR EL KİTABI
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 %
TOPRAK VE STABİLİZASYON LABORATUVAR EL KİTABI
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
TOPRAK VE STABİLİZASYON LABORATUVAR EL KİTABI
54
Tablo 6.8 Üçlü Karışım Dizaynında Kullanılan Malzeme Gradasyonları ve Şartname Limitleri
Elek Açıklığı % Geçen
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
31 x Z/100 = 17 (Şartname limitleri değeri, ‘8 - 25’ ortalaması) = % 55
66 x Z/100 = 33 (Şartname limitleri değeri, ‘20 - 45’ ortalaması) = % 50
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.
TOPRAK VE STABİLİZASYON LABORATUVAR EL KİTABI
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
TOPRAK VE STABİLİZASYON LABORATUVAR EL KİTABI
56
Tablo 6.10 37,5-19 mm Malzemelerinde Yapılan Düzeltme
Elek Açıklığı % Geçen
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
Elek Açıklığı % Geçen
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 %
TOPRAK VE STABİLİZASYON LABORATUVAR EL KİTABI
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
Elek Açıklığı % Geçen
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
TOPRAK VE STABİLİZASYON LABORATUVAR EL KİTABI
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 %
Bulunan yeni yüzde oranlarına göre malzeme ağırlığı:
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 %
Bulunan yeni yüzde oranlarına göre malzeme ağırlığı:
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
TOPRAK VE STABİLİZASYON LABORATUVAR EL KİTABI
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.
TOPRAK VE STABİLİZASYON LABORATUVAR EL KİTABI
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.
TOPRAK VE STABİLİZASYON LABORATUVAR EL KİTABI
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
TOPRAK VE STABİLİZASYON LABORATUVAR EL KİTABI
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
TOPRAK VE STABİLİZASYON LABORATUVAR EL KİTABI
63
Şekil 7.2 Araştırma Çukuru Logu
Fotoğraf 7.1 Üstyapı Araştırma Çukuru (ÜAÇ)
TOPRAK VE STABİLİZASYON LABORATUVAR EL KİTABI
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.
TOPRAK VE STABİLİZASYON LABORATUVAR EL KİTABI
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.
TOPRAK VE STABİLİZASYON LABORATUVAR EL KİTABI
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
TOPRAK VE STABİLİZASYON LABORATUVAR EL KİTABI
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.
TOPRAK VE STABİLİZASYON LABORATUVAR EL KİTABI
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
TOPRAK VE STABİLİZASYON LABORATUVAR EL KİTABI
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.
TOPRAK VE STABİLİZASYON LABORATUVAR EL KİTABI
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
TOPRAK VE STABİLİZASYON LABORATUVAR EL KİTABI
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
TOPRAK VE STABİLİZASYON LABORATUVAR EL KİTABI
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 - -
TOPRAK VE STABİLİZASYON LABORATUVAR EL KİTABI
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
TOPRAK VE STABİLİZASYON LABORATUVAR EL KİTABI
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
TOPRAK VE STABİLİZASYON LABORATUVAR EL KİTABI
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.
TOPRAK VE STABİLİZASYON LABORATUVAR EL KİTABI
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
TOPRAK VE STABİLİZASYON LABORATUVAR EL KİTABI
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
TOPRAK VE STABİLİZASYON LABORATUVAR EL KİTABI
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).
TOPRAK VE STABİLİZASYON LABORATUVAR EL KİTABI
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
TOPRAK VE STABİLİZASYON LABORATUVAR EL KİTABI
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
TOPRAK VE STABİLİZASYON LABORATUVAR EL KİTABI
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.
TOPRAK VE STABİLİZASYON LABORATUVAR EL KİTABI
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.
TOPRAK VE STABİLİZASYON LABORATUVAR EL KİTABI
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
TOPRAK VE STABİLİZASYON LABORATUVAR EL KİTABI
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
TOPRAK VE STABİLİZASYON LABORATUVAR EL KİTABI
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).
TOPRAK VE STABİLİZASYON LABORATUVAR EL KİTABI
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.
Deney Numunesinin Hazırlanması
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.
TOPRAK VE STABİLİZASYON LABORATUVAR EL KİTABI
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.
TOPRAK VE STABİLİZASYON LABORATUVAR EL KİTABI
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.
TOPRAK VE STABİLİZASYON LABORATUVAR EL KİTABI
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.
TOPRAK VE STABİLİZASYON LABORATUVAR EL KİTABI
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
TOPRAK VE STABİLİZASYON LABORATUVAR EL KİTABI
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
TOPRAK VE STABİLİZASYON LABORATUVAR EL KİTABI
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
TOPRAK VE STABİLİZASYON LABORATUVAR EL KİTABI
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
TOPRAK VE STABİLİZASYON LABORATUVAR EL KİTABI
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.
TOPRAK VE STABİLİZASYON LABORATUVAR EL KİTABI
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.
TOPRAK VE STABİLİZASYON LABORATUVAR EL KİTABI
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
TOPRAK VE STABİLİZASYON LABORATUVAR EL KİTABI
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.
Etüv: 110±5 oC’lik bir kapasiteye sahip 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
TOPRAK VE STABİLİZASYON LABORATUVAR EL KİTABI
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)
TOPRAK VE STABİLİZASYON LABORATUVAR EL KİTABI
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)
Deney Numunesinin Hazırlanması
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.
TOPRAK VE STABİLİZASYON LABORATUVAR EL KİTABI
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
TOPRAK VE STABİLİZASYON LABORATUVAR EL KİTABI
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.
TOPRAK VE STABİLİZASYON LABORATUVAR EL KİTABI
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.
TOPRAK VE STABİLİZASYON LABORATUVAR EL KİTABI
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.
TOPRAK VE STABİLİZASYON LABORATUVAR EL KİTABI
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)
TOPRAK VE STABİLİZASYON LABORATUVAR EL KİTABI
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.
TOPRAK VE STABİLİZASYON LABORATUVAR EL KİTABI
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.
TOPRAK VE STABİLİZASYON LABORATUVAR EL KİTABI
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.
Etüv: 110±5 oC’lik bir kapasiteye sahip olmalıdır.
Spatula: 75 mm uzunluğunda 20 mm eninde olmalıdır.
Rutubet kutuları
Plaka: Numuneyi üzerinde yuvarlamaya yarayan pürüzsüz buzlu cam veya pürüzsüs
mermer plaka.
Deney Numunesinin Hazırlanması
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.
TOPRAK VE STABİLİZASYON LABORATUVAR EL KİTABI
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.
TOPRAK VE STABİLİZASYON LABORATUVAR EL KİTABI
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)
TOPRAK VE STABİLİZASYON LABORATUVAR EL KİTABI
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 (%)
TOPRAK VE STABİLİZASYON LABORATUVAR EL KİTABI
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.
Etüv: 110±5 oC’lik bir kapasiteye sahip olmalıdır.
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.
Deney Numunesinin Hazırlanması
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
TOPRAK VE STABİLİZASYON LABORATUVAR EL KİTABI
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.
TOPRAK VE STABİLİZASYON LABORATUVAR EL KİTABI
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
TOPRAK VE STABİLİZASYON LABORATUVAR EL KİTABI
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
TOPRAK VE STABİLİZASYON LABORATUVAR EL KİTABI
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
TOPRAK VE STABİLİZASYON LABORATUVAR EL KİTABI
116
Şekil 8.8 Sıkıştırma Deneyi İçin Kalıp (TS 1900-1)
TOPRAK VE STABİLİZASYON LABORATUVAR EL KİTABI
117
Şekil 8.9 Standart Sıkıştırma Deneyi İçin 2,5 kg’lık Tokmak ve Kılavuzu
TOPRAK VE STABİLİZASYON LABORATUVAR EL KİTABI
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.
Etüv: 110±5 oC’lik bir kapasiteye sahip 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
TOPRAK VE STABİLİZASYON LABORATUVAR EL KİTABI
119
Metot A-B
Deney Numunesinin Hazırlanması
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.
TOPRAK VE STABİLİZASYON LABORATUVAR EL KİTABI
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.
TOPRAK VE STABİLİZASYON LABORATUVAR EL KİTABI
121
Metot C ve D
Deney Numunesinin Hazırlanması
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.
TOPRAK VE STABİLİZASYON LABORATUVAR EL KİTABI
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.
TOPRAK VE STABİLİZASYON LABORATUVAR EL KİTABI
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
TOPRAK VE STABİLİZASYON LABORATUVAR EL KİTABI
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
TOPRAK VE STABİLİZASYON LABORATUVAR EL KİTABI
125
Şekil 8.10 Sıkıştırma Deneyi İçin 4,5 kg’lık Tokmak ve Kılavuzu
TOPRAK VE STABİLİZASYON LABORATUVAR EL KİTABI
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
TOPRAK VE STABİLİZASYON LABORATUVAR EL KİTABI
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
TOPRAK VE STABİLİZASYON LABORATUVAR EL KİTABI
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
TOPRAK VE STABİLİZASYON LABORATUVAR EL KİTABI
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
TOPRAK VE STABİLİZASYON LABORATUVAR EL KİTABI
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
TOPRAK VE STABİLİZASYON LABORATUVAR EL KİTABI
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)
TOPRAK VE STABİLİZASYON LABORATUVAR EL KİTABI
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.
TOPRAK VE STABİLİZASYON LABORATUVAR EL KİTABI
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
TOPRAK VE STABİLİZASYON LABORATUVAR EL KİTABI
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.
TOPRAK VE STABİLİZASYON LABORATUVAR EL KİTABI
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
TOPRAK VE STABİLİZASYON LABORATUVAR EL KİTABI
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.
TOPRAK VE STABİLİZASYON LABORATUVAR EL KİTABI
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
TOPRAK VE STABİLİZASYON LABORATUVAR EL KİTABI
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.
Deney Numunesinin Hazırlanması
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
TOPRAK VE STABİLİZASYON LABORATUVAR EL KİTABI
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.
TOPRAK VE STABİLİZASYON LABORATUVAR EL KİTABI
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.
TOPRAK VE STABİLİZASYON LABORATUVAR EL KİTABI
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.
TOPRAK VE STABİLİZASYON LABORATUVAR EL KİTABI
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.
TOPRAK VE STABİLİZASYON LABORATUVAR EL KİTABI
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)
Deney Numunesinin Hazırlanması
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
TOPRAK VE STABİLİZASYON LABORATUVAR EL KİTABI
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.
TOPRAK VE STABİLİZASYON LABORATUVAR EL KİTABI
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,
Değerler, en yakın tam sayı olarak kaydedilir.
TOPRAK VE STABİLİZASYON LABORATUVAR EL KİTABI
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.
Değerler, en yakın tam sayı olarak kaydedilir.
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
TOPRAK VE STABİLİZASYON LABORATUVAR EL KİTABI
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.
TOPRAK VE STABİLİZASYON LABORATUVAR EL KİTABI
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
TOPRAK VE STABİLİZASYON LABORATUVAR EL KİTABI
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
TOPRAK VE STABİLİZASYON LABORATUVAR EL KİTABI
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
TOPRAK VE STABİLİZASYON LABORATUVAR EL KİTABI
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.
TOPRAK VE STABİLİZASYON LABORATUVAR EL KİTABI
152
Tablo 8.18 Metilen Mavisi Deneyi Örnek Denek Föyü
TOPRAK VE STABİLİZASYON LABORATUVAR EL KİTABI
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
TOPRAK VE STABİLİZASYON LABORATUVAR EL KİTABI
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
TOPRAK VE STABİLİZASYON LABORATUVAR EL KİTABI
155
Deney Numunesinin Hazırlanması
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.
TOPRAK VE STABİLİZASYON LABORATUVAR EL KİTABI
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
TOPRAK VE STABİLİZASYON LABORATUVAR EL KİTABI
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.
TOPRAK VE STABİLİZASYON LABORATUVAR EL KİTABI
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.
TOPRAK VE STABİLİZASYON LABORATUVAR EL KİTABI
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.
TOPRAK VE STABİLİZASYON LABORATUVAR EL KİTABI
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)
TOPRAK VE STABİLİZASYON LABORATUVAR EL KİTABI
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.
TOPRAK VE STABİLİZASYON LABORATUVAR EL KİTABI
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.
TOPRAK VE STABİLİZASYON LABORATUVAR EL KİTABI
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.
Deney Numunesinin Hazırlanması
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
TOPRAK VE STABİLİZASYON LABORATUVAR EL KİTABI
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.
TOPRAK VE STABİLİZASYON LABORATUVAR EL KİTABI
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.
TOPRAK VE STABİLİZASYON LABORATUVAR EL KİTABI
166
Deney Numunesinin Hazırlanması
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.
TOPRAK VE STABİLİZASYON LABORATUVAR EL KİTABI
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.
TOPRAK VE STABİLİZASYON LABORATUVAR EL KİTABI
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
TOPRAK VE STABİLİZASYON LABORATUVAR EL KİTABI
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
TOPRAK VE STABİLİZASYON LABORATUVAR EL KİTABI
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
TOPRAK VE STABİLİZASYON LABORATUVAR EL KİTABI
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.
TOPRAK VE STABİLİZASYON LABORATUVAR EL KİTABI
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.
TOPRAK VE STABİLİZASYON LABORATUVAR EL KİTABI
173
Şekil 8.16 Kaliforniya Taşıma Oranı Ekipmanı
TOPRAK VE STABİLİZASYON LABORATUVAR EL KİTABI
174
Şekil 8.17 Kaliforniya Taşıma Oranı Ekipmanı (devamı)
TOPRAK VE STABİLİZASYON LABORATUVAR EL KİTABI
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.
TOPRAK VE STABİLİZASYON LABORATUVAR EL KİTABI
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.
TOPRAK VE STABİLİZASYON LABORATUVAR EL KİTABI
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.
TOPRAK VE STABİLİZASYON LABORATUVAR EL KİTABI
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
TOPRAK VE STABİLİZASYON LABORATUVAR EL KİTABI
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.
TOPRAK VE STABİLİZASYON LABORATUVAR EL KİTABI
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.
TOPRAK VE STABİLİZASYON LABORATUVAR EL KİTABI
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
TOPRAK VE STABİLİZASYON LABORATUVAR EL KİTABI
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.
TOPRAK VE STABİLİZASYON LABORATUVAR EL KİTABI
183
Şekil 8.20 Kum Konisi
TOPRAK VE STABİLİZASYON LABORATUVAR EL KİTABI
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
TOPRAK VE STABİLİZASYON LABORATUVAR EL KİTABI
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
TOPRAK VE STABİLİZASYON LABORATUVAR EL KİTABI
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
TOPRAK VE STABİLİZASYON LABORATUVAR EL KİTABI
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
TOPRAK VE STABİLİZASYON LABORATUVAR EL KİTABI
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
TOPRAK VE STABİLİZASYON LABORATUVAR EL KİTABI
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
TOPRAK VE STABİLİZASYON LABORATUVAR EL KİTABI
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
TOPRAK VE STABİLİZASYON LABORATUVAR EL KİTABI
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.
TOPRAK VE STABİLİZASYON LABORATUVAR EL KİTABI
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.
TOPRAK VE STABİLİZASYON LABORATUVAR EL KİTABI
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.
TOPRAK VE STABİLİZASYON LABORATUVAR EL KİTABI
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 )
.
TOPRAK VE STABİLİZASYON LABORATUVAR EL KİTABI
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 )
.
TOPRAK VE STABİLİZASYON LABORATUVAR EL KİTABI
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.
TOPRAK VE STABİLİZASYON LABORATUVAR EL KİTABI
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.
TOPRAK VE STABİLİZASYON LABORATUVAR EL KİTABI
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.
TOPRAK VE STABİLİZASYON LABORATUVAR EL KİTABI
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.
TOPRAK VE STABİLİZASYON LABORATUVAR EL KİTABI
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.
TOPRAK VE STABİLİZASYON LABORATUVAR EL KİTABI
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:
TOPRAK VE STABİLİZASYON LABORATUVAR EL KİTABI
202
(a)
(b)
Şekil 8.24 Plaka Yükleme Deney Düzeneği
TOPRAK VE STABİLİZASYON LABORATUVAR EL KİTABI
203
Şekil 8.25 Silindir Kutu
TOPRAK VE STABİLİZASYON LABORATUVAR EL KİTABI
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):
TOPRAK VE STABİLİZASYON LABORATUVAR EL KİTABI
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 )
Gerilme ( N / mm 2 )
∆p=∆p'
∆s
∆s'
1.Yükleme
2.Yükleme
Boşaltma
TOPRAK VE STABİLİZASYON LABORATUVAR EL KİTABI
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 )
Gerilme ( N / mm 2 )
∆p=∆p'
∆s
∆s'
1.Yükleme
2.Yükleme
Boşaltma
TOPRAK VE STABİLİZASYON LABORATUVAR EL KİTABI
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.
TOPRAK VE STABİLİZASYON LABORATUVAR EL KİTABI
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.
TOPRAK VE STABİLİZASYON LABORATUVAR EL KİTABI
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.
TOPRAK VE STABİLİZASYON LABORATUVAR EL KİTABI
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
TOPRAK VE STABİLİZASYON LABORATUVAR EL KİTABI
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
TOPRAK VE STABİLİZASYON LABORATUVAR EL KİTABI
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
TOPRAK VE STABİLİZASYON LABORATUVAR EL KİTABI
213
Şekil 8.31 LVDT ve Yük Hücreli Tipik Bir Üç Eksenli Oda
TOPRAK VE STABİLİZASYON LABORATUVAR EL KİTABI
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
TOPRAK VE STABİLİZASYON LABORATUVAR EL KİTABI
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.
TOPRAK VE STABİLİZASYON LABORATUVAR EL KİTABI
216
Fotoğraf 8.21 Granüler Malzemelerde (Tip 1) Numune Hazırlama ve Sıkıştırma
Basamakları
TOPRAK VE STABİLİZASYON LABORATUVAR EL KİTABI
217
Şekil 8.32 Esneklik Modülü Deney Sonucu
TOPRAK VE STABİLİZASYON LABORATUVAR EL KİTABI
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
TOPRAK VE STABİLİZASYON LABORATUVAR EL KİTABI
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.
TOPRAK VE STABİLİZASYON LABORATUVAR EL KİTABI
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.
TOPRAK VE STABİLİZASYON LABORATUVAR EL KİTABI
221
Fotoğraf 8.25 Emülsiyon Astar Geçirimsizlik Ölçümleri
TOPRAK VE STABİLİZASYON LABORATUVAR EL KİTABI
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.