inşaat mühendisliği laboratuarı – ı deney föyü
Transkript
inşaat mühendisliği laboratuarı – ı deney föyü
ATATÜRK ÜNĠVERSĠTESĠ MÜHENDĠSLĠK FAKÜLTESĠ ĠNġAAT MÜHENDĠSLĠĞĠ BÖLÜMÜ İNŞAAT MÜHENDİSLİĞİ LABORATUARI – I DENEY FÖYÜ ERZURUM 2009-2010 ĠÇĠNDEKĠLER Deney Adı: Agregada Bulunabilecek Zararlı Maddeler............................................................. 3 Deney Adı: Beton Agregalarında Numune Alma ve Deney Numunesi Hazırlama Yöntemi, Çimentoda Priz Süresi ................................................................................................................ 9 Deney Adı: Beton Agregalarında Yüzey Nemi, Tane Yoğunluğu ve Su Emme Oranı Tayini Deneyi ...................................................................................................................................... 18 Deney Adı: Donatı Çekme Deneyi ........................................................................................... 27 Deney Adı: Agregalarda Elek Analizi ..................................................................................... 33 Deney Adı: Penetrasyon ve Düktilite Deneyleri ...................................................................... 38 Deney Adı: Yumuşama Noktası ve Parlama Noktası Deneyleri .............................................. 42 Deney Adı: Venturimetre ......................................................................................................... 45 Deney Adı: Yağış-Akış Simülasyonu Deneyi .......................................................................... 50 Deney Adı: Dane Birim Hacim Ağırlığının Belirlenmesi (γs) ve Elek Analizi Deneyleri ..... 55 Deney Adı: Kıvam Limitlerinin Belirlenmesi .......................................................................... 79 2 Deney No: 1 Deney Adı: Agregada Bulunabilecek Zararlı Maddeler Deneyin yapıldığı yer: Yapı Malzemeleri ve Tatbiki Mekanik Laboratuarı Agrega tanelerinin yüzeyinde veya aralarında çoğu zaman bazı yabancı maddeler yer alabilmektedir. Bu maddelerin miktarı yüksek olduğu takdirde, beton özellikleri olumsuz olarak etkilenmektedir. Agrega zararlı maddeleri aşağıdaki gibi gruplandırabilmek mümkündür: 1. Çürümüş bitkiler, humuslu topraklar, şeker gibi, agrega yığınının içerisine karışmış olan ―organik maddeler‖. 2. Kil, silt, taş unu gibi, agrega yığınının içerisine karışmış veya tanelerin yüzeyine yapışık olan ‗ince maddeler‘. 3. Agrega tanelerinin bir parçasıymış gibi tanelere yapışık durumda olan veya agrega yığının içerisinde agrega tanesi gibi yer alan ‗kil topakları ve kolayca kırılabilecek maddeler‘. 4. Kömür, linyit, odun parçaları gibi ‗yumuĢak ve hafif maddeler‘, 5. Sülfatların varlığı, 6. Alkali-Agrega reaksiyonu, 7. Çeliğe zarar veren maddeler, Organik Maddeler Agrega yığını içerisinde çok küçük parçacıklar halinde dağılmış olan çürümüş bitki köklerindeki, humuslu topraklardaki ve diğer organik maddelerdeki tannik asit ve türevleri, beton yapımında, çimentonun prizini (katılaşmasını) yavaşlatmaktadır. Organik maddelerin miktarı çok fazla olduğunda, katılaşma meydana gelmeyebilmektedir. O nedenle, organik maddeler betonun özellikle ilk günlerdeki dayanımı başta olmak üzere, beton dayanımını ve dayanıklılığını olumsuz etkilemektedir. Organik maddeler, çoğu zaman, ince agreganın içerisinde yer almaktadır. İri agreganın arasında bulunan organik maddeler, agreganın yıkanması işleminde kolayca temizlenmiş olmaktadır. Agreganın içerisinde betona zarar verebilecek kadar organik madde bulunup bulunmadığı TS 1744-1 ve TS 3820 no.lu standartlarda belirtilen yöntemlerle araştırılmaktadır. ASTM C 40 ve ASTM C 87 no.lu ABD standartlarında belirtilen yöntem, Türk standartlarındaki yöntemle aynıdır. Türk standartlarına göre, yıkanmamış kumdan yapılan betonların dayanımları, yıkanmış kumdan yapılan betonların dayanımının %85‘inden az olmamalıdır. ASTM standartlarına göre, yıkanmamış kumdan yapılan harçların 7 günlük ortalama basınç dayanımı, yıkanmış kumdan yapılanların basınç dayanımının %95‘inden az olduğu takdirde, agregada zararlı olabilecek miktarda organik madde bulunduğuna hükmedilmektedir. Deneyin yapılıĢı: Deney numunesi 8 mm göz açıklıklı kare gözlü tel elekten elenir. Elekten geçen kısmın içinden gelişigüzel alınan agrega numunesi (500 g), ölçü silindirinin 130 mL işaret çizgisine kadar doldurulur. Üstüne 200 mL işaret çizgisine ulaşıncaya kadar %3‘lük 3 sodyum hidroksit çözeltisi ilave edilir. Ağzı kapatılarak iyice çalkalanır. Çalkalamaya, tanelerin arasından koyu renk bulutları çıkmayıncaya kadar devam edilir. Ölçü silindiri, içindeki askıdaki malzemelerin çökelmesi için 24 saat dinlendirilir. Değerlendirme: Deney iki ayrı numuneye uygulanır. Deney uygulanıp 24 saat beklendikten sonra ölçü silindirlerinin içindeki agregaların üzerindeki sıvı her iki ölçü silindirinde de renksiz veya açık sarı ise, zararlı oranda organik madde bulunmadığına karar verilir. Ölçü silindirinden herhangi birinin içinde koyu sarı, kahverengi veya kırmızımsı bir renk oluşmuş ise zararlı oranda organik madde bulunduğuna karar verilir. Ġnce Maddeler (Yıkanabilir Maddeler) Türk standartlarına göre, tane büyüklüğü 0.063 mm‘den az olan maddeler, ‗ince madde‘ olarak tanımlanmaktadır. Bu tür maddeler Türk standartlarında ‗yıkanabilir maddeler‘ adıyla da anılmaktadır. ABD ve İngiliz standartlarına göre, ince madde, büyüklüğü 0.075 mm‘den az olan maddedir. Agrega tanelerinin yüzeyinde gevşek bir tabaka gibi yer alan kil ve agrega içerisindeki kil, silt, taş unu gibi maddeler ince maddelerdir. Agreganın içerisinde bulunan kil ve silt gibi ince maddelerin miktarının çok fazla olması istenmemektedir. Çok miktarda ince madde içeren agregalarla yapılan betonlarda aşağıdaki olumsuzluklar ortaya çıkmaktadır: 1. Beton içerisindeki ince madde oranının yüksek olması, belirli (sabit) kıvamdaki bir beton yapımı için gereken su miktarını artırmaktadır. Betonda kullanılan su miktarı yüksek olduğu takdirde, betonun büzülmesi artmakta, beton daha gözenekli duruma gelmekte, beton dayanımı ve dayanıklılığı düşük olmaktadır. Şayet hem çok fazla ince madde içeren agrega kullanılır ve hem de su miktarında artırma yapılmaz ise (yani, su miktarı sabit tutulacak olursa), taze betonun işlenebilmesi azalmış olmaktadır. 2. Agrega tanelerinin yüzeyini bir örtü gibi kaplamış olan ince maddeler, agrega taneleri ile çimento hamuru arasındaki aderansı azaltmaktadır. Bu durum, beton dayanımının ve dayanıklılığın daha az olmasına yol açmaktadır. 3. Belirli miktarda sürüklenmiş hava içerecek bir beton elde edebilmek için kullanılacak hava sürükleyici katkı maddesi miktarı, ince madde oranı yüksek olan agregalarla yapılan betonlar için daha çok olmaktadır. Bir başka deyişle, sabit miktarda hava sürükleyici katkı maddesi kullanıldığı takdirde, yüksek miktarda ince madde içeren betonlarda yaratılan sürüklenmiş hava miktarı daha az olmaktadır. Agregadaki ince madde miktarı TS 3527 veya ASTM C 117 no.lu standartlarda belirtilen yöntemle bulunmaktadır. 4 Türk standartlarına göre, 0-4 mm,1-4 mm, 2-8 mm ve 4-63 mm agrega gruplarında bulunabilecek ince maddelerin maksimum miktarı (agrega numunesinin ağırlıkça %‘si olarak), sırasıyla, %4, %3, %2 ve %0.5 olmalıdır. ASTM standartları, aşınmaya maruz betonlardaki ince agregada bulunabilecek maksimum ince madde miktarını %3.0 olarak vermektedir; diğer betonlardaki ince agrega için maksimum ince madde miktarı %5.0‘dir. İri agregada bulunabilecek maksimum ince taneler miktarı %1.0 olarak belirtilmektedir. ASTM standartları, ayrıca şunu da belirtmektedir: ‗Şayet, ince madde miktarını oluşturan maddeler kil ve silt değil de, daha ziyade taş unu ise, aşınmaya maruz betonlarda ince agrega olarak kullanılacak kırma kumdaki bu maddelerin maksimum oranı %5, diğer betonlardaki ince agregadaki bu maddelerin maksimum oranı %7 olarak kabul edilebilir.‘ Yukarıdaki sınır değerlere bakıldığında, hem Türk standartları hem de ASTM tarafından belirtilen değerlerin oldukça düşük olduğu görülmektedir. Ancak, ince madde olarak adlandırılan çok ince taneli kil ile, yine ince madde olarak adlandırılan taşunu arasında farklılık vardır. Taşunu kullanıldığı takdirde de betonun su ihtiyacı artmakta ise de, bu madde, kil gibi fazla su emmemektedir; dolayısı ile betonun su ihtiyacını artırmakta kil kadar etkili olmamaktadır. Zaten bu nedenle, ASTM standartları, ince madde olarak taşunu içeren kırma kumdaki maksimum değerin %7 kadar olabilmesine imkân tanımaktadır. İngiliz standartlarında da, kırma taş agregada ve kırma kumda bulunabilecek ince maddelerin maksimum miktarı, sırasıyla, %3 ve %15 olarak belirtilmektedir. İngiliz standardı, aşınmaya maruz betonlarda kullanılacak kırma kumdaki maksimum ince madde miktarını %8, ince ve iri agreganın birlikte olduğu kırmataş ve kırmakum karışımındaki maksimum ince madde miktarını ise %10 olarak belirtmektedir. Son yıllarda yapılan araştırmalarda, beton yapımında %10-%15 kadar taşunu kullanılmasının beton dayanımına olumsuz etki yapmadığı ifade edilmektedir. Aslında, bu tür maddelerin neden olduğu işlenebilme azalması, betonun su ihtiyacını azaltan katkılarla belirli ölçüde telafi edilebilmektedir. Deneyin yapılıĢı: Tane büyüklüğüne bağlı olarak aşağıdaki yöntemlerden biri ile belirlenir: 1. İnce madde oranının çökelterek tayini metodu: Bu deney 4 mm göz açıklıklı kare delikli veya kare gözlü elekten geçen agregalara (ince agregalara) uygulanır. Deneyde kullanılacak numune miktarı en büyük tane büyüklüğüne bağlı olarak değişir. Gerekli deney numunesi miktarları çizelge 1‘de verilmiştir. Deney numunesi etüv kurusu durumuna getirilir, tartılarak kuru ağırlığı (W) saptandıktan sonra yaklaşık 750 mL su ile birlikte ölçü silindirinin içine konur. Ölçü silindirinin ağzı kapatılır, 20 dakikalık aralarla üç kez 1-2 dakikalık süre ile şiddetle çalkalanır. Üçüncü çalkalamadan sonra ölçü silindiri ve içindekiler bir daha sarsılmayacak şekilde bir yere konularak 1 saat dinlendirilir. Normal bir gözün ince kum olarak ayırt edebileceği malzemenin üstünde çökelen ince madde yüksekliği ölçülür (h). Dinlendirme süresi çökelmenin durumuna göre 24 saat geçinceye kadar uzatılır. Hesaplama 1: 1 veya 24 saat dinlendirmenin sonunda çökelen ince madde; çökelen ince madde ağırlığının agreganın etüv kurusu ağırlığına oranı olarak aşağıdaki formülle hesaplanır: 5 m A.h. k .100 W Burada; m: Çökelen ince madde oranı, (%) h: Ölçü silindirinde çökelen ince madde yüksekliği, (cm) γk: çökelen ince maddenin eşdeğer kuru birim ağırlığı, (1 ve 24 saat dinlendirme süreleri için sırasıyla, 0.6 ve 0.9 g/cm3 ) A: Ölçü silindiri kesit alanı, (cm2) W: deney numunesinin etüv kurusu ağırlığı, (g) Çizelge 1. İnce madde oranı tayini için gerekli deney numunesi miktarları En büyük tane 0.25 0.50 1 2 4 8 16 31.5 büyüklüğü (mm) Deney numunesi 1 1 1 1 1 2 5 5 miktarı (kg) 63 90 125 5 5 5 2. İnce madde oranının yıkama ile tayini metodu: Bu deney tane büyüklüğü 4 mm den büyük olan agregalara (iri agregalara) uygulanır. Deney numunesinin miktarı çizelge 1‘de verilmiştir. Deney numunesi etüv kurusu durumuna getirilir, tartılarak kuru ağırlığı (W1) saptanır. Yeterli miktarda su ile birlikte çalkalama kabına konur. En az 12 saat su içinde bekletildikten sonra 0.063 mm.den ince tanelerin daha irilerden ayrılmalarını sağlamak üzere 5 dakika süre ile kuvvetlice karıştırılarak çalkalanır. 8 mm, 1 mm ve 0.033 mm göz açıklıklı elekler sıra ile dizilir ve çalkalanmış olan deney numunesi suyu ile birlikte en üstteki eleğin içerisine boşaltılır. Çalkalama kabında ince malzeme kalmaması için kap yıkama suyu berrak hale gelinceye kadar yıkanır ve yıkama suyu eleklerden geçirilir. Eleklerin her üçünün üzerinde kalan agregalar bir araya toplanır, etüv kurusu durumuna getirilir ve tartılır(W2). Hesaplama 2: Yıkanabilen ince madde, 0.063 mm göz açıklıklı kare gözlü elekten geçen madde etüv kurusu ağırlığının, agreganın etüv kurusu ağırlığına oranı olarak aşağıdaki formülle hesaplanır: m W1 W2 .100 W1 Burada: m: Yıkanabilen ince madde oranı, (%) W1: Numunenin deney öncesi etüv kurusu ağırlığı, (g) W2: Numunenin deney sonrası etüv kurusu ağırlığı, (g) Kil Topakları Agrega taneleri üzerine sıkıca yapışmış olan ve betonun karılma işleminde agrega tanelerinden ayrılmayan (agrega tanesinin parçasıymış gibi yer alan) kil parçacıkları, ‗kil topakları‘ olarak anılmaktadır. Kil topakları, bazen, birbirine sıkıca yapışmış durumda ve adeta bir agrega tanesi gibi de agrega içerisinde yer almaktadır. 6 Fazla miktarda kil topakları içeren agregalarla yapılan betonların karma suyu ihtiyacı artmaktadır. Taze betonun işlenebilmesi, sertleşmiş betonun, dayanımı ve dayanıklılığı azalmaktadır. Ayrıca agregada fazla miktarda kil topaklarının ve kırılabilir maddelerin yer alması durumunda, beton yüzeyinde çukurlar oluşmakta, betonun görünümü bozulmaktadır. Türk standartlarında, agregadaki kil topaklarının tayini hakkında bir yöntem belirtilmemektedir. ASTM C 142 no.lu standartta kil topaklarının bulunmasına dair bir yöntem belirtilmektedir [14]. ASTM standartlarına göre, ince agregada bulunabilecek kil topaklarının maksimum miktarı %3.0 olmalıdır; iri agregada bulunabilecek kil topaklarının maksimum miktarı ise, betonun tipine veya kullanılacağı yapıdaki lokasyona göre, %0 ile %10 arasında değişmektedir. Hafif Maddeler Agrega yığını içerisine karışmış durumda yer alan kömür, linyit, odun parçacıkları gibi, özgül ağırlıkları 2.0‘den daha az olan maddeler ‗hafif maddeler‘ olarak adlandırılmaktadır. Agregadaki hafif maddelerin miktarı çok olduğu takdirde, bu tür agregalarla yapılan betonların dayanımı ve dayanıklılığı daha az olmaktadır. Ayrıca, hafif maddeler, beton yüzeyinde lokal olarak renk değişikliklerine yol açmaktadır. Agregadaki hafif madde yüzdesinin tayini ile ilgili Türk ve ASTM standartları şunlardır: TS 3528 ve ASTM C 123. Bu standartlarda belirtilen yöntemler aynıdır. Türk standartlarında, agregada bulunabilecek hafif madde miktarının en fazla ne kadar olabileceği belirtilmemektedir. ASTM standardına göre, yüzey görünümü önemli olan betonlar için kullanılacak ince agregadaki hafif madde miktarı, ağırlıkça %0.5‘ten fazla olmamalıdır. Diğer bütün betonlar için kullanılacak ince agregadaki maksimum hafif agrega miktarı, ağırlıkça %1‘dir. İri agregadaki maksimum hafif madde miktarı, ağırlıkça %0.5- %1 olarak verilmektedir. Sülfatların Varlığı Sülfatların agregalar içinde bulunması bu maddenin çimento ile sülfo-alüminat denilen genişleyen bir tuzun oluşmasına yol amcası bakımından zararlıdır. Bu bakımdan agregaların içinde %1‘den fazla olmaması istenir. Ancak BaSO4 beton için zarar oluşturmaz. Aynı zaman da BaSO4 ağır betonlarda agrega olarak kullanılır. Türkiye‘de Antalya civarında bol miktarda bulunur. Alkali -Agrega reaksiyonu oluĢturan maddeler Bazı tip çimentolarda fazla miktarda Na2O, K2O gibi alkali oksitler bulunur. Bu oksitler çimentonun yapısından kaynaklanır. Alkali oksitler, aktif silis içeren agregalarla reaksiyona girip, zamanla hacmi artan bir silikat jeli oluştururlar. Sodyum, potasyum ve kalsiyum silikat içeren bu jel, betonun hacim sabitliğini bozar ve ağ şeklinde çatlakların oluşmasına neden olur. Ülkemiz çimentolarında Niğde-Nevşehir yöresi dışında fazla miktarda alkali oksit bulunmamaktadır. 7 Alkali-agrega reaksiyonunun olabilmesi için iki şartın bir arada olması gerekir: a. Çimento içindeki alkali oksit miktarı (Na2O+0.658.K2O) %0.6‘dan büyük olması durumunda ve b. Agrega içinde aktif silis bulunmalıdır. (Aktif silis kuvarsın dışındaki SiO2 polimorflarıdır.) a ve b‘deki her iki durumun beraber olması durumunda tehlike vardır. Aktif silis içerebilen agrega türleri şunlardır: opal, tridimit, kristoballit, volkanik cam, riyolit ve tüfleri, andezit ve tüfleri. Yukarıdaki iki şart yerine gelmiş ise reaksiyonun derecesini anlamak için yapılan harç çubuğu adı verilen bir deney metodu vardır. Ancak bu deney 6 ay-1 yıl süreli olması nedeni ile pratik değildir. Bu nedenle bu iki şartı bir araya getirmemekte yarar vardır. Dolomit ve kalker karışımı taşlarda hacim genişlemesi olayına rastlanır. Ancak bu olayın agrega-alkali reaksiyonu ile ilgisi yoktur. Dolomitin esas maddesi olan MgCO3 su etkisi ile Mg(OH)2 dönüşmekte ve Mg(OH)2 ise suda çözünerek suyun taş içine girmesine neden olmaktadır. Taşın iç kısmında jeolojik devirlerden kalma kil damarları su ile temas edince şişmekte ve agregaları patlatmaktadır. Çeliğe Zarar Veren Maddeler Donatılı betonlarda kullanılan agregalarda, donatının korozyonuna neden olan, mesela nitratlar, helejenürler (florürler hariç) gibi tuzlar zararlı miktarlarda bulunmamalıdır. Öngerilmeli beton için kullanılacak agregalarda, suda çözünen klorürler, klor olarak hesaplandığında ağırlıkça %0,2‘den fazla bulunmamalıdır. Çizelge 2. Agregada organik kökenli madde tayini deney sonuçları Deney no Bulgular Standart 1 Renksiz veya açık sarı olmalı 2 Renksiz veya açık sarı olmalı Çizelge 3. İnce agrega için ince madde oranı tayini deney sonuçları Deney no Numunenin kuru Çökelen malzeme Ölçü silindiri kesit ağırlığı (w), g yüksekliği (h), cm alanı (A), cm2 1 2 3 Çizelge 4. İri agrega için ince madde oranı tayini deney sonuçları Deney no Deney öncesi kuru Deney sonrası kuru ağırlığı (W1), g ağırlığı (W2), g 1 2 3 İnce malzeme oranı (m), % İnce malzeme oranı (m), % 8 Deney No: 2 Deney Adı: Beton Agregalarında Numune Alma ve Deney Numunesi Hazırlama Yöntemi, Çimentoda Priz Süresi Deneyin yapıldığı yer: Yapı Malzemeleri Ve Tatbiki Mekanik Laboratuarı A - Beton Agregalarında Numune Alma ve Deney Numunesi Hazırlama Yöntemi Numune Almanın Önemi ve Amaçları Bir malzemenin kalitesini tayin edebilmek için, o malzemeyi tamamen temsil edebilecek malzeme numunesi üzerinde gözlemlerde bulunmak, deneysel çalışmalar yapmak gerekmektedir. Malzeme numunesi doğru seçilmemiş ise, yapılan gözlemlerin ve deneylerin fazla bir önemi kalmamaktadır. Doğru numuneyi alabilme işlemi, en az, malzeme üzerinde yürütülen deneyler kadar önemli olmaktadır. Agrega kalitesi oldukça iyi kontrollü tarzda üretilen çimento kalitesine kıyasla daha çok değişkenlik gösterebilmektedir. O nedenle, agregadan doğru numune alabilme işleminin özel önemi bulunmaktadır. Agreganın elde edileceği kaynaklardan numune almak işlemlerinin amaçları aşağıdaki gibi özetlenmektedir: 1. Agreganın elde edileceği kaynağın (potansiyel malzeme miktarı, uzaklık, ekonomiklik gibi yönlerden) kullanılabilirliğine dair ön araştırma yapabilmek, 2. Agrega kaynağında, agregayı elde edebilmek üzere kullanılan üretim yönteminin kontrolü, 3. Agreganın kullanılacağı iş yerindeki (şantiyedeki) işin kontrolü 4. Agregayı kullanacak tarafın (satın alıcının), agregayı kabul etmek veya reddetmek için karar verebilmesi. Agrega yığınından numune alma işleminde, yığının değişik bölgelerinden kepçelerle veya kürekle küçük miktarlarda agrega numuneleri alınmakta ve sonradan bu küçük numuneler iyice karılarak büyük miktardaki numuneyi oluşturmaktadır. İSO E 15 no.lu standarda göre, en az 10 küçük numune alınıp birleştirilmelidir. Beton agregalarından numune alma yöntemi TS 707‘de belirtilmektedir. Agrega Deneyleri için Gerekli Numune Ağırlığı Değişik agrega deneylerinin her biri için (gradasyon, birim ağırlık, özgül ağırlık ve su emme, v.b.) gereken minimum miktardaki numune ağırlığı TS 707'de belirtilmektedir. Herhangi bir deney için belirtilen numune ağırlığı, o numunedeki maksimum tane boyutuna göre değişmektedir. Maksimum agrega tane boyutu, agrega tanelerinin tümünün geçebildiği en küçük Standard elek boyutuna eşittir. ASTM Standardları, ince agrega için en az 10 kg, iri agreganın sahip olduğu maksimum tane boyutuna göre 10-150 kg arasında değişen miktarlarda numune gerektiğim bildirmektedir. Tanımlar Numune Numune, beton yapımında kullanılabilecek yoğun agregaları belirlemek üzere ilgili Standardlarda belirtilen deneylerin uygulanabilmesi için oluşturulacak deney numunelerinin hazırlanabilmesini sağlayacak nicelik ve nitelikteki agregadır. 9 Deney Numunesi Deney numunesi, uygun yöntem ile küçültülerek uygulanacak deney için yeterli miktara indirilmiş numune kümesi veya numune kümeleri topluluğudur. Kapsam Bu standard doğal yoğun agrega ocaklarından. doğal veya yapay yoğun agrega kırma, eleme, yıkama tesislerinden veya depo alanlarından numune alma ve uygulanacak deneyler için deney numunesi hazırlanması yöntemini kapsar. Hafif ve ağır agregalardan numune alma ve deney numunesi hazırlama yöntemini kapsamaz. Numune Hazırlanması Numune Miktarı Bir defada alınacak numune miktarı, uygulanacak deneylerin cinsi ve adedi ile agreganın en büyük tane büyüklüğüne bağlı olarak belirlenir. Çeşitli deneyler için deneylerin dört kez tekrarlanabileceği varsayılarak alınması gerekli görülen numune miktarları Çizelge - l de verilmiştir. Çizelgede adı bulunmayan deneylerin yapılması da söz konuşu olduğundan deney için gerekli olduğunda deney için gerekli olduğu ilgili deney standardında yazan deney numunesi miktarının 4 katı kadar numune ayrıca alınmalıdır. Çizelge-I de yazılı olan deneylerin tümü veya bazıları birlikte yapılacak ise deneyleri uygun sıra ile uygulayarak ve 5, 6. 7, 8 inci sıradaki deneylerin uygulanmasını sona bırakarak en çok numune gerektiren deneyin numunesi ile yetinilebilir. Örneğin: Çizelge 1. Numune miktarları No Deneyin adı En büyük tane büyüklüğü (mm) 0,25 0,50 1 2 4 2 2 2 2 8 1 Tane büyüklüğü dağılımı tayini veya İncelik modülü tayini 8 8 16 16 31,5 20 63 40 90 40 125 40 2 Birim ağırlık tayini 20 20 20 20 20 20 20 100 100 200 200 3 Özgül ağırlık tayini veya su emme oranı tayini 3,2 3,2 3,2 3,2 3.2 6 8 12 20 20 20 4 Yüzeysel tayini 2 2 2 2 2 8 12 20 40 60 60 5 İnce malzeme tayini 4 4 4 4 4 8 20 20 20 20 20 6 Organik kökenli madde tayini 2 2 3 2 2 2 — — - - - 7 Hafif madde uranı tayını L 1 l 1 1 12 12 20 20 40 40 8 Süngerimsi, madde tayini 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 nem oranı camsı 10 En büyük tane büyüklüğü 63 mm olan agregaya tüm deneyleri uygulayabilmek için, birim ağırlık tayini deneyinde gerekli olan 100 kg numune yeterlidir. Aksi halde sıradaki deneylere ait numunelerin toplamı kadar, 244 kg, numune alınması gerekir. En büyük tane büyüklüğü ve uygulanacak deneyler önceden bilinemediğinden numune miktarı 250 kg olmalıdır. Numune Alma Doğal Agrega Ocaklarında veya Depolarda Numune Alma Yerinin Seçilmesi Kullanılacak toplam agrega hacmi projesindeki beton hacminden yararlanılarak yaklaşık olarak belirlenir. Doğal agrega ocağının agrega çıkarılabilecek derinliği (işletme derinliği) belirlenir. Toplam agrega miktarı, işletme derinliğine bölünerek agreganın sağlanacağı ocağın toplam yüzey alanı bulunur. 5. Ocağın veya depo alanının yüzey geometrisine bağlı olarak en ve boyu hesaplanır. 6. Ocak yüzeyinin dörtgen biçimli olması halinde dörtgenin köşelerinde 4, kenar orta noktalarında 4, kenar ortalarının kesiştiği noktada l tane olmak üzere ve işletme derinliğinin bir kez alt üçte biri bir kez de üst üçte biri içinde kalacak şekilde 18 noktadan yaklaşık eşit miktarlarda agrega alınır. 7. Ocak yüzeyi dörtgen biçimli değil ise yaklaşık, uygun bir dörtgen kabul edilir. 8. Agrega alınan yerlerde agreganın tane sınıflarına yanıltıcı şekilde ayrışmış veya toplanmış olmamasına renk ve yapı değişikliği bulunmamasına ozan gösterilmeli, bu nedenle yer seçimi ve numune oluşturulması içinde deneyim sahibi kişilerden yararlanılmalıdır. 9. Alınan agregalar temiz ve sert bir yüzey üzerinde toplanır. 10. Toplanacak agreganın miktarı Madde l‘de verilen örnek göz önünde bulundurularak Çizelge l de verilmiş olan miktarların 4 katı veya yaklaşık 1000 kg olmalıdır. 11. Toplanan agrega ince taneleri ayrışıp kaybolmayacak kadar nemlendirilir (veya kurutulur), doygun kuru yüzeye yakın duruma getirilir. İyice karıştırıldıktan sonra bölgeç île (Şekil - 2) veya dörde bölerek küçültme (çeyrekleme) yöntemi iki kez uygulanarak Çizelge–1 de verilen miktara indirilir. 12. Dörde bölerek küçültme için agrega dairesel bir alana ne tarafı eşit yükseklikte olacak şekilde serilir 13. (ġekil-l) Dairenin çapı (d) serilen malzemenin yüksekliğinin (h) yaklaşık 4 katı olmalıdır. 14. Daire şeklindeki alan bir küreğin kenarı ile planda yaklaşık dört eşit kısma bölünür. Parçalardan karşılıklı ikisi (C ve D ile gösterilmiştir Şekil-l) numune oluşturmak üzere yerinde bırakılır. Diğer parçalar (A ve B uzaklaştırılır. 15. Yerinde bırakılan parçalar iyice, karıştırılır, dairesel bir alana serilir ve bir kez daha dörde bölünür. 16. Bu bölümün C ve D parçaları bir araya getirilerek numune oluşturulur. 1. 2. 3. 4. Kırma, Eleme, Yıkama Tesislerinden Numune Alma 1. Agrega, kırma, eleme veya yıkama malzemelerinden depo alanına veya taşıyıcılara hareketli bant ile götürülmekte ise bandın yönü eşit aralıklarla sn az 5 kez değiştirilerek her seferinde yaklaşık eşit miktarda agrega, numune toplama kabına yöneltilir. 2. Banta yön değiştirilmemesi durumunda numune toplama kabı zaman zaman bandın boşaltma ucuna tutularak doldurulabilir. Numune toplama kabına toplanan agreganın toplam ağırlığı, uygulanacak deneylere göre Çizelge - l de verilen değerlere ulaştığında numune alınması tamamlanmış olur. 11 Numunenin Korunması Ve Gönderilmesi Numuneler alındıkları yerden gönderilecekleri yere ulaşıncaya kadar geçen süre içinde, ince tanelerin dökülüp yok olmasına olanak vermeyecek bir yapıya sahip, kolayca yırtılmayacak ve delinmeyecek, sağlam torbalar veya kapların içinde korunur. Taşıma sırasında güçlükle karşılaşılmaması için torba veya kapların yaklaşık 50 kg ilk olması tercih edilmelidir. Numune Tanımlama Kartı Numuneyi tanımlayan ve en az (Ek-l) de verilen gerekli diğer bilgileri içeren numune tanımlama kartı iki ayrı nüsha olarak düzenlenir. Bu kartlardan birici numune torbasının (veya kabinin) içine, diğeri üzerine konur. Kartların bozulmaması ve kaybolmaması için gerekli önlemler alınmalıdır. Deney Numunesi Hazırlanması Deney Numunesi Miktarı Doğal agrega ocaklarından, kırma eleme yıkama tesislerinden veya depo alanlarından alınarak laboratuara getirilmiş olan numune uygulanacak temel deneyler için alınmış ise, ayrılması gerekli deney numunesi miktarları Çizelge- 1 de verilenlere uygun olmalıdır. Numune, çizelgede adı bulunmayan deneylerin uygulanması için getirilmiş ise deney numunesi miktarı, numunenin dörtte biridir. Çizelge - 1 deki değerler her deneyin ayrı ayrı ve bir kez uygulanabilmesi için gerekli en az deney numunesi miktarlarım göstermektedir. Tüm veya bazı deneylerin birlikte yapılması istendiğinde, deneyleri uygun sıra ile uygulayarak ve 7, 8, 9, 10 ve 11 nci sıradaki deneylerin uygulanmasını sona bırakarak en çok deney numunesi gerektiren deneyin numunesi ile yetinilebilir. Örneğin; en büyük tane büyüklüğü 63 mm olan agregaya tüm deneyleri bir kez uygulayabilmek için, birim ağırlık tayini deneyinde gerekli olan 23 kg deney numunesi yeterlidir. Deneylerin uygulanmasında yukarıda önerilen sıra gözetilmezse ve bazı sonuçların bir deneyden çıkarılabileceği düşünülürse (granülometrik birleşim ile incelik modülü, hacim özgül ağırlığı ile su emme oranı gibi) toplam 61 kg deney numunesi gerekecektir, Deney Numunesinin Üretilmesi Deney numuneleri, numuneleri dörde bölerek küçültme (çeyrekleme) yöntemi uygulanarak veya bölgeç (Şekil – 3-1,2) kullanarak elde edilir. Dörde bölerek küçültme yöntemini uygulamak için, numune, önce, temiz ve sert bir yüzey üzerine yayılır. Sonra: 1. İnce tanelerin ayrışıp kaybolmayacak kadar nemlendirilir (veya kurutulur), doygun kuru yüzeye yakın duruma getirilir. İyice karıştırıldıktan sonra taban çapı yüksekliğinin yaklaşık dört katı olan kesik koni şeklinde biçimlendirilir. 2. Daire şeklindeki alan bir malanın kenarı ile planda dört eşit kısma bölünür, (A, B, C ve D Şekil 3-1,c) Bunlardan üçü (A, B ve C sıra ile, deney numuneleri üretilmesinde kullanılır. Dördüncüsü (D) ise gerektiğinde yararlanılmak üzere saklanır. 3. Deney numunelerinin elde edilmesinde kullanılacak kısımlardan önce A yukarıda açıklandığı gibi dairesel bir alana her tarafı eşit yükseklikte olacak şekilde getirilir ve malanın kenarı ile dört eşit kümeye bölünür (l-1, 1-2, 1-3 ve 1-4, Şekil-3). 12 4. l-l ve 1-2 numaralı kümeler deney numunesi olarak kullanılmak üzere, uygun yerlere alınarak uzaklaştırılır. 1-3 ve 1-4 numaralı kısımlar ise bir araya getirilerek iyice karıştırılır ve dairesel bir alan oluşturacak biçimde yeniden serilir. 5. Numunenin A kısmını bu şekilde dörde bölerek küçültülmesi ve II-I, II-2, III-l III-2,... VI1, VI-2 numaralı kümelerin deney numunesi olarak ayrılması işlemi, en son kümeler yaklaşık 500 g oluncaya kadar sürdürülür (Şekil-3). 6. Deney numuneleri bu kümeler Çizelge - 3 de gösterildiği şekilde bir araya getirilerek oluşturulur. Deney Numunesinin OluĢturulması Çizelge - 3 de gösterildiği gibi dörde bölünerek küçültülmüş agrega numunesi kümeleri içinden ġekil–3-1 de her deney için ayrı ayrı belirtilmiş olan miktarı sağlayacak bir küme deney numunesi olarak seçilir. En büyük tane çapına bağlı olarak deney numunesi bir küme sağlanamıyor ise uygun kümeler birleştirilmelidir. Çizelge - 1 de bu birleştirme yapılmış bulunmaktadır. Çizelge - 1 ün düzenleme şeklinden de görüldüğü gibi, bir deneyde kullanılmış alan deney numuneyi, özelikleri bozulmamış ise, başka bir deneyde de kullanılabilir. B - Çimentoda Priz Süresi Çimentonun Priz Alma Sürelerinin Tanımı Çimento ve suyun birleştirilmesiyle elde edilen çimento hamuru plastik (şekil verilebilir) bir durumdadır. Ancak, çimento ve suyun bir araya getirilmesiyle başlayan kimyasal reaksiyonların etkisiyle, zaman ilerledikçe, çimento hamuru daha az plastik duruma gelmekte, katılaşıp sertleşmeye başlamaktadır. Çimentonun su ile birleştirildiği an ile çimento hamurunun katılaşarak plastik özelliğini kaybettiği an arasındaki süre, "priz alma süresi" olarak tanımlanmaktadır. Priz alma süresi, "priz başlama süresi" ve "priz sona erme süresi" olarak ayrı ayrı ifade edilmektedir: Priz başlama süresi, çimentoyla suyun birleştirildiği an ile çimento hamurunun fiziksel değişiklik göstererek katılaşmaya başladığı an arasında geçen süredir. Priz sona erme süresi ise, çimento ve suyun birleştirildiği an ile çimento hamurunun katılaştığı (sertleĢmenin başladığı) an arasındaki süre'dir. Çimentoların priz başlama süresinin çok kısa olmaması, priz sona erme süresinin ise çok uzun olmaması istenmektedir. Türkiye'de üretilen portland çimentoları için priz başlama ve priz sona erme süreleri, sırasıyla, minimum 1 saat ve maksimum 10 saattir. ASTM Standardlarına göre priz başlama süresi en az 45 dakika, priz sona erme süresi ise, en çok 375 dakika olarak belirtilmektedir [12]. Çimento Hamurunun "Normal Kıvam"a Getirilmesi ve Priz Sürelerinin Tayini Çimentonun priz sürelerinin tayininde çimento hamurunun İçerisindeki su miktarı, elde edilecek sonuçları önemli ölçüde etkiler. Priz sürelerinin tayininde, deneylerin standard koşullarda yapılabilmesini sağlamak amacıyla, çimento hamuru, "normal kıvam" adı verilen bir kıvamda hazırlanmaktadır. Çimento hamuru normal kıvamda olduğunda çimento ağırlığının yaklaşık % 25 - % 30'u kadar su içermektedir. Ancak, çimento hamurunun normal 13 kıvamda olabilmesi için tam olarak ne miktarda su gerektiği deney yöntemiyle tayin edilmektedir. Çimento Hamurunun "Normal Kıvama" Getirilme ĠĢlemi Çimento hamurunun normal kıvamda olabilmesi için ne kadar su içerdiği Şekil 2,4‘de gösterilen Vicat (Vicat okunur) aleti yardımıyla TS 24'de ve ASTM C 187'de anlatılan yöntemlerle tayin edilebilmektedir. Türk standartlarındaki yöntemle ASTM‘ deki yöntem arasında bazı farklılıklar vardır. Vicat aleti Şekil 1,2‘de A olarak gösterilen taşıyıcı bir çerçeve, B olarak gösterilen hareketli bir çubuktan oluşmaktadır. Çubuğun alttaki C ucu 10 mm çapında bir sondadır, üst tarafındaki D ucu ise çubuğun içerisine gömülü durumda olan 1 mm çapında ve 50 mm uzunluğunda bir iğne içermektedir. İstendiğinde, iğne uç sökülüp, iğne kısmı dışarıya gelecek tarzda çubuk üzerine tekrar takılabilmektedir. Ancak, normal kıvam tayininde bu iğne uç kullanılmamaktadır. Aletin üzerinde çubuğun hareketini ölçecek bir gösterge bulunmaktadır. Normal kıvam tayini için, önce, çimento ağırlığının yaklaşık % 25-30'u kadar su kullanarak bir çimento hamuru yoğrulmaktadır. Daha sonra, bu hamur, cam bir levha üzerine oturtulmuş ve E olarak gösterilmiş olan Vicat halkasının içerisine doldurulmaktadır. Halkanın üst iç çapı 6 cm, alt iç çapı 7 cm, yüksekliği 4 cm' dir. Vicat halkasının içerisine çimento hamuru doldurulduktan sonra, hamurun yüzeyi halkanın üst kenarı ile aynı seviyede olacak tarzda düzeltilmektedir. TS 24'e göre, önce, Vicat aletinin sonda ucu camın üzerine kadar indirilerek aletin göstergesi sıfıra getirilmektedir. Daha sonra, sondanın ucu Vicat halkasının ortasında hamur üst yüzeyine dokunacak kadar indirilerek serbest bırakılmaktadır. Sonda, kendi ağırlığı ile, hamurun içine girmektedir. Normal kıvamlı hamur için kullanılan su yeterli ise, sonda cam levhaya 5mm - 7mm kalıncaya kadar inmektedir. Bu işlem değişik miktarlarda su ile tekrar edilerek çimento için gereken su miktarı tayin edilmektedir. (ASTM C 187'ye göre, normal kıvam için kullanılan su miktarı yeterli ise, sonda, hamurun içerisine üstten 10 ± 1 mm girmelidir.) Priz BaĢlama ve Sona Erme Sürelerinin Tayini Priz sürelerinin tayininde de Şekil 2,4'de gösterilen Vicat aleti kullanılmaktadır Ancak, bu deneyler için 10 mm çapındaki sonda ucu değil de, 1 mm çapındaki iğneli uç kullanılmaktadır. Bunun için, önce, aletin D uçunda gömülü durumdaki iğne uç sökülerek, iğne kısmı dışarıya gelecek şekilde tekrar takılmakta ve bu D ucu aletin alt kısmına, C ucu ise üst kısmına gelecek şekilde ayarlanmaktadır. Normal kıvamda hazırlanan çimento hamuru Vicat halkasının içine yerleştirildikten sonra aletin iğnesi halka içindeki hamurun üst yüzeyine indirilmekte ve ayarlanmakladır. Daha sonra da hareket edebilir çubuk serbest bırakılarak kendi ağırlığının etkisiyle iğnenin çimento hamurunun içerisine dalması sağlanmaktadır. Priz sürelerinin tayini için kullanılacak yöntem TS 24'de ve ASTM C 191'de anlatılmaktadır [14.18), TS 24'e göre, önce, Vicat iğnesinin ucu camın üzerine kadar indirilerek aletin göstergesi sıfıra getirilmektedir. Daha sonra, iğnenin ucu çimento hamurunun üst yüzeyine dokunacak kadar indirilerek serbest bırakılmaktadır. Çimento hamuruna batan iğne, cam levhaya 3 – 5 mm uzaklıkta kaldığı an priz başlamış sayılmaktadır. Priz süresinin tespiti için 14 iğne her 5 dakikada bir hamura batırılmaktadır. İğnenin ucu çimento hamurunun içerisine giremediği veya en çok 1 mm girebildiği takdirde, priz sona ermiş sayılmaktadır. ASTM C 191'e göre priz başlama süresinin tespiti için iğne uçunun çimento hamuru içerisine üstten 25 mm girmesi gerekmektedir. İğne uçunun çimento hamurunun içerisine giremediği veya en çok 1 mm girebildiği takdirde, priz sona ermiş sayılmaktadır. Çimento Hamurundaki Erken KatılaĢma (Ani Priz ve Yalancı Priz) Yukarıda da belirtildiği gibi, çimento hamurunun (dolayısı ile, çimento harcının ve betonun) çok kısa sürede katılaşması ve şekil verilemez bir duruma gelmesi istenmemektedir. Çimento hamurunda çok kısa sürede yer alabilecek katılaşma olayları İki türlüdür: (1) Ani priz, (2) Yalancı priz. Ani priz - Bilindiği gibi, priz süresini kontrol edebilmek (geciktirmek) amacıyla, çimento üretimi esnasında bir miktar alçıtaşı klinker île birlikte öğütülmektedir. Alçıtaşı, C3A ve C4AF ana bileşenlerinin hidratasyonunda görev almakta, bu ana bileşenlerin çok hızlı reaksiyon göstermelerini önlemektedir. Çimento üretimi esnasında alçıtaşı kullanılmadığı veya yeterinden çok daha az kullanıldığı takdirde, C3A ve C4AF, su ile çok hızlı reaksiyona girerek çok kısa süre içerisinde katılaşmaya yol açmaktadırlar. Buna "ani priz" denilmektedir. Bu şekilde çok çabuk katılaşma gösteren çimento hamuru, hem şekil verilemez duruma gelmekte, hem yeterli dayanımı kazanamamakta, hem de oldukça yüksek hidratasyon ısısı açığa çıkmaktadır. Anı priz gösteren çimento hamurunun karılma işlemine devam edilse bile tekrardan plastik durum elde edilememektedir, Yalancı Priz - Çimento üretiminde yeteri miktarda alçıtaşı kullanılmış olsa dahi, çimento hamuru, bazen normal süresinden çok önce (3-5 dakika içerisinde) katılaşma gösterebilmektedir. Ancak, bu katılaşma olayı esnasında kayda değer miktarda hidratasyon ısısı açığa çıkmamakta ve çimento hamurunun karılma işlemine devam edildiğinde, bu anormal katılaşma olayı ortadan kalkmakta, dayanım kaybı olmamaktadır. Bu tür katılaşma olayı, "yalancı priz" olarak tanımlanmaktadır. Yalancı priz olayının başlıca nedeni, klinkerin öğütülmesi safhasında katılan alçıtaşının (CaS04.2H2O) bir kısminin öğütme değirmenindeki yüksek sıcaklık etkisiyle CaS04 veya CaSO4.1/2H2O haline dönüşmüş olmasıdır. Çimento ve su birleştirildiğinde, çimentonun içerisinde çok az miktarda yer alan CaS04 ve CaSO4.1/2H2O, su ile hemen reaksiyona girerek CaS04.2H2O durumuna gelmekte ve çimento hamurunun çok kısa sürede katılaşma göstermesine yol açmaktadır. Yalancı prizin bir başka muhtemel nedeni de, çimentonun yapısında yer alan alkalilerin havadan karbon dioksit alarak karbonatlaşmaları (alkali karbonat haline dönüşmeleri), ve daha sonrada çimentonun hidratasyonu esnasında açığa çıkan kalsiyum hidroksit ile reaksiyona girerek kalsiyum karbonata dönüşmesi ve katılaşmaya yol açmasıdır. 15 Prizin BaĢlama Ve Sona Erme Sürelerinin Tayini Normal Kıvamın Tayini Normal kıvam tayini deneyi, 20°C ± 2°C sıcaklıkta ve nisbi nemi % 50 - %60 olan bir oda içinde yapılmalıdır. Cihaz Normal kıvamın tayini için Şekil-1'de verilen vicat aleti, Şekil-1a'da verilen silindir şeklindeki sonda ve Şekil-4'de verilen vicat halkası kullanılır. Deneyin YapılıĢı 0,1 g hassasiyetli bir terazide tartılan 300 g çimento, küre kesmesi şeklinde (25 cm – 30 cm çapında, 8 cm -10 cm derinliğinde) metal bir kaba konur. Kabın içindeki çimentonun ortasına açılan bir çukura çimento kütlesinin %25-%30'u kadar içilebilir musluk suyu katılır ve kabın iç yüzeyine uygun profilde bir kaşıkla dikkatle karıştırılır. Hamurun yoğrulmasına, çimento ile suyun karıştırıldığı andan itibaren 3 dakika devam edilir. Bundan sonra en çok l dakika içinde hamur vicat halkası içine yerleştirilmelidir. Sert lastik (ebonit) veya metalden yapılmış, olan vicat halkası yaklaşık olarak 12 cm x 12 cm'lik cam, pleksiglas veya metal bir levha üzerine konulur. Çimento hamuru doldurulmadan evvel vicat halkası içi ve cam levha üstü ince bir yağ ile yağlanmalıdır. Vicat halkası içine konulan hamurun yüzeyi bir spatula ile düzeltilir ve hamur halkanın üst kenarı seviyesinde bırakılır. Vicat aletinin silindir seklindeki sondası temizlenip kurulandıktan sonra, camın üzerine kadar indirilerek aletin göstergesi sıfıra getirilir. Sondanın ucu hazırlanmış olan vicat halkasının ortasında hamur üst yüzeyine dokunacak kadar indirilir ve serbestçe bırakılır. Sonda kendi ağırlığı ile hamurun içine girer. Deney sırasında alet her türlü sarsıntıya karşı korunmalıdır. Normal kıvamlı hamur için kullanılan su yeterli ise, sonda yarım dakika içinde cam levhaya, 5 mm - 7 mm kalıncaya kadar iner. Bu işlem muhtelif miktarlarda su ile tekrar edilerek çimento için gereken su miktarı tayin edilir. Priz BaĢlama Ve Sona Erme Sureleri Priz süresi tayini deneyi 20°C ± 20C sıcaklıkta ve nispi nemi %50 - %60 olan bir oda içinde yapılmalıdır. Deney esnasında vicat halkası içindeki hamur her türlü sarsıntıya karşı korunmalıdır. Şekil-2'de gösterildiği gibi vicat aletine Şekil-2a'da verilen iğne takılır ve aletin üst tablasına 27,5 g' lık bir ağırlık konur. Aletin göstergesi, iğne cam levhaya değdiği zaman sıfırı gösterecek şekilde ayarlanır. Madde 2.l'de belirtildiği gibi normal kıvamda hazırlanan çimento hamuru vicat halkasının içine yerleştirilir. Vicat iğnesi halka içindeki hamurun üst yüzeyine dokunacak kadar indirilir ve yan taraftaki vida ile sıkıştırılır. Sonra vida gevşetilerek iğnenin hamur içine serbest olarak girmesi sağlanır. Başlangıçta hamur yumuşak olduğundan vida hafifçe gevşetilmeli ve iğnenin birden düşmesi önlenmelidir. 16 Priz başlangıç süresinin tespiti için iğne her 5 dakikada bir hamura batırılmalıdır. İğnenin bir defa girmiş olduğu yere bir daha girmemesi için vicat halkasının durumu her batırılıştan sonra değiştirilmelidir. İğne her batırılıştan sonra bir bez veya süzgeç kâğıdı ile iyice silinmelidir. Çimento hamuruna batan iğne, cam levhaya 3 mm - 5 mm uzaklıkta kaldığı an, priz başlamış sayılır. Çimento ile suyun karıştırıldığı andan prizin başlangıç anma kadar geçen zaman, priz başlama süresini verir. Prizin sona erme süresinin tespiti için, prizin başlamasından sonra iğne her 15 dakikada bir batırılmalıdır. İğnenin bir kez girmiş olduğu yere bir daha girmemesi için vicat halkasının durumu her batırılıştan sonra değiştirilmelidir. İğne her batırılıştan sonra bir bez veya süzgeç kâğıdı ile iyice silinmelidir. İğnenin, hamura en çok l mm girebildiği kıvam hâsıl oluncaya kadar batırılışlara devam edilerek priz bitme süresi tayin edilir. 17 Deney No: 3 Deney Adı: Beton Agregalarında Yüzey Nemi, Tane Yoğunluğu ve Su Emme Oranı Tayini Deneyi Deneyin yapıldığı yer: Yapı Malzemeleri Ve Tatbiki Mekanik Laboratuarı Deneylerin Amacı Hedeflenen işlenebilme, dayanım ve dayanıklılığa sahip olabilecek bir beton üretiminde, önce, eldeki malzemelerin özellikleri göz önünde tutularak beton karışımında yer alabilecek malzemelerin miktarlarını tayini için hesap yapılmaktadır. Beton karışım hesabında genellikle, agreganın nem durumu "Doygun Kuru Yüzey (DKY)‖ varsayılarak 1m3 betonda yer alması gereken su, çimento ve agrega miktarları hesaplanmaktadır. (Beton karışım oranlan, bazen, agregayı "tamamen kuru" varsayarak da yapılmaktadır.) Karışım hesaplarında DKY olarak varsayılan agreganın nemlilik durumu, beton üretiminde bizzat yer alan agreganım nemlilik durumu ile genellikle aynı değildir. Betonun üretileceği gün, agrega "hava kurusu" durumunda veya "ıslak" durumda olabilmektedir. Şayet, agrega ıslak durumda (yani, tanelerin üzerinde serbest su bulundurur durumda) ise, betonun içerisine, karışım hesaplarında elde edilen su miktarından daha çok su katılmış olmaktadır. Böyle bir durumda, su/çimento oranı hesaplanan miktardan daha yüksek olacağından, betondan istenilen dayanım elde edilememektedir. Öte yandan, agrega, "tamamen kuru" veya "hava kurusu" durumunda ise, beton karışımının içerisine katılan suyun bir miktarını emebilmektedir. Bu durumda da istenilen işlenebilmenin ve dayanımın elde edilebilmesi güçleşmektedir. Agregadaki mevcut suyun yüzdesi ve su emme kapasitesi, agreganın DKY durumunda olduğu varsayımına dayanan karışım hesabında elde edilen su ve agrega miktarlarının düzeltilmesi (gerçeğe uygun hale getirilmesi) amacıyla kullanılmaktadır. Şayet, agrega ıslak durumda ise, serbest su miktarı hesaplanmakta ve karışıma girecek su miktarı o kadar azaltılmaktadır. Agrega kuru durumda ise, ne kadar su emebileceği hesaplanmakta ve karışıma girecek su miktarı o kadar artırılmaktadır. Böylece, beton karışımı için yapılan hesaplardaki su/çimento oranından sapma olmamaktadır. (Su miktarındaki düzeltmelerin yanı sıra, agrega miktarlarında da uygun düzeltmelere yer verilmektedir.) Agreganın tane yoğunluk (özgül ağırlık) değeri ise betonda yer alabilecek malzeme miktarlarının hesaplanmasında kullanılır. Betonda kullanılan çimento, su ve agregaların özgül ağırlıkları bilindiği takdirde bu malzemelerin 1m3 içindeki hacimleri hesaplanabilmektedir. Aynı şekilde bir malzemenin 1m3 içerisindeki hacimleri bilindiği takdirde ağırlıkları da hesaplanabilmektedir. Diğer taraftan, agreganın su emme kapasitesi, malzemelerin karışımı için yapılan hesaplar için önemlidir. Ayrıca, agreganın su emme kapasitesi, betonun ve betonda kullanılan agreganın dayanıklılığı için de büyük önem taşımaktadır. Su emme kapasitesi yüksek olan gözenekli agregaların içerisine su kolayca girebilmekte ve soğuk havalarda buz haline dönüşerek genleşmeye, çatlamaya yol açmaktadır. Bu deneyde, taşıyıcı elemanlarda kullanılması nedeniyle en önemli yapı malzemesi olan betonun bileşenlerinden hacimce en fazla yer kaplayan agreganın yüzey neminin tayini ile özgül ağırlık ve su emme miktarı belirlenecektir. 18 AÇIKLAMA: Deney föylerinin hazırlanmasında yürürlükteki Türk Standartları esas alınmıştır. Agregaların yüzey nemi oranı tayini deney standardı TS 3523/Aralık 1980 (Beton Agregalarının Yüzey Nemi Oranının Tayini), tane yoğunluk ve su emme oranı tayini deneyleri standardı ise TS EN 1097-6/ Mart 2002 (Agregaların Mekanik ve Fiziksel Özellikleri İçin Deneyler Bölüm 6: Tane Yoğunluğu ve Su Emme Oranının Tayini)‘dir. 1. Yüzey Nemi Miktarı Tayini Deneyi 1.1. Deneyde kullanılan aletler • Terazi • Isıtıcı • Madeni kap • Metal kalıp • Spatula 1.2. Deneyin yapılıĢı Deneyde kullanılacak numune miktarı en büyük tane büyüklüğüne bağlı olarak değişir. TS 707'ye uygun olarak ve yaklaşık Tablo 1'de gösterilen miktarda oluşturulmuş deney numunesi tartılır (M0). Tablo 1. Yüzey Nemi Oranının Tayini Deney Numunesi Miktarı En büyük tane büyüklüğü 0,25 0,5 1 2 4 8 16 32 Numune miktarı (kg) 0,5 2 3 5 63 10 90 125 15 Tartım işlemi sırasında agreganın nemini kaybetmemesi için çok hızlı çalışılmalı ve gereken her türlü önlem alınmış olmalıdır. Tartılan numune madeni kabin içine yayılarak serilir ve ısıtıcının yardımıyla doygun kuru yüzey haline getirilerek tartılır (M1). (Agreganın doygun kuru yüzey durumuna nasıl geldiği özgül ağırlık deneylerinde belirlenen yöntemlerle ile saptanır.) Agreganın yüzey nemi oranı; yüzey neminin agreganın doygun kuru yüzey halindeki ağırlığına oranı olarak aşağıdaki bağıntı ile onda bir hanesine yuvarlatılarak hesaplanır. N=[( M0- M1)/M1]xl00 (%) N : Agreganın yüzey nemi oranı M0: Deney numunesi deney başlangıcındaki ağırlığı (g) M 1 : Deney numunesinin doygun kuru yüzey halindeki ağırlığı (g) 19 Tablo 2. Yüzey nemi oranı deneyi kayıt ve hesaplama çizelgesi Numune No Deney numunesinin M0 N (%) M1 1 2 3 2. Tane Yoğunluğu Ve Su Emme Oranı Tayini Deneyi (Piknometre Metodu Ġle) 2.1. Terimler ve tarifler Etüvde kurutulmuĢ esasta tane yoğunluğu: Bir agrega numunesinin etüvde kurutulmuş haldeki kütlesinin, taneler içindeki kapalı boşluklar ve suyun girebildiği boşluklar da dahil, suda işgal ettiği hacme oranı. Görünür tane yoğunluğu: Bir agrega numunesinin etüvde kurutulmuş haldeki kütlesinin, taneler içindeki kapalı boşluklar dahil, ancak suyun girebildiği boşluklar hariç olmak üzere, suda işgal ettiği hacme oranı. Doygun ve yüzeyi kurutulmuĢ esasta tane yoğunluğu: Suyun girebildiği boşluklarda bulunan su ile agrega numunesinin toplam kütlesinin, taneler içindeki kapalı boşluklar ve suyun girebildiği boşluklar da dahil (eğer varsa), suda işgal ettiği hacme oranı. Su emme: Suyun, tanelerdeki boşluklara nüfuz ederek emilmesi sebebiyle, etüvde kurutulmuş agrega numunesinin kütlesinde meydana gelen artış. Sabit kütle: En az 1 saatlik kurutmadan sonra yapılan birbirlerini izleyen tartımlar arasında, %0,1‘den daha büyük farklılık göstermeyen kütle. 2.2.Prensip Tane yoğunluğu, kütlenin, hacme oranından hesaplanır. Kütle, deney numunesi kısmını, doygun ve yüzeyi kurutulmuş halde ve tekrar etüvde kurutulmuş halde tartmak suretiyle tayin edilir. Hacim ise, piknometre metodundaki tartımlar yoluyla, yer değiştiren suyun kütlesinden tayin edilir. Agrega, belirli sayıda farklı tane büyüklüğü aralıklarından oluşuyorsa, deney numunesi kısmı hazırlanmadan önce numunenin 0,063 mm ila 4mm, 4 mm ila 31,5 mm ve 31,5 mm ila 63 mm tane büyüklüğü aralıklarına ayrılması gereklidir. 2.3. Genel Cihazlar Hava dolaĢımlı etüv: sıcaklığın (110 ± 5)°C‘de tutulabilmesi için termostat ihtiva eden. Terazi: numunenin kütlesini, kütlenin % 0,1‘ine tekabül eden doğrulukla tartabilen. 20 Su banyosu: termostat kontrollü ve sıcaklığı (22 ± 3)°C‘de tutulabilen. Termometre: doğruluğu 0,1°C olan. Deney elekleri: 0,063 mm, 4 mm, 31,5 mm ve 63 mm göz açıklık büyüklüğüne sahip. Tepsiler, Kuru ve yumuĢak emici bezler 2.4. Ġri agreganın (4 mm-31,5 mm) tane yoğunluğu ve su emme oranının tayini 2.4.1. Gerekli özel cihazlar Piknometre: 1000 mL ila 5000 mL arasında hacme sahip bir cam şişe ve başka uygun bir kaptan ibaret ve deney süresi boyunca, hacmi 0,5 mL mertebesinde kararlı olan. Not - Piknometrenin hacmi, deney numunesi kısmının büyüklüğüne uygun olarak seçilmelidir. Hesaplama yapılmadan önce, tartım değerlerini toplamak kaydıyla, büyük bir piknometre yerine, daha küçük iki piknometre kullanılabilir. 2.4.2. Deney numunesi kısmının hazırlanması Agrega deney numunesi kısmının kütlesi, Tablo 3‘te verilen kütle değerlerinden daha az olmamalıdır. Tablo 3 - Deney numunesi kısımlarının ez az kütlesi En büyük agrega büyüklüğü (mm) 8 16 Deney numunesi kısmının kütlesi (kg) 1 2 31.5 5 Deney numunesi kısmı, ince tanelerin uzaklaştırılması amacıyla, 31,5 mm ve 4 mm göz açıklıklı eleklerde yıkanır. 31,5 mm göz açıklıklı elekte tutulan taneler atılır. Daha sonra numune kurumaya bırakılır. 2.4.3. ĠĢlem Hazırlanan deney numunesi kısmı, piknometrede bulunan, (22 ± 3)°C sıcaklıktaki suya daldırılır ve hapsolmuş hava, piknometre, eğik konumda hafifçe yuvarlanarak ve sallanarak uzaklaştırılır. Piknometre, su banyosu içerisinde düşey hale getirilir ve deney numunesi kısmı, (22 ± 3)°C de (24 ±0,5) saat süreyle tutulur. Islatma süresinin sonunda, piknometre su banyosundan çıkarılır ve varsa geriye kalan hapsolmuş hava, piknometreyi hafifçe yuvarlamak ve sallamak suretiyle uzaklaştırılır. Piknometre, su ilave edilerek taşacak şekilde doldurulur ve kap içerisinde hiç bir hava hapsedilmeden tepe kısmına bir kapak yerleştirilir. Daha sonra, piknometrenin dış kısmı kurutulur ve tartılır (M2). Suyun sıcaklığı kaydedilir. Agrega taneleri, sudan çıkarılır ve birkaç dakika süreyle kurumaya bırakılır. Piknometre tekrar su ile doldurulur ve kapak daha önce belirtildiği şekilde yerleştirilir. Daha sonra, piknometrenin dış kısmı kurutulur ve tartılır (M3). Suyun sıcaklığı kaydedilir. M2 ve M3 tartımları esnasında, piknometredeki su sıcaklıkları arasındaki fark, 2°C‘yi geçmemelidir. 21 Suyu süzülmüş deney numunesi kısmı, kuru bezlerden birinin üzerine alınır. Bez üzerine yerleştirilen agrega tanelerinin yüzeyi dikkatlice kurutulur ve bez rutubet ememeyecek hale geldiğinde, taneler, ikinci bir kuru, yumuşak emici bez üzerine aktarılır. Agrega taneleri, kalınlığı bir agrega tanesinden daha fazla olmayacak şekilde, bu ikinci bez üzerine yayılır ve görülebilir bütün su filmleri uzaklaştırılana kadar direk güneş ışığından veya herhangi bir ısı kaynağından korunarak atmosfere maruz bırakılır. Ancak bu durumda agrega taneleri, hala rutubetli bir görünüm arz eder. Doygun ve yüzeyi kuru deney numunesi kısmı, bir tepsiye aktarılır ve tartılır (M1). Agrega taneleri, hava dolaşımlı bir etüvde, (110 ± 5)°C‘de, sabit kütleye (M4) kadar kurutulur. 2.4.4. Hesaplama ve sonuçların gösterilmesi Tane yoğunlukları, megagram/metreküp cinsinden, aşağıdaki eşitlikler yardımıyla hesaplanır: Görünür tane yoğunluğu: Etüvde kurutulmuş esasta tane yoğunluğu: Doygun ve yüzeyi kurutulmuş esasta tane yoğunluğu: Su emme oranı (WA24), 24 saatlik daldırmadan sonra, kuru kütlenin bir yüzdesi olarak, aşağıdaki eşitlik yardımıyla hesaplanır: Burada; M1: Doygun ve havada yüzeyi kurutulmuş agreganın kütlesi, g, M2: Doygun agrega numunesini ihtiva eden piknometrenin kütlesi, g, M3: Sadece su ile doldurulmuş piknometrenin kütlesi, g, M4: Etüvde kurutulmuş deney numunesi kısmının kütlesi, g Not - Hesaplamalar, aşağıdaki eşitlik kullanılarak kontrol edilebilir: 22 Tablo 4. İri agrega için deney kayıt ve hesaplama çizelgesi Numune No Deney numunesinin M1 M2 M3 ρa ρrd ρssd WA24 M4 1 2 3 2.5. Ġnce agreganın (0.063 mm-4 mm) tane yoğunluğu ve su emme oranının tayini 2.5.1. Gerekli özel cihazlar Piknometre: 500 mL ila 5000 mL arasında hacme sahip bir cam şişe ve başka uygun bir kaptan ibaret ve deney süresi boyunca, hacmi 0,5 mL mertebesinde kararlı olan. Metal kalıp: üst kısmının çapı (40 ± 3) mm, alt kısmının çapı (90 ± 3) mm ve yüksekliği (75 ±3) mm kesik koni şeklinde olan. Metal kalıbın et kalınlığı en az 0,8 mm olmalıdır. Metal sıkıĢtırıcı: (340 ± 15) g kütleli, çapı (25 ± 3) mm olan dairesel kesitli bir karıştırma yüzeyi ihtiva eden ve metal kalıp ile birlikte kullanılan. Huni: cam mamul (metal kalıp ve sıkıştırıcı kullanımına alternatif olarak). Tepsi: alanı 0,1 m2 den daha küçük olmayan düz tabanlı, kenar yüksekliği 50 mm den daha az olmayan ve suyu emmeyen bir malzemeden imal edilmiş olan. Sıcak hava kaynağı: saç kurutma makinası gibi. Deney numunesi kısmı, ince tanelerin uzaklaştırılması amacıyla, 4 mm ve 0,063 mm göz açıklıklı eleklerde yıkanır. 4 mm göz açıklıklı elekte tutulan taneler atılır. 2.5.2. ĠĢlem Hazırlanan deney numunesi kısmı, piknometrede bulunan, (22 ± 3)°C sıcaklıktaki suya daldırılır ve hapsolmuş hava, piknometre eğik konumda hafifçe yuvarlanmak ve sallanmak suretiyle uzaklaştırılır. Piknometre, su banyosu içerisinde düşey hale getirilir ve deney numunesi kısmı, (22 ± 3)°C‘de, (24 ±0,5) saat süreyle tutulur. Islatma süresinin sonunda, piknometre su banyosundan çıkarılır ve varsa geriye kalan hapsolmuş hava, piknometre, hafifçe yuvarlanmak ve sallanmak suretiyle uzaklaştırılır. Piknometre, su ilave edilerek taşacak şekilde doldurulur ve kap içerisinde hiç bir hava hapsedilmeden tepe kısmına bir kapak yerleştirilir. Daha sonra, piknometrenin dış kısmı kurutulur ve tartılır (M2). Suyun sıcaklığı kaydedilir. 23 Deney numunesi kısmını kaplayan suyun büyük bir kısmı süzülür ve piknometre bir tepsiye boşaltılır. Piknometre, tekrar su ile doldurulur ve kapak daha önce belirtildiği şekilde yerleştirilir. Daha sonra, piknometrenin dış kısmı kurutulur ve tartılır (M3). Suyun sıcaklığı kaydedilir. M2 ve M3 tartımları esnasında, piknometredeki su sıcaklıkları arasındaki fark, 2°C‘yi geçmemelidir. Islak deney numunesi kısmı, tepsinin tabanına üniform bir tabaka halinde yayılır. Yüzey rutubetini buharlaştırmak amacıyla, agrega taneleri, hafif bir sıcak hava akımına maruz bırakılır. Agrega taneleri, üniform bir kurumanın elde edilmesi amacıyla, hiçbir yüzey nemi görülmeyinceye ve taneler artık birbirlerine yapışmayıncaya kadar, sık aralıklarla karıştırılır. Karıştırma devam ederken, numune, oda sıcaklığına kadar soğutulur. Yüzey kuruluğunun sağlanıp sağlanmadığının tespit edilmesi için, metal koni kalıbı, en büyük çapa sahip kısım, tepsinin tabanına gelecek şekilde yerleştirilir. Koni kalıbı, bir miktar kuru deney numunesi kısmıyla gevşek olarak doldurulur ve kalıbın üst kısmındaki delikten geçirilen bir sıkıştırıcı kullanmak suretiyle agrega yüzeyi 25 defa hafifçe vurularak sıkıştırılır. Sıkıştırma işleminden sonra, kalıp tekrar doldurulmaz. Kalıp, üzerinde hiçbir agrega tanesi olmayacak şekilde, dikkatlice kaldırılır. Elde edilen agrega konisi çökmezse, kalıp kaldırıldığında çökme olayı meydana gelene kadar kurutmaya devam edilir ve koni deneyi tekrarlanır1. Not - Bu işlemle ilgili yol gösterici bilgiler, Ekteki şekillerde verilmiştir. Doygun ve yüzeyi kurutulmuş deney numunesi kısmı tartılır (M1). Agrega taneleri, hava dolaşımlı etüvde, (110 ± 5)°C‘de sabit kütleye (M4) kadar kurutulur. 2.5.3. Hesaplama ve sonuçların gösterilmesi Tane yoğunlukları, megagram/metreküp cinsinden, aşağıdaki eşitlikler yardımıyla hesaplanır: Görünür tane yoğunluğu: Etüvde kurutulmuş esasta tane yoğunluğu: 1 İnce agreganın DKY hali yürürlüğü kaldırılan TS 3523/Aralık 1980‘te şu şekilde belirtilmekteydi: DKY halinin kesme yöntemi ile belirlenmesi: DKY olduğu tahmin edilen numune yarım küre şeklinde bir yığın haline getirilir. Yığın mala ile düşey olarak ikiye bölünür. Bölünen ara yüzeyler kendilerini tutuyor ise kurutmaya devam edilir. Bu yüzeylerin yıkıldığı durumda numunenin DKY haline geldiği anlaşılır. Gerekmesi durumunda bu yöntemle de DKY belirlenebilir. Ancak, uygulamada her zaman yürürlükteki standartların yöntemleri göz önünde bulundurulmalıdır. 24 Doygun ve yüzeyi kurutulmuş esasta tane yoğunluğu: Su emme oranı (WA24), 24 saatlik daldırmadan sonra, kuru kütlenin bir yüzdesi olarak, aşağıdaki eşitlik yardımıyla hesaplanır: Burada; M1: Doygun ve havada yüzeyi kurutulmuş agreganın kütlesi, g, M2: Doygun agrega numunesini ihtiva eden piknometrenin kütlesi, g, M3: Sadece su ile doldurulmuş piknometrenin kütlesi, g, M4: Etüvde kurutulmuş deney numunesi kısmının kütlesi, g Not - Hesaplamalar, aşağıdaki eşitlik kullanılarak kontrol edilebilir: Tablo 5. İri agrega için deney kayıt ve hesaplama çizelgesi Numune No Deney numunesinin M1 M2 M3 ρa ρrd ρssd WA24 M4 1 2 3 RAPORLA ĠLGĠLĠ NOTLAR: 1. Raporlar bilgisayarda yazılacaktır. 2. Sonuçlar ya da numunelerle ilgili bilgiler çizelgeler halinde verilecektir. 3. Rapor teslim süresi deney yapıldıktan sonra bir haftadır. 4. Raporlar mutlaka sonuçların değerlendirmesini içerek şekilde hazırlanacak ve de özgün olacaktır. Yani her öğrenci sonuçları kendisi yorumlayacaktır. 25 -Ek— Ġnce agregaların doygun ve yüzeylerinin kuru olmasıyla ilgili kılavuz a) Nemli agrega: Metal kalıbın şeklini hemen hemen tamamen korur. b) Hafif nemli agrega: Dikkate değer bir çökme söz konusudur. c) Doygun ve yüzeyi kuru agrega: Hemen hemen tamamen çökme söz konusudur; fakat tepe, hâlen görülebilir durumdadır ve şevler belirli bir açıya sahiptir. d) Etüvde kurutulmuĢa yakın olan agrega: Tepe, belirgin değildir ve yüzey çizgisi, yaklaşık olarak eğrisel bir yapı arz eder. 26 Deney No: 4 Deney Adı: Donatı Çekme Deneyi Deneyin yapıldığı yer: Yapı Malzemeleri ve Tatbiki Mekanik Laboratuarı Deneyin Amacı Bir sistemin boyutlandırılması veya şekil değiştirmesinin incelenmesi için kullanılan malzemenin mekanik özelliklerinin, yani dış etkiler altında şekil değiştirme ve kırılma özelliklerinin bilinmesi gerekmektedir. Çekme deneyi, malzemelerin mekanik özelliklerinin belirlenmesi ve mekanik davranışlarına göre sınıflandırılması amacıyla yapılır. Çekme deneyi sonucunda elde edilen veriler doğrudan mühendislik hesaplarında kullanılır. Bu yüzden çekme deneyi, en yaygın olarak kullanılan tahribatlı malzeme muayenesi yöntemlerinden biridir. Deneyin YapılıĢı Çekme deneyi, ilgili standartlara göre hazırlanan deney örneğinin, tek eksende ve sabit bir hızla koparılıncaya kadar çekilmesi işlemidir. Bunun için önce, incelenmesi istenen malzemeden talaşlı işlemle standartlara uygun örnekler hazırlanır. Türk standartlarında TS 138 A, B, C, D, E ve F olmak üzere altı örnek tipi bulunur. Örnek tipi büyük ölçüde malzemenin biçimine göre seçilir. Sekil 1'de TS 138 A normuna göre hazırlanmış daire kesitli (yuvarlak) silindirik başlı bir çekme örneği görülmektedir. ġekil 1. Daire kesitli silindirik başlı çekme örneği Bu şekilde; d 0 örneğin çapını, d 1 bas kısmının çapını ( 1.2 d 0), /v inceltilmiş kısmın uzunluğunu (lo+do), lo ölçü uzunluğunu ( 5do) (boy değişimlerinin ölçüleceği iki nokta arasındaki uzaklık), h bas kısmının uzunluğunu ve lt, örneğin toplam uzunluğunu göstermektedir. Çapı 12 mm ve ölçü uzunluğu 60 mm olan çekme örneği; 12x60 TS 138A şeklinde gösterilebilir. Hazırlanan örnek çekme makinesinin çenelerine takılarak deney yapılır. Şekil 2'de tipik bir çekme makinesinin resmi görülmektedir. Deney sırasında, çekme örneğine sürekli olarak artan çekme kuvveti uygulanarak örnekte kırılıncaya kadar meydana gelen uzama kaydedilir. 27 ġekil 2. Tipik bir çekme makinesi Çekme Deneyinden Elde Edilen Veriler Çekme deneyi sırasında elde bağıntılar yardımıyla bulunur. F Çekme gerilmesi ( ) Ao Birim uzama edilen gerilme ve uzama değerleri aşağıdaki l lo l Yüzde uzama % 100 lo Burada; F çekme kuvvetini, Ao deney örneğinin ilk kesit alanını, l o örneğin ilk ölçü boyunu ve Δl örnekte meydana gelen uzama miktarını gösterir. Çekme deneyi sonucunda kuvvet (F) - uzama (Δl) eğrisi elde edilir. Ancak, bu eğri ile birlikte kullanılan örneğin boyutlarını da vermek gerekir. Bu nedenle, bu eğri yerine daha evrensel olan gerilme - birim uzama eğrisi kullanılır. F ve Δl için elde edilen okuma çiftlerinden, F başlangıçtaki kesit alanına (Ao) bölünerek σ ve Δl numunenin başlangıçtaki boyuna (lo) bölünerek ε hesaplanır. Apsise ε ve ordinata σ değerleri yerleştirilerek gerilme şekil değiştirme diyagramı elde edilir. Gerilme-birim uzama (şekil değiştirme) eğrisine çekme diyagramı denilir. Şekil 3'de normalize edilmiş durumdaki düşük karbonlu bir çeliğin gerilme birim uzama eğrisi verilmiştir. Esasında gerilme- birim uzama eğrisi, çekme makinesinden elde edilen kuvvet- uzama eğrisine benzer şekle sahiptir. Çekme deneyi sonucunda malzemenin orantı sınırı, elastiklik sınırı, akma sınırı ve çekme dayanımı gibi mukavemet değerleri ile kopma uzaması, kopma büzülmesi ve tokluk gibi 28 süneklik değerleri belirlenir. Malzemenin cinsine, kimyasal bileşimine ve metalografik yapısına bağlı olan bu özellikler aşağıda sırasıyla açıklanmaktadır. ġekil 3. Düşük karbonlu yumuşak çeliğin çekme diyagramı 1. Orantı sınırı (σo) : Gerilme-birim uzama diyagramında Hooke yasasının, yani σ = E.ε bağıntısının geçerli olduğu doğrusal kısmı sınırlayan gerilme değeridir. Bu bağıntıdaki orantı katsayısına (E) elastiklik veya esneklik modülü denilir ve çekme diyagramının elastik kısmını oluşturan doğrunun eğimini gösterir. Ahşap, kauçuk ve deri gibi bazı malzemelerin gerilme (σ) - birim uzama (ε) diyagramında böyle bir doğrusal eğri bulunmadığı için sabit bir E değeri yerine, ancak belirli bir noktadaki teğetin eğimi söz konusu olur. Bir malzemenin elastiklik modulü ne kadar büyükse, rijitliği yani elastik sekil değiştirmeye karsı direnci de o oranda büyük olur. Bir malzemeye ait elastiklik modülü herhangi bir ısıl veya mekanik işlem ile değiştirilmez. 2. Elastiklik sınırı (σe) : Malzemeye uygulanan kuvvet kaldırıldığı zaman plastik uzamanın görülmediği veya yalnız elastik sekil değiştirmenin meydana geldiği en yüksek gerilmeye denir. Genellikle aralarındaki farkın çok az olması nedeniyle, elastiklik sınırı orantı sınırına eşit kabul edilebilir. Pratikte σe yerine %0.01 veya %0.005'lik plastik uzamaya karşılık gelen gerilme (σ0.01 veya σ0.005) değerleri alınır. 3. Akma dayanımı (σa ) : Uygulanan Çekme kuvvetinin yaklaşık olarak sabit kalmasına karşın, plastik sekil değiştirmenin önemli ölçüde arttığı ve çekme diyagramının düzgünsüzlük gösterdiği bölgeye karsı gelen gerilme değeridir. Akmanın başladığı gerilme değeri üst akma sınırı (σa.ü) ve akmanın devam ettiği ortalama gerilme de alt akma sınırı (σa.a) olarak adlandırılır, şekil 3. Düşük karbonlu yumuşak çelik gibi bazı malzemeler deney koşullarına bağlı olarak belirgin akma sınırı gösterebilirler. Malzemelerin belirgin akma göstermemesi durumunda, genelde %0.2'lik plastik uzamaya (εplastik = 0.002) karsı gelen çekme gerilmesi akma sınırı veya akma dayanımı olarak alınır. Şekil 4'de belirgin akma göstermeyen bir malzemenin çekme diyagramı ile bu malzemenin akma dayanımının nasıl belirlendiği görülmektedir. 4. Çekme dayanımı (σç) : Bir malzemenin kopmadan veya kırılmadan dayanabileceği en yüksek çekme gerilmesi olarak tanımlanır. Bu gerilme, çekme diyagramındaki en yüksek 29 gerilme değeri olup, σç = Fmaks / Ao formülü ile bulunur. Burada Fmaks malzemeye uygulanan en yüksek kuvveti, Ao ise malzemenin ilk kesit alanını gösterir. Bu gerilmeye ulaşılıncaya kadar deney parçasının kesiti her tarafta aynı oranda azaldığı halde, bu gerilmeye karsı gelen noktadan sonra örnek bir bölgede yerel olarak büzülmeye başlar ve daha küçük bir gerilmede kopar. ġekil 4. Belirgin akma göstermeyen bir malzemenin akma dayanımının belirlenmesi 5. Kopma uzaması (K.U.) : Çekme örneğinin boyunda meydana gelen en yüksek yüzde plastik uzama miktarı olarak tanımlanır. Çekme deneyine tabi tutulan örneğin kopan kısımlarının bir araya getirilmesi ile son boy ölçülür ve boyda meydana gelen uzama Δl =lk-lo bağıntısı ile bulunur. Burada; lo örneğin ilk ölçü uzunluğunu, lk ise örneğin kırılma anındaki boyunu gösterir. l x 100 lo bağıntısı yardımıyla belirlenir. Bu değer, malzemenin sünekliğini gösterir. Bir malzemede akma ve çekme dayanımlarını yükselten etkenler çoğunlukla sünekligi azaltırlar. Plastik sekil değişimine elverişli olmayan malzemeye gevrek malzeme denir. Bu nedenle, gevrek malzemeler teorik olarak kopma uzaması göstermezler, ancak uygulamada %l-2 gibi düşük oranlarda kopma uzaması gösteren malzemeler de gevrek kabul edilirler. Kopma uzaması ise; K.U.= % 6. Kopma Büzülmesi (K.B.): Çekme örneğinin kesit alanında meydana gelen en büyük yüzde daralma veya büzülme miktarı olup %K.B. = (Ao -Ak)/ Ao x 100 bağıntısı ile hesaplanır. Burada; Ao deney örneğinin ilk kesit alanını, Ak ise kırılma anındaki kesit alanını veya kırılma yüzeyinin alanını gösterir. Kopma büzülmesi, kopma uzaması gibi sünekligin bir göstergesidir. Sünek malzemelerde belirgin büzülme veya boyun verme meydana gelirken, gevrek malzemeler büzülme göstermezler. Şekil 5'te, gevrek ve sünek malzemelerin kırılma davranışı şematik olarak gösterilmiştir. 7. Rezilyans: Malzemenin yalnız elastik sekil değiştirmesi için harcanan enerji veya elastik sekil değiştirme sırasında malzemenin depoladığı enerji demektir. Bu enerji, gerilme (σ) - birim uzama (ε) eğrisinin elastik kısmının altında kalan alan 30 ( el . el ) ile belirlenir ve örnek kırılınca geri verilir (Şekil 6). 2 a) Gevrek malzemenin (büzülme yok) b) Sünek malzemenin (büzülme var) ġekil 5. Gevrek ve sünek malzemenin kırılması 8. Tokluk: Malzemenin kırılıncaya kadar enerji abzorbe etme yeteneğine denir. Genellikle (σ) - (ε) eğrisinin altında kalan alanın hesaplanması ile bulunur (Şekil 6). Birim hacim basına düsen plastik sekil değiştirme enerjisi olarak tanımlanan tokluk, malzemenin kırılmaya karsı direncinin bir ölçüsü olarak kabul edilir. Süneklikte olduğu gibi, tokluğun karşıtı olarak da gevreklik deyimi kullanılır. ġekil 6. Gerilme-birim uzama eğrisi yardımıyla şekil değiştirme enerjilerinin (rezilyans ve tokluk) belirlenmesi 31 ġekil 7. Bazı metallere ait çekme diyagramları a) Yüksek mukavemetli çelik ( yarı sünek ) b) Düşük karbonlu çelik (sünek) c) Kır dökme demir (gevrek) d) Tavlanmış bakır ( sünek) 32 Deney No: 5 Deney Adı: Agregalarda Elek Analizi Deneyin yapıldığı yer: Yapı Malzemeleri Ve Tatbiki Mekanik Laboratuarı Deneyin Amacı: Agrega yığınındaki taneler çeşitli boyutlardadır. Granülometri, diğer bir deyişle elek analizi bir agrega yığınının tane büyüklüklerine göre dizilişini belirlemek için yapılır. Granülometrik birleşim agrega numunesindeki boyutları belirli sınırlar arasında bulunan tanelerin ne miktarda agrega içinde bulunduğunu ortaya koyar. Granülometri betonun kompasitesini, yoğurma suyu miktarını, dayanım ve dayanıklılığını büyük ölçüde etkiler. Elek analizinde kullanılan elekler,belirli boyutlarda, dairesel delikli veya kare şeklinde gözleri bulunan genellikle pirinçten yapılmış gereçlerdir. TSE‘nin yeni şartnamesinde Şekil 1.‘de gösterilen kare gözlü veya kare delikli eleklerin kullanılması kabul edilmiştir. a a ġekil 1. Kare gözlü elek tipi Eleklerin dizilişi belirli bir geometrik diziyi teşkil eder . Özellikle betonun davranışında önemli etkileri olan küçük boyutlardaki tanelerin oranını daha iyi inceleyebilmek için, küçük delik boyutlu eleklerin sayısı daha fazla tutulur. (Tablo 1.‘de agrega elek serileri verilmiştir). Dairesel delikli eleklerin daha gerçekçi sonuçlar verdiği söylenebilirse de yapımının kolaylığı açısından daha çok örgülü kare delikli eleklerin kullanılması yaygınlaşmaktadır. Kare ve dairesel delikli elekler arasında ilişkinin 1,25a=d olduğu kabul edilebilir. Agrega elek serileri (yeni TS 706) elek Dairesel delikli elekler (eski şartname) açıklığı(mm) elek açıklığı (mm) 63 (kare delikli) 31,5(kare delikli) 16(kare delikli) 8(kare delikli) 4(kare delikli) 2(kare delikli) 1(kare delikli) 0,5(kare delikli) 0,25 (kare delikli) Tablo 1. Agrega Elek Serileri 70 30 15 7 3 2 1 0,5 0,2 Deneyin Yapılması : Elek analizi üç aşamada yapılır: 1. Örnekleme:Deney ince agregada en az 1 kg, iri agregada en az 3 kg numune üzerinde yapılır. Yığından alınan numunenin tüm yığını temsil etmesi şarttır. Numune yığının üst ve eteklerinden alınmamalıdır. Agrega yığını yaklaşık olarak üç kısma ayrılır. Orta kısmın üstü 5-10 cm atılarak, tercihen bir boru ile sondalanarak numuneler temiz bir torbaya alınır. Bu işlem yığının muhtelif yerlerinde tekrarlanır. En az 10 yerden alınan örnekler minimum 13 kg ince agrega için ve 25 kg kaba agrega için olacak şekilde alındıktan sonra temiz bir yüzeye silindir şeklinde toplanır. Dört eşit dilime ayrılır. Dilimlerin karşılıklı iki tanesi atılır. Kalan malzeme karıştırılarak tekrar silindir şekline getirilir ve dört dilime ayrılarak karşılıklı iki dilim atılır. Bu işlem ince agrega da 1 kg ve kaba agregada 3kg‘a düşene kadar devam edilir. Bu işleme çeyrekleme adı verilir. Kalan numune laboratuara geçirimsiz ve temiz bir torba içinde getirilir. Bu örnek alma yöntemi yalnız elek analizi için geçerli olmayıp, bütün agrega deneyleri için geçerlidir. 2. Eleme iĢlemi : Laboratuara getirilen numune değişmez ağırlığa kadar fırında kurutulur. Kurutulan deney numunesi büyük delikliden küçük delikliye doğru üst üste dizilmiş elek dizisinin üstüne konarak elenir. Eleme işlemi genelde elde sarsma şeklinde veya özel makinelerde yapılır. Üst elekten gecenler, hemen daha küçük delikli elek üzerinde toplanır ve bu elekte de elenir. Bu işleme boyutu en küçük olan eleğe kadar devam edilir. En küçük delikli elekten geçenlerde bir tepside toplanır. 3. Tartma iĢlemi : Eleme işlemi sonunda her elek ve en son elekten geçen malzeme miktarları 0,1 gr ölçülebilen terazide tartılır. Örnek: Aşağıda 3000 gr numune üzerinde yapılan bir deneyin sonuçları ve değerlendirmesi verilmiştir. Tablo 2. Bir granülometri tayinine ait deney sonuçları ve değerlendirilmesi. Elek gözü açıklığı (mm) 31,5 16 8 4 2 1 0,5 0,25 Elek üstünde kalan (yığışımlı) malzeme (gr) 25 900 1510 2080 2260 2570 2690 2860 Elek altına geçen (yığışımlı) malzeme (gr) Elekten geçen (%) 100*2975/30000=99,1 3000-900=2100 70 3000-1500=1490 49,6 3000-2080=920 30,6 3000-2260=740 24,7 3000-2570=430 14,3 3000-2690=310 10,3 3000-2860=140 4,6 3000-25=2975 Elek üstünde kalan (%) 0,9 30 50,4 69,4 75,3 85,7 89,7 95,4 34 ġekil 2. Tablo 2.’ye ait deney sonuçlarının granülometri eğrisi Granülometri eğrisi ve özellikleri: Apsis eksenine elek çapları, ordinat eksenine elekten geçen malzeme (%) ‗leri çizilerek elde edilen grafiğe ―Granülometri Eğrisi‖ adı verilir. Granülometri eğrisinin özellikleri; 1. Granülometri eğrileri daima artan eğrilerdir. Bu eğrilerde ancak yatay doğru parçaları bulunabilir. 2. Granülometri eğrisinin %100 çizgisine yakın olması agrega yığının ince olduğunu, %0 çizgisine yakın olması agrega yığınının iri olduğunu gösterir. 3. Eğri tüm elek bölgesinde mevcuttur. 4. Birbirini izleyen iki elek no‘suna karşı gelen % ordinatlarının farkı, agrega yığınının o iki elek arasında kalan malzeme %‘sini verir. Mesela %99,1-%70=%29,1‘i 35mm‘den küçük 16mm‘den büyük tanelerden oluşur. Yukarıda söylenenin bir sonucu olarak eğrinin yatay bir çizgisi var sa, bu yatay çizgiye karşıt gelen elekler arasında tane yok demektir. Bu tür bir granülometri ye sahip olan agregalara ―süreksiz (kesikli) granülometri‖‗li agregalar denilir. Beton üretiminde agrega tanelerinin çimentoya yapışabilmesi için tüm tane yüzeyl erinin ince bir su filmi ile kaplanması gerekir. Tane boyutları küçüldükçe tanelerin toplam yüzeyi artar. Toplam yüzeyin artması sonucu toplam yüzeyi ıslatacak su miktarı da artar. Halbuki ıslatma suyu beton sertleştikten sonra buharlaşarak betonu terk edeceğinden yeri boşluk olarak kalacaktır. Çünkü bu su hidratasyon için gerekli olan sudan ve jel suyundan fazladır ve çimentoya bağlanmadığından bu fazla su nedeniyle oluşan boşluklar betonun mukavemetini düşürür, geçirimliliği arttırır. Şu halde agrega granülometri sinin ince olması gerekir. Diğer taraftan tanelerin aralarında kalan boşluklarda granülometrinin fonksiyonudur. Aynı çapta veya büyüklükte (ince veya kalın) agrega ile doldurulmuş bir kaptaki boşluk hacmi, uygun granülometri de karışık boyutlardan oluşan agreganın doldurduğu aynı hacimdeki kabın içindeki boşluklardan daha fazladır. Mesela, eşit çaplı kürelerden oluşan bir bilye yığınından sağlanabilecek en fazla doluluk %74 olabilir. Ancak küreler arasındaki boşluklara 35 daha küçük çaplı küreler koyarak bu doluluğu arttırmak mümkündür. Küre çaplarını daha da küçülterek arada kalacak boşluklar da doldurulabilir. Bu suretle yığının boşluğunu minimuma indirgemek mümkündür Boşluğun minimum olması çimento ve su miktarının minimum düzeyde kalmasını sağlayacak ve böylece daha ekonomik ve daha mukavemetli bir beton üretmek mümkün olacaktır. Bu alanda yapılan birçok deneysel çalışma neticesinde ―ideal granülometri‖ veya ―referans granülometri‖ eğrileri bulunmuştur. Uygulama kolaylığı yönünden standart değerler birçok ülke standartlarında eğriler yerine eğrilerle sınırlandırılmış bölgeler olarak verilmektedir (Şekil 3). Ġdeal granülometrinin gayesi, gerçekleĢtirilebildiği oranda minimum boĢluklu ve toplam yüzeyi minimum agrega elde etmektir. Genellikle doğadaki agregalar ham durumda bu ideal granülometrilere uymazlar. Bu durumda doğal agregaları belirleyeceğimiz oranlarda karıştırarak ideal granülometrilere en yakın granülometri ye sahip bir karışım elde etmemiz gerekmektedir. Deney sonuçları: Elek göz açıklığı (mm) Elek Darası (kg) Dara+ Elek üstünde kalan malzeme(kg) Elek üstünde kalan malzeme (kg) Yığışımlı Malzeme Miktarı (kg) Kalan (%) Geçen (%) Yorum: 36 ġekil 3. Standart Granülometri Eğrileri 37 Deney No: 6 Deney Adı: Penetrasyon ve Düktilite Deneyleri Deneyin yapıldığı yer: Ulaştırma Laboratuarı Bitümlü Bağlayıcılara Uygulanan Deneyler Bitümlü bağlayıcılara uygulanan deneyler, bağlayıcının teknik şartnamelerde istenilen kurallara uygun olup olmadığının belirlenmesi için yapılır. Şu anda Türkiye'de kullanılan ve yollar fenni şartnamesinde verilen bitüm şartnamesi tablo 2.14'te görülmektedir. A - Penetrasyon Deneyi Bitümlü bağlayıcıların kıvamlılığı "penetrasyon deneyi" ile tayin edilir. Penetrasyon; standart bir iğnenin belirli yük altında, belirli bir süre içinde, belli sıcaklıktaki bağlayıcıya dikey doğrultuda batma uzunluğudur. Penetrasyon birimi 0.01cm'dir. Penetrasyon cihaz göstergesindeki her taksimat 0.1mm'ye eşittir. Penetrasyon değeri 500'e kadar olan bitümlü bağlayıcılarda numuneye 25°C sıcaklıkta 5 saniye süre ile 100 gr'lık bir yük uygulamaktadır. Penetrasyon değeri 500'ün üzerinde olan numuneler için deney 15°C'de yapılmakta ve yükleme şartları değişmektedir. Burada penetrasyon değeri 500'e kadar olan bitümlü bağlayıcılara uygulanan deney yöntemi anlatılmaktadır. Cihazlar Penetrasyon Cihazı: Sürtünmeye uğramadan dikey olarak hareket edebilen iğne ile batma miktarını gösteren taksimatlı gösterge ve üzerine numune kabı veya aktarma kabı konulan tabladan ibarettir. (Şekil 1). Penetrasyon Ġğnesi: Penetrasyon iğnesi yaklaşık 2 inç uzunlukta ve 1.00 -1.02mm çapında TS 2535'e uygun olarak paslanmaz çelikten yapılmış olmalıdır. İğnenin tutturulduğu yükseğin dışında kalan kısmının Derinlik (mm) İç Çap (mm) Penetrasyonu 200 veya daha düşük numuneler için 35 55 Penetrasyonu 200–300 olan numuneler için 45 70 Penetrasyonu 350–500 olan numuneler için 60 70 Boyu 40 mm'den küçük, 43mm'den büyük olmamalıdır. Numune Kabı: Metal veya camdan yapılmış dibi düz silindirik bir kaptır. Numune kabı için tavsiye edilen boyutlar; Su Banyosu: Su banyosu sıcaklığı 25±0,1°C'de sabit tutulabilmeli ve içine en az 10 lt su alabilmelidir. Aktarma Kabı: İçerisine numune kabının konduğu aktarma kabı en az 350 cm3 kapasitede ve numune kabının tamamen su ile kaplanması sağlayacak derinlikte olmalıdır. Zaman Ölçer: 0,1 saniye doğrultuda ölçüm yapabilen kronometredir. 38 ġekil 1 Penetrasyon ölçüm aleti Deney Numunelerinin Hazırlanması Penetrasyon deneyine tabi tutulacak bitümlü bağlayıcı numunesi TS 1 15-En 58'e göre alınır. Alınan numune yumuşama noktası sıcaklığını geçmeyecek kadar ısıtılıp (Mak.90 °C), kap içerisinde hava kabarcığı kalmayacak şekilde iyice karıştırıldıktan sonra numune kabına aktarılır. Numune derinliği iğnenin tahmin edilen batma miktarından en az 10 mm daha fazla olacak şekilde numune kabına doldurulmalıdır. Numuneler 5-30 °C ortam sıcaklığı olan bir yerde soğumaya bırakılır. Soğutma süresi hacmi 1 80 cm3'e kadar olan numunelerden derinliği 44 mm'ye kadar olanlar 60–90 dakika, derinliği 45–60 mm arasında olanlar 90-120 dakika süreyle soğumaya bırakılırlar. Hacmi 180 m3/den fazla olan numunelerin soğutma süresi ise her 100 cm3 için 60–90 dakika arasında olmalıdır. Daha sonra numune kapları aktarma kabının içine konularak sabit sıcaklıktaki su banyosuna yerleştirilir ve 1-1.5 saat bekletilir. İçinde numune kabı bulunan aktarma kabı penetrasyon cihazının tablası üzerine konulur. İstenilen ağırlık ile yüklenmiş iğne numune yüzeyine temas edecek şekilde ayarlanır. Bir ışıkla numune yüzeyi aydınlatılır. İğnenin ucu ve numunenin yansıma yüzeyi üzerinde uç uca temas edecek fakat numuneye batmayacak şekilde numune deneye hazır hale getirilir. Numune üzerinde kabın kenarına ve birbirine 1 cm'den daha yakın olmayan noktalardan en az 3 deneme yapılmalıdır. Bu denemeler 2 dakika içinde yapılamaz ise numune ve aktarma kabı yeniden su banyosuna konulur. Ve ölçümler yeniden yapılır. İğne her deneyden önce temizlenmelidir. 0.1 mm olan penetrasyonlar En düşük ve en yüksek penetrasyon farkı Sonuç ≤49 2 50-149 4 150-249 6 ≥250 8 Denemelerin geçerli olabilmesi için penetrasyon değerleri arasında olabilecek en büyük fark; 39 En büyük fark değerinin aşılması durumunda ikinci bir numune ile deney tekrarlanır. Yapılan deneylerden sonuç elde edilemez ise sonuçlar dikkate alınmayıp atılır. Aynı deney numunesi ile 3 geçerli ölçüm elde edilinceye kadar deneyler tekrar edilir. Deney Sonuçlarının Gösterilmesi Bu yöntemle bulunan kabul edilebilir ölçümlerin aritmetik ortalaması en yakın tam sayıya yuvarlatılır. Penetrasyon değeri olarak rapor edilir. B - Düktilite Deneyi Düktilite deneyi, bitümlü bağlayıcıların uzama kabiliyetini göstermektedir. Bitümlü bir maddenin düktilitesi; standart bir kalıpta hazırlanmış bir bitüm numunesinin her iki ucunda çekilerek uzatılması sonucunda koptuğu andaki mesafenin cm cinsinden ifadesidir (Şekil 2). ġekil 2 Düktilite deney aleti Deney şartlarının bildirmediği durumlarda deney 25±0.5 °C sıcaklıkta 5±0.25 cm/dk'lık çekme hızı ile gerçekleşir. Cihazlar Düktilite Cihazı: Standart kalıpta hazırlanmış bitüm numunesini su içinde her iki ucundan tutarak belli bir hızda çekebilecek özellikte cihaz. Prinç Kalıp: Su Banyosu: En az 10 İt su alabilecek hacimde ve sıcaklığı 0.1 °C hassasiyette sabit tutulacak donanıma sahip olmalıdır. Ayrıca bitüm numunesini dipten 5 cm yukarıda ve su yüzeyinden 10 cm derinlikte tutabilecek delikli bir rafa sahip olmalıdır. Deneyin YapılıĢı Deney yapılacak bitüm numunesi mümkün olan en düşük sıcaklıkta ısıtılarak akıcı hale getirilir. Akıcı hale getirilen numune No. 50 elekten (297 mikron) süzülür. Yalnız numunenin kalıba dökülmeden önce kalıp düz bir pirinç levha üzerine oturtularak ve numunenin levhaya yapışmaması için gerekli tedbirler alınmalıdır (vazelinle yağlanmalıdır). Ayrıca numunenin standart kalıba dökülürken parçalarının birbirinden ayrılmamasına dikkat edilmelidir. Bitüm numunesi standart kalıbın üst seviyesini geçinceye kadar doldurulur. Kalıp içerisindeki numune 30–40 dakika oda sıcaklığında bekletilir. Soğuduktan sonra da 25°C'lik su banyosunda 30 dakika bekletilir. Su banyosundan çıkartılan kalıp içeri¬sindeki numunenin kalıp üzerine taşan kısımları 40 ısıtılmış spatula ile kesilir ve bitüm numunesi ile kalıbın üst kısmı ile aynı seviyeye getirilir. Numune tekrar 25 °C su banyosunda 1.5 saat bekletilir. Kalıp içindeki numune su banyosundan çıkartılır. Kalıbın altındaki pirinç ile yanlardaki kalıplar sökülür ve numune bekletilmeden düktilite cihazına yerleştirilir. Asfalt numunesinin içinde bulunduğu kalıptaki delikler cihazın pimlerine takılır. Numune 5 cm/dakika'lık bir hızla kopuncaya kadar çekilir. Asfalt numunesi koptuğu anda cihazın kenarındaki cetvelden kopma mesafesi tespit edilir. Çekme sırasında düktilite cihazı içindeki su haznesinin numunenin alt ve üstünde en az 2.5 cm'lik bir tabaka oluşturması lazımdır. Deney Sonuçlarının Bildirilmesi Yukarıda anlatıldığı şekilde yapılan üç deney sonucunun ortalaması alınarak numunenin düktilitesi bulunur. Normal bir deneyde kopma, çekilmekte olan bitüm numunesinin belirli bir yerde birbirinden ayrılması veya iplik şeklini alarak kesit alanının sıfır olmasıdır. Deney sırasında asfalt numunesinin suyun üst yüzeyine veya tabanına temas etmemesi lazımdır. Buna engel olmak için suya metil alkol veya sodyum klorür ilave edilebilir. Arka arkaya yapılan üç denemede normal deney şartları sağlanamaz ise bu deney şartlarında düktilitenin tespit edilmediği bildirilir. 41 Deney No: 7 Deney Adı: Yumuşama Noktası ve Parlama Noktası Deneyleri Deneyin yapıldığı yer: Ulaştırma Laboratuarı A – YumuĢama Noktası Deneyi Bitümlü bağlayıcıların sıcaklık karşısındaki davranışları farklılıklar göstermektedir. Bütün bitümlü malzemelerin yumuşaması belli bir sıcaklıkta gerçekleşmez. 25 oC sıcaklıkta aynı penetrasyona sahip 2 bitümlü bağlayıcı numunesi farklı sıcaklıkta farklı özellikler gösterebilirler. Bu davranışları ölçmek için halka ve bilye metodu kullanılmaktadır. Cihazlar : Halka : Pirinçten yapılmış olup Şekil 3‘te verilen boyutlara uygun olmalıdır. Bilye : Çapı (9,5 ±0,05 mm), kütlesi (3,.5±0,05gr) olmalıdır. Kap : İç çapı 8,5 cm ve yüksekliği 12 cm‘den küçük olmayan ısıya dayanıklı cam beher (600 veya 800 cm3‘lük beherle bu deney için uygundur.) Termometre : 0,2 oC taksimatlı (-2/+80 oC) aralığında. Numunenin Hazırlanması Bitüm numunesi ıslatılarak akıcı hale getirilir ve içinde hava kabarcığı kalmayıncaya kadar karıştırılır. Bir pirinç levha üzerine yapışmayı önleyici bir madde (vazelin gibi) sürüldükten sonra halkalar levha üzerine konulur. İçinde hava kabarcığı kalmayacak şekilde karıştırılan numune bu halka içine halkanın üst seviyesini geçecek şekilde dökülür. Numune 1 saat süre ile soğutulur ve halka üzerinde taşan bitüm numuneleri ısıtılmış spatula yardımıyla kesilip atılır. Deneyin YapılıĢı Cam kaba 8,25 cm (3,25 inç)‘lik yüksekliğe ulaşacak şekilde 5 oC‘lik saf su konur. İçinde numune bulunan halka suyun içine sarkıtılır. Halkanın alt yüzü cam kabın dibinden 2,52 cm (1 inç) yukarıda, üst yüzey ise su seviyesinden 5,08 cm (2 inç) aşağıda bulunacak şekilde ayarlanır. Daha sonra bilye su dolu beher içine konulur. Termometre suya batırılır. Termometrenin cıva haznesinin altı halkanın alt yüzeyi ile aynı olacak seviyede ve halkaya yaklaşık 0,5 cm mesafede yerleştirilir. Ardından bilye alet yardımıyla beher tabanından alınarak halka üzerine numunenin ortasına yerleştirilir. Su sıcaklığı dakikada 5 oC artacak şekilde beher ısıtılmaya başlanır. Deneyin ilk 3 dakikadan sonraki en fazla 1 dakika aralıkta müsaade edilen sıcaklık yükselme hızından sapma en fazla 0,5 oC olmalıdır. Halka içindeki bitümlü maddenin cam kabın dibine temas ettiği anda termometrede okunan sıcaklık yumuşama noktası değeridir. Yumuşama noktası tayini iki numune ile yapılır. 42 ġekil 3. Yumuşama Noktası Deney Aletleri B- Parlama Noktası Deneyi Bu deney parlama noktası 79oC‘nin üstünde olan petrol ürünlerine uygulanır. Parlama noktası ısıtılan deney numunesinin buharına, deney alevinin temas ettirilmesi sonucunda numunenin parladığı fakat yanmaya devam etmediği en düşük sıcaklıktır. Petrol ürünlerinin parlama noktalarının bilinmesi özellikle uygulamalar sırasında doğabilecek tehlikelerin önlenmesi açısından çok önemlidir. Cihazlar Clevland açık kap cihazı: Bu cihaz deney kabı, ısıtma levhası, deney alevi çubuğu ve termometreden (-6 ile +400 oC) meydana gelir. Cihazın Hazırlanması Deney cihazı hava akımı olmayan yatay ve sabit bir yüzey üzerine yerleştirilmelidir. Deney sırasında parlama noktasını tespit edebilmek için deney yerinin aşırı ışık almaması gerekir. Deney kabı kullanılmadan önce iyice temizlenmelidir. Termometre tabanı numune kabının tabanından ¼ inç (0.635cm) yukarıda ve numune kabının yarıçapının ortasına dikey gelecek şekilde yerleştirilir. 43 Deneyin YapılıĢı Deney yapılacak bitümlü malzeme çalışma sıcaklığına kadar (140 - 160oC) ısıtıldıktan sonra deney kabına yüzeyinde hava kabarcığı kalmayacak şekilde seviye çizgisine kadar (seviye çizgisi bulunmuyorsa üstten 1 cm aşağıda kalacak şekilde) doldurulur. Numune sıcaklığı başlangıçta dakikada 14 – 17 oC artacak şekilde ayarlanmış numunenin beklenen parlama noktasına 28 oC yaklaştığı anda sıcaklık dakikada 5 – 6 oC artacak şekilde ısıtma hızı ayarlanır. Beklenen parlama noktasına en az 28 oC önceden başlanarak sıcaklığın her 3 oC yükselmesinde numune üzerinden deney alevi geçirilir. Deney alevinin çapı 4mm olmalıdır. Numune yüzeyindeki herhangi bir noktada tutuşma görüldüğünde termometreden okunan sıcaklık ―parlama noktası‖ olarak kaydedilir. Deney alevinin etrafında zaman zaman oluşabilen mavimsi alevi gerçek parlama ile karıştırmamak lazımdır. Numunenin yanma noktasını tayin etmek için ısıtmaya aynı hızla devam edilir. Tatbik edilen alev sonucu numune yüzeyinde 5 saniyeden fazla yanma meydana geldiği anda termometreden okunan sıcaklık ―yanma noktası‖ olarak kaydedilir. Sonuçların Gösterilmesi Deney yapılan yerde atmosfer basıncı 95.3 kPa‘dan küçük ise sonuçlara aşağıdaki düzeltme değerleri eklenmelidir. Aynı kişi tarafından aynı deney cihazı ile yapılan iki deney sonucu arasındaki fark 8 o C‘den fazla olmamalıdır. İki aynı laboratuarda elde edilen deney sonucu arasındaki fark 6 oC‘den fazla olmamalıdır. 44 Deney No: 8 Deney Adı: Venturimetre Deneyin yapıldığı yer: Hidrolik Laboratuarı GiriĢ Venturimetre cihazı, bir boru içinden geçen debinin ölçülmesinde kullanılmaktadır. Boru içinde akan akışkan tedricen daralan bir kesit boyunca mansap tarafındaki daha küçük çaplı bir boğaza yöneldiğinde, boğaz içindeki akışkanın hız, boru içindeki hızdan daha büyük olur. Bu hız artışıyla basınçta düşüş görülür. Böylece basınç değişimi ölçülerek suyun debisi hesaplanır Boğazın mansap tarafında akım hızı azalır ve hız düşerken basınç azalır. Deney Sisteminin Tanımı Şekil 1'de venturimetre şematik olarak görülmektedir. Venturi boyunca çeşitli noktalarda piyezometre tüpleri manometre tüplerine bağlanmıştır. Basınç muslukları sadece girişe ve boğaza yerleştirilmiştir. Bu iki yerde yapılın ölçüm debiyi belirlemek için yeterlidir. ġekil 1. Venturimetrenin şematik olarak gösterimi Venturimetre Teorisi ġekil 2 Bir venturimetre de ideal şartlar Şekil 2'de, bir noktada birleşen/ayrılan boru boyunca sıkışamaz akışkanın akışı görülmektedir Mansap bölgesindeki 1. kesitin alanı a1 , boğaz bölgesindeki 2. kesitin alanı a2 ve herhangi 45 bir başka kesitteki n. kesit alanı an 'dir Bu kesitlerdeki piyezometre yükleri h1 , h2 ve hn 'dir. Boru boyunca enerji kaybı olmadığı ve her bir kesitteki hız ve piyezometre yüklerinin sabit olduğu kabul edilirse, Bernoulli teoremi aşağıdaki gibi yazılabilir. u2 u12 u2 h1 2 h2 n hn 2g 2g 2g (1.1) burada u1 , u2 ve un , 1, 2 ve n kesitleri içindeki akış hızlarıdır Süreklilik denklemi aşağıdaki gibi yazılır. u1a1 u2 a2 un an Q (1.2) burada Q debiyi göstermektedir. Denklem (1.2)'deki u1 değeri denklem (1.1)'de yerine konulursa 2 u22 a2 u22 h h2 1 2 g a1 2g ifadesi elde edilir. u2 için bu denklemin çözümünden u2 2 g (h1 h2 ) 2 a 1 2 a1 elde edilir. Böylece denklem (1.2)'den debiyi şu şekilde yazabiliriz. Q a2 2 g (h1 h2 ) a 1 2 a1 2 (1.3) Pratikte 1 ve 2 kesitleri arasında bir miktar kayıp söz konusudur ve hız her iki kesitte de sabit değildir. Sonuç olarak debinin ölçülen değerleri genellikle denklem (1.3)'deki değerinden biraz daha küçüktür ve bu farklılık Q Ca2 2 g (h1 h2 ) a 1 2 a1 2 (1.4) şeklinde ifade edilir. Burada C deneyle elde edilen venturi debi katsayısıdır. Bir noktada birleşen/ayrılan boru boyunca ideal basınç dağılımı denklem (1.l)'den şu şekilde elde edilmiştir. 46 hn h1 u12 un2 2g Hesaplama ve hesaplamayla birlikte deneysel sonuçların karşılaştırılması amacıyla venturinin daralma bölgesindeki hız yükünün bir bölümünü (hn h1 ) olarak söylemek mümkündür. hn h1 u12 un2 u22 2 g u22 Süreklilik denkleminde hız oranlan yerine sağ taraftaki kesit oranlan konulursa ideal basınç dağılımı şöyle oluşur. 2 hn h1 a2 a2 u22 2 g a1 an 2 Akış debisi ise tartma tekniği ile ölçülür. Bu işlem devam ederken h1 ve h2 değerleri göstergeden okunur. (h1 h2 ) 'nin her değeri için uygun akış debisi ölçülmelidir. Ayarlanan tüm piyezometre tüplerinin okumaları yapılarak venturimetre boyunca basınç dağılımı belirlenir. Sayacın çapları ve piyezometre musluklarının durumları Şekil 3'de gösterilmiştir. ġekil 3. Piyezometre tüplerinin ve venturimetrenin durumu Ġdeal Basınç Dağılımı Tablo 1.1 Daralma bölgesindeki ideal hız dağılımı Piyezometre tüpü no. (n) A (1) B C D (2) E F G H J K L Kesitin Çapı, d n (mm) d2 dn 26 00 23.20 18.40 16.00 16.80 18.47 20.16 21.84 23.53 25.24 26.00 0.615 0.690 0.869 1.000 0.953 0.867 0.787 0.730 0.680 0.633 0.615 2 2 a2 a2 a2 an a1 an 0.144 0.000 0.226 -0.082 0.575 -0.431 1.000 -0.856 0.330 -0.686 0.565 -0.421 0.400 -0.256 0.289 -0.145 0.215 -0.071 0.168 -0.024 0.144 0.000 2 47 ÖlçülmüĢ Basınç Dağılımı Tablo 1.2 Venturi daralma bölgesi boyunca basınç dağılım ölçümleri Q 4.46 104 m3 s u2 0.251m Piyezometre tüpü 2 g no (n) hn (mm) hn h1 (m) A(l) B C D(2) E F G H J K L 247.5 228.5 140.5 6.0 26.0 112 0 150.5 176.0 193.0 204.0 209 0 0.0000 -0.0190 -0.1075 -0.2415 -0.2215 -0.1355 -0.0970 -0.0715 -0.0545 -0.0435 -0.0385 Q 2.96 104 m3 s u2 0.111m 2g hn h1 u22 2 g 0.000 -0 077 -0.429 -0.461 -0.880 -0.540 -0.388 -0.297 -0.216 -0.173 -0.153 hn (mm) 181.0 172.0 131.0 69.5 77.0 115.5 134.0 145.0 152.0 157.5 159.0 hn h1 (m) 0.0000 -0.0090 -0.0500 -0.1115 -0.1045 -0.0655 -0.0475 -0.0360 -0.0290 -0.0240 -0.0220 hn h1 u22 2 g 0.000 -0.081 -0.450 -1.004 -0.941 -0.590 -0.428 -0.324 -0.261 -0.216 -0.198 Tablo 1.1 ve Tablo 1.2'den hn h1 u 2 2 g ‘ye karşılık piyezometre tüplerinin başlangıç noktasına olan mesafeleri dikkate alınarak venturimetre boyunca ölçülmüş ve ideal basınç dağılımı aynı grafik üzerinde çizilir. Venturimetre Katsayısının (C) Hesabı Tablo 1.3 ve Tablo 1.4 hazırlanarak venturimetre debi katsayısı bulunur. Bu sonuçlardan yararlanılarak Q ile (h1 h2 )1 2 'nin ve Q ile C'nin değişimleri iki ayrı grafik üzerinde çizilir. Tablo 1.3 Münferit deney sonuçları Q 104 (m3 s) 4.46 4.34 4.06 3.74 3.42 2.96 2.53 1.78 1.11 h1 (mm) 247.5 246.0 232.5 215.5 201.1 181.0 159.5 136.5 121.0 h2 (mm) 6.0 13.0 25.5 41.0 56.0 69.5 79.5 97.0 105.0 h1 h2 (m) 0.2415 0.2330 0.2060 0.1745 0.1450 0.1115 0.0800 0.0395 0.0160 (h1 h2 )1 2 (m)1 2 0.492 0.483 0.454 0.418 0.381 0.334 0.283 0.199 0 126 48 Tablo 1.4 Münferit deney sonuçlarından hesaplanan C değerleri Q 104 (m3 s) 4.46 4.34 4.06 3.74 3.42 2.96 2.53 1.78 1.11 (h1 h2 )1 2 (m)1 2 C 0.492 0.483 0.454 0.418 0.381 0.334 0.283 0.199 0.126 0.940 0.938 0.920 0.930 0.938 0.928 0.930 0.932 0.925 49 Deney No: 9 Deney Adı: Yağış-Akış Simülasyonu Deneyi Deneyin yapıldığı yer: Hidrolik Laboratuarı Tanımlar Hidroloji: Hidroloji kelimesi hidro ve loji hecelerinden oluşmuştur. Hidro su, loji ise bilim anlamındadır. Hidroloji; atmosfer, yeryüzü ve yeraltındaki su buharı, yağış, akış, toprak nemi ve yeraltısuyu şeklinde oluşan suyun oluşumunu, yerel ve zamansal dağılımını inceleyen bilim dalıdır. YağıĢ: Atmosferdeki su buharının yoğunlaşarak sıvı veya katı olarak yerçekimi etkisiyle yeryüzüne inmesi olayına denir. Yağış, genellikle kar ve yağmur şeklinde olur. YağıĢ yüksekliği: Belli bir zaman süresinde yatay bir yüzey üzerine düşen ve düştüğü yerde kalarak biriktiği kabul edilen yağışın su sütunu cinsinden yüksekliğine denir. Yağış yüksekliği hidrolojik çalışmalarda çoğu zaman mm cinsinden gösterilir. 1 mm yağış 1 kg/m2 yağışa eşdeğerdir. YağıĢ Ģiddeti: Birim zamanda düşen yağış yüksekliğine denir. Hiyetograf: Yağış şiddetinin zamanla değişimini gösteren eğriye denir. Tekerrür-yineleme aralığı: Aynı şiddetli iki yağışın görülmesi arasında geçen ortalama yıl sayısıdır. Yağışın şiddeti, yağışın süresine ve tekerrür aralığına bağlıdır. Tekerrür aralığı arttıkça yağışın şiddeti artar, süresi arttıkça yağışın şiddeti azalır. Bu nedenle yerleşim yerlerinin yağmur suyu projeleri yapılırken, hesaplara esas alınacak yağmurun süresi ve tekerrür aralığı dikkatli bir şekilde belirlenmelidir. Hesap yağmurunun süresi, yerleşim yerinin eğimine göre belirlenir. Hesap yağmurunun süresi, az eğimli (Jz<1/50) yerlerde 15 dakika, orta eğimli (1/50<Jz<1/20) yerlerde 10 dakika ve fazla eğimli (Jz>1/20) yerlerde 5 dakika alınabilir. Hesap yağmurunun tekerrür aralığı ise, yerleşim yerinin büyüklüğüne ve önemine göre belirlenir. Büyük şehirlerin şehir merkezlerinde kıymetli işyerlerinin olduğu yerlerde 15-20 yıl, orta büyüklükteki şehirlerde 5-10 yıl, ilçelerde 2-5 yıl, köylerde ve kasabalarda 1-2 yıl alınabilir. Hidrograf: Bir akarsu kesitindeki akış miktarının (debinin) zamanla değişimini gösteren grafiktir. Hidrografı üç ana bölüm üzerinde incelemek gerekir. 1. Yükselme Eğrisi: Bu eğri oldukça dik olup, şekli yağışın özelliklerine, zeminin yağış öncesi şartlarına ve havza özelliklerine göre değişir. 2. Tepe noktası: Bu noktada debi maksimum değerden geçer. Havza üzerinde üniform dağılmış bir yağış halinde tepe noktası yağışın bitmesinden sonra görülür. 3. Çekilme eğrisi: Yükselme eğrisine göre çok daha yatık olan bu eğrinin şekli özellikle havzanın karakterine bağlıdır. 50 Hidrograf Debi Tepe noktası 130 120 110 100 90 80 70 60 50 40 Çekilme eğrisi Yükselme eğrisi 0 20 40 60 80 100 Zaman Hidroloji Deney Cihazının Tanıtılması Model havza, 2 m uzunluğunda, 1 m genişliğinde ve 180 mm derinliğinde granüler malzemeden oluşmuştur. Şekil 1‘de cihazın yandan görünümü verilmiştir. Şekil 1'de görülen "A" vanasının açık olması ve diğer vanaların kapalı olması halinde pompa haznedeki suyu tanktan alıp tekrar tanka vererek sirküle eder. "B" vanası açık ise su rotametreden geçerek (max 22 L/dak) yukarıdaki fıskiyeye ulaşır ve yağmurlama işleminin başlamasını sağlar. "A" ve "B" vanalarının açılma miktarı ile yağmur miktarı ayarlanabilir. Şekil 1‘de görüldüğü gibi haznenin iç kısmı uygun bir granüler malzeme ile kaplanarak model havzası oluşturulmuştur. Havzanın iki kenarında savak vardır. "E" vanasının açılmasıyla su bütün havzaya uniform bir şekilde dağılmaktadır. "E" vanasının kapatılması ile ise yağışın sadece havzanın üst kısmında oluşması sağlanacaktır. Böylece yağışın simülasyonu önce "E" vanasının açık olması ve sonrada kapalı olması hallerinde uygulanabilir. Yağış sırasında etrafa suyun sıçramasını önlemek amacıyla cihazın dört tarafı şeffaf bir fleksiglas malzemeden yapılmış levhalarla çevrilmiştir. Ayrıca cihazda havza eğimini ayarlamaya yarayan bir mekanizma bulunmaktadır. Şekil 2' de görülen savak havzadan geçen akışın debisini ölçmeye yaramaktadır. Deneyin YapılıĢı Yağış ile akış arasındaki ilişkinin belirlenebilmesi için öncelikle kuyulara kumanda eden F, G, H ve I vanalarının kapatılması gerekmektedir. Ayrıca A, B ve E vanaları açık C ve D vanalarının da kapalı olmasına dikkat edilmelidir. Cihazın her iki ucunda bulunan ayarlanabilir savaklar su girişinin önlenmesi amacıyla su seviyesinden daha yukarıya çıkartılmalıdır. Bütün bu işlemlerin amacı, havzadan gelen akışın tamamen dikdörtgen savaktan geçmesini sağlayarak ölçümlerin yapılabilmesidir. Daha sonra pompa çalıştırılır ve B vanası (gerekiyorsa A vanası da) üstteki fıskiyelerden havzaya su verecek şekilde ayarlanır. Rotametreden geçen su miktarı okunur. Yağışın başlamasından itibaren kronometre ile belirlenen yağış süresi boyunca dikdörtgen savaktan geçen su miktarı 30 veya 60 saniyelik aralıklarla okunur ve belli bir süre sonra B vanası kapatılarak yağış durdurulur. Yağışın durması akışın bitmesi anlamına gelmediği için dikdörtgen savaktaki seviye ölçümlerine havzadan gelen su bitinceye kadar devam edilir. Yağış süresi genellikle 5-10 dakika arasında seçilmelidir. Yağışın bitmesinden sonra pompanın çalışması da durdurulabilir.Dikdörtgenden savaktan geçen ve belirli bir zaman 51 aralıklarıyla ölçülen su seviyeleri Q-h kalibrasyon eğrileri yardımıyla akışa dönüştürülerek Tablo doldurulur.Elde edilen tablo yardımıyla zaman absise, akış ordinata yazılarak akış hidrografı elde edilmiş olur.Akış hidrografının altında kalan alan da toplam hacmini verecektir.Deneylerin bitiminde B,C ve D vanaları kapatılmalıdır. Zaman (dak) E vanası açık Savak Seviyesi(mm) Debi (l/dak) 0 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 4.5 5.0 5.5 6.0 6.5 7.0 7.5 8.0 8.5 9.0 9.5 10.0 10.5 11.0 11.5 12.0 13.0 14.0 15.0 16.0 20.0 24.0 52 ġekil 1. Cihazın Yandan Görünümü 53 ġekil 2. Keskin kenarlı dikdörtgen savak 54 Deney No: 10 Deney Adı: Dane Birim Hacim Ağırlığının Belirlenmesi (γs) ve Elek Analizi Deneyleri Deneyin yapıldığı yer: Geoteknik Laboratuarı Deney Raporlarının Hazırlanması BaĢlık sayfası: Deney raporunun ilk sayfasını başlık sayfası olarak düzenleyiniz. Başlık sayfasının oluştururken aşağıdaki tabloyu doldurunuz. Dersin Adı: Ad ve Soyadı: Numarası: Deney Numarası: Lab. Grubu: Deney Adı ve Numarası: Deney Tarihi: Deneyin amacı: Deney raporunun ikinci sayfasının başına deneyin adını yazdıktan sonra yaptığınız deneyin amacını yazınız. Bu kısma deneyin hangi amaçla yapıldığını ve hangi malzeme üzerinde yapıldığını yazınız. Deney Düzeneği: Yapılan deneye ait düzeneğin basit bir diyagramını çiziniz ve düzeneği kısaca tanıtınız. Düzeneğin altına ismini yazınız. Teori: Konu hakkında yeterince bilgi sahibi olduğunuzu gösterecek şekilde deneyin teorisini yazınız. Deneyin Metodu: Deney süresince tam olarak ne yaptığınızı ve (eğer deney kısa kesilmiş ise) yeterince zamana sahip olmanız durumunda ne yapmanız gerektiğini kısaca anlatınız. Hesaplamalar: Mümkün olduğu sürece her hesaplamayı tablo halinde yapınız. Grafik olarak sunacağınız her değeri bu bölümde tam olarak veriniz. Sonuçlar: Sonuçlara ait her değeri uygun birimler ile tablo halinde sununuz. Her tablo ve grafiğe isim ve numara veriniz. 55 Grafikler: Kontrol ettiğiniz veya kontrollü olarak değiştirdiğiniz her veriyi (örneğin; su muhtevası, hücre basıncı, zaman, konsolidasyon basıncı v.b) yatayda ve ölçtüğünüz etkileri (mukavemet, kuru birim hacim ağırlık, sıkışma miktarı, geçen su miktarı, v.b) düşey eksende gösteriniz. Kolay çizim ve grafik kâğıdından en iyi şekilde yararlanabileceğiniz bir ölçek kullanınız. Eksenleri isimlendirip kullanılan birimleri mutlaka belirtiniz. Her grafiği isimlendiriniz ve bir numara veriniz. Eğer birden fazla teste ait veri aynı grafikte gösterilmişse bunların birbirinden ayırt edilebilecek şekilde balıklandırınız. Sonuçların tartıĢılması: Deney raporunun en önemli kısmı bu bölümdür. Deneyi anlayıp anlamadığınızı, deney hakkında bilgi sahibi olup olmadığınızı ve bu bilgilerden ne derece yararlandığınızı bu bölüm göstermektedir. Bu kısımda aşağıdaki gibi sorulara cevap vermeye çalışınız. Bu sorular sadece size kılavuz olarak verilmiştir ve farklı deneylerde başka irdelemeler yapmak gerekebilir. Elde ettiğiniz sonuçların deneyin teorisi ile ilgisi ve uygunluğu nedir? Ne tür zeminler bu şekilde test edilebilir? Aynı değişkenliği belirlemenin diğer yöntemleri nelerdir? Deneyi yapanın kişisel hataları sonuçları ne derece etkileyebilir? Sonuçlarınız beklenenden çok farklı çıktı ise bu noktayı özellikle irdeleyiniz. Deneyin başarısını engelleyecek başka ne gibi etmenler vardır ve sonuçların hassasiyetini nasıl artırabilirsiniz?( mesela; birkaç testin ortalamasını almak, geçirimlilik deneyi numunesinin test öncesinde havasını almak, sonucu değiştirebilecek büyük tanelerin etkisini azaltmak için daha büyük numuneler kullanmak v.b) Literatürde , ( bunlar kitaplarınız olabileceği gibi hazırlanmış başka laboratuar raporları ve konu üzerine yazılmış çeşitli bilimsel yayınlar kullanabilirsiniz) belirlediğiniz değerler için verilen tipik değerler ya da değer aralıkları nelerdir? Sizin değerleriniz bunlarla ne derece uyuşmaktadır. Hangi mühendislik problemlerinin çözümünde bu test sonuçları kullanılabilir? Değerlendirme: Vardığınız kesin sonuçların ve kanaatlerin bir özetini bu kısımda yazınız. Raporun tertibi: Deney raporunu bilgisayarda yazınız ve bir dosya içinde hazırlayınız. Her kısma uygun bir başlık veriniz. Yeni bir başlığa geçerken ve paragraf arasında bir satır boşluk bırakınız. Sağ ve sol taraftan (zımbalama v.s‘ nin okumayı engellemesine izin vermeyecek kadar) yeterince boşluk bırakınız. Dane Birim Hacim Ağırlığı Dane kısmının (boşluksuz) birim hacim ağırlığı olarak tanımlanır ve ağırlığının tanelerin toplam (boşluksuz) hacmine oranı olarak ifade edilir. s= Wdane / Vtane …………………….………………..…………….………………..………(9) 56 Dane birim hacim ağırlığı belirlemede, iri taneli zeminler için yaklaşık 1 litrelik kavanoz biçimli ve ince taneli zeminler için daha küçük hacimli (50-100 cm3), piknometre denilen cam şişeler kullanılır. Deney için hassas teraziler(0,001 gr hassaslıklı ) kullanılır. Kullanılan damıtık su veya karışımın içerisinde hava kalmamasına özen gösterilir. Bunun için vakum,karıştırma , sallama gibi işlemler uygulanır. Ayrıca suyun birim hacim ağırlığı, sıcaklıkla değiştiğinden ; deney sabit sıcaklıklı ortamda yapılılır ve suyun birim hacim ağırlığı kullanılan sıcaklığa göre düzeltilir. Piknometre damıtık su ile doldurulup dışı iyice kurulandıktan sonra tartılır (W1). Kurutulmuş , elle ufalanarak veya sert lastik bir tokmakla bir kap içinde dövülerek tanelenmiş zeminden belli bir miktar alınır (WK). Miktarı belli olan bu zemin, piknometrenin içine kayıp sız olarak aktarılır, üzerine damıtık su ilave edilerek tartılır(W2). Aşağıdaki bağıntıdan zeminin tane birim hacim ağırlığı hesaplanır. S WK WK ( W2 W1 ) Dane birim hacim ağırlığı, danelerin meydana geldiği kayaca (minerale) bağlı olarak değişik değerler alır. Çoğu zeminler için 2.60-2.80 g/cm3 arasında değere sahiptir. Gs s s w w Rölatif Sıkılık Zemini teşkil eden danelerin aralarında az veya çok boşluk bulunduğuna göre sıkılık çok veya az diye ifade edilir. Bir zemin ne kadar sıkı ise o zemin o kadar az sıkışabilir ve az oturur, içsel sürtünme açısı da büyük olur. Kum çakıl gibi ayrık daneli (kohezyonsuz) zeminlerde zeminin sıkılık durumunu yansıtan rölatif sıkılık; Dr= (emax – e) / (emax – emin) ……….…………………………..……………………………(10) bağıntısından hesaplanır. Burada; emax (maksimum boşluk oranı) zeminin en gevşek (en çok boşluklu) durumundaki boşluk oranı, emin 8minimum boşluk oranı) zeminin en sıkı (en az boşluklu) durumundaki boşluk oranı, e zeminin rölatif sıkılığının belirlenmek istendiği durumuna ait boşluk oranıdır. Birimsiz olarak gösterilen Dr, ondalık veya yüzdelik bir sayı ifade edilir. En sıkı durumda 1 (% 100) ve en gevşek durumda 0 (% 0) sınır değerlerini alır. Zeminler rölatif sıkılık değerlerine göre sınıflandırılabilir (Tablo 3). 57 Tablo 3. Rölatif Sıkılığa Göre Zeminlerin Sınıflandırılması Rölatif Sıkılık (%) 0-15 15-35 35-65 65-85 85-100 Sıkılık Durumu Çok gevşek Gevşek Orta sıkı Sıkı Çok sıkı Sıkılık gevşek kumda 0-0,33, sıkı kumda 0,33-0,66 ve çok sıkı kumlarda ise 0,66-1 arasında değişir. Rölatif Sıkılık Deneyi Minimum Birim Hacim Ağırlığı 1- Etüvde kurutulan malzeme, max dane çapı 3/8" veya daha az kuru malzeme ölçü kalıbı içerisine gevşek olacak şekilde huni ile devamlı bir akım halinde dökülür. Serbest düşüş yüksekliği 2 cm‘ dır. Yerleştirme sarsıntısı yapılmadan üniform kalınlıkta tabakalar halinde 58 merkeze doğru spiral bir hareket verilerek yapılır. 3/8" den daha büyük çaplı malzemeler kepçe vasıtasıyla ölçü kabına boşaltılır ve birbiri üzerinden kayarak kaba yerleştirilir. 2- Ölçü kabının üst seviyesinden taşan fazlalık kaba bir sarsıntı vermeden dikkatli olarak alınır. Yani numune kabın üst seviyesinde tesviye edilir. 3- Zemin dolu kabın ağırlığı tartılıp, kaydedilir. .Maksimum Birim Hacim Ağırlığı 1- Zemin numunesi su ile doygun hale getirilir ve yeteri derecede karıştırılır. 2- Doymuş numune ağır ağır ölçü kalıbı içine konulur, bu sırada vibratör çalıştırılarak titreşim sağlanır. Vibratör, doldurma yapıldıktan sonra minimum 1 dakika kadar çalıştırılır. Fazla su ve ince malzemenin kabın üstünden akması sağlanır. 3- Malzeme fazlaca doldurulduktan sonra seviye düzeltilir. Kabın etrafındaki su ve birikintiler temizlenir içi numune dolu olan kap tartılır ve sonuç yazılır. 4- Malzeme karıştırma kabına dökülerek kuru ve yaş ağırlıkları tartılır. Daha sonra etüve konularak numunenin su muhtevası bulunur. Hesap Yöntemi W1= Ölçü kabı ağırlığı V = Ölçü kabı hacmi W2= Min. birim hacim ağırlığı deneyinde Kuru Ağırlık + Kap Ağırlığı W3= Max. birim hacim ağırlığı deneyinde Yaş Ağırlık + Kap Ağırlığı = Max. birim hacim ağırlığı deneyinde su muhtevasını belirtmek üzere; γkmin, γkmax, γkmin= (W2 – W1) / V………………………………………..……………………………….(11) γkmax= [(W3 – W1)/V] / (1+)…………………………………………………..…………...(12) ifadeleriyle hesaplanır. k= Arazideki kuru birim hacim ağırlığını belirtmek üzere; Rölatif sıkılık, Dr=100*[γkmax(γk - γkmin)] / [γkγkmax - γkmin )] …………...………………………………..…(13) bağıntısıyla hesaplanır. 59 60 Elek Analizi Deneyi Zemin Kayaların mekanik ve kimyasal etkenlerle ayrışması ve parçalanması sonucu oluşan katı parçacıkların ayrıştığı yerde veya değişik (su, rüzgar, buzullar) etkiler altında taşındıktan sonra, çok farklı ortamlarda çökelmesi sonucu oluşmaktadır. Zeminler iki ana gruba ayrılırlar: 1. Rezidüel Zeminler: yerinde oluĢmuĢ zeminlerdir. 2. TaĢınarak oluĢmuĢ zeminler: Glacial Zeminler: buzul etkisiyle oluşmuş zeminlerdir. Alluvial Zeminler: suyun taşıyarak oluşturduğu zeminler Lacustrine Zeminler: göllerde oluşmuş zeminler Marine Zeminler: denizlerde oluşmuş zeminler Aeolian Zeminler: rüzgar etkisiyle oluşmuş zeminler Colluvial Zeminler:yerçekimi etkisiyle oluşmuş zewminler 61 Zemin Mekaniğinin KarĢılaĢtığı Problemler: Stabilite Problemleri: Zeminin mukavemetinin tamamen ve ani olarak ortadan kalkması ile ilgilenir. 1. Temel zemini göçmesi 2. Şev kaymaları 3. İstinat duvarı devrilmesi Deformasyon Problemleri: Yük altında zeminlerde oluşan plastik ve elastik hacim değişimleri ve su muhtevası ile suyun içindeki hareketin bu deformasyonlara etkisi. 1. Oturma problemleri 2. Gerilme dağılımları 3. Zemin içindeki su hareketi Zeminlerin Mühendislik Özellikleri: Mukavemet Özellikleri: 1. Taşıma Gücü 2. Oturma (kayma mukavemeti) (ani, konsolidasyon ve ikincil konsolidasyon oturması) İndex Özellikleri: 1. Dane özellikleri 2. Bünye özellikleri (çap, boy, mineroloji, pürüzlülük v.b.) (katı-sıvı-gaz ilişkileri) ġekil 1. Zeminlerin dane biçimleri Tablo 1. Başlıca kil minerallerinin özellikleri Dane Spesifik Kalınlığı Dane Çapı Yüzey Kil Minerali (x10-6mm) (x10-6mm) (km2/kg) Kaolin 50-2000 300-4000 0.0015 Klorit 30 10000 0.08 İllit 30 10000 0.08 Montmorillonit 3 100-1000 0.8 62 1.3. Katı-Sıvı-Gaz ĠliĢkileri: ġekil 2. Katı-Sıvı-Gaz İlişkileri Su Muhtevası, w = Boşluk Oranı, e = Porozite, n = Vb V MW x100 MS Vb VS Dane Yoğunluğu, s= Toplam Yoğunluk, MS VS = M V Mk V 63 Kuru Yoğunluk, , k = Suya Doygunluk Derecesi, S = Suya Doygun Yoğunluk , d= VW x100 Vb M k W Vb V Su Altında Yoğunluk, A= (d-W) w. s= e.S. W Zeminlerin Ġndeks Özellikleri İnşaat mühendisliğinde zemin olarak nitelendirilen malzemenin birbirinden çok farklı özelliklere sahip, birçok malzemeyi tanımlamakta kullanılan genel bir ifadedir. Zeminlerin belirli standart sistemlere göre sınıflandırılmasını sağlayan ve mühendislik özellikleri hakkında bazı önemli bilgileri veren bu özelliklerine indeks özellikleri adı verilmektedir. Zeminlerin, kayaların ayrışması sonucu oluşan katı daneler ile bunlar arasındaki su ve hava ile dolu boşlukların meydana geldiği bilinmektedir. Bazı zeminlerin içinde ise organik maddeler gibi bazı katkı maddeleri de bulunabilmektedir. Zeminlerin indeks özelliklerini iki ayrı grup içinde düşünmek mümkün olmaktadır. a. Dane Özellikleri: Zemini oluşturan katı danelerin boyutları, biçimleri, yoğunlukları ve minerolojik karakteristikleri gibi özelliklerdir. b. Kütle Özellikleri: Zemini oluşturan katı, sıvı ve gaz (hava) kısımlarının birbirine göre hacim veya ağırlık oranları, zeminin dokusu, kıvamı ve iç yapısı gibi bünyesel özellikleridir. Zeminlerin Sınıflandırılması Zeminlerin özelliklerine göre gruplandırmak amacıyla zeminler sınıflandırılır. Bir çok sınıflandırma sistemi mevcuttur: 2. 3. 4. 5. Dane çapına göre sınıflandırma (M.I.T.) Üçgen sınıflandırma AASHO sınıflandırması USCS sınıflandırması Zeminleri sınıflandırabilmek için bazı özelliklerini bilmek gerekir: 1. Dane boyu (granülometri) dağılımı 2. Kıvam limitleri 64 0 100 10 90 20 80 70 40 Clay 60 Sandy Clay Silty Clay 40 70 ) s (% 50 60 e Siz 50 Sa n d y Cla Siz es (% ) 30 30 80 Clay-Sand Clay-Silt 20 90 100 Silty Sand 10 Sandy Silt Sand 0 0 10 20 30 40 50 60 Silt Sizes (%) 70 80 90 100 LOWER MISSISSIPPI VALLEY DIVISION, U. S. ENGINEER DEPT. ġekil 3. Üçgen sınıflandırma ġekil 4. MIT sınıflandırması 65 ġekil 5. Karayolları (AASHTO) Zemin Sınıflandırma Sistemi 66 ġekil 6. Birleştirilmiş Zemin Sınıflandırma Sistemi (USCS) 67 60 50 Plasticity index PI (%) CH 40 30 MH&OH 20 CL 10 ML&OL CL&ML 0 0 20 40 60 80 100 Liquid limit LL (%) ġekil 7. Plastisite kartı Laboratuar Deneyleri Laboratuarda daha önceden alınmış sondajlar sonucu elde edilen tüp (örselenmemiş), gerekse kavanoz (örselenmiş) numunelerle yapılan deneylerden zeminin geoteknik özellikleri hakkında bilgi edinilmektedir. 1. Elek Analizi Elek analizi için elekler kullanılır. Elekler, genellikle kare gözlüdürler ve her eleğin bir adı vardır. İri gözlü elekler inch (1 inch=2,54 cm) olarak adlandırılırken, ince gözlü elekler bir sayı (rakam) ile adlandırılır. Elekte bir kare kenar uzunluğuna, elek göz çapı denilir ve bu, tane çapına karşılık gelir. Tablo 2.‘de, amerikan (ASTM) ve İngiliz (BS) standartlarına göre elekler ve ilgili bilgiler görülmektedir. Elek analizi için bir miktar yaş zemin alınır, etüvde kurutulur, tanelenir. Böylece böylece hazırlanmış zeminden belli bir miktar (birkaç yüz gramdan, birkaç kg‘ a kadar değişiyor) zemin, bir dizi elekten elenir. Elek dizisinden elekler üstten aşağıya, iri gözlüden, ince gözlüye doğru sıralanır. 68 Ağırlığı belli zemin, dizinin en üstündeki eleğe boşaltılır. Eleme elle veya genellikle bir sarsma makinası ile yapılır. Eleme sonunda, her elek üstünde kalan zemin miktarı tartılarak belirlenir. Her bir elek için, geçen yüzde (%P), %P= Elekten Geçen Zemin Miktarı / Elemeye Giren Tüm Zemin………………….(1) bağıntısıyla belirlenir. Tane büyüklüğü (çapı) dağılım eğrisi; yatay eksende tane çapı (mm) ve düşey eksende geçen yüzdeleri olmak üzere çizilen bir eğridir. Yatay eksen logaritmik olup, tane çapı, genellikle soldan sağa doğru büyür. Elek göz çapı (tane çapı, D) ve geçen yüzde (%P) değerleri kullanılarak noktalar işaretlenir ve bu noktalar birleştirilerek tane çapı büyüklüğü eğrisi elde edilir. Tablo 2. Amerikan ve İngiliz Standartlarına göre elekler Amerikan Elekleri ASTM: E 11-1961 Elek No Çap (mm) 2" 50,800 1*1/2" 38,100 ¾" 19,00 3/8" 9,510 4 4,760 7 2,830 8 2,380 10 2,000 14 1,410 16 1,190 18 1,000 25 0,707 30 0,590 35 0,500 40 0,420 45 0,354 50 0,297 60 0,250 70 0,210 80 0,177 100 0,149 120 0,125 170 0,088 200 0,074 230 0,063 325 0,044 Ġngiliz Elekleri BS: 410-1962 Elek No Çap (mm) 2" 50,800 1*1/2" 38,100 3/4" 19,050 3/8" 9,520 4 4,760 7 2,800 8 2,400 10 2,000 14 1,400 16 2,200 18 1,000 25 0,710 30 0,600 35 0,500 40 0,420 45 0,355 50 0,300 60 0,250 70 0,210 80 0,180 100 0,150 120 0,125 170 0,088 200 0,075 230 0,063 325 0,045 Elek Analizi Deneyi Deneyin yapımı için bir miktar yaş zemin alınır, etüvde kurutulur ve tanelenir. Hazırlanmış zeminden belli bir miktar alınarak bir dizi elekten elenir. Elek No.(3/8, 3/16, 7, 18, 36, 72, 69 100, 200). Ağırlığı belli zemin, dizinin en üstünde kalan zemin miktarı tartılarak belirlenir. Toplam numune ağırlığı esas alınarak her bir elekte kalan malzemenin yüzdesi hesaplanır. 200 No‘ lu elekten geçen yüzde ise, eleklerde kalan yüzdelerin %100‘ den çıkarılmasıyla bulunur ve alt kaptaki malzemenin tartılmasıyla hesaplanır. Her bir elek için geçen yüzde (% P) hesaplanır. ġekil 8. Elek analizinde kullanılan elekler 70 Granülometri Eğrisi 100 90 80 Geçen Yüzde (%) 70 60 50 40 30 20 10 0 0.0001 0.001 0.01 0.1 1 10 100 Elek Çapı (mm) ġekil 9. Dane boyu (granülometri) eğrileri 71 72 73 74 0 0.001 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 Percent Finer 0.002 0.006 0.01 0.02 52 36 25 2 B.S. SIEVE SIZES 18 14 10 7 1/" 8 ASTM SIEVE SIZES 20 16 12 8 6 0.6 0.1 0.2 1 Equivalent Particle Size (mm) 0.06 300 200 150 100 72 200 140 100 70 50 40 30 " 6 /16" " 3 4 10 /" 8 3 /" 8 3 20 " “ " 1" 1 " " “ " 1" 1 " 60 2" 2" Islak Analiz Zeminin 74 mikron (0.0074 mm veya 200 No.lu elek) dan küçük taneli kısmı için ıslak analiz uygulanır. Çünkü bu göz büyüklüğünden daha küçük eleklerin yapımında ve kullanılmasında çeşitli zorluklar vardır. Islak analizde; 200 No.lu elekten geçen zeminden belli bir miktar alınarak, cam silindir içinde damıtık su ile karıştırılarak bir süspansiyon (zemin + su karışımı) hazırlanır ve taneler su içinde çökmeye bırakılırlar. Islak analiz hesabında Stokes yasasından yararlanılır. Stokes Yasasına göre küresel tanelerin bir sıvı içinde çökmelerinin hızı, V= D2 s - su) / 18η …………………………………………………………….…(2) bağıntısıyla hesaplanır. Burada; D : Çöken tanenin çapı (cm) V: Çökme hızı (cm/sn) η: Sıvının vizkozitesi (gsn/cm2) dir. Suyun birim hacim ağırlığı 1 g/cm3 olarak alınırsa çöken danenin çapı, mm olarak ______________ s – 1) ………………………..….……………….…(3) bağıntısıyla hesaplanır. Pipet Yöntemi Bu yöntemde, 200 No.lu elekten (0,074 mm) geçen zeminden bir miktar (25-100g.) alınır. Bununla cam bir tüp içinde, toplam 500 cm3 lük bir süspansiyon hazırlanır. Tanelerin kümeleşmesini önlemek için, süspansiyona dağıtıcı (katkı maddesi) katılır. En çok kullanılan dağıtıcılar, sodium oxalate, sodium silicate, sodium hexametaphosphate vb. dir. Bir karıştırıcıda (mikserde) iyice karıştırılan süspansiyon, cam tüp içine aktarılır ve deney boyunca sabit sıcaklık sağlayan bir su banyosuna yerleştirilir . Deney başladıktan sonra, başlangıçtan itibaren belli süreler sonunda (1, 2, 4, 15, 30 dakika, 1, 2, 4, 5, 16, 24 saat gibi), pipet denilen bir aletle, süspansiyon yüzeyinden itibaren 10 cm derinlikten, 10 cm3 lük süspansiyon örnekleri alınır. Bu örnekler, etüve konularak kurutulur, Wk kuru ağırlıklar hassas terazilerde tartılarak belirlenir. Başlangıçtan itibaren t1 zaman sonra, süspansiyonda, yüzden itibaren ilk 10 cm lik derinlikte, D1=√He / 90t ………………………………………………………………………...…(4) bağıntısıyla hesaplanan D1 çaplı veya daha büyük çaplı dane bulunmaz. Çünkü, D1 çaplı veya daha büyük çaplı taneler, Stokes Yasasına göre, en az 10 cm çökmüşlerdir. Bu olaya, zemini D1 çaplı elekten eleme gibi bakılabilir. D1 çaplı geçen yüzde, 75 %P'=Alınan örnekte, 1 cm3 teki zemin miktarı/Başlangıçta, süspansiyonda 1 cm3 teki zemin miktarı…(5) 200 No.lu elekten geçen zemine göre tanımlanan %P' nun, mekanik analize tabi tutulan tüm zemine göre, %P=%P'(200 No.lu elekten gçen zemin miktarı/Elemeye tabi tutulan tüm zemin miktarı)…(6) şeklinde ifade edilir. Islak analiz için kullanılacak zeminin elde edilmesinde; 2 mm lik elek (10 No.lu elrk) ten geçen zeminin; ince tanelerin, kum tanelerine yapışmış olması olasılığına karşı, 200 No.lu elek üzerinde su ile yıkanması tavsiye edilmektedir. Yıkama suyuna bir miktar dağıtıcı katılır. 200 No.lu elek üzerinde kalan zemin kurutularak, takip eden eleklerde elenir. 200 no altına geçen süspansiyon kurutularak veya kurutulmadan ıslak analiz için kullanılır. Hidrometre yöntemi 200 nolu elekten geçen zeminden bir miktar alınarak, pipet yöntemindekine benzer olarak, silindirik cam kap içinde 1000 cm3‘lük bir süspansiyon hazırlanır. Deney başlangıcından itibaren, belli süreler sonunda, süspansiyonun birim hacim ağırlığı, hidrometre denilen alet yardımıyla ölçülür. Hidrometre şekilde görüleceği üzere, bir gövde ve bir ince uzun boyun kısmından oluşan cam bir alet olup, sıvı veya süspansiyonların birim hacim ağırlığını ölçmede kullanılır. ġekil 10. Hidrometre aleti 76 77 78 Deney No: 11 Deney Adı: Kıvam Limitlerinin Belirlenmesi Deneyin yapıldığı yer: Geoteknik Laboratuarı A - Su Muhtevasının Belirlenmesi Araç Ve Gereçler 1. Cam kap 2. Tartı aleti(0,1 g hassasiyetli) 3.Etüv (sürekli olarak 105-110 oC sıcaklık sağlayabilen) Deneyin YapılıĢı 1. Deneyde kullanılacak cam kabı tartarak darası belirlenir (W1) 2. Su muhtevası bulunmak istenen yaş numune cam kabın içerisine konulur ve tekrar tartılır (W2) 3. Numune etüvde 24 saat bekletilir 4. Kuruyan numune etüvden alınıp tekrar tartılır (W3) w(%)=Su ağırlığı/Kuru ağırlık*100 w(%)=(W2 – W3)/( W3 - W1)*100 79 B - Atterberg Limitleri İnce taneli zeminler. su içeriklerinin değişmesi ile sıvı, plastik ve katı malzeme davranışlarına sahip olabilmektedirler. İnce taneli zeminlerin bu değişik hallerini belirleyen sınır su içerikleri, kıvam (Atterberg) deneyleri ile elde edilir 1. Likit Limit Zeminin sıvı gibi davranmaya başladığı minimum su muhtevasıdır. Bunun belirlenmesinde iki metot kullanılmaktadır a. Konik penetrometre metodu b. Casagrande Metodu Konik Penetrometre Metodu Konik penetrometre yönteminde amaç; belli ağırlıktaki bir konik ucun 5 sn süreyle bir kap içine doldurulmuş zemine batma miktarını ölçerek farklı su içerikleri için su içeriği-batma miktarı ilişkisinden likit limiti belirlemektir. Araç Ve Gereçler 1. Penetrometre deney aleti 2. spatula 3. Konik uç : Paslanmaz çelik veya duralimin 35 mm boylu, yüzeyi cilalı, tepe açısı 30°±1° olan, (Koninin üst şaft ve mikrometre ile kütlesi 80,00 g ± 0,05 g olacaktır) 4. Metal kap 5. Porselen pota 6. Desikatör 7. Çelik cetvel 8. Etüv 9. Tartı Deneyin YapılıĢı 1. 40 no‘lu elek altına geçen malzeme iyice karıştırılarak 250 gr alınır. Bu malzeme üzerine damıtık su eklenerek macun kıvamına gelinceye kadar porselen potada spatula ile karıştırılır. 2. Hazırlanan numune metal deney kabına sıkıca, içinde hava kabarcığı kalmayacak şekilde yerleştirildikten sonra yüzeyi çelik cetvelle tesviye edilir ve penetrometre tabanına koyulur. 3. Koni zeminin yüzünü belirsizce çizecek düzeye indirilir ve mikrometre sıfır okuması alınır. Sonra düğmeye 5±1 saniye süreyle basılır. Süre sonunda son mikrometre okuması yapılır. İki okuma arasındaki fark koni penetrasyonudur. 4. Koni kaldırılıp dikkatle temizlenir.10g kadar bir su muhtevası örneği koni deliği civarından alınır ve su içeriği bulunur. 5. Yukarıdaki işlemler numuneye su eklenerek en az üç kez daha değişik su içeriklerinde yapılır. Bu su içerikleri penetrasyon değerlerinin 15 ile 25 mm arasında değişeceği biçimde ayarlanmalıdır. Kural olarak deney kurudan ıslak karışıma doğru yürütülür ve koniyle deney kabı her denemeden sonra temizlenir. Saptanan her batma miktarı için su içeriği belirlenmesi yapılır. 80 Batma miktarları ve bunlara karşılık gelen su içeriği değerlerinden akış eğrisi çizilir. Akış eğrisi numunenin belli bir su içeriği ve buna karşılık gelen batma miktarı arasındaki bağıntıyı gösteren bir eğridir. Akış eğrisinde 20 mm ye karşılık gelen su içeriği değeri, o zeminin likit limitidir. 81 Casagrande Metodu Araç Ve Gereçler 1. Casagrande Likit limit aleti 2. Oluk açma bıçağı 3. Terazi (001 gr duyarlılıkta) 4. Etüv 5. Desikatör 6. Rutubet kapları 7. Porselen pota 8. Spatula Deneyin YapılıĢı 1. 40 no‘lu elek altına geçen malzeme iyice karıştırılarak 100 gr alınır. 2. Bu malzeme üzerine damıtık su eklenerek macun kıvamına gelinceye kadar porselen potada Spatula ile karıştırılır. 3. Hazırlanan bu macun kıvamındaki zeminden bir parça alınarak likit limit aletinin yarım küre içerisine en derin kısmı 1 cm olacak şekilde sıvanır. 4. Oluk açına bıçağı kullanılarak zemin belirgin bir biçimde iki eşit kısma bölünür. Bu işlem sırasında oluk açma bıçağı, değme noktasında küre kapağına dik tutulmalıdır. 5. Saniyede iki dönme yapacak hızda yatay kol döndürülerek zeminin ayrık ki parçasının 1 cm boyunca birleşmesini sağlayacak darbe sayısı saptanır. Oluk tabanındaki kapanma, zeminin kayması şeklinde değil. akarak kapanması şeklinde olmalıdır. 6 Su içeriği belirlenmesi için, kapanan bölgeden yaklaşık 10 gr numune alınır. 7. Küre kapağında kalan malzeme porselen pota içerisine alınır. Su içeriği değiştirilerek yeni darbe sayısı saptanır Bu işlemlere 10-40 arasında en az 4 darbe sayısı saptanıncaya kadar devam edilir. Saptanan her darbe sayısı için su içeriği belirlenmesi yapılır. Darbe sayıları ve bunlara karşılık gelen su içeriği değerlerinden akış eğrisi çizilir. Akış eğrisi numunenin belli bir su içeriği ve buna karşılık gelen darbe sayısı arasındaki bağıntıyı gösteren yarı logaritmik bir eğridir. Akış eğrisinde 25 darbeye karşılık gelen su içeriği değeri, o zeminin likit limitidir. 82 83 2. Plastik Limit Bir zeminin plastik limiti, 3 mm çapında silindir çubuk biçiminde yuvarlandıklarında, çubukların yüzeyinde çatlamalar ve kopmalar olduğu andaki su içeriğidir Araç Ve Gereçler 1. Terazi (0.01 gr duyarlılıkta) 2. Porselen kap 3. Rutubet kapları 4. Cam plaka 5. Spatula Deneyin YapılıĢı Likit limit deneyi için hazırlanan numuneden yaklaşık 15 gr alınır. Alınan malzeme porselen kapta el ile yoğrulduğunda yapışmayacak, ancak kolayca yuvarlanabilecek kütle elde edilmesini sağlayacak arı su ile yoğrulur. Bu kıvamdaki malzeme cam plaka üzerine konarak el ayası ile yuvarlanır. Bu işlem yapılırken 3 mm çapında çubuklar elde edebilmek için yeterince bastırılır. Çubuklar üzerinde çap 3 mm olduğunda yüzeyde çatlamalar olmaz ise malzeme toplanır. Toprak haline getirilip yoğrulur ve işlem tekrarlanır.Bu yoğurma ve yuvarlama işlemine, 3 mm çapındaki çubuğun çatlayıp birkaç parçaya ayrılıncaya kadar devam edilir. Ufalanan çubuk parçaları su içeriği belirlenmesi için numune kaplarına alınır ve tartılır. Bu işlemler 3 kere numune olacak şekilde tekrarlanır. Bulunan bu 3 su içeriği ortalaması zeminin plastik limitidir. 3. Plastisite Ġndisi Plastisite indisi = likit limit – plastik limit Deneyde olan yanılgılar: Deney için alınan malzeme numuneyi temsil etmelidir. Deneyde saptanan su içeriği, doğrudan likit limit ve plastik limit değerini verdiğinden su içeriği belirlenmesine özen gösterilmelidir. Likit limit aletinin kalibrasyonu yapılmış olmalıdır. Bu deney rutubet odasında yapılmazsa deney süresince olacak nem kaybı, deney sonucunu etkiler. El ayası yerine parmak ile yuvarlama, çubukların plastik limit kıvamından önce çatlayıp ufalmasına sebep olur. Ufalanan çubuk parçaları su içeriği belirlenmesi için numune kaplarına alınır ve tartılır. 84 85