Çökme deneyi-(Slump deneyi) gerek laboratuvarda ve gerekse sahada beton kıvamını ölçebilmek amacıyla sıkça kullanılan pratik bir yöntemdir.

Basit ve kolayca uygulanabilir bir deney yöntemi olmasından dolayı, “çökme deneyi yöntemi” ya da  diğer bir adıyla “slump deneyi” taze betonun kıvamını belirlemek amacıyla kullanılan deney yöntemleri arasında en popüler olanıdır.

Çökme deneyi yöntemi, ASTM standartlarında 1922 yılından bu yana yer alan bir yöntemdir. Bu deney, İngilizce’de çökme anlamına gelen “slump” (slamp olarak okunmaktadır) deneyi olarak adlandırıldığından, Türkiye’de çoğu kez bu isimle anılmaktadır.

Çökme deneyi betonu sadece kıvamını ölçmektedir. Bu nedenle betonun işlenebilirliğini tam olarak belirtememekle birlikte betonun işlenebilirliğine dair çok önemli bilgi edinilebilmektedir.

Çökme-Slump Deneyi Nasıl Yapılır?

Türk standardına göre çökme deneyi için metalden yapılmış alt ve üst uçları açık olan kesik koni şeklindeki bir huni ile koninin içerisine yerleştirilecek betonu şişlemek için ucu yuvarlatılmış bir çelik çubuk kullanılmaktadır.

Çökme hunisi’nin tabanının çapı 20 cm, üst ucunun çapı 10 cm ve yüksekliği 30 cm’dir. Betonu şişlemek için kullanılan çelik çubuğun boyu 60 cm, çapı 1.6 cm’dir.  Alt ucuna yakın kısımda huniye dış yüzeyden bağlantılı karşılıklı 2 adet metal çıkıntı bulunmaktadır. Bu metal çıkıntılar, koninin içerisine beton doldururken koninin yere tamamen yapışmasını ve böylece alttan herhangi bir sızıntı olmamasını sağlamak üzere ayakla basmak için konulmuştur.

Deney başlamadan önce huninin içi nemli bir bezle silinmekte ve huni düz ve su emmez bir yüzey üzerine yerleştirilmektedir.

Hazırlanan taze beton mala yardımı ile huninin içerisini dolduracak beton hacminin yaklaşık üçte bir bölümleri halinde yani 3 tabaka halinde yerleştirilmektedir. Her tabaka şişleme çubuğu ile ayrı ayrı 25’er kez şişlenmektedir. En üst tabakanın şişlenmesi işlemi bittikten sonra kalıbın üstü mala veya şişleme çubuğu ile tesviye edilmektedir.

Bütün bu işlemlerden hemen sonra, huni, yandaki saplarından tutularak yavaşça düşey olarak yukarı çekilmektedir. Kalıbın çekilme işlemi sabit hızla ve 5 ile 10 saniye arasında bir sürede tamamlanmalıdır. Kalıbından kurtulan beton, sululuk derecesine bağlı olarak, az veya çok miktarda bir çökme göstermektedir. Boş huni tamamen çökme yapan beton yığınının yanına konularak ve şişleme çubuğu üzerine yatay olarak yerleştirilerek çubuğun alt seviyesi ile çökme yapmış olan betonun üst yüzünün ortalama yüksekliği arasındaki mesafe en yakın 0.5 cm’ye kadar cetvelle ölçülmektedir. Ölçülen değer betonun çökme değeri olarak ifade edilmektedir.

Çökme hunisinin düşey olarak yukarı kaldırılması ile taze betonun göstereceği çökme miktarı, betonun ne ölçüde ıslak olduğu ile ilgilidir. Aslında taze beton kütlesinin kendi ağırlığı altında akmasına karşı betonun kayma direnci ölçülmektedir.

Taze beton karışımının yapısına bağlı olarak betonun göstereceği çökme aşağıdaki şekilde görüldüğü gibi değişik tarzlarda yer almaktadır.

• “Hakiki çökme”, kütlenin şeklinde fazla bozulma ve kırılma olmadan meydana gelen, beton üst kestinde aşağı yukarı eşit miktarda yer alan çökmedir. Bu durum betonun yeterli kohezyona sahip olduğunu göstermektedir.
• “Kayma çökmesi”, beton kütlenin bir yanında çok az, diğer yanında çok fazla çökmenin yer aldığı tarzdır. Bu tarz çökme, beton kütlenin yeterli kohezyona sahip olmadığını göstermektedir. Bazen normal karışımlarda da kayma çökmesi görülmekle birlikte genel olarak kayma çökmesi betonun yerleştirilebilirlik özelliğinin iyi olmadığına işaret etmektedir.
• “Tamamen çökme”, genel olarak beton karışımının çok sulu olduğunu, betonda çok az miktarda çimento kullanıldığına işaret etmektedir.

Değişik tip agrega ve değişik malzeme oranları ile hazırlanmış iki ayrı betonun eşit miktarda çökme yapması bu iki betonu mutlaka aynı ölçüde işlenebilirliğe sahip olduğunu göstermemektedir. O bakımdan ek bilgi edinebilmek amacıyla çökme hunisinin yukarı çekilmesinden sonra bir miktar çökme yapmış olan beton kütlenin yan tarafı şişleme çubuğu ile hafif hafif dövülmekte ve beton kütlenin dağılma gösterip göstermediği gözlenmektedir. Hafif hafif dövülmeden dolayı beton kütlede dağılma oluyor ise bu durum betonun yeterli kohezyona sahip olmadığını ve betonda yeterince ince malzeme kullanılmadığına işaret etmektedir.

Deney yapıldıktan sonra çökme gösteren beton kütlenin yan tarafı hafif hafif dövülerek, ne kadar dağılma göstereceği incelenmekte ve beton kohezyonu hakkında bilgi edinilebilmektedir. Ancak, çökme deneyi, çimentosu az olan beton karışımların veya kuru ya da çok kuru beton karışımlarının işlenebilirliği hakkında sağlıklı sonuçlar verememektedir. Buna rağmen, çökme deneyi yöntemi Dünya’da en yaygın olarak uygulanan bir yöntem durumundadır. Türkiye’de çökme deney yönteminin dışında bir başka yöntemin uygulanması yok denecek kadar azdır.

Çökme deneyi ile ilgili olarak belirtilecek bir başka husus da bu deneyin ıslaklığı az olan betonlar için (aşırı kuru, çok kuru ve kuru kıvamdaki betonlar) uygun olmadığıdır. Çökme miktarı 2.5 cm’den daha az olan betonların işlenebilirliğine dair sağlıklı bilgi vermemektedir. Pratikte bu tür betonların sıkıştırılması işleminde vibratör kullanıldığından, kuru kıvamdaki beton karışımların kıvamının veya işlenebilirliğini bulunabilmesi için vibrasyon  esasına dayanan Vebe deney yöntemi gibi bir başka deney yönteminin kullanılması gerekmektedir.

Genel olarak aynı çökme değerine sahip betonların benzer ölçüde işlenebilirlik gösterdiği ve aynı amaçlarla kullanılabilecekleri kabul edilmektedir. O nedenle çökme deneyi betonun üniformitesini ve kalitesini kontrol edebilmek için kullanılabilen çok değerli bir yöntem durumundadır. Aynı kalitedeki bir beton karışımın diğerine göre farklılık göstermesi, çimentoda,  agregada, karışım suyunda veya katkı maddesi de bir değişiklik olduğunu işaret etmektedir ve gereken düzeltme hemen yapılabilmektedir.

TS 802 no’lu  Türk Standardı ve ACI 211 no’lu ABD Standardı gibi beton karışım hesap esaslarını anlatan bir çok ülke standartları, elde edilecek betonun kullanılacağı ortamı göz önünde tutarak, taze betonun ne miktarda kıvama sahip olması gerektiğine dair uygun çökme değerleri tavsiye etmektedir.

Aşağıdaki çizelgede taze beton için uygun görülen çökme değerleri verilmektedir.

Betonların Çökme Değerleri – Kıvam Sınıfları

 Değişik Alanlardaki Betonların Çökme Değerleri

Çökme Deneyi Yöntemi ile İlgili Standartlar

Çökme deneyi yöntemi ile ilgili standartların bazıları şunlardır:

• TS EN 12350-2
• ISO  4109
• ASTM C 143, BS 1881.

Türk standardında, ISO’da ve ASTM’de anlatılan yöntem aynıdır. (İngiliz standardında anlatılan yöntemle diğer yöntemler arasında çok küçük farklılıklar bulunmakla birlikte orada da anlatılan yöntem esas olarak diğerleri ile çok benzerdir. İngiliz standardına göre taze beton, çökme hunisinin içerisine, 4 tabaka  halinde doldurulmaktadır; Türk, uluslararası ve ASTM standartlarındaki yönteme göre, taze beton çökme konisinin içerisine 3 tabaka halinde doldurulmaktadır.)

Presiyometre deneyi zeminlerin deformasyon ve mukavemet özellikleri aynı zamanda belirlenebilen, sondaj kuyusu içerisinde gerçekleştirilen bir deneydir. Bu deney sondaj için açılmış olan delikteki iç çeperlere silindir biçimindeki ölçüm hücresinin basınç uygulanması esasına dayanır. Presiyometre deneyinin amacı yanal basınç ile oluşan deformasyon arasındaki ilişkiden zemin rijitliğini bulmak ve malzeme dayanımını hesaplamaktır.

Deney verilerinden birçok parametre tahmininde doğrudan ve dolaylı olarak yararlanılmaktadır. TS EN ISO 22476-4 standardına göre öncelikle zemine basınç verilerek zeminde deformasyon oluşmasını sağlayan prob, sondaj kuyusuna deneyin yapılacağı seviyeye kadar indirilmektedir. Daha sonra deney başlatılıp basıncı sağlayan sıkıştırılmış hava tüplerinden plastik borular aracılığıyla basınç iletilmektedir. Prob’a eşit aralıklarla arttırılarak 1, 2, 3 kg/cm2 dairesel basınçlar verilmektedir. Her basınç kademesi için 15, 30, 60 saniyelerinde oluşan hacimsel değişmeler not edilmektedir. Her bir deney zonuna en az 10 kademelik basınç verilmektedir.

Presiyometre deneyi kuyu içinde gerçekleştirilen yerinde bir deneydir. Çapsal olarak genişleme özelliğine sahip silindirik bir sonda kullanılarak, kuyu içinde gerçekleştirilir. Çapsal genişlemeye neden olacak basınç kuyu duvarlarına uygulanır. Esasen deney kuyu çeperlerinde yer alan zeminin gerilme-deformasyon özelliğini ortaya koyar.

Presiyometre deneyinin üç çeşidi vardır;

1. Menard Tipi Presiyometre Deneyi
2. Kendiliğinden Delgili Presiyometre Deneyi
3. İtmeli Presiyometre Deneyi

Presiyometre deney aleti; dairesel basınç verilerek zeminde dairesel deformasyon oluşturan silindir şeklinde bir sonda (prop) ve buna kabloyla bağlı kumanda panosundan oluşan bir cihazdır. Cihaz; Menard tarafından geliştirildiği için cihaza Menard tipi presiyometre aleti denilmektedir. Kullanılan sondaların çapları zemin özelliğine göre değişir. Sonda çeşidine göre kuyu çapları 46 mm, 66 mm veya 76 mm olmaktadır.

Presiyometre Deneyinde; sondaj kuyusunda belirli aralıklarla kuyu içine yerleştirilen sonda ile kuyu duvarına kademeli olarak radyal basınç verilir ve kuyu cidarında oluşan deformasyonlar 15-30-60 saniye aralıklarla ölçülür. Buna göre x – ekseni basınç seviyelerini (kg/cm²), y-ekseni’ de bu seviyelerde oluşan hacim değişimlerini (cm³) gösterecek şekilde Basınç-Deformasyon grafikleri çizilir. Bu grafikler sonucunda zeminin her seviyesi için Menard Elastik Modülü ve Limit Basınç değerleri saptanır. Bu değerlere dayanılarak Menard formülasyonları kullanılarak taşıma gücü ve oturma miktarları her kuyu ve civarı için ayrı ayrı hesaplanır.

Granülometre deneyi için ince agregalardan 1 kg ve iri agregalardan 3 kg numune yeterli olur. Agrega yığınının tepesinden ve eteğinden örnek alınmaz. Aksi takdirde ya çok ince ya da çok iri agrega olacaktır. Orta seviyeden bir boru ile alınır. Alınan numuneler daire şeklinde serilerek dört eşit dilime ayrılır, 1’i veya karşılıklı ikisi ile deney yapılır. Alınan örnek eleklerden [31.5, 16, 8, 4, 2, 1, 0.5, 0.25 mm] ve büyük elekten başlayarak elenir. Elek üzerinde kalan malzemeler birbirine elenerek toplanır. Aşağıda 3000 kg’lık örnek alınarak eleme analizi yapılmıştır.
WT= 3000 kg

NOT: Elek üstünde kalan malzemeler, bir kap üzerinde tartılır. Bu kabın ağırlığına dara ağırlığı denir. Bu ağırlık çıkarılarak deney yapılır. Örnekte bu ağırlıklar çıkarılmıştır.

Bu değerlerin daha iyi gösterimi için aksis eksenine elek çapları, ordinat eksenine elekten geçen malzeme (%)’leri çizilerek elde edilen grafiğe granülometri eğrisi adı verilir. Daha iyi gösterim için aksis ekseni logaritmik ölçekle çizilir. Aşağıdaki şekilde örnek numunenin granülometri eğrisi gösterilmiştir.

Granülometri Eğrisinin Özellikleri

• Granülometri eğrisi, artan bir eğridir, yatay çizgisi varsa, karşıt gelen elekler arasında tane yok demektir.
• Eğrinin % 100 çizgisine yakın olması ince olduğunu, % 0 çizgisine yakın olması iri olduğunu verir.
• İki elek arasında malzemenin ordinat farkı, bu iki elek arasında kalan malzemenin %’sini verir.

Beton üretiminde agrega ile çimentonun epitaksisinin güçlü olabilmesi için agrega numunelerinin ince bir su filmi ile kaplanması gerekir. Şayet kullanılan malzemenin ince agregası fazlaysa, tane boyutları küçüldükçe tanelerin toplam yüzeyi artar. Toplam yüzeyleri arttıkça bu yüzeyleri ıslatmak için gerekli su miktarı artar. Beton kütlesindeki bu fazla su nedeniyle oluşan boşluk niteliklerini etkiler, mukavemetini düşürür, geçirimliliği arttırır. Şu halde betonda kullanılacak agregaların karışım granülometrisi ince olmamalıdır. Benzer şekilde iri malzemenin fazla olması, araları dolduracak oranda yeterli malzemenin bulunmaması betonun yerleştirilmesini etkileyecek ve benzer sonuçlar verecektir. Şayet ekonomik beton üretmek amaç ise ve de betonun istenilen dayanım ve dayanıklılık şartını sağlaması geçerli olacaksa, bu konuda yapılan çalışmalar doğrultunda betonu oluşturan agregalarda karışım granülometrisi için ideal granülometri veya referans granülometri eğrilerinden faydalanılır.

İdeal granülometrinin amacı, minimum boşluklu, toplam yüzeyi minimum olan bir agrega karışımı elde etmektir.
Doğada bu granülometri hazır olarak bulunmaz. Problem doğal veya yapay agregaların, belirleyeceğimiz oranda karıştırılarak ideal granülometri eğrisine yakın granülometriye sahip olmalarını sağlamakla çözümlenir.

TS 706 ve TS 707 standardı kullanılarak agregaların maksimum tane çapına bağlı olarak referans granülometri eğrilerini vermiştir. Maksimum agrega çapı, 16 ve 31.5 mm için karışım eğrileri aşağıda verilmiştir.

Sorun, kullanılacak beton agregalarını bu referans granülometriye hangi oranda karıştırılarak uygun hale getirebilmesine çözüm bulmakla mümkündür. Kullanılacak beton kalitesi ve özelliklerine göre A – B – C olarak isimlendirilen referans eğrilerine uyma şartı başlangıçta belirlenir. (bkz:Beton Basınç Dayanımları ve Dayanımları Etkileyen Faktörler)

B 31.5 eğrisine uygun karışım granülometrisi, kum, kil, yukarıda örneği verilen KT2 malzemelerinden hazırlanmak istenirse, mutlak hacimce kullanılan oranlar.

Kum : x

KT1 : y

KT2 : z

x+y+z= 1 denklemine eşit olmak zorundadır. Beton teknolojisinde, en ince taneli bileşen kumu, minimum değerde tutmak iyi sonuç verebilir. Agrega toplam yüzeyini azaltmak için tavsiye edilen x= 0.35 ~ 0.55. bunun bir diğer amacı, ıslatma suyu gereksinimini düşürmektir. Böylece diğer iri agregalarda deneme yanılma yöntemi mümkün olabilir. Deneme yanılma işlemini kolaylaştırmak için incelik modülü tanımlanır.

İncelik Modülü: granülometri eğrisini tek bir sayı ile ifadeler. % 100 doğrusu ile granülometri eğrisi altında kalan alanla orantılıdır. Bu alan ne kadar küçükse granülometri eğrisi % 100 doğrusuna yakındır ve agrega ince tanelidir. % 0 doğrusuna yakın olması iri taneli olduğunu verir.

KT2’nin İncelik Modülü

Kkt2=((100-0)+(100-0)+(100-0)+(100-0)+(100-0)+(100-17)+(100-92)+(100-100))/100

Kkt2=(500+83+8+0)/100 =5,91

Referans incelik modülü (KR) ile bu eğriye uymasını istediğimiz agregaların incelik modülü arasında,

x.Kx+y.Ky+z.Kz=Kr yazılır.

Kx, x agregasının incelik modülü
Ky, y agregasının incelik modülü
Kz, z agregasının incelik modülü
KR, karışım agregasının referans alındığı ideal granülometri eğrisinin incelik modülü;

Özetle esas alınan değerlendirmede

Karışım oranları:
x+y+z= 1.0
Mutlak hacim olarak

Pk = x.Px + y.Py + z.Pz

İncelik modülü olarak Karışım granülometri eğrisi

x.Kx + y.Ky + z.Kz = Kr

Bu halde 3 bilinmeyenli iki denklemin çözüm sonsuzdur. x değeri kum olarak bilinir. Kum değeri 0.35 – 0.55 arasında değer alabilir. Çözüm bu halde mümkündür.

Örnek 1:

Granülometri eğrisi aşağıda verilen kum ve çakıl hangi oranlarda karışmalı ki karışım granülometri eğrisi A 31.5 – B 31.5 eğrisi arasında olsun. Karışımdaki granülometri eğrisini çizin.

Örnek 2:

Aşağıda granülometrik bileşimi verilen agregalar kullanılarak beton üretilecektir. TS 706’da verilen A 16 – B 16 eğrileri arasında kalacak şekilde agrega karışım oranlarını hesaplayınız. Granülometri eğrisini çizerek uygun bölgede kaldığını gösteriniz.

Agrega Deneyleri ile ilgili yazımızı da buradan inceleyebilirsiniz.

Kesme kutusu deneyi yönteminde, zemin numunesi dikdörtgen veya dairesel kesitli iki parçadan oluşan rijit bir kutu içine yerleştirilir. Kutunun üst kısmı sabit tutulurken alt kısmı uygulanan kesme kuvveti etkisiyle yatay bir düzlem boyunca hareket eder ve böylece zemin kaymaya zorlanır. Deney aleti aşağıdaki şekilde gösterilmektedir.  Farklı dikdörtgen kesitli kesme kutusu cihazları bulunmaktadır.

Zemin numunesi örneğin 6×6 cm boyundaki ve 2 cm yükseliğindeki çelik kutu içine en az 3 adet olacak şekilde doldurulur. Numuneler düz yüzeyli bir spatula yardımıyla düzeltilir. Ardından en altta gözenekli levha ardından poroz taş olacak şekilde numune itici ile deney düzeneğinin içine yerleştirilir. Üstüne tekrar sırayla poroz taş ve gözenekli levha yerleştirilir. En üste başlık konularak deney düzeneği hücreye oturtulur ve üstüne kuvvet halkası bağlanır. Deney programı açılarak tüm veriler sıfırlanır. İlk olarak 2 kg‟lık yük kola asılarak deney yapılır. Numune kesme hızı ayarlanır ve deneye başlanır. Grafiklerde deformasyon belli bir süre artış meydana gelirken sonrasında bir düşüş meydana gelir ve deney sonlandırılır. Aynı işlem 4 kg ve 8 kg için de gerçekleştirilir. 3 deneyin sonunda içsel sürtünme açısı ve kohezyon elde edilmiş olur.

İnklinometre aleti, yerleştirildikleri sondaj deliklerinin eksenine dik yönde, değişik derinliklerde hareketlerin ölçümünde kullanılmaktadır. İnklinometre ile sondaj deliğinin iki tarafında oluşan sapmaların yeri, yönü ve büyüklüğü belirlenebilmektedir. Barajlarda gövde dolgusu, temel ve şevlerin duyarlılığının izlenmesinde kullanılırlar.

1.İnklinometre Ne İşe Yarar?

İnklinometre bir boru içinde yer alan eğim sensörü aracılığı ile bu borudaki deformasyonların tespit edilmesini sağlayan bir ekipmandır. Boru içerisinde yer alan sensörde yerçekimine duyarlı çalışan ve eğim ölçen bir mekanizma bulunmaktadır. İnklinometre borusu açılan sondaj deliğine yerleştirilip farklı zamanlarda ölçümler alınarak inklinometre borusunda meydana gelen deformasyonlar tespit edilebilmektedir.

Sensörde dikeye göre eğimi ölçen yerçekimi duyarlı bir güç çevirici bulunur. Boru sondaj deliğine veya dolguya, çoğu uygulamada yer altı yatay deformasyonları belirlemek için dikey bir şekilde yerleştirilmektedir. İnklinometre seti bu ölçümün elektronik ve sayısal olarak yapılmasını sağlayan alet takımıdır.

İnklinometre cihazı ile deformasyonun belirlenmesi işlemi, boru boyunca ölçülen eğim değişimlerinin integrasyon yöntemi ile birleştirilmesi ve bu değişimlerin deformasyona dönüştürülmesi ile yapılır. Her bir ölçümde elde edilen ve derinlikle değişen bu deformasyon değerleri bilgisayar ortamında grafiğe dökülerek derinlik boyunca meydana gelen deformasyon değerleri elde edilebilir. Farklı dönemlerde yapılan ölçümler kümülatif olarak grafiğe döküldüğünde maksimum deformasyonun meydana geldiği derinlik değeri ve meydana gelen deformasyon değeri hassas bir biçimde tespit edilebilmektedir.

2.İnklinometre Ölçüm Seti

İnklinometre ölçüm seti şu ekipmanlardan oluşmaktadır;

• a) İnklinometre Borusu
• b) Prob
• c) Okuma Cihazı (data-logger)
• d) Kablo sabitleyici

a) İnklinometre Borusu 

İnklinometre borusu ABS’den mamül (ABS; akrilonitril (acrylonitrile), bütadin (butadiene) ve stiren (styrene) bileşimi polimer) dört tarafından yivli farklı çapları olan borudur. 3 m’lik parçalar halindedir. Orjinal kaplinleri ve perçinle eklenerek uzatılır. Yivler probunun yerleşmesi ve kaymadan aynı doğrultuda ilerlemesi içindir.

b) Prob

İnklinometre borusu içine indirilen elektronik cihazdır. Kuyu başındaki okuma cihazına (logger) kabloyla bağlantılıdır. Bulunduğu derinlikteki pozisyonunun eğimine göre değişen ve mV mertebesindeki gerilim  okuma cihazına gönderir.

c) Okuma Cihazı (data-logger)

Okuma cihazı, probun değişik derinliklerdeki pozisyonunda okunan gerilim farkının saklandığı ve ekranında okunduğu taşınabilir özel bilgisayardır. Değerlerin inklinometre derinliği, no.su, okuma tarihi gibi bilgilerle birlikte kaydedilmesini sağlar (Bkz Şekil 2.36 c).

d) Kablo sabitleyici

Kablo sabitleyici, probun istenen derinlikte durmasınısağlamak üzere kabloyu sıkıştırarak sabitleyen mekanik makaralı bir sistemdir.

3. İnklinometrelerin Kullanım Alanları ve Uygulamaları

 İnklinometrenin genel olarak kullanım alanları:

• Heyelanlarda kayma bölgesinin belirlenmesi,
• Baraj dolgusunda, zayıf zemin üzeri dolgularda, açık kazı ve tünellerde yanal deformasyonların miktarı ve hızının gözlenmesi,
• Derin kazı sistemlerinde dayanma yapısında meydana gelen yanal deformasyonların gözlenmesi,
• Sedde, kazık ve istinat duvarlarının düşeyden sapmasının gözlenmesi

şeklinde sıralanabilir.

Her ölçüm alındığında okuma ünitesinin sıcaklık değeri de okunup, değer düzeltmesi yapılmalıdır. Zeminin izlenmesi tek noktadan ya da çok noktadan yapılabilir. Zeminde kaç nokta ölçülmek isteniyorsa ona uygun olan ekstensometre başlığı seçilir ve kuyunun çapı ona göre belirlenir. Ölçümler; mekanik olarak mikrometre ile yapılabildiği gibi, elektronik olarak potansiyometre veya titreşim telli sensörleri okuyabilen cihazlar ile de yapılabilir.

Çubuk, şerit, minyatürize edilmiş çok noktalı olmak üzere ekstensometrenin çeşitli türleri mevcuttur. Aşağıdaki şekilde titreşim telli, rod tipi, ankraj tipi ekstensometre örnekleri gösterilmektedir.

Suda dağılmaya karşı duraylılık indeksi kayaçların arazi ortamındaki atmosfer olaylarına bağlı gelişen, ıslanma ve kuruma gibi süreçlerin etkisiyle meydana gelen parçalanma ve dağılmanın kayaç dayanımını etkileyecek davranışlarını laboratuvar ortamında belirlemek ve tanımlamak için yapılan deneydir. Kayaçların suda dağılmaya karşı duraylılık indeksi kaya kütlesi ve kaya malzemesi davranışının ortaya konması açısından önemli bir özelliktir.

Slake Durabilite Deneyi ASTM D4644-87 standardına uygun olarak yapılmaktadır. Agrega tane boyutunun 3 mm’ yi geçmemesi gerekir. Suda Dağılma Dayanımı Deneyinde 12.50 mm’ lik eleklerin üstünde kalan agregalar kullanılır. Deneye başlamadan önce temiz ve kuru şartlarda bulunan sağ ve sol tambur tartılarak not edilir (C). Agregaların toplam ağırlığı 450-550 g olacak şekilde 110 ° C etüvde kurutulur ve tamburlara yerleştirilerek. Tambur ve agrega numunelerinin ağırlığı A olarak not edilir. Tamburlar su tankına sağ ve sol kuralına göre yerleştirilerek su tanklarına saf su eklenir. Cihaz 10 dakika süreyle çalıştırılır. Süre bittikten sonra tanklar dikkatli bir şekilde çıkarılır ve etüvde kurutulur. Kurutulan tamburlar tekrar ölçülerek B olarak not edilir. Slake durabilite katsayısı yani Id aşağıdaki denklem yardımıyla hesaplanır.

Id=(B-C)/(A-C)

Id: Slake durabilite katsayısı
A: Deney öncesi tambur + agrega ağırlığı
B: Deney sonrası tambur + agrega ağırlığı
C: Tambur ağırlığı

Slake Durabilite Deneyi deneyinde kullanılan cihaz aşağıdaki şekildedir.

Slake durabilite katsayısı Gamble’nin 1971’de oluşturduğu tabloya göre sınıflandırılmaktadır. Aşağıdaki çizelgede suda dağılma dayanımı sınıflandırılması gösterilmektedir.

Suda Dağılmaya Karşı Duraylılık İndeksi (SDI) Testi Chandra (1970) tarafından önerilmiş ve sonra Franklin ve Chandra (1972) tarafından geliştirilmiştir. Bu test ISRM (the International Society for Rock Mechanics) tarafından 1981 yılında kaya mekaniğinde yapılması önerilen testlerden biri olarak yer almış, ASTM (The American Society of Testing and Materials) tarafından da 1990 yılında standartlaştırılmıştır.

Slake Durabilite Deneyinin amacı, genellikle kil içeren kayaların ıslanma ve kuruma çevrimi ile aşınmaya ve ayrılıp suda dağılmaya karşı direncini gösteren bir indeks değeri belirlemektir. Belirlenen bu indeks değeri açık ocak veya dekapaj ile ilgili stabilite problemlerinde ve yer altı açıklıklarındaki dayanım azalmalarında kullanılabilmektedir.

Kaynaklar:Yaşar KESER-SUDA DAĞILMAYA KARŞI DURAYLILIK INDEKSI DENEYİNDE EŞDEĞER BOYUTLU KÜRESEL ÖRNEKLERİN SAKLANMA KOŞULLARININ DENEY SONUÇLARI ÜZERİNDEKİ ETKİLERİNİN ARAŞTIRILMASI 
Nur Erdem AKGÜL ŞEKER-BİTÜMLÜ SICAK KARIŞIMLARIN FARKLI İKLİM ŞARTLARINDA BOZULMASINA FİLLER ETKİSİNİN DEĞERLENDİRİLMESİ

Windsor prob test sistemi; barutla harekete geçen, sertleştirilmiş alaşımlardan veya çelikten üretilen probların beton içerisine batması ve oluşan bu batma derinliğinin kumpas ile ölçülmesi esasına dayanır. Prob, uc çapı 6,3 mm, uzunluğu 79,5 mm olan konik bir malzemedir.

Hafif betonların testi için uç çapı 7,9 mm olan problar kullanılmaktadır. Probun arka kısmı, dişli ve çapı 12,7 mm olan sürme başlığına yerleştirilir. Prob, 79,5 kg.m’lik bir enerjiyi üreten barutun ateşlenmesiyle beton yüzeyine batırılır. Daha düşük dayanımlı betonların testi için prob, windsor prob test aletinin içerisine 2,5” itilir. Böylece ateşleme mekanizmasının etkisi hafifletilerek, probun batma derinliği azaltılır.

Test Metodu

Windsor prob test yönteminin uygulaması basit ve pratiktir. Test edilecek yüzey pürüzsüz olmalı, değilse bir süpürge aracılığıyla temizlenmelidir. Düz yüzeyler test edilecekse, 178 mm uzunluğundaki eşkenar üçgen plastik aparat ile uygun bir yerleştirme şablonu kullanılır ve üç prob her köşeden birer tane olmak üzere beton içine batırılır. Beton içerisine batırılan probların batma derinlikleri derinlik ölçüm cihazı tarafından ölçülür.

Windsor prob test sisteminde, probun batma derinliği ile beton basınç dayanımı arasındaki ilişkiyi ifade etmek için üretici tarafından geliştirilen tablo kullanılır. Bu tablolar, test sonuçlarında elde edilen batma derinliği ile betonun basınç dayanımı arasındaki ilişkilere dayanmaktadır. Bazen betonun basınç dayanımını oldukça fazla, bazen de oldukça düşük tahmin ettikleri özellikle vurgulanmıştır. Penetrasyon direnci metodu standartlaştırılmış olmasına
rağmen, standart bir korelasyon kullanılmamaktadır.

Prob Penetrasyon Testinin Değerlendirilmesi

Prob penetrasyon testinin, detaylı teorik analizi mevcut değildir. Çünkü, probun batması sırasında oluşan dinamik gerilmelerin karmaşık kombinasyonlarından ve betonun heterojen doğasından dolayı teorik analiz yapılamamaktadır. Test sırasında absorbe edilen kinetik enerji, betonun parçalanması, kırılması, beton ve prob arasındaki sürtünme sonucu oluşan enerjiyi kapsar. Bu batma derinliğinde ortaya çıkan direnç, sadece deney malzemesinin bulunduğu bölgedeki dayanımı tahmin etmektedir. Ancak şunu da belirtmek gerekir ki bu deney için, agrega dayanımı betonun hasar durumunu önemli derecede etkilemektedir.

Prob penetrasyon testinin temel prensibi, prob batma derinliği ve basınç dayanımı arasındaki ilişkiye dayanmaktadır. Bu ilişkiyi etkileyen faktörlerden biri, iri agreganın sertliğidir ve bu sertlik, aletin üreticisi tarafından sağlanan tablolarda dikkate alınmaktadır. Bununla birlikte, üreticinin tablolarının kullanımı birkaç araştırmacı tarafından tatmin edici bulunmamaktadır. Bunun nedeni; agrega sertliğinden başka, prob batma derinliğini etkileyen diğer faktörlerin dikkate alınmamasıdır.

Prob batma derinliğini etkileyen en önemli etkinin, iri agreganın sertliği olduğu test cihazının üreticisi ve araştırmacılar tarafından vurgulanmaktadır. Agrega sertliği yanında, kullanılan iri agrega tipi ve en büyük tane çapının prob batma derinliği üzerinde önemli etkilere sahip oldukları araştırmacılar tarafından ortaya konulmuştur. Bununla birlikte; karışım oranları, nem içeriği, kür şartları ve yüzey koşulları gibi diğer parametreler de prob batma derinliği üzerinde çeşitli etkilere sahiptir. Prob batma derinliği ile dayanım ilişkilerinin doğruluğunu etkileyebilecek diğer önemli parametreler arasında karbonatlaşma derecesi ve beton yaşı da bulunmaktadır.

Karbonatlaşma, betonun fiziksel ve kimyasal özelliklerini yüzeyin altındakiönemli bir derinlikte değiştirdiğinden probun penetrasyon derinliği üzerinde önemli bir etkiye sahip olabilir. Öte yandan beton yaşının, bazı durumlarda dayanım tahmini doğruluğunu önemli ölçüde etkilediği tespit edilmiştir. Özellikle, beton yaşının çok fazla olduğu yapılarda, yapılan prob penatrasyon testlerinde, elde edilen sonuçlar gerçekte olduğundan daha yüksek dayanım değerleri gösterdiği görülmüştür. Benzer şekilde betonun gerilme geçmişi, prob penetrasyonu ve yerindeki dayanım arasındaki ilişkiyi etkileyen potansiyel bir faktör olarak tanımlanmıştır.

Beton basınç dayanımını tahmin etmek için prob penetrasyon testi kullanıldığında, test edilecek betonun türüne bağlı olarak yeni bir korelasyon eğrisi hazırlanması önerilir. Genel olarak, prob penetrasyon testlerinin aynı numune serisi içerisindeki değişkenliği kısmen operatör ve ekipman hatalarına, kısmen de betonun heterojen yapısından dolayı oluştuğu kabul edilebilir. Birinci durumda, operatör hatalarının genel olarak daha az olduğu, değişikliğe neden olan sonuçların test ekipmanından kaynaklandığı belirlenmiştir. Örneğin, değişimler, probun beton içine batan kısmının uzunluğunun ölçülmesinde elde edilen hassaslık derecesine bağlı olabilir. Bu bağlamda,
batan prob uzunluğunu ölçmek için daha doğru cihazların geliştirilmesinin, testlerdeki değişimleri muhtemelen azaltabileceği öne sürülmüştür. Öte yandan prob test sonuçlarındaki değişimlerin harç matrisinde dağıtılan, iri agrega ve hava boşlukları gibi faktörlerin sonucu olarak ortaya çıkan betonun düzensiz yapısından kaynaklanmaktadır.

Özellikle, testten etkilenen bölgesel alan üzerindeki iri agregaların rastgele dağılımdan dolayı betonun heterojenliği artmaktadır. Bu artış, prob penetrasyon testinin değişkenliğini etkilemektedir. Daha önce belirtildiği gibi agrega sertliğinin probun batma derinliği üzerindeki etkisi genel olarak bilinmektedir. Prob penetrasyon test sonuçlarının değişkenliği, test sonuçlarının yorumlanması için bir temel oluşturan, batma değerlerindeki değişim miktarıdır. Ayrıca, prob penetrasyon test sonuçlarının doğru bir şekilde yorumlanması için, penetrasyon okumalarının değişkenliğini ve korelasyon ilişkisinin belirsizliğini göz önüne alan istatistiksel prosedürlerin kullanılması gereklidir.

Kaynak:Yük. Müh. Yavuzhan TAŞ-YERİNDE BETON BASINÇ DAYANIMININ ETKİLİ BİR ŞEKİLDE BELİRLENMESİ İÇİN MEVCUT TAHRİBATSIZ TEST METOTLARIYLA YENİ BİR KOMBİNE YÖNTEM GELİŞTİRİLMESİ

Deneme
kolonlarının etrafı belirli bir priz süresi sonunda açılarak çap ve kolon sürekliliği kontrolü yapılır. Hedeflenen çapa uygun parametreler bu şekilde belirlenir ve bu değerlere göre imalata geçilir. (Jet Grout Nedir? Jet Grouting Yöntemi)

Jet Grout Kolonu Yükleme Deneyi

Jet Grout yöntemi ile üretilen kolonlarınt grout kolonlarının projede öngörülen düşey yük taşıma kapasitelerinin arazide güvenli şekilde sağlanıp sağlanmadığının kontrolü için jet grout kolon yükleme deneyleri yapılmaktadır.

“Jet Grout Yükleme Deneyi” doğrultusunda deneme kolonuna statik eksenel basınç yükü yüklenerek yük-oturma, yük-zaman ve oturma-zaman grafikleri elde edilir.

Jet grout kolonun toplam taşıma kapasitesi, kolonun çeperi ve ucu tarafından taşınan toplam taşıma kapasitesidir. Deney yükü için ise jet grout kolonun toplam kapasitesinin 1.5 katı dikkate alınmalıdır. Jet Grout Yükleme Deneyinde Deneme kolonları, göçene kadar veya maksimum kabul edilebilir oturma meydana gelene kadar yüklenir. Göçme yükü; 1. Yük daha fazla artmadığı halde oturmanın devam etmesi halindeki yük 2. Kolon çapının %10’u kadar bir toplam oturmaya yol açan yük tanımlamalarından birisine göre seçilir. Yükleme deneylerinde “ASTM D 1143–81” standart yükleme için uygun maddeleri kullanılabilmektedir

Jet Grout Yükleme Deneyinde kolonda maksimum yüklemede meydana gelen deformasyon servis yükünde meydana gelen deformasyonun 1.5 katını geçmemesi, deney yükü kaldırıldıktan sonra meydana gelen kalıcı deformasyonun ise toplam deformasyonun %50’sini geçmemesi ve kazık başlığında ölçülen toplam oturma değerinin 10 mm’yi geçmemesi gerekmektedir.

Deney ekipmanları kolona verilecek eksenel yüke maruz reaksiyon kirişleri, hidrolik kriko ve hidrolik basınç pompası, yükü ölçmek için manometre, ölçüm düzenekleri olmak üzere dört ana gruptan oluşmaktadır. Hidrolik pompa vasıtasıyla belli kademelerde statik yük, kolon başlığı ve reaksiyon kirişleri üzerine yerleştirilmiş olan hidrolik krikoya iletilir. Rijit sistemden dolayı yük altında kolon eksenel olarak hareket eder. Deney kolonunda oluşan deformasyonlar, kolondan ve basınç elemanlarından bağımsız bir ölçüm sistemiyle kayıt altına alınmalıdır.

Yükleme deneyi düzeneğinin kurulmasının akabinde farklı yükleme yöntemleri kullanılarak deney gerçekleştirilebilir.

Standart Yükleme Yöntemi

Bu Jet Grout Yükleme Deneyinde tekil kolonlarda göçme olmaksızın proje yükünün 2 katı, kolon grupları için 1.5 katı olmak üzere, uygulanacak yükün %25’lik artırımları ile uygulanır. Her yük artımında saatteki okumalar 0.25 mm’yi geçtiği durumda en fazla 2 saat beklenmelidir. Oturma değerlerinin 0.25 mm/saat değerini aşmadığında veya toplam yükte göçme meydana gelmediğinde 12 saat sonra boşaltmaya geçilir. Aksi bir durumda 244 saat beklenir. Boşaltma proje yükünün %25 oranında azaltılarak ve her kademede 1 saat beklenerek gerçekleştirilir. Bu süreçte göçme meydana gelirse, hidrolik krikolar jet grout kolonundaki oturma değeri kolon çapının %15’i oluncaya kadar yükte bırakılır. Her yükleme ve boşaltma kademeleri değişiminden önce ve sonra yük, yer değiştirme ve zaman okumaları alınmalıdır.

Tekrarlı Yükleme Yöntemi

Jet Grout Yükleme Deneyi için hazırlanmış düzenek ilk olarak standart yükleme deneyinde olduğu gibi yüklenir. Tekil kolonlar için; proje yükünün %50, %100 ve %150 kolon grupları için %50 ve %100 değerlerinde uygulanarak toplam yükte 1 saat beklenmelidir. Aynı yükleme değerlerinde boşaltma gerçekleştirilmeli ve aralarda 20 dakika beklenmelidir. Uygulama yükü sıfır değerine ulaştıktan sonra uygulama yükünün %50’si oranında artırımlarla ve her kademede 20 dakika bekleyerek istenilen yük değerine kadar çıkılır. En sonunda da standart yükleme yönteminde olduğu gibi yük boşaltılır.

Sabit Zaman Aralıklarıyla Yükleme Yöntemi

Kolon veya kolon gruplarına 1’er saat aralıklarla proje yükünün %20 oranında artırım ve boşaltım kademelerinde yükleme standart yükleme deney yöntemine uygun olarak gerçekleştirilir.

Sabit Penetrasyon Oranı Deney Yöntemi

Tekil kolonlar için granüler zeminlerde dakikada 0.75-1.25 mm penetrasyon değeri sabit kalacak şekilde yük değiştirilir. Kolon batmaya devam ediyorsa, kolon çapının %15 değerine kadar yükleme sürdürülür. Kolon batması maksimum yük altında durursa, yük serbest bırakılır. Okumalar her 30 saniyede bir alınmalıdır. Boşaltma sırasında ve tüm yük boşalmasının bir saat sonrasına kadar okumalar alınmalıdır.

Hızlı Yükleme Deney Yöntemi

Tekil kolonlarda kullanılan bu Jet Grout Yükleme Deneyi 2.5 dakikalık zaman dilimlerinde proje yükünün %10 ile %15 yük mertebesindeki artırımlarında uygulanır. Yük artırımlarına yükleme krikosunun kapasitesi kadar devam edilir ve krikolar durdurulur. Sonrasında 5’er dakikalık zaman aralıklarınla toplam yük boşaltılır. Her yük artırımından önce ve sonra yük, zaman ve yer değiştirme okumaları alınır. Maksimum yük uygulandıktan veya hidrolik krikolar durdurulduktan sonra okumalar alınmalı, 2.5 ve 5 dakika sonra tekrarlanmalıdır.

Sabit Oturma Artırımlarında Yükleme Deneyi Yöntemi

Jet Grout Yükleme Deneyinde gerekli olan yük artırımları kolon çapının %1’ine yaklaşık veya eşit oturman artırımları olacak şekilde uygulanır. Her oturma artırımının sabit olarak korunabilmesi için uygulanan yükler değişir ve ancak sabit oturma oranının saatte uygulanan toplam yükün %1’inden az olduğu durumda, yük değişme oranına ek olarak yüklenir. Yükleme aletinin kapasitesine veya oturmanın kolon çapının %10’una eşit oluncaya kadar kolonun yüklenmesine devam edilir. Her oturma artırımından önce ve sonra yük, zaman ve oturma kayıtları alınır. Boşaltma boyunca, her kademe değişiminde okumalar alınır ve bu okumalar tüm yük boşaldıktan 12 saat sonra da tekrarlanır.

Jet Grout Kolon yükleme deneyleri için kullanılan standartlar ASTM D–1143/D1143M (2007), ASTM D–3689 (2007), TS 3167 (1978), TS 3168 EN 1536 (2001) ve TS 3169 (1978) ’dir. Deneylerin yapılma prensipleri ve dikkat edilecek hususlar bu standartlar içinde ayrıntılı olarak verilmektedir.

Kaynak: NUR AHMET GÜRLEYİK-İNCE DANELİ ZEMİNLERDE TEKİL JET KOLON TASARIMI

Agrega numunesi süspansiyonun hazırlanması : Göz açıklığı 2 mm olan elekten elenerek elde edilen 200 g agrega numunesi 110±5 0C sıcaklıkta sabit tartıma gelene kadar kurutulur. Deney numunesi kısmı tartılır ve kütle 1 g yaklaşımla M1 olarak kaydedilir. Hazırlanan 200 g agrega 500 ml su ile Şekil 3.3’deki metilen mavisi deney setindeki behere alınır. 600 rpm de 5 dak karıştırılır. Daha sonra 5 ml metilen mavisi çözeltisi eklenir beherdeki malzeme, (400 ± 40) devir/dak hızda en az 1 dak karıştırılır ve süzgeç kâğıdı üzerinde leke deneyi yapılır ve hale verip vermediği kontrol edilir. Süzgeç kağıdında hale yoksa hale görünene kadar aynı işlem tekrar edilir. Hale göründükten sonra harcanan metilen mavisi çözelti miktarı (V1) kaydedilir.

(0-2 mm) tane büyüklüğü metilen mavisi değeri (MB) aşağıdaki gibi hesaplanır;

Metilen Mavisi Deneyi

MB=10x(V1/M1)

M1 : Deney numunesi kısmının kütlesi, g,
V1 : İlâve edilen boya çözeltisinin toplam hacmi, mL’dir.
MB değeri, (0-2) mm aralığının beher kilogramı için kullanılan boya miktarı, 0,1 g yaklaşımla kaydedilir.

Betonun içerisinden geçen ultrasonik sesin hızı ile betonun basınç dayanımı hakkında direkt bir ilişki yoktur. Fakat betonun yoğunluğu ile alakalıdır. Yoğunluğu az olan bir betonda (boşlukları fazla olan beton), ultrasesin betonun bir yüzeyinden diğer yüzeyine ulaşma süresi daha uzundur. Başka bir deyişle betonun içerisindeki boşluk arttıkça, ultrasonik geçiş hızı yavaşlar; betonun içerisindeki boşluk azaldıkça, ultrasonik geçiş hızı da artar.

Betonun yoğunluğu ile basınç dayanımı arasında doğru orantılı bir ilişki vardır. Su/çimento oranı yüksek olan betonlar daha çok kapiler boşluğa sahip olduğundan, yoğunluğu ve basınç dayanımları da düşük olur. Bu durumda dolaylı yoldan ultrasonik geçiş hızı yöntemiyle beton basınç dayanımı belirlenebilir.

Ultrasonik dalga hızı şu uygulamalar için kullanılabilir;

• Yapı elemanı içindeki betonun tek düzelik değerlendirilmesinde,
• İç boşluklar ve çatlakların konumlandırılmasında,
• Bozulma şiddeti tahmininde,
• Beton veya yapı malzemesi olarak kullanılan doğal taşlara hasar veren yangın derinliğinin tahmininde,
• Çatlak onarımının etkinliğinin değerlendirilmesinde,
• Betonun erken yaşta dayanım tahmininde (Korelasyon yardımıyla),

Ultrasonik geçiş hızı cihazının okuma yapacağı yüzey pürüzsüz olmalıdır. Test yöntemi, tamamen tahribatsızdır ve zamanla UPV değişikliklerini belirlemek için farklı zamanlarda aynı noktada deneyleri tekrar etmek mümkündür.

Şayet beton döküm aşamasında herhangi bir nedenle numuneler alınmamışsa ve üretilen betonun yapı içersindeki yerindeki dayanımına gereksinim duyulduğunda sertleşmiş olan betonun basınç dayanımının tayin edilmesi gerekebilir.

Yapı ve yapı bileşenlerinde sertleşmiş betonun basınç tayininde en etkili yöntem tahribat yaparak taşıyıcı elemanların birkaçından alınan karot numunelerinin karakteristik basınç dayanımlarıdır. Aynı taşıyıcı elemanlarda karot alınmadan önce tahribatsız deney yöntemi olan darbeli çekiç (Schmith Çekiç) deneylen ve ses hızı ölçümü (ultrasound) deneyleri yapılır. Karot numunesi basınç deneyi ile darbeli çekiç ve ses hızı ölçüm deneyleri arasında korelasyon kurularak, deney yöntemleri arasındaki ilişki bulunur. Bu ilişki bağıntısı kullanılarak diğer taşıyıcı elemanlarda zarar vermeden darbeli çekiç ve ses hızı ölçümü ile beton kalitesi belirlenir.

Yapım aşaması tamamlanmış bir yapıda herhangi bir nedenle taşıyıcı elemanlarının donatı kalite ve düzeninin belirlenmesi gerekebilir. Bunun için; betonarme taşıyıcı elemanlarda zarar verilmeden manyetik cihaz kullanarak donatılar belirlenmeye çalışılır ve birkaçında pas payı kaldırılarak, boyuna ve enine donatıların miktarları ve düzenleme şekillerine uygunluğu kontrol edilerek manyetik cihaz sonuçların doğruluğu belirlenir.

Serileşmiş beton numunelerine basınç dayanımı, eğilmede-çekme dayanımı, yarmada çekme dayanımı gibi Beton Dayanım Deneyleri deneyleri uygulanır.

Basınç Dayanımı Deneyi

Basınç dayanımı deneyinde ölçüleri belirli numuneye (15/30 cm’lik silindir veya 20 x 20 küp) basınç pres aygıtı yardımıyla darbesiz, değişmeyen değerlerde kuvvet tatbik edilir. Numune kırılıncaya kadar devam ettirilen bu işlem kırılma anında durdurulur Kesit alanı önceden bulunmuş alan numunenin, kırılmasını sağlayan kuvvet miktarı kesit alanına oranlanarak basınç mukavemeti tesbit edilir.

Eğilmede çekme deneyinden çıkan numunelerde de dayanım deneyi yapılabilir. Fakat bu deney küp ve silindir numunelere yapılan basınç dayanımı deneyine bir alternatif oluşturmaz. Beton sınıfını tayin eden bir deney değildir.

Eğilmede Çekme Dayanımı Deneyi

Eğilmede çekme dayanımı deneyi ortadan ve üçte bir noktasından yüklenmiş basit kırış metotları ile yapılır. Ortadan yüklenmiş basit kiriş metodunda numuneye orta noktasından, tekil bir yük uygulanır, üçte bir noktasından yükleme ise numune üzerinde iki tekil yük eşit aralıklarla uygulanarak yapılır.

Yarmada Çekme Dayanımı Deneyi

Yarmada çekme dayanımı deneyi silindir ve küp numuneler üzerinde yapılabilir. Silindir yarma metodunda uygulanan yük yüzeyi, uzun kenar (30cm’lik boy kısmıdır) olmaktadır. Özel bir düzenekle yük uygulanan bu yüzeyin kırılması için gerekli yük miktarı tespitine dayanır.

Dayanım deneyleri içinde en önemli yeri silindir veya küp numuneler üzerinde yapılan basınç dayanımı metodu almaktadır. Bu metot mevcut beton sınıfının tespitinde kullanılır. Silindir numunelere yapılan deneyle, direkt olarak beton sınıfı (beton basınç dayanımı) belirlenir, küp numune işlemlerinden çıkan sonuç için korelasyon yapılmalıdır.

σ=P/A  kg/cm2

Silindirik numune için örnek;

Yük =18750 kg

Alan = 191.25 cm2

Dayanım=98.039 kg\cm2

Yapı üzerinde yapılan sertleşmiş beton deneyleri genel hatlanyla incelendiğinde, mevcut yapıda kullanılan betonun kalitesi hakkında bir şüphe olması halinde veya kullanım sırasında betonun kalitesini olumsuz yönde etkileyici hadiseler (yangın,deprem vb…) meydana gelmesiyle, başvurulan yöntemleri oluşturur. Bu deney metotlarını tahribatsız deney metotları ve tahribatlı deney metotları olarak adlandırmak ve sınıflandırmak mümkündür.

Schmidt Çekici-Beton Test Çekici Deneyi

Agrega deneylerini;

• Elek Analizi deneyi,
• Los Angeles aşınma deneyi,
• Sağlamlık deneyi,
• Yassılık indeksi deneyi,
• Soyulma deneyi,
• Cilalanma deneyi,
• Yapışma deneyi,
• Özgül Ağırlık ve Absorpsiyon deneyi,

olarak sıralayabiliriz.

Bu deneylerin açıklamalarına geçmeden Agrega hakkındaki detaylı yazıyı buradan okuyabilirsiniz.

ELEK ANALİZİ DENEYİ

Elek Analizi deneyi, bir malzemenin dane boyutu dağılımının bulunması amacıyla yapılır. Elde edilen sonuçlar ise, sınıflandırmada, dane boyutu dağılımının şartnameye uygunluğunun kontrolünde ve agrega karışım hesaplarında kullanılır.

Herhangi bir agrega malzemesi içindeki değişik boyuttaki danelerin miktarı, o agreganın mühendislik özelliklerini etkileyen en önemli faktörlerden biridir. Özellikle maksimum dane boyutu küçük olan ve aşağıda verilen Fuller bağıntısına uyacak şekilde gradasyona sahip malzemeler, belirli sıkıştırma enerjisinde en yüksek birim ağırlığa erişirler.

P=√(d/Dmax) x 100

d=Elek açıklığı

Dmax=Maksimum dane boyutu

P=d elek açıklığından elek analizinde geçmesi gereken malzeme yüzdesi

LOS ANGELES AŞINMA DENEYİ

Los Angeles aşınma deneyi, darbeleme ve aşındırma etkilerinin agrega gradasyonu üzerinde oluşturduğu bozulmanın bulunmasını sağlar. (Agrega Aşınması Deneyi)

Agregalar, asfalt kaplama karışımlarının üretilmesi, yerleştirilmesi ve sıkıştırılması sırasında kırılma ve aşınmaya maruz kalırlar. Aynca trafik yükü de yoldaki agreganın aşınmasına sebep olur. Bu yüzden, karışımda kullanılan agregalar, darbeleme ve aşınmaya karşı belli bir dereceye kadar sağlam olmalıdır.

SAĞLAMLIK DENEYİ

Hava tesirlerine karşı dayanıklılık veya don deneyi olarak adlandırılan sağlamlık deneyi, sodyum sülfat (Na2SO4) veya magnezyum sülfat (Mg S04) kullanılarak agregaların donma ve çözülmeye karşı mukavemetlerinin bulunmasını sağlar.

Uzun zaman hava tesirleri altında kalan agregalar, donma ve çözülme olayları sonucunda gradasyon bozulmasına uğrarlar. Gradasyon bozulması yolun bozulmasına sebep olacağından agregalar, donma ve çözülme olaylarına karşı dayanıklı olmalıdır.

YASSILIK İNDEKSİ DENEYİ

Yassılık indeksi deneyine göre bir malzemenin yassı kabul edilebilmesi için, deneye alınan herhangi bir agrega danesinin kalınlığının, nominal boyutunun 0.6’sından küçük olması gerekir.

Yassı danelerden oluşturulan bir yapı, trafik yükü altında stabil değildir. Yassı daneler yük altında kolaylıkla kırılır ve karışımın mukavemeti azalır.

Kırılmışlık Deneyi Yüzdesi

Yollar Fenni Şartnamesine göre, bir danenin kırılmış olması için, en az iki yüzünün kırılmış olması gerekir. Kırılmış daneler arasındaki içsel sürtünme yüksek ve böylece danelerin birbirine kenetlenmesi de fazladır. Bu yüzden, bu tür agregalarla oluşturulan yük taşıma kapasitesi oldukça yüksektir.

SOYULMA DENEYİ

Soyulma deneyi, su ve trafik etkilerine karşı bir dayanıklılık deneyidir. Bazı asfalt karışımlarda, suyun etkisiyle agrega ile asfalt arasındaki bağ kaybolur ve böylece kaplama bozulur. Bunun önüne geçebilmek için bu ağın kaybolmasını yani soyulmayı önleyecek bir takım katkı maddeleri ile asfaltın agregaya daha iyi yapışması sağlanır.

Sathi kaplamalarda, agrega bitüm ile kısmen temasta olduğu için soyulma olayı daha çok görülür. Bu olay, asfalt betonu ya da rodmiks tipi karışım kaplamalarda daha azdır. Ayrıca kullanılan bitümün viskozitesi de soyulmayı etkiler. Yüksek viskoziteli asfaltlar, düşük viskoziteli asfaltlara göre soyulmaya karşı daha dayanıklıdırlar.

CİLALANMA DENEYİ

Kaplamada cilalanmaya karşı mukavemeti düşük bir taşın kullanılması, yolun kaymaya karşı direncini düşürür. Yolda kaymaya karşı direnç, trafik koşullarına, kaplamanın tipine ve bazı faktörlere bağh olmasına rağmen, kullanılan taşın cilalanma değeri bunu etkileyen en önemli faktörlerden birisidir.
Yapışma deneyi de, soyulma deneyinde olduğu gibi su etkisine karşı mukavemet ölçümü deneyidir. Yalnızca sathi kaplama mıcırlarına uygulanan bu deneyde, agrega ile bitüm arasındaki yapışmanın su etkisi altmda azalması ölçülür.

YAPIŞMA DENEYİ

Yapışma deneyi de, soyulma deneyinde olduğu gibi su etkisine karşı mukavemet ölçümü deneyidir. Yalnızca sathi kaplama mıcırlarına uygulanan bu deneyde, agrega ile bitüm arasındaki yapışmanın su etkisi altında azalması ölçülür.

ÖZGÜL AĞIRLIK VE ABSORPSİYON DENEYİ

Bir agreganın özgül ağırlığı, o agreganın birim hacmindeki ağırlığının, aynı hacimde ve 20-25°C’deki suyun ağırlığına oranıdır. Danenin hacim tanımlanmasına bağlı olarak, üç tane özgül ağırlık türü vardır. (Absorpsiyon Nedir?)

1- Zahiri özgül ağırlık

Zahiri özgül ağırlık, geçirimsiz boşluklarla beraber katı dane hacmini kapsar.

Zahiri Özgül Ağırlık = Gsa=Ws /((Vs+Vip)γw)

2- Hacim özgül ağırlığı

Hacim özgül ağırlık, geçirimsiz ve geçirimli tüm boşluklarla beraber katı dane hacmini kapsar.

Hacim Özgül Ağırlık= Gsb=Ws /((Vs+Vip+Vpp)γw)

3- Efektif özgül ağırlık

Efektif özgül ağırlık ise, asfalt absorbe eden boşluklar dışındaki tüm hacmi kapsar.

Efektif Özgül Ağırlık=Gse=Ws /((Vs+Vip+Vpp-Vap)γw)

Sıkıştırılmış asfalt kaplama tabakasındaki hava boşlukları, bitümle kaplanmış agrega daneleri arasında küçük hava cepleri şeklindedir. Asfalt karışım hesaplarında kullanılan agrega için seçilecek özgül ağırlık, sıkıştırılmış kaplamada hesaplanan hava boşlukları miktarını en doğru olarak veren özgül ağırlık olmalıdır. Zahiri özgül ağırlık kullanıldığı zaman, asfaltın, su geçirimli tüm boşluklar tarafından absorbe edildiği kabul edilir Eğer hacim ağırlık kullanılırsa, asfaltın, su geçirimli boşluklar tarafından absorbe edilmediği kabul edilmiş olur. Efektif özgül ağırlık kavramı, agrega tarafından absorbe edilen asfalt miktarını dikkate aldığından, sıkıştırılmış asfalt kaplama karışımındaki boşluk hesabı için en doğru sonucu verir.

Asfalt absorbsiyonu çok küçük agregalarda, efektif özgül ağırlık yerine zahiri özgül ağırlığın kullanılması büyük bir hata getirmez.

(Granülometri Nedir? Elek Analizi ve Granülometri Eğrisi)

Arazide gelişimi, zamana bağlı olarak boşluk suyu basıncındaki sönümlenmeye paralel meydana gelir. Konsolidasyonun laboratuarda ölçümü odometre deneyi ile gerçekleştirilir.

Odometre Deneyi

Yanal deformasyonu önlenmiş olan, suya doygun disk biçiminde ve örselenmemiş bir zemin numunesinin, alt ve üst yüzeyinden drenaj sağlanarak, düşey ve eksenel bir basınç altında konsolidasyon miktarı ve hızının ölçümü bu deneyle gerçekleştirilir.

Odometre Deneyi için Gerekli Aletler

Odometre deneyi için; odometre cihazı yardımcı aparatları, spatula (numuneyi kesmek ve düzeltmek için), hassas terazi, numune kapları (su muhtevası için), kronometre, deformasyon saati, etüv.

Odometre Deneyinin Yapılışı

a) Numune halkasına alt ve üst yüzeyleri düzgün olacak şekilde numune yerleştirilir. Düzeltmek için spatula vb yararlanılabilir. Tartılarak konsolidasyon hücresine yerleştirilir.

b) Dengelenmiş yükleme kolu yatay duruma getirilir. Yükü numuneye aktaran kısım dikkatlice yerleştirilir. Deformasyon saati şekil değiştirmeleri ölçmek üzere ayarlanır.

c) İlk yük için gereken ağırlık askıda olan yükleme koluna yerleştirilir. Yüklemeler. 0.1, 0.25, 0.5, 1, 2, 4, 8, 16, 32 kg/cm2 dizisi takip etmeli ve her yükleme, kademesi 24 saat uygulanmalıdır.

d) Yükleme için askıda olan yükleme kolu boşa alınır ve aynı anda da kronometreye basarak zaman başlatılır. Belirli zaman aralıklarında deformasyon saatinden okuma yapılarak kaydedilir. Okuma : 1/4, 1/2, 1, 2, 4, 8, 15, 30, 60, 120, 240, 480, 960, 1440 dak .zamanlarında yapılmalıdır.

e) 24 saat sonundaki okuma yapılınca bir üst yükleme kademesine geçilerek c ve d şıkları tekrar uygulanır.

f) En yüksek yük kademesinde basınçlar uygulandıktan sonra, numunenin boşaltma eğrisi istenirse, yükleme kademesine uygun olarak boşaltma yapılır.

Hesaplamalar:

Sıkışma özelliklerinin belirlenmesi

H0=Ws/(Gs A) (cm)

Ho: Katı danelerin eşdeğer yüksekliği

H : Numunenin her yükleme sonundaki kalınlığı

Ws: Numunenin kuru ağırlığı,

Gs: Katı danelerin özgül ağırlığı,

A: Numunenin alanı (cm2)

Boşluk oranı

e =(H-H0)/H0

Hacimsel Sıkışma Katsayısı

mv=ΔH/(Δp H0)

mv=Δe/(Δp (1+e0))

Kompaksiyon, boşluk hacminin azalmasıyla danelerin birbirine yaklaşarak yoğunluğunun artması ile tarif edilebilir. Yoğunluğun artmasıyla, zeminlerin kayma mukavemetleri artarken, oturmaları ve hidrolik geçirgenlikleri azalmış olur. Kompaksiyon deneylerinin amacı; optimum su muhtevası değerinde en büyük kuru yoğunluğun elde edilmesidir. Zeminlerin bu özellikleri Proctor deneyleri ile elde edilir.

Bu deneyler uygulanan enerji bakımından iki çeşittir.

Standart Proctor Deneyi-Proktor Deneyi

Standart Proctor Deneyinde 2,5 kg ağırlığındaki tokmak 30.5 cm yükseklikten serbestçe düşürülür, 25 vuruşla 3 tabaka halinde sıkıştırılarak sıkıştırma enerjisi uygulanır.

Standart Proctor Deneyinde Gerekli Aletler

Metal Sıkıştırma kalıbı (11.55 cm yükseklik ve 10.5 cm çapında, plakası ve 5 cm yüksekliğinde yakası ile birlikte), 2,5 kg ağırlık ve 30.5 cm’den serbestçe düşebilen 5 cm çaplı metal tokmak, spatula ve bıçak, damıtık su, büyük karuştırma kabı, numune kapları (su muhtevası için), terazi, hassas terazi, etüv.

Standart Proctor Deneyinin Yapılışı

a) Açıkta kurutulan ve 20 mm’lik elekten geçen zeminden yaklaşık 5 kg kadar alınır. Geniş bir kapta su ilave edilerek karıştırılır.

b) Sıkıştırma kalıbı 1g hassasiyetle tartılır. Kalıp sert bir yere oturtulur ve nemli zemin mümkün olduğu kadar eşit ağırlıkta üç tabaka halinde, her birine 30,5 cm’lik düşüş yapan tokmakla 25 darbe vurarak sıkıştırılır. Darbeler tabaka yüzeyine eşit dağıtılmalıdır. Kullanılan zemin kalıbı doldurmaya yetmeli, fazla geldiği durumda ise kalıp üst seviyesini 6 mm’den fazla aşmamalıdır.

c) Kalıbın üst seviyesine düzeltme ile fazla zemin alınarak numune ve kalıp birlikte tartılır.

d) Kalıptan çıkarılan zeminden su muhtevasını belirlemek için yeterli miktar ve sayıda numune alınır.

e) Geiye kalan zemin karıştırma kabına alınıp ufalanır. Üzerine uygun artışlarla su ilave edilerek b, c ve şıklarındaki işlemler aynen tekrarlanır. Tekrarlama işlemi en az beş değer verecek biçimde yapılmalıdır.

Hesaplamalar

Yapılan her sıkıştırma işlemi için su muhtevası ve kuru birim ağırlık değerleri hesaplanır.

Birim ağırlık: γ=(W2-W1)/V

Kuru birim ağırlık: γd=γ/1+w

W1: Kalıp ağırlığı

W2: Kalıp+sıkıştırlmış zemin ağırlığı

V: Kalıbın hacmi

Su muhtevası kuru birim ağırlık grafiği çizilir, grafikten en büyük kuru yoğunluk ve optimum su muhtevası belirlenir.

Modifiye Proctor Deneyi-Proktor Deneyi

Modifiye Proctor Deneyinde, 4.5 kg ağırlığındaki tokmak 45.8 cm yükseklikten serbestçe düşürülür, 25 vuruşla 5 tabaka halinde sıkıştırılarak sıkıştırma enerjisi uygulanır.

Modifiye Proctor Deneyi Deneyinin Yapılışı

Modifiye Proctor Deneyinin yapılışı standart proctor deneyi ile aynıdır. Aradaki fark, tokmak ağırlığı ve düşüş yüksekliği ile sıkıştırılan tabaka sayısından ibarettir.

Hidrometre Analizi; ince taneli zeminlerin hidrometre yöntemi ile tane çapı dağılımını bulmak için yapılan deneydir.

Hidrometre Deneyi için Gerekli Aletler

Hidrometre, elektrikli bir mikser ve karıştırma kabı, ayrıştırıcı kimyasal (sodyum hexameta-fosfat (Na8P3Oıo)), sabit sıcaklıktaki bir su havuzu, 6.35 cm çapında üzeri ölçeklendirilmiş cam kap (mezür), hassaslığı en az 0.1 gr. olan bir terazi, etüv, termometre, geniş bir buharlaştırma kabı, spatula

Hidrometre Analizi Deneyinin Yapılışı:

a) Hidrometre analizi için 200 nolu elekten geçen şilt ve kil zeminler için yaklaşık 50 g. zemin oldukça kumlu ise yaklaşık 100 g. kuru numune alınır.

b) Kuru numune 250 ml-lik cam kap içersine yerleştirilerek üzerine 125 ml sodyumhexameta-fosfat çözeltisi (Na8P3Oıo) dökülür. Çözelti 1.0 litre damıtık suyun içersine 40 gr. sodyum hexameta-fosfat konularak karıştırılması ile elde edilir. Zeminle bu kimyasal sıvı iyice karıştırılarak 24 saat süre ile beklemeye bırakılır.

c) Bekleme süresinin sonunda bir elektrik mikseri kullanılarak zemin ve kimyasal madde iyice karıştırılır.

d) Karıştırma işleminin hemen sonunda iyice karışmış olan süspansiyon, içinde yaklaşık 100 ml damıtık su bulunan, üzeri ölçekli cam kap (mezür) içine dökülür.

e) Bunun üstüne damıtık su ilave edilerek cam kaptaki süspansiyonun 1000 ml olması sağlanır.

f) Üst tarafi avuç içi ile iyice kapatılan kap bir dakika süre ile alt-üst edilerek süspansiyonun her noktasındaki konsantrasyonunun aynı olması sağlanır. Cam kap düzgün bir yüzey üzerine konulur. Süspansiyonun ısısı ölçülür.

g) Zaman geçirilmeden kalibrasyonu yapılmış olan hidrometre süspansiyonunun içine yavaşça bırakılır. Hidrometre süspansiyonunun içine iki parmakla ve türbülans oluşturmayacak biçimde yavaşça yerleştirilir. Ayrıca hidrometre bırakıldığında süspansiyon içinde aşağı ve yukan gidip gelerek salınım yapmaması gereklidir. Hidrometrenin yerleştirilmesi 5-6 sn içinde yapılmalıdır. Hidrometrenin süspansiyonun içerisine batırılışından sonra 15., 30., 120. saniyelerde hidrometre süspansiyondan çıkarılmadan okumalar alınır.

h) Birbirini takip eden iki set okuma da aynı okumalar elde edilinceye kadar yukarıda verilen f ve g adımları tekrarlanır. Birbirini takip eden iki set okuma da aynı okumalar elde edilmişse, bir sonraki (i) adımına geçilir.

i) Okumaların aynı zaman aralıklannda aynı olmasından sonra son bir defa daha f ve g adımlan tekrarlanır. İlk iki dakika için hidrometre süspansiyondan çıkarılmadan 15., 30., 60., 120. saniyelerde hidrometre okumaları alınır. İlk iki dakikanın sonunda hidrometre süspansiyondan çıkanlarak içinde süspansiyonla aynı sıcaklığa sahip damıtık su bulunan bir mezürün içine yavaşça yerleştirilir.

j) Zemin-su süspansiyonunun sıcaklığı her bir hidrometre okumasından sonra ölçülerek kaydedilir.

k) Okuma zamanlarına yaklaşık 20 sn kala hidrometre süspansiyonun içine, (g) adımmda açıklandığı gibi, yine dikkatlice yerleştirilerek: 5., 10., 15., 30., 60., 240., 1440. dakikalarda hidrometre okumaları alınır. Bu okumalar genellikle 24 saat içerisinde tamamlanır. Fakat bazı killer 48 ve hatta 72 saat süre gerektirebilmektedir.

l) İlk iki dakikadan sonraki her bir hidrometre okumasından sonra, hidrometre süspansiyondan çıkarılarak süspansiyonla aynı sıcaklıktaki damıtık suya konulur. Damıtık suyun içerisinde hidrometrenin salınım yapması sağlanarak üzerine yapışmış olabilecek zemin parçacıklarının temizlenmesi sağlanır.

m) Hidrometre deneyinde okumalar arasındaki sürede süspansiyonun buharlaşma süresi ile su kaybını önlemek amacıyla mezürün üzeri uygun bir kapakla (plastik örtü vb,) kapatılır.

n) Hidrometre analizi okumalarının hepsi alındıktan sonra, cam kap içerisindeki süspansiyon ağzı geniş porselen bir kap içersine dökülerek etüve konulur. 24 saat kurutmadan sonra zeminin kuru ağırlığı Ws olarak belirlenir.

Hesaplamalar:

152H tipi hidrometre için dane çapları ve yüzde geçenler şu şekilde hesaplanabilir.

Denklemlerdeki;

R : hidrometre okumaları , t:bekleme süresini, N: deney sıcaklığındaki suyun viskozitesini, Gs: zeminin özgül ağırlığım, Gw: suyun özgül ağırlığım, L: efektif derinliği, a: zeminin özgül ağırlığının 2.65 sabitine oranını ifade eder.

Hidrometre Analizini Değerlendirme:

Elek analizi ve hidrometri deneyinden elde edilen sonuçlar birleştirilerek granülometri grafiği elde edilir. İki analiz sonuçlarım da içeren düzeltilmiş yüzdeler şu şekilde hesaplanır.

%G=(200 nolu elekten geçen zemin miktarı/eleme yapılan zemin toplam miktarı)x%G1

%Gı: Hidrometri analizinden elde edilen % geçen miktarlardır. Hesaplanan miktarlar ile zemine ait granülometri eğrisi elde edilir. Granülometri eğrisinden;

derecelenme katsayısı Cc= (D₃₀)²/D₁₀D₆₀

üniformluk katsayısı Cu=D₆₀/D₁₀ hesaplanır.

• Likit durumda, zemin bir sıvı gibi akabilir.
• Plastik durumda, zemin çatlamadan istenilen şekil verilebilir.
• Yarı katı durumda, zemin çatlar ve istenilen şekil zorlukla verilir.
• Katı durumda, zemine şekil verilemez ve istendiğinde şekil kırılır.

İnce taneli zeminlerde (kohezyonlu) zeminin yumuşaklık sertlik durumu kıvam ile belirtilir. İnce taneli zeminlerin bünyesindeki su miktarı artıkça çok katı bir durumdan akıcı bir sıvı kıvamına kadar çok geniş bir aralık içinde değişim gösterir. Buna bağlı olarak, mukavemet, yük altında şekil değiştirme ve sıkışma gibi mühendislik özelliklerinde büyük farklılıklar meydana gelmektedir.

İnce taneli zeminlerin kıvamında su muhtevasına bağlı değişimleri deneysel olarak belirleyebilmek için bazı sınır su muhtevası değerleri tanımlanmıştır. Kıvam limitleri olarak bilinen bu değerleri belirleyebilmek için İsveçli bilim adamı Atterberg tarafından geliştirilen deneyler kullanılır. Bu deneyler;

Likit Limit Deneyi

Likit limit, zeminin plastik bir malzemeden akıcı bir malzemeye dönüştüğü andaki su muhtevasıdır. Likit limiti belirlemek için birkaç yöntem vardır. Bunlardan Casagrande Yöntemi yaygın kullanılır. Casagrande likit limit aleti, kolu döndürüldüğünde, sert bir lastik blok üzerine 1 cm. yükseklikten düşen, yarım küre şeklindeki pirinç tastan oluşur.

(Casagrande likit limit cihazı)

Likit Limit Deneyi için Gerekli Aletler

Casagrande likit limit cihazı ve yardımcı aparatları, spatula, porselen karıştırma kabı, damıtık su, numune kapları (su muhtevası için), etüv.

Likit Limit Deneyinin Yapılışı:

a) Kurutulmuş ve 40 nolu elekten geçirilmiş zeminden bir miktar alınarak porselen bir kap içerisine konur ve biraz damıtık su ilave ederek karıştırılır.

b) Numunenin kürü için bir müddet beklenilir.

c) Karıştırılan numuneden biraz alınır. Pirinç tasa yerleştirilir. Üzeri spatula ile düzeltilir. Yarık açma bıçağı ile tastaki numune ikiye bölünür. Tekrar üst tarafı düzeltilir, ikiye bölme sırasında her iki parçasının da eşit büyüklükte olmasına dikkat edilir.

e) Sonra aletin kolu çevrilerek tas 1 cm. yükseklikten saniyede 2 defa olmak üzere düşürülür. Düşme etkisiyle oyuk kapanmaya, ayrılan iki parça birbirine yaklaşmaya başlar.

f) Başlangıçtan itibaren her vuruş, yarık 1,12 cm. kapanana kadar sayılır. Kapandığı anda, buradan bir miktar numune, su muhtevası belirlenmek için alınır ve vuruş sayısı kayıt edilir.

g) Tas temizlenir, karıştırma kabında bulunan numune üzerine biraz daha damıtık su ilave edilerek karıştırılır.

h) c, e, f işlemleri sırayla yapılır. Bu işlem en az 4 defa tekrarlanmalıdır.

Hesaplamalar:

Deney sonunda logaritmik ölçekli vuruş sayısı – su muhtevası grafiği çizilir. Grafikten 25 vuruşa karşılık gelen su muhtevası değeri likit limit değeri olarak belirlenir.

Plastik Limit Deneyi

Plastiklik ince taneli zeminlerin bir özelliği olup kırılmadan şekil verilebilmeyi ifade eder. Plastik limit ise, ıslak zeminin yoğrulma sırasında yüzeyinde çatlakların belirdiği su muhtevası olarak tanımlanır. Bir başka ifadeyle, plastik limit, zeminin yarı katı malzemeden plastik bir malzemeye dönüştüğü su muhtevası değeridir.

Plastik Limit Deneyi için Gerekli Aletler

Geniş bir cam levha, 3 mm çapında tel çubuk, spatula, porselen kanştırma kabı, damıtık su, numune kapları (su muhtevası için), etüv.

Plastik Limit Deneyinin Yapılışı:

a) 40 nolu elekten geçirilmiş ve likit limit deneyi için kullanılan numuneden bir miktar, buzlu cam üzerinde avuç ile yuvarlanır.

b) Avuç ile yuvarlama sırasında oluşan 3 mm. kalınlıktaki çubuklarda, çatlamalar ve kendi kendine kopmalar oluştuğunda, su muhtevasını belirlemek için numune kabına alınır.

c) Numune kabı ile birlikte tartımı yapılan numune etüve kurutma için bırakılır.

d) Eğer zemin çubuklarında, çap 3 mm’nin altına düştüğü halde çatlama ve dağılma meydana gelmiyorsa zeminin henüz plastik olduğu kabul edilir.

e) Bir süre daha su muhtevasının azalması beklenilir. Avuç ile yuvarlama işlemi tekrarlanarak deneye devam edilir, b ve c şıkları için uygulanır.

Hesaplamalar:

Aynı numuneden en az iki tane su muhtevası değeri ölçülmeli, ortalamaları alınarak plastik limit belirlenmelidir.

Beton test çekici yöntemi uzun yıllardan günümüze kadar kullanılan, tahribatsız bir ölçüm metodudur. Beton test çekici metotlarını araştırdığımız zaman iki çeşit sistemin, test çekicinin yöntemlerini belirlediğini görüyoruz. Bu yöntemleri yüzey sertliği metodu ve Rebound (geri sıçrama) sertliği olarak belirtebiliriz.

Schmidt Çekici

Schmidt Çekici Deneyi betonun tahribatsız muayenesi maksadıyla kullanılan en yaygın metottur. Bu metotta kullanılan Schmidt Rebound çekici 1948 yılında geliştirilmiş olup kullanılması ve uygulanmasının kolay olması nedeniyle tüm dünyada yaygın olarak kullanılmaktadır. Bu metot sertleştirilmiş çelikten yapılmış çekicin beton yüzeyinde yaptığı darbe sonucunda geri sıçrama (R) miktarını ölçer. Teorik bir bağıntı olmamakla birlikte beton dayanımı ile geri sıçratma miktarı arasında amprik bağıntılar elde edilebilir. Yüzey sertliği metodu ile aynı sıralamalara haizdir. Schmidt Çekici +10 °C ile +30 °C sıcaklığa sahip olmalıdır. Gereğinde bu sıcaklığın sağlanması için bu sıcaklıktaki ortamda 2 saat bekletilir. Ölçüm noktaları saptanır.

Schmidt Çekici Deneyinin Yapılması ve Deney Sırasında Dikkat Edilecekler

• Schmidt Çekici Deneyinde ölçüm noktalarının alanı en az 200 cm2 olmalıdır.
• Ölçüm noktaları bu alan üzerine eşit şekilde yayılmalıdır.
• Kolonlarda ölçüm alanının kolon başında mı yoksa ayakta mı olduğu belirtilir.
• Schmidt Çekici Deneyi yapılacak ölçüm alanları nemli olmamalıdır.
• Dondan, ateşten ve kimyasal maddelerden hasara uğramış beton yüzeylerinde ölçüm noktası alınması uygun değildir.
• Görünür iri agrega tanelerinden ve hatalı noktalardan, örneğin çakıl boşlukları, demirli yerlerden kaçınılmalıdır.
• İnce yapı elemanlarında (<120 mm) esneme alabileceğinden Schmidt çekiç deney noktaları dayak (mesnet) yakınlarında ve ankajlanmış kısım yakınlarında seçilir.
• Ölçüm alanlarındaki çözülmüş parçalar, kalıp parçaları, kiri, sıva vs. temizlenir.
• Ölçüm alanı yüzeyi çok eğri (örneğin pürüzlü, kaygan olmayan kalıp kullanılma sonucunda vs.) ise, yüzey düzleme taşı veya elektrikli tıraşlama aleti ile düzlenir.
• Seçilen ölçüm alanları işaretlenir ve yer, durum, işaretler, deney kağıt formuna yazılır.
• Schmidt Çekiç uç tamamen dışarı çıkmış şekilde mümkün olduğunca ölçüm noktasına dik olarak temas ettirilir. Deney sırasında yapı elemanının en kenarına olan uzaklık 4 cm den az olmamalıdır.
• Çekiş yavaş fakat devamlı olarak betona, alet vuruş hareketi yapıncaya kadar bastırılır.
• Gösterge skalasından vurma değeri ya basılmış halde tutularak ya da uç sabitleştirme düğmesine basıldıktan sonra okunur.(Ro)
• 9 ile 25 arasında değişen ayrı ayrı Schmidt Çekiç okumalar alınır. Vuruş noktaları birbirinden 2 ile 5 cm arasında uzaklıkta (3 cm idealdir) olmalıdır. Vurma değerlen R kayıt fomıuna yazılır. Genelde 10 adet okuma yeterli olmaktadır, fakat fazla yapılan okumalar hata payını azaltır.
• Bulunan değerlerin en üst ve en alt değerleri işleme alınmaz. Değer sonuçların aritmetik ortalaması alınarak geri tepme bulunur.

Diğer arazi deneyleri ile karşılaştırıldığında Standart Penatrasyon Deneyi‘nin bazı üstünlükleri bulunmaktadır. Bu deneyde kullanılan mekanik ekipman (tij, numune alıcı, tokmak vs.) genel olarak daha basit ve dayanıklıdır. SPT, sondaj işlemi sırasında kuyu içinde kolayca uygulanabildiğinden maliyeti daha düşüktür. Deneyin önemli üstünlüklerinden biri de Standart Penatrasyon Deneyi‘nin yapılan sondaj çukurlarından numune alınabilmesidir. Aynca, bu deney, bütün zemin gruplannda ve yeraltı su seviyesi altında uygulanabilmektedir. Bahsedilen avantajlannın tümünü, başka bir arazi deneyinde bulmak mümkün değildir. (Nixon, 1982).

Standart Penatrasyon Deneyi dünyanın birçok ülkesinde olduğu gibi Türkiye’de de geoteknik incelemelerinde yaygın şekilde kullanılan bir arazi deneyidir. SPT, ülkemizde sıklıkla karşılaşılan zeminler aşırı konsolide olmuş katı-sert killer, kumlar ve çakıllı kumlar olduğu için, hemen hemen her zemin inceleme programının ana öğelerinden biri olarak karşımıza çıkmaktadır (Durgunoğlu ve Toğrol, 1974). Bu deney, yumuşak killer ve gevşek kumlardan, sert killer ve çok sıkı kumlara kadar çeşitli zemin türlerinde uygulanabilmektedir.

Standart Penatrasyon Deneyi, ön incelemeler için olduğu kadar tasarım aşamasında da kullanılmaktadır. SPT-N ile zemin özellikleri, temel tasarımı ve sıvılaşma riski arasında bir çok yararlı korelasyonlar bulunmaktadır.

Son yıllarda bazı mühendisler, ölçülen SPT-N arazi değerleri için, farklı tipdeki tokmakları kullanmanın etkileri, jeolojik gerilme etkileri, tij tipi ve boyu, sondaj kuyusu gibi etkisi daha az olan diğer faktörleri içeren çeşitli “düzeltmeler” geliştirmişlerdir. SPT’de uygulanan enerjinin miktarı ve tokmağın düşürülme biçimi gibi işlemler sırasında oluşabilecek hatalar, farklı değerlendirmelere sebep olabilmektedir. Bu yüzden çakma sırasında tokmağın tipi ve düşürülme yöntemine bağlı olarak üretilen enerji miktannın standart hale getirilmesi gerekmektedir.

SPT, temiz ince-orta kumlar, çok ince çakıllı kumlar ve az siltlı kumlann mühendislik özelliklerinin tahmini için  yararlı olan bir deney türü olup bu zeminlerde daha uygun sonuçlar verirken, zemindeki kaba dane oranı arttıkça özellikle iri çakıl bulunması durumunda elde edilen sonuçlar yanıltıcı olabilmektedir. Bununla beraber, deney silt ve killerin mühendislik özelliklerinin tahminde de kullanılmaktadır.

Örselenmemiş numuneler almanın zor olduğu ayrık daneli zeminlerin özelliklerim tahmin etmede Standart Penatrasyon Deneyi yaygın bir şekilde kullanılmaktadır. SPT, kumlar ve siltler için arazideki efektif kayma mukavemeti açısını (Φ’), relatif sıkılığım (Dr) ve rezidüel drenajsız kayma mukavemetini (Sr) tahmin etmekte kullanılabilmektedir.

Killi zeminlerde ise SPT-N ile serbest basınç mukavemeti (qu), drenajsız kayma mukavemeti (Su), hacimsel sıkışma katsayısı (mv) arasında ilişkiler geliştirilmiştir. Çeşitli zeminler için dinamik kayma modülü (Gs), elastisite modülü (Es) ve kayma dalgası hızını (vs) veren korelasyonlar mevcuttur. Ayrıca Standart Penatrasyon Deneyi, ayrık daneli zeminlerin sıvılaşma potansiyelini, sığ ve derin temellerin taşıma gücünü ve oturmalarını tahmin etmekte kullanılmaktadır. Hem oturma hem de taşıma gücü doğrudan SPT direncine bağlı olarak tahmin edilebilir. SPT-N değerine dayanarak sert killerdeki sürtünme kazıklarının taşıma kapasitesi hakkında kabaca fikir edinmek mümkündür. Standart Penatrasyon Deneyi ile tahmin edilen kilin kayma mukavemetinden statik kazık formüllleri ile kil zeminlerdeki sürtünme kazıklarının birim uç mukavemeti ve birim çevre sürtünmesi tayin edilebilir.

Standart Penetrasyon Deneyinin Yapılışı

Dinamik karakterli bu deneyin en önemli özelliği, kumlu zemine girişine gösterilen direnci ölçme yanında örselenmemiş numune elde edilebilmesidir. Deney, 63.5 kg ağırlıkta tokmağın 762 mm yükseklikten düşürülerek ucu sertleştirilmiş çelikten kaşığı zemine 305 mm çakmak için gereken vuruşların (N) sayılmasıdır. Deney Türkiye’de en çok uygulanan arazi deneyi olarak ön plana çıkmış olmakla birlikte önemli hatalara açıktır. Bu hatalar arasında düşüşün gerekli enerjiyi sağlamayacak biçimde yapılması, penetrasyon kaşığının çarığının hasarlı olması, operatör ön yargılarının sayıma yansıması gösterilebilir. Deney simit tipi şahmerdan (donut) ile yapılmamışsa bu husus sondaj kaydına geçirilmelidir. Kumlar İçin geliştirilmiş deney, killerin kıvamı hakkında bilgi edinmek için her 1.5 m’de yapılmalıdır. Sondaj çubuklarının ağırlığının aşırı artması nedeni ile SPT deney uygulama derinliği 30 m, tercihen 20 m’yi geçmemelidir.

Deneyin en sakıncalı yanı ise, ortalama çapı 20 mm’den büyük çakıllı veya taş içeren zeminlerde uygulanması durumunda doğmaktadır. Tümüyle yanıltıcı sonuçlar verebilen bu uygulamadan kaçınmak gerekir. Bu sorunu ortadan kaldırmada, çakıllı zeminler için önerilen uç kullanılmalıdır.

Laboratuvar deneyleri için, sözkonusu zemin tabakasından örselenmemiş numune alınması gerekmektedir. Şüphesiz, laboratuvar deney sonuçları, yapılan deneyin yöntemine ve özellikle numunenin kalitesine bağlıdır. Her ne kadar örselenmemiş numune alındığı söylense de, bir çok etkiden dolayı numune az ya da çok örselenmektedir. Bununla birlikte, ayrık daneli zeminlerde örselenmemiş numune almak, imkansız ya da çok zor ve pahalı işlemdir. Bu durumlarda arazi deneylerinin kullanılması önem kazanmaktadır.

Arazi deneylerinin, laboratuvar deneylerine göre, üstünlükleri ve sınırlayıcı yönleri bulunmaktadır. Arazi deneylerinin üstünlüklerini şu şekilde sıralanabilir:

■ Arazi deneyleri daha ucuz olup bundan dolayı daha fazla deney yapabilme imkanı olmakta ve böylece daha geniş ve ayrıntılı inceleme yapılabilmektedir.

■ Arazi deneyleri, doğal şartlarda uygulandığında zemin elemanlarının arazideki gerilme durumu kendiliğinden sağlanmış olmaktadır.

■ Arazi deneyleri ile elde edilen veriler tüm tabakanın özelliklerini yansıtmaktadır.

■ Arazi deneyleri sonuçları, deney bitiminde, hemen kullanılabilmektedir.

Bunların yanında, arazi deneylerinin sınırlayıcı yanları şu şekilde özetlenebilir:

■ Arazi deneyleri ile çevre basıncı ve drenaj koşulları her zaman kontrol edilemez.

■ Arazi deneylerinde yeterli numune alınamaması durumunda, zemin özelliklerinin tesbitinde problemle karşılaşılabilir.

■ Arazi deneyi ile bulunan parametre ile istenilen zeminin mühendislik özellikleri ya da tasarım parametreleri arasındaki ilişkiler ampiriktir.

Arazi deneyleri kullanılırken, hahgi deneyin kullanılacağına karar vermek, zemin cinsine ve elde edilmek istenen zemin parametresine ya da tasarım parametrelerine bağlıdır.

Çentik darbe deneyinde amaç, malzeme içerisindeki gerilim birikiminin darbe etkisiyle çentik tabanında suni olarak teşkil ettirilip, malzemenin darbelere karşı göstereceği direnci belirlemektir.

Çentikli bir numune zorlanmaya başladığı an, çentiğin tabanına dik bir gerilim ortaya çıkar. Kırılmanın başlaması ise bu gerilimin etkisiyle meydana gelir.

Çentik darbe deneyi esnasında, deney numunesinde kırılmadan önce plastik biçim değiştirme meydana gelir.

Uygulanan kuvvet etkisi ile normal gerilmeye ek olarak cisme, yaklaşık olarak 45°’lik farklı bir kayma gerilimi etki etmeye başlar. Meydana gelen kayma gerilimi, kayma dayanımını aştığı an, elastik (esnek) özellik sona erer ve plastik şekil değiştirmeler başlar.

Çentikli darbe deneyleri genellikle, iki türde yapılmaktadır;
• Charpy Darbe Deneyi
• İzod Darbe Deneyi

Darbe deneyinde, numunenin dinamik bir zorlama altında kırılması için gereken enerji miktarı tayin edilir. Bulunan değer, malzemenin darbe direnci (darbe mukavemeti) olarak tanımlanır.

Bu deneylerde, aşağıdaki şekil’de şematik olarak gösterilen sarkaç tipi cihazlardan faydalanılır.

Sarkacın, numune ile temas haline geldiği andaki potansiyel enerji ile numune kırıldıktan sonra sarkaçta kalan potansiyel enerji farkı, o numunenin kırılması için gereken enerjiyi başka bir deyimle, darbe direncini verir.

Kırılma enerjisi = G (h – h 1 ) = G.L. (cosβ – cosα )
G = Sarkacın ağırlığı (kg)
L = Sarkacın ağırlık merkezinin, sarkacın salınım merkezine uzaklığı (m),
h = Sarkacın ağırlık merkezinin düşme yüksekliği (m),
hı= Sarkacın ağırlık merkezinin çıkış yüksekliği (m),
α = Düşme açısı (derece),
β = Yükseliş açısı (derece),

• Losangeles deneyi
• Darbe deneyi (Alternatif metot)

Darbe deneyi, Los Angeles deneyine anlaşmazlık durumunda alternatif olarak kullanılabilir.

Direnç tayini metotları, yapı ve inşaat mühendisliğinde kullanılan yapay ve tabii agregalara uygulanır. Kütlesi bilinen agrega numunesi, tamburda çelik bilyalar ile birlikte döndürülür. Döndürme işleminden sonra 1,6 mm açıklıklı elekte kalan malzemenin miktarı belirlenir.

İç çapı 70cm ve h=50 cm olan silindir içinde 9 cm bir çıkıntı vardır. Silindir yataydır. İçinde muayyen ağırlıkta çelik küreler bulunur. Silindir içine 5 kg iri agrega konulur. Silindir ekseni etrafında 30-33 devir/dk hızla 500-1000 devir döndürülür. Çıkan numune elekten elenir. Geçmeyen kısım tartılır. İlk ve son ağırlık farkının ilk ağırlığa oranı agreganın aşınma yüzdesini verir.

Başka kolon yokmuş gibi yapının 4 kolonundan toplam 12 numune alınmış.

Perde ve kolonlardan alınacak numuneler için şartlar

• Mümkün olduğunca elemanın düşey ekseninden, orta noktasından alınmalıdır.
• Kenar ve köşelerden kesinlikle alınmamalıdır. Eleman kenarlarına en fazla 18 cm yaklaşılmalıdır.
• 30 x 60 cm’den daha küçük ebatlı kolonlardan numune alınmamalıdır.
• 45 cm’den kısa kenarlardan alınmamalıdır.
• Numune alınacak elemanın taşıdığı eksenel/moment yük düzeyleri dikkate alınmalıdır. Narin elemanlardan kesinlikle numune alınmamalıdır. Bu amaçla yapının kenar/köşe kolonları tercih edilebilir.
• Elemanların moment sıfır noktasından alınmalıdır. Düşey elemanlar için kabaca;
• Zemin katta alttan L/3 mesafeden
• Normal katlarda alttan L/2 mesafeden alınabilir.

Sonuç; Güçlendirme…

TS 10465/Kasım 1992 Yapı ve Yapı Bileşenlerinde Sertleşmiş Betondan Numune Alınması ve Basınç Mukavemetinin Tayini (Tahribatlı Metot)