Granülometri Nedir? Elek Analizi ve Granülometri Eğrisi

Farklı boyuttaki agregaların dağılımların saptanması, birbirini izleyen etkenlerden geçirilerek, elenmesiyle mümkün olur. Bu işleme elek analizi veya granülometri denir.
Granülometri, agrega yığınının tane büyüklüğüne göre dizilişini verir. % kaçının belirli bir elek altına geçebileceğini saptar.

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

Elek Açıklığı (mm)	Elek Üzerinde Kalan Malzeme W1 (gr)	Elek Altına Geçen Malzeme W2= 3000-Wı (gr)	Elekten Geçen Malzeme (%) 100 x W2/WT
31.5	0	3000	100
16	250	2750	92
8	2500	500	17
4	3000	0	0
2	3000	0	0
1	3000	0	0
0.5	3000	0	0
0.25	3000	0	0

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

Elek açıklığı (mm)	0.25	0.50	1.0	2.0	4.0	8.0	16.0	31.5
Elekten geçen (%)	0	0	0	0	0	17	92	100

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.

Elek açıklığı (mm)	16.0	8.0	4.0	2.0	1.0	0.50	0.25
Kum	100	100	100	75	45	29	15
Mıcır I	100	71	32	0	0	0	0
Mıcır II	100	22	5	0	0	0	0
TS 706 A16	100	60	36	21	12	7	3
TS 706 B16	100	76	56	42	32	20	8

Agrega Deneyleri ile ilgili yazımızı da buradan inceleyebilirsiniz.