Hidrometre Deneyi | 2

Hidrometre Deneyi

Zeminler dane çaplarına göre iri ve ince daneli olmak üzere iki grupta incelenmektedirler. İri daneli zeminler çakıl ve kumdan oluşurken, ince daneli zeminler silt ve kilden oluşmaktadır. İri daneli zeminlerde dane çaplarına bağlı olarak zemin içerisindeki kum ve çakıl yüzdeleri elek analizi deneyi ile bulunmaktadır. Elek analizi deneyi sonucunda 200 numaralı elekten geçerek tava üzerinde kalan zeminler ince daneli zeminleri oluşturmaktadır. Elek analizi ve zemin dane özelliklerine bağlı sınıflandırmalara daha önceki yazılarımda değinmiştim. Linklere tıklayarak yazılarımı inceleyebilirsiniz.

Bu yazı içeriğimde zemin içerisinde ince daneli zeminlerde yapılan hidrometre deneyine (Şekil 1) değineceğim.

Şekil 1. Hidrometre deneyi

Hidrometre deneyi zemin içerisindeki çok küçük dane çapına sahip kil ve silt miktarını belirlemeye yaramaktadır. Hidrometre deneyinin temel mantığı, viskoz bir sıvı içerisindeki danelerin dane çapına bağlı olarak çökelme hızlarını irdeleyen Stoke kanununa dayanmaktadır. Stoke kanununa göre daneler küreseldir ve çökelme esnasında birbirinden etkilenmemektedir. Yer çekimi ve zemin kütlesi etkisiyle çökmeye bırakılan zemin danelerinin çapları Stoke yasasına göre Şekil 2 de verilen Eşitlik yardımı ile hesaplanmaktadır.

Şekil 2. Stoke kanununa göre hesaplanan çap

ASTM standartlarına göre yapılan hidrometre deneyine ait yapım aşamaları aşağıda özetlenmiştir.

Deney için gerekli araç ve gereçler:

  • 50 gr ince daneli zemin
  • %4 lük sodyum hegzametafosfat çözeltisi ((NaPO3)6) : Bir litre saf su içerisine 33 g sodyum hegzametafosfat ve 7 g sodyum karbonat eklenmesi ile elde edilen çözelti
  • Cam silindir
  • Hidrometre (151H veya 152H)
  • Termometre
  • Spatula
  • Saat

Deneyin Yapılışı:

  1. İlk olarak %4 lük sodyum hegzametafosfat çözeltisi hazırlanır. Hazırlanan bu çözeltinin içerisine 50 g ince malzeme eklenir. Karışım iyice karıştırıldıktan sonra 16 saat hava ile temas etmesi önlenerek bekletilir.
  2. İkinci aşama olarak bekletilen bu karışım 1000 ml lik cam silindir içerisine yerleştirilir ve üzerine 1000ml ye kadar saf su elenir.
  3. Cam silindir içerisine yerleştirilen bu karışım ağzı kapatılarak 1 dakika boyunca çalkalanır ve düzenli aralıklarla hidrometre okumaları alınır.
  4. ASTM standartlarına göre 151H ve 152H olmak üzere iki tip hidrometre vardır. Bu hidrometrelerden deneyde kullanılanı alınan her bir okuma öncesinde saf su içerinde temizlenmeli ve kurutularak kullanılmalıdır.

Hidrometre okumaları 15 sn, 30 sn, 1 dk, 2 dk, 4 dk, 15 dk, 30 dk, 1 sa, 2 sa, 4 sa, 8 sa ve 24 sa aralıklarla alınmaktadır.

Hidrometre okumaları alınırken cam silindir içerisindeki sıvı yüzey gerilim etkisi ile biraz daha yukarıya çıkmaktadır (Şekil 3). Bu durumu düzeltmek için okunan hidrometre okumalarına menisküs düzeltmesi uygulanmaktadır. Menisküs düzeltmesi okunan hidrometre okumasına 0,5 eklenerek yapılmaktadır.

Şekil 3. Hidrometre okuması ve menisküs düzeltmesi (Dingil, 2020)

Düzeltilmiş menisküs okuma değerine ek olarak sıcaklık düzeltmesi de yapılarak Şekil 4 de verilen eşitlik yardımı ile dane çapına bağlı geçen yüzdesi belirlenir.

Şekil 4. Geçen ince dane yüzdesini belirlemede kullanılan eşitlik

Şekil 4 de verilen eşitlikte Gs zemin özgül ağırlığını, Wo ise deneyde kullanılan kuru ince dane miktarını (gr), R 0.5 değeri eklenerek menisküs düzeltmesi yapılan hidrometre okumasını ifade etmektedir. Bunlara ek olarak Cd değeri kil ve silt danelerini birbirinden ayırmak için kullanılan sodyum hegzametafosfat çözeltisi için kullanılan düzeltme katsayısını ifade etmektedir. Bu değer %4 lük çözelti için 4 olarak alınmaktadır.

Eşitlikte verilen m değeri ise ortam sıcaklığına bağlı olarak kullanılan düzeltme katsayısını ifade etmekte ve Şekil 5 de verilen tablodan alınmaktadır.

hidrometre deneyi
Şekil 5. Sıcaklık düzeltme katsayısı, m

Hidrometre deneyinde bir diğer hesaplanması gereken durum dane çaplarıdır. Dane çapları Şekil 6 da verilen eşitlik yardımı ile bulunmaktadır.

Şekil 6. Dane çapını veren eşitlik

Şekil 6 da verilen eşitlikte K değeri zemin özgül ağırlığı Gs değerine ve ortam sıcaklığına bağlı olarak belirlenen düzeltme katsayısını, L değeri ise menisküs düzeltmesi yapılmış hidrometre okumasına karşılık gelen etkin derinliği, T ise dakika cinsinden ölçüm zamanını ifade etmektedir. K katsayısı Şekil 7 de verilen tablodan, L değeri ise Şekil 8 de verilen tablodan alınmaktadır.

Şekil 7. Deney sonrasında dane çapı eşitliğinde kullanılan K katsayıları
Şekil 8. Deney sonrasında dane çapı eşitliğinde kullanılan efektif derinlik değerleri

Hidrometre deneyi verilerinin işlendiği örnek bir föy Şekil 9 da gösterilmiştir. Hidrometre deneyi sonrasında hesaplanan D ve P değerleri granulometri eğrisinde işaretlenerek dane çapı dağılım eğrisinin ince daneli kısmı elde edilir.

İri ve ince daneli zeminlerin granulometri eğrisi üzerinde gösterilmiş şekli için Makale 5 yazımı inceleyebilirsiniz.

Hidrometre deneyini ele aldığım yazımı okuduğunuz için teşekkür ederim, diğer yazılarımda görüşmek üzere..

Sevgiyle Kalın 🙂

Kaynaklar:

  • Dingil, M., Turedi, Y. ve Örnek, M., (2020). “Geoteknik Mühendisiliğinde Açık Kaynaklı Yazılım Geliştirme Araçlarının Kullanımı: Hidrometre Deneyi Örneği” DÜMF Mühendislik dergisi, 11/3/2020. (Link)
  • Özaydın, K., (2016). “Zemin mekaniği”, Birsen yayınevi, Genişletilmiş baskı, İstanbul.
  • Uzuner, B. A., (2007). “Temel zemin mekaniği”, 7. baskı, Derya kitabevi, Trabzon.
  • Yıldız Teknik Üniversitesi, Geoteknik Anabilim dalı “Deneysel Zemin Mekaniği” ders notları, 2017.

No Comments

Add a Comment

E-posta hesabınız yayımlanmayacak. Gerekli alanlar * ile işaretlenmişlerdir