Piknometre Deneyi | 3

Piknometre Deneyi

Zeminlerin en temel endeks özelliklerden biri de özgül yoğunluktur. Özgül yoğunluk, zemin danelerinin hava ve su içermeyen kısmının birim hacimdeki miktarı olarak tanımlanmaktadır. Sayısal olarak dane birim hacim ağırlık değerinin suyun birim hacim ağırlık değerine oranı olarak da tanımlanmaktadır. Özgül ağırlık laboratuvarda piknometre deneyi (Şekil 1) ile bulunmaktadır.

Piknometre deneyi
Şekil 1. Piknometre deneyi

Bu yazı içeriğimde deneysel zemin mekaniği konularından olan piknometre deneyi için piknometre deneyine değineceğim. Piknometre deneyi için gerekli araç ve gereçler, deneyin yapılışı ve deney sonucunda elde edilen verilerin değerlendirilmesi alt başlıkları ile konuyu ele alacağım.

Gerekli araç ve gereçler:

  • Malzeme içerisindeki suyu tamamen buharlaştırmak için etüv (Şekil 2a)
  • Etüvden çıkan malzemeyi soğutmak ve hava ile temasını önlemek için desikatör (Şekil 2b)
  • Numune miktarı ve piknometre ağırlıklarını ölçmek için hassas terazi (Şekil 2c)
  • Gerekli ölçümleri yapabilmek için 50 ml ve 100 ml piknometre (Şekil 3)
  • Havasız su, termometre, huni ve vakum aleti
Şekil 2. Piknometre deneyi için gerekli araç ve gereçler
Şekil 3. Piknometre örnekleri

Deneyin Yapılışı:

  • ASTM D 854 standartlarına göre uygulan bu deneyde ilk olarak özgül ağırlığı belirlenmek istenen malzeme etüvde kurutulur ve desikatöre konularak soğumaya alınır.
  • Soğuyan bu malzeme 4 nolu elekten (çap açıklığı 4.75 mm) elenir ve elek altında kalan malzemeden 5 gr veya 10 gr malzeme alınır (W1).
  • Kuru numune miktarı kayıt edildikten sonra piknometre tamamen su ile doldurularak, su + piknometre ağırlığı kayıt edilir (W2).
  • Piknometre içerisindeki su boşaltılır ve piknometre kurutulur.
  • Hazırlanan kuru malzeme huni yardımı ile piknometre içerisine dökülür.
  • Kuru malzeme üzerine piknometre hacminin üçte biri kadar havasız su ilave edilir.
  • Piknometre kapağı kapatılarak karışım iyice çalkalanır.
  • Hazırlanan bu karışım içerisindeki havanın tamamen boşalması için piknometre vakum aletine takılır. Vakum aletine takılan piknometrede hava kabarcıkları oluşumu bitene kadar (malzeme ve vakum ayarına göre 15 dk ile 1 saat arasında değişmektedir) küçük dairesel hareketler ile piknometre hareket ettirilir (Şekil 4).
  • Hava kabarcıkları tamamen bittikten sonra piknometre üzerine tamamen havasız su doldurulur ve tüm ağırlık kayıt edilir (W3).
  • Ölçülen tüm ağırlık değerleri Şekil 5 de örneği verilen föye işlenir ve gerekli hesaplamalar yapılır.
  • Özgül ağırlığı belirlemek için piknometre deneyi minimum iki kere tekrarlanır ve elde edilen değerlerin aritmetik ortalaması alınır.
Şekil 4. Piknometre vakum pompası
Şekil 5. Piknometre deney verilerinin işlendiği örnek deney föyü

Hidrometre deneyi yapılması, boşluk oranı, suya doygunluk derecesi, porozite ve rölatif sıkılık gibi zemin endeks özelliklerinin belirlenmesi gibi durumlarda zemin özgül ağırlık değerinin bilinmesi gerekli hesaplamaları yapmak için kolaylık sağlamaktadır.

Yapılan araştırmalar neticesinde zemin malzemelerinin özgül ağırlık değeri 2,65 ile 2,70 arasında değiştiği belirlenmiştir. Bazı minerallere ait spesifik gravite (özgül ağırlık) değerleri Şekil 6 da verilmiştir.

Şekil 6. Bazı minerallere ait özgül ağırlık değerleri (Das, 2010)

Piknometre analizinde dikkat edilmesi gereken bazı durumlar:

  • Piknometre içerisindeki havanın tamamen alınmış olması (hava kabarcıkları oluşumu tamamen bittiğinde vakum işlemi sonlandırılmalıdır).
  • Piknometreye vakum uygulanırken vakum gücünün çok yüksek olmaması gerekmektedir. Vakum enerjisi çok yüksek olduğunda vakum zemin danelerini de çekebilir. Bu durumda sonuçların hatalı olması sebep olmaktadır.
  • Piknometreye ilk aşamada eklenen su hacmin 1/3 ünü geçmemelidir. Yüksek miktarda su eklenmesi havanın tamamen alınması engel olmaktadır.
  • Piknometre içerisindeki havanın alınması sonrasında piknometreye havası alınmış damıtık su ekleme işlemi yapılırken piknometre ağzı kapalı tutulmalı ve hava girişi önlenmelidir.
  • Ölçümler sırasında binde bir hassasiyet ile ölçüm yapan elektronik terazi kullanılmalıdır.
  • Kullanılan piknometrelerin temiz ve kuru olmasına özen gösterilmelidir.
  • Deneyin birden fazla yapılması durumunda değerler arasındaki farkın 0,03 den büyük olmaması önerilmektedir. Eğer fark bu değeri aşarsa yeni deneyler yapılması önerilmektedir.

Zemin mekaniğinin en temel endeks özelliklerinden olan özgül ağırlığın bulunması için yapılan piknometre deneyini ele aldığım yazımı okuduğunuz için teşekkür ederim. Diğer deneysel zemin mekaniği yazı içeriklerime linke tıklayarak erişebilirsiniz. (Link)

Sevgiyle Kalın 🙂

Kaynaklar:

  • Das, B., M., 2010. “Principles of Geotechnical Enginering” Seventh Edition, USA.
  • Özaydın, K., (2016). “Zemin mekaniği”, Birsen yayınevi, Genişletilmiş baskı, İstanbul.
  • Yıldız Teknik Üniversitesi, Geoteknik Anabilim dalı “Deneysel Zemin Mekaniği” ders notları, 2017.
  • Uzuner, B. A., (2007). “Temel zemin mekaniği”, 7. baskı, Derya kitabevi, Trabzon.

No Comments

Add a Comment

E-posta hesabınız yayımlanmayacak. Gerekli alanlar * ile işaretlenmişlerdir