Proctor Deneyi | 5

Proctor Deneyi

Zemin daneleri içerisindeki havanın bir dış etki ile dışarı çıkartılması kompaksiyon olarak tanımlanmaktadır. Kompaksiyon ile zemin daneleri daha sıkı bir kıvam alırken birim hacim ağırlık değeri artar ve daha rijit bir yapı haline gelir. Boşlukların azalması sonucunda zemin geçirimliliği azalır, kayma mukavemeti artar ve dış yükler altında meydana gelen oturmalar azalır. Kompaksiyon ile ilgili daha detaylı bilgi edinmek için “Kompaksiyon Nedir” yazımı okuyabilirsiniz.

Zeminlerde en iyi sıkışma optimum su muhtevası değerinde olmaktadır. Optimum su muhtevası, kuru birim hacim ağırlık değerinin en yüksek olduğu su muhtevası değeridir. Bu değerin altında zeminler kuru olarak tanımlanmakta (Şekil 1 birinci bölge) ve zemin daneleri arasındaki sürtünme kuvveti zeminin sıkışmasına engel olmaktadır. Optimum su muhtevası değerinden daha yüksek su içeriğinde (Şekil 1 üçüncü bölge) ise boşluklarda bulunan su yük altında sıkışmayacağından dolayı zeminde yine verimli bir sıkışma meydana gelmeyecektir (Şekil 1).

Proctor deneyi kompaksiyon eğrisi
Şekil 1. Proctor deneyi kompaksiyon eğrisi

Optimum su muhtevası değeri laboratuvarda proctor deneyi ile bulunmaktadır. Proctor deneyi standart proctor ve modifiye proctor olmak üzere iki farklı türde yapılmaktadır. Her iki deneyde farklı su muhtevalarındaki zeminlerin tokmakla sıkıştırılması prensibine dayanmaktadır. Sıkıştırma işlemi sonucunda su muhtevası-kuru birim hacim ağırlık grafiği elde edilir ve optimum su muhtevası ile maksimum kuru birim hacim ağırlık belirlenir.

Standart Proctor Deneyi

Araç ve Gereçler: Spatula, terazi, etüv, kompaksiyon aleti, tokmak, karıştırma kabı, damıtık su, fısfıs şişe, 2,5 kg numune (Şekil 2)

Şekil 2. Proctor deneyinde kullanılan ekipmanlar

Deneyin Yapılışı: İlk olarak deneyde kullanılacak numune etüve yerleştirilir ve tamamen kurutulur.

  • Tamamen kurutulan numuneye elek analizi yapılır ve 4.75 mm lik elekten geçen malzeme oranı belirlenir (Elek Analizi). Belirlenen bu oranlara ait değerleri içeren özet bir tablo Şekil 3 de gösterilmiştir.
Şekil 3. Deneyde kullanılan malzemelere ait özet bilgi
  • Şekil 3 de verilen tabloya göre eleme işlemine tutulan numuneden 2500 gr malzeme alınır ve karıştırma kabına eklenir.
  • Karıştırma kabına eklenen numune üzerine kullanılan malzeme miktarının %5 i kadar damıtık su yavaş yavaş ilave edilir. Su eklenen karışım topak kalmayacak şekilde iyice karıştırılır.
  • Hazırlanan karışım boş ağırlığı tartılan kompaksiyon aletine 3 tabaka halinde yerleştirilir. (Kompaksiyon aletinin tartılan boş ağırlığı başlık kısmı monte edilmeden tartılır)
  • Yerleştirilen her bir tabakadan sonra numune standart proktor tokmağı ile 25 vuruşta sıkıştırılır. Kullanılan tokmak 2,5 kğ ağırlığındadır ve 30 cm yükseklikten bırakılarak sıkıştırma işlemi yapılır.
  • Tokmak ile sıkıştırma işlemi sırasında etkin sıkışma yapılabilmesi için Şekil 4 de verilen sıralama uygulanır.
Şekil 4. Sıkıştırma işleminde izlenmesi önerilen sıralama
  • 3 tabakanın da sıkıştırma işlemi tamamlandıktan sonra kompaksiyon aletinin başlığı sökülür. Sıkıştırılmış tabaka yüzeyi spatula yardımı ile sıfırlanarak düzeltilir.
  • Kompaksiyon aleti ve sıkıştırılıp düzeltilen numune ağırlığı birlikte tartılarak okunan değer not edilir.
  • Numunenin alt ve üst yüzeylerinden örnekler alınarak yaş ağırlıkları kayıt edilir ve alınan numuneler su muhtevalarının hesaplanabilmesi için etüve atılarak kurutulur.
  • Deneyin ilk aşaması tamamlandıktann sonra kompaksiyon aletindeki numune karıştırma kabına alınarak iyice ufalanır.
  • Daha sonra üzerine tekrar %5 lik su ekleme işlemi yapılarak sıkıştırma aşamaları ve örnek alma aşamaları tekrar edilir.
  • Deneye, numune ve kompaksiyon aleti ağırlığının bir önceki ağırlık değerinden az olması durumunda bir kere daha tekrar edilerek son verilir (Yakalşık 5-6 adımda deney sonlandırılmaktadır).
  • Deneyin yapım aşamalarına ait örnek bir görsel Şekil 5 de verilmiştir.
Şekil 5. Deney yapım aşamaları

Deney verilerinin işlendiği örnek bir kompaksiyon deney föyü Şekil 6 da verilmiştir.

Şekil 6. Kompaksiyon deney föyü

Proctor deneyi sonucunda zemin numunesine ait kuru birim hacim ağırlık-su muhtevası grafiği elde edilir. Kuru birim hacim ağırlık değeri zemin endeks özelliklerinden de hatırlanacağı üzere doygun birim hacim ağırlık değeri ve su muhtevasına bağlı olarak Şekil 7 de verilen eşitlik ile bulunabilmektedir.

Şekil 7. Kuru birim hacim ağırlık eşitliği

Deney verilerinin Şekil 8 de örneği verilen milimetrik kağıt üzerine işaratelenmesi sonrasında, işaretlenen noktaları kapsayan yumuşak bir eğri çizilir. Eğrinin tepe noktasının x ekseni üzerindeki değeri optimum su muhtevası değerini verirken, y ekseni üzerindeki değeri maksimum kuru birim hacim ağırlık değerini vermektedir.

Şekil 8. Deney verilerinin işaretlendiği örnek milimetrik kağıt

Modifiye Proctor Deneyi

Bu kompaksiyon deneyinde; 4,5 kg ağırlığındaki tokmağın 45 cm yükseklikten bırakılması ile sıkıştırma işlemi yapılır. Buna ek olarak numune 5 tabaka halinde kompaksiyon kabına eklenir ve her bir tabaka 25 vuruşla sıkıştırılır. Tabakalarda uygulanan sıkıştırma işlemleri sırasında tokmağın hareket yönü Şekil 4 de verilen biçimde uygulanmaktadır.

Kullanılan tokmak ağırlığı, düşüş yüksekliği ve katman sayısı dışında Modifiye proctor deneyinin yapım aşamaları, Standart Proctor deneyinin yapım aşamaları ile aynıdır. Modifiye proctor deneyi daha çok iri daneli zeminlerde tercih edilmektedir. Modifiye proctor denetinde uygulanan enerji çok daha yüksek olduğu için daha etkin bir sıkışma gerçekleşir ve daha yüksek kuru birim hacim ağırlık değeri elde edilir (Şekil 9).

Şekil 9. Standart ve modifiye proctor deneyi

zemin numunesinin kompaksiyon eğrisi zemin sınıfı hakkında da bilgi vermektedir. Bazı zemin türlerine ait kompaksiyon eğrileri Şekil 10 da gösterilmiştir.

Şekil 10. Bazı zemin türlerine ait kompaksiyon eğrileri

Laboratuvar ortamında optimum su muhtevası ve maksimum kuru birim hacim ağırlık değerlerinin elde edilmesini sağlayan proctor deneyine ait temel bilgileri içeren yazımı okuduğunuz için teşekkür ederim.

Sevgiyle Kalın 🙂

Kaynaklar:

  • Özaydın, K., (2016). “Zemin mekaniği”, Birsen yayınevi, Genişletilmiş baskı, İstanbul.
  • Bozbey, İ., (2016). ” Zemin sınıflandırması ve zemin özellikleri, laboratuvar deneyleri”, İnşaat Mühendisleri Odası, İstanbul. (LİNK)
  • Das, B., M., 2010. “Principles of Geotechnical Enginering” Seventh Edition, USA.
  • Keskin, İ., (2007). “Zemin mekaniği, Zeminlerin Kompaksiyonu”, Karabük Üniversitesi, Karabük.

No Comments

Add a Comment

E-posta hesabınız yayımlanmayacak. Gerekli alanlar * ile işaretlenmişlerdir