Kıvam Limiti | Makale 6

Kıvam Limiti

Kıvam limiti, ince daneli zeminlerin malzeme ve mühendislik davranışını belirlemede önemli bir noktaya sahiptir. İnce daneli zeminlerin, özellikle killerin davranışı, yüksek oranda içerdikleri su oranına yani su muhtevası (w) değerine bağlı olarak değişmektedir. Su içeriği artan killi bir zemin viskoz (akışkan) bir kıvamda iken, su içeriğinin azalmasıyla katı bir kıvama dönüşebilmektedir.

Killerin kıvam limiti; mukavemet, şişme potansiyeli, sıkışabilirlik, şekil değiştirme gibi mühendislik özelliklerini çok yüksek oranda etkilediğinden dolayı bazı sınır su muhtevası değerlerini belirlemek gerekmektedir. Bu sınır su muhtevası değerlerini belirlemek için Atterberg (1911) tarafından 3 farklı kıvam limiti tanımlanmıştır. Bu kıvam limiti, likit limit (wl), plastik limit (wp) ve büzülme (rötre) limiti ( ws) olarak isimlendirilmiştir.

Likit Limit: Zeminin akışkan kıvamdan plastik bir kıvama dönüştüğü sınır su muhtevası değeri olarak tanımlanmaktadır. Zeminin kendi ağırlığı altında sahip olabileceği minimum su içeriği olarak da tanımlanır. Bir zeminin likit limit değerinin belirlenmesi, zeminin hangi su içeriğinde akışkan kıvamda olacağını ortaya koyar.

Plastik Limit: Zeminin plastik bir kıvamdan yarı plastik bir kıvama dönüştüğü sınır su muhtevası değeri olarak tanımlanmaktadır. Bir malzemenin plastik kıvamda olması, malzemeye uygulanan yük altında kalıcı şekil değiştirme davranışı gösterdiğinin belirtisidir. Zemin su muhtevası değeri likit limit ve plastik limit arasında ise zemin plastik davranış sergilemektedir.

Büzülme (Rötre) Limiti: Zeminin yarı plastik kıvamdan katı kıvama dönüştüğü su muhtevası değeri olarak tanımlanmaktadır. Buna ek olarak, zemin içerisinde daha fazla su kaybının, hacimsel herhangi bir değişim yaratmadığı su muhtevası değeri olarak da tanımlanmaktadır.

Şekil 1’de kıvam limitleri arasındaki ilişki gösterilmiştir. Şekilden de anlaşıldığı üzere artan su içeriği ince daneli malzemeyi katı kıvamdan viskoz kıvama dönüştürmektedir.

Şekil 1. Kıvam limiti arasındaki ilişki

Su içeriğine bağlı olarak zemin hacminde meydana gelen değişimin, kıvam limitine bağlı olarak değişimi Şekil 2’de gösterilmiştir. Zemin plastik kıvamda iken plastik limit ile likit limit arasında doğrusal bir ilişki varken, zemin yarı plastik bir kıvamda iken büzülme limiti ile plastik limit arasında doğrusal olmayan bir ilişki olduğu şekilden anlaşılmaktadır. Zemin katı kıvamda iken herhangi bir hacim değişimi olmamaktadır.

Kıvam limiti
Şekil 2. Kıvam limiti hacim ilişkisi

Likit limit ile plastik limit değerleri arasında zemin plastik davranış gösterir ve bu değerler arasındaki fark Plastisite indisi (Ip) olarak tanımlanır.
Ip=wL-wP

Zeminin plastisite indisi değerinin bilinmesi, zemin sınıflandırma sistemleri yazımda da belirtiğim casagrande plastisite kartının yorumlanması için gereklidir. Şekil 3’de Casagrende plastisite kartı gösterilmiştir. Likit limit değerinin %50 den küçük olması düşük plastisite özelliğine sahip zeminleri ifade ederken, likit limitin %50 den fazla olması yüksek plastisite özelliğine sahip zeminleri ifade etmektedir. Zeminin plastisitesinin artması sıkışma ve şişme potansiyelini arttırırken, su geçirgenliğini azaltmaktadır.

Şekil 3. Plastisite kartı

Kıvam Limitlerinin Deneysel Olarak Belirlenmesi

Kıvam limitlerinden likit limit ve plastik limit deneysel olarak saptanabilmektedir. Likit limitin belirlenmesi için Şekil 4’de gösterilen Casagrande deney aleti kullanılır.

Şekil 4. Casagrande deneyi ve numune örneği

Deney de farklı su muhtevalarında hazırlanan numuneler casagrande cihazında ki pirinç tasa, eğri yüzeyi tamamen düz olarak kaplayacak şekilde yerleştirilir. Yerleştirilen numune yarık açma bıçağı ile iki eşit parçaya ayrılır. Daha sonra casagrande cihazının kolu saniyede iki defa olacak şekilde çevrilerek 1 cm yükseklikten tas düşürülür. Açılan yarık arasındaki mesafe yaklaşık 1.25 cm olana kadar bu işlem devam ettirilir. Vuruş sayısı sayılır.

Her bir numune için tekrarlanan bu işlem sonucunda zemin su muhtevası değerleri belirlenir. Belirlenen su muhtevaları Şekil 5’de örneği gösterilen grafikte vuruş sayısına denk gelen nokta olarak işaretlenir. İşaretlenen noktalar arasında bir eğri geçirilir. Bu eğride 25 vuruşa denk gelen su muhtevası likit limit (wl) değeridir. Numune sayısının 3 ile 5 arasında olması önerilir.

Şekil 5. Likit limit tayini deney föyü

Zeminin plastik limiti nemli bir numunenin düz bir yüzey üzerinde ince silindirler haline getirilmesi ile hesaplanır. Numunenin kırılmadan yaklaşık 3 mm kalınlığa geldiği andaki su muhtevası zeminin plastik limiti olarak belirlenir. Minimum iki numune ile yapılarak ortalama değer belirlenir.

Zeminin büzülme limiti de yaklaşık likit limit değeri ile hazırlanan numunenin kurutulması ile elde edilir. Kurutulan numune cıva içine batırılarak hacmi belirlenir ve aşağıdaki eşitlik yardımı ile büzülme limiti hesaplanır. Eşitlikte W1 ve V1 zemin başlangıç ağırlığı ve hacmini; Ws ve Vs kuru ağırlık ve hacmi ifade etmektedir.

Kıvam limitlerinin bilinmesinin mukavemet hakkında da belirli ön bilgiler vermektedir. Bunun için iki farklı eşitlik tanımlanmıştır. Likitlik indisi (IL) ve Relatif konsistans (Ic) değerlerine bakılarak zemin kıvamı hakkında ön bilgi elde edilmektedir. İnce daneli zemin kıvamları Tablo 1’de gösterilmiştir.

Tablo 1. İnce daneli zeminlerin kıvamı

İnce daneli zeminler hakkında bilinmesi gereken iki durum daha vardır. Bunlar kil zeminlerin aktivite katsayısı ve katılık derecesidir. İri daneli zeminlerde sıkılık ile ifade edilirken ince daneli zeminler kıvam veya sertlik ile ifade edilir. Killerin katılık dereceleri serbest basınç mukavemeti (qu) değerine bağlı olarak Tablo 2’de verilmiştir. Kıvamlar ile ilgili https://avys.omu.edu.tr/storage/app/public/aakdemir/126233/7.HAFTA.pdf linkini inceleyebilirsiniz.

Tablo 2. İnce daneli zeminlerin katılık derecesi

Aktivite katsayısı (A) plastisite indisinin kil yüzdesine oranı olarak tanımlanır. Aktivite katsayısı değerinin yüksek olması kilin şişme potansiyelinin de yüksek olduğunu gösterir.

Sevgiyle kalın 🙂

No Comments

Add a Comment

E-posta hesabınız yayımlanmayacak. Gerekli alanlar * ile işaretlenmişlerdir