Kompaksiyon | 21

Kompaksiyon

Zeminlerin; su, dane ve hava olmak üzere üç fazdan oluştuğuna daha önceki yazılarımda birçok kez değindim. Bu üç malzemeyi ayrı ayrı ele aldığımızda hepsinin farklı fiziksel ve kimyasal özelliklere sahip olduğunu görürüz. Bu durum da doğal olarak zemin özelliklerinin tam olarak belirlenmesini zorlaştırmaktadır.

Zemin özelliklerini gerçeğe en yakın şekilde belirleyebilmek adına, zemin endeks özellikleri tanımlanmış, zemin sınıflandırma sistemleri, arazi ve laboratuvar deneyleri geliştirilmiştir. Yapılan bu gelişmeler, zemin özelliklerinin (su muhtevası, birim hacim ağırlık, kıvam, tür, sıkılık, mukavemet, drenaj koşulları) çok geniş bir aralıkta değişim gösterdiğini ortaya çıkarmıştır.

Zemin özelliklerindeki bu geniş değişim aralığı, bazı durumlarda zemin üzerine yapı yapılmasına müsaade edilmeyecek düzeyde zayıf olabilmektedir. Zayıf veya yetersiz zemin koşullarında arazideki zeminin değiştirilmesi veya yapı yerinin değiştirilmesi her zaman mümkün olmamakla birlikte, ekonomik çözüm olmamaktadır. Bu durumda zemin özelliklerinin iyileştirilmesi fikrini ortaya çıkarmış ve bu fikir üzerine birçok farklı iyileştirme yöntemi tanımlanmıştır.

Bu yazı içeriğimde daha çok zemin mekaniğinde, zemin özelliği olarak bilinen fakat yaygın bir zemin iyileştirme yöntemi olan kompaksiyon (Şekil 1) konusuna değineceğim.

Kompaksiyon uygulaması
Şekil 1. Arazide kompaksiyon uygulaması

Kompaksiyon; zemine uygulanan statik ve dinamik etkiler sonucunda, zemin içerisindeki havanın çıkarılması ile boşluk oranının düşürülmesi esasına dayanan iyileştirme yöntemi olarak tanımlanmaktadır. Zemin içerisindeki hava miktarının azaltılması, zemin danelerini birbirine yaklaştırarak zemin sıkılığını arttıracaktır. Zemin daneleri arasındaki mesafenin azalması, zemin daneleri arasındaki sürtünmeden kaynaklanan efektif gerilmeyi arttıracaktır. Artan efektif gerilme zemin mukavemetini de arttırarak, zemine gelen dış yükler ve kendi ağırlığı altında meydana gelebilecek şekil değiştirmeleri azaltacaktır.

Kompaksiyon, geoteknik alanında birçok farklı çalışma alanına çözüm bulan bir yöntemdir. Özellikle toprak dolgu inşasında yaygın olarak kullanılmaktadır. Kompaksiyon yöntemi ile sıkıştırılarak yapılan bu toprak dolgular, karayolları ve havaalanı projelerinde kaplama altı dolgusu, su benti, akarsu seddesi ve zemin kotunu yükseltmek amacıyla yapılan dolgular gibi çeşitli amaçlarla kullanılabilmektedir.

Kompaksiyon kuru birim hacim ağırlık su muhtevası ilişkisi
Şekil 2. Kuru birim hacim ağırlık- su muhtevası ilişkisi

Kompaksiyon teorisinde en temel mantık zemin danelerini birbirine yakınlaştırarak zemin sıkılığını sağlamaktır. Zemin danelerini birbirine yaklaştırmak içinde dikkat edilmesi gereken en önemli zemin endeks özelliği su muhtevasıdır. Zemin daneleri içerisindeki su miktarını ifade eden su muhtevası değerinin fazla olması, zeminin sıvı gibi davranmasına sebep olacak ve sıkıştırmayı zorlayacaktır. Bu durum da, tamamen suya doygun zeminlerde, kompaksiyon yapılması mümkün olmamaktadır.

Su içeriğinin fazla olması gibi su içeriğinin az olması da kompaksiyon ile zemin iyileştirilmesinden yüksek verim alınmasına engel bir durumdur. Zemin su muhtevasının düşük olması daneler arasındaki sürtünme kuvveti ve kapiler etki arttırmakta fakat meydana gelen elektriksel çekim kuvveti azalmaktadır.

Kompaksiyon ile en yüksek sıkıştırma optimum su muhtevası (Şekil 3) değerinde yapılmaktadır. Optimum su muhtevası, zeminin en iyi ve en kolay sıkışabileceği su muhtevası değeri olarak tanımlanmaktadır. Optimum su muhtevası değeri her bir zemin için farklı değer olmakla birlikte, aynı zemin içinde seçilen kompaksiyon yöntemine ve uygulanan enerjiye göre farklılıklar göstermektedir.

Şekil 3. Kompaksiyon eğrisi

Kompaksiyon ile zemin iyileştirmede belirlenmesi gereken ilk değer optimum su muhtevasıdır. Bir önceki paragrafta belirttiğimiz gibi optimum su muhtevası değeri uygulanan enerji ve dane hareketine bağlı olarak değişmektedir. Bu değişimleri yok edebilmek adına belirli şartlar ve kabuller altında deneysel yöntemler geliştirilmiştir.

Zemin su muhtevası ve kuru birim hacim ağırlık değeri arasında çizilen eğri yardımı ile hesaplanan optimum su muhtevası Proctor Deneyi (Şekil 4) ile bulunur. Proctor deneyi Standart Proctor ve Modifiye Proctor olmak üzere iki farklı türde yapılmaktadır. Her iki deneyde belirli bir ağırlıktaki kütlenin, belirli bir yükseklikten bırakılması ile sıkıştırılma esasına dayanır. Standart proctor deneyinde zemin numunesine 3 tabaka olarak işlem uygulanır. Her bir zemin tabakasına 2.5 kg ağırlığındaki tokmak, zeminin 30 cm üzerinden, 25 vuruş yapılarak sıkıştırma işlemi gerçekleştirilir. Modifiye Proctor deneyinde ise zemin 5 tabaka halinde sıkıştırtırılır. Sıkıştırma işleminde 4.5 kg ağırlığındaki bir kütle, zeminin 46 cm yukarısından 25 vuruş yapılacak şekilde gerçekleştirilir. Deneylerin yapılışına dair daha detaylı bilgiler ileriki deneysel zemin mekaniği yazılarımda verilecektir.

Şekil 4. Proctor deney ekipmanları

Bu her iki proctor deneyinin de amacı zemin optimum su muhtevası değerini belirlemektir. İkisi arasında ki en temel fark ise modifiye proctor deneyinde elde edilen kuru birim hacim ağırlık değerleri daha yüksektir. Kuru birim hacim ağırlık değerinin yüksek olması sıkışma derecesinin yüksek olduğunu göstermektedir.

Kompaksiyon ile ilgili tanımlama ve temel özellikleri verdiğim yazaımın sonuna gelmiş bulunmaktayız.Okuduğunuz iin teşekkür ederim.

Sonraki yazılarımda görüşmek dileklerimle…

Sevgiyle kalın 🙂

No Comments

Add a Comment

E-posta hesabınız yayımlanmayacak. Gerekli alanlar * ile işaretlenmişlerdir