KARAYOLU YOL ÜST YAPISI

Transkript

1 CUMHURİYET ÜNİVERSİTESİ KARAYOLU YOL ÜST YAPISI MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ İNŞAAT MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ ÖĞRETİM YILI GÜZ DÖNEMİ YRD.DOÇ.DR. AHMET ŞENOL SİVAS,

2 KARAYOLUNUN TARİHÇESİ İlk Yollar Yollara duyulan ihtiyaç 5000 yıl önce eski Filistin'deki Samiriye'de tekerleğin bulunmasıyla ortaya çıkmıştır (M.Ö. 3000). Bilinen en eski yollardan birisi olan ünlü ipek Yolu'nun M.Ö yıllarına kadar uzanan bir geçmişi vardır. Çinliler ipek dokumacılığının sırlarını keşfetmişler ve bu değerli malı bu yollar üzerinden Hindistan'a (İran'a ve Yakın Doğu'ya, çok sonraları Avrupa'ya) sevk etmişler ve karşılığında daha çok fildişi almışlardır. Britanya'da yan yana sıralanan ağaç kütüklerinden oluşan bir yol keşfedilmiştir. Bu yol Somerset ve Glanstonbury arasındaki bataklık arazinin geçilmesinde uygulanmıştır. Avrupa'nın düşük kotlu bazı kesimlerinde yukarıda açıklanan Somerset'tekine benzeyen yollar bulunmuştur. İsviçre Lakeside'deki köyler ve Macaristan'daki Pangola Bataklıkları'nın karşısında da aynı türden yollara ait bulgulara rastlanmıştır. Yapılan araştırmalarda M.Ö yıllarında Asur askerlerinin kuzey Mezopotamya dağlarında yeni bir yol inşa etmiş oldukları görülmüş, Ninova ve Babil'de asfalt ve tuğlayla kaplanmış yollar bulunmuştur. İberyalılar ve Keltler milattan önce etkin olarak yollar inşa etmişlerdir. Droitwich'den Galler'e kadar uzanan tuz yolunun bir parçası olan Mavern tepelerindeki Wyche Geçidi buna güzel bir örnektir. Bu dönem Avrupa'daki en büyük yol yapım çağıdır. Bu dönemde inşa edilen yaklaşık km'lik yol İspanya'nın batı kıyılarındaki Kadiz den uzanarak Fransa, Almanya, İtalya, Adriyatik sahillerinden Anadolu'ya, oradan Suriye'den geçerek Akdeniz in batı ucuna, İskenderiye üzerinden geriye, Afrika'nın kuzey kıyılarına, Kartacalya ve döngüyü tamamlayarak Tanca'ya kadar geniş bir alana hizmet vermiştir. Romalılar aşağıdaki üç tür yol yapısını uygulamışlardır: 1. Tesviye edilmiş toprak yollar; 2. Çakıl satıhlı yollar; 3. Kaplamalı yollar Kaplamalı yollar bugünkü yol yapısına da uymaktadır. Bu yolların Platform genişliği çok az yerde 4,25 m yi aşmakta olup, yükseltilmiş platformun her iki yanında drenaj hendekleri bulunmaktadır. M.S. 5. yüzyılda (407) Romalıların Britanya dan çekilmesiyle birlikte bu yollar bozulmuş ve kullanılamaz hale gelmiştir. 1.3 Gelişmiş Yollar 18. yüzyıl ve sonrası olarak tanımlanan bu döneme ait yol teknikleri aşağıda özetlenmiştir. 2

3 1.3.1 Robert Phillips tekniği Phillips yol tasarımında gerçek bir öncü olmuştur. 1736'da, Kraliyet Akademisi'ne İngiltere deki Anayolların Bugünkü Durumu Üzerine Bir Tez adlı bir çalışma sunmuştur. Bu tez; iyi drene edilmiş bir taban üzerinde oluşturulan kil ve çakıl yolların üzerine bir çakıl tabakasının yerleştirilmesi durumunda sağlam bir yol elde edileceğini ileri sürmüştür John Metcalf tekniği Metcalf, iyi bir drenaj ve iyi bir temel üzerinde çalışmıştır. Yumuşak ve bataklık zeminlerden geçirdiği yollarda sıkıştırılmış fundalardan oluşan bir alt temel kullanmıştır Thomas Telford Tekniği Telford İskoçya da yaklaşık1600 km. uzunluğunda yeni yollar tasarlamış ve İngiltere ve Kuzey Avrupa'da, Caledonia Kanalı, Menai Asma köprüsü ve birçok büyük mühendislik yapıları inşaa etmiştir. Taban yatay olup, alt temel ve diğer tabakalarda enine bir eğim bulunmaktadır John Macadam tekniği İlk gerçek karayolu uzman mühendisi sayılan John Macadam 1816'ya kadar yol yapımlarında etkin bir rol oynamıştır. Macadam'ın uyguladığı yol üstyapı kesiti enine eğimin tabandan başlaması nedeniyle Telford'unkinden ayrılmaktadır. 1.4 Asfalt Kaplamalı Yollar Asfalt sözcüğünün eski Akadca daki "asfaltik" teriminden geldiği sanılmaktadır. Bu terim, Homer çağı'nın Yunanlılarınca "sağlam ve sabit yapmak anlamında kabul edilmiştir. "Asfaltik" terimi Latince'ye de geçmiş, oradan Fransızca'ya "asphalte" ve ingilizce'ye de "asphalt" olarak girmiştir. Asfalt doğanın en çok kullanım alanı olan ürünlerinden biri olup uygarlığın doğuşundan bugüne kadar kullanılmıştır. MÖ yıllarında, Sümerliler, asfalt üretip kullanmışlardır. Asfalt Mısırlılar tarafından da M.Ö. 2600'lerde, su geçirmez malzeme olarak kullanılmıştır. Asfalt, geniş ölçüde yapılarda harç kaplama malzemesi, gemilerdeyse ziftleme malzemesi olarak ve birçok uygulamada da, su yalıtımında kullanılmıştır. Asfalt doğal olarak elde edilmekte ve jeolojik tabakalar arasında, yumuşak, işlenebilir halde bulunmaktadır. Doğal asfalt malzemesi, Trinidat Adası'ndaki Trinidat Gölü birikintisinde, Venezüella da Bermuda Gölü nde ve baştanbaşa tüm Kanada'da "katran kumu" olarak bulunmaktadır. 3

4 Yumuşak asfalt olarak da adlandırılan doğal asfalt bu yüzyılın başlarına kadar yoğun bir biçimde kullanılmıştır lü yılların başlarında, ham petrolden asfaltı rafine etmenin keşfedilmesi ve otomobil üretiminin artması yol yapımında asfalta olan talebi arttırmıştır. Asfalt modern yolların yapımında ucuz ve tükenmez bir kaynak olarak kullanılmaktadır. Günümüzde kullanım amacına trafik yükü ve çevre koşullarına göre değişik tipte asfalt kaplamalar inşa edilmektedir (Poroz asfalt, ultra ince asfalt, renkli asfalt, stonemastik asfalt vb.). Tüm dünyada asfalt üzerindeki yoğun çalışmalar devam etmekte, gelişen yol geometrik standartlarına paralel olarak taşıma gücü ve sürüş güvenliği yüksek asfalt kaplamaların geliştirilmesine çalışılmaktadır. YOL ÜST YAPISI Bir ülkenin ulaşım ağının yeterli düzeyde ve standartta olması o ülkenin gelişmişliğinin bir göstergesidir. Gelişmiş ülkelere göre ülkemizdeki yol ağı yetersiz kalmakta, buna karşın yollarımızdaki özellikle ağır taşıt trafiği artmaktadır. Bu durum üstyapıda önemli problemlerin çıkmasına neden olmakta, mali kaynaklarında sınırlı olması konunun önemini daha da arttırmaktadır. Bu nedenle bir karayolu yatırımının proje ve inşaat safhalarında optimum çözümlerin üretilmesi gereklidir. Bu çalışmada, karayolu yatırımında önemli bir payı bulunan üstyapı maliyetinin en aza indirilmesi için uygun üstyapı tipinin ne şekilde seçilmesi gerektiği, önceden yaptığımız bir araştırmadan yararlanılarak özet bir şekilde açıklanmaktadır. Üstyapı tipinin seçilmesinde etkili olabilecek tüm parametreler değerlendirilerek buna göre birbirine alternatif olarak düşünülen esnek ve rijit üstyapının tasarımı yapılmıştır. Daha sonra her bir üstyapı tipinin maliyeti hesaplanmış ve bu tipler arasında ayrıntılı bir karşılaştırma yapılmış olup, çıkan sonuçlar özet bir şekilde sunulmuştur. ÜSTYAPI TİPLERİ Karayolu üstyapısı iki tipte incelenmektedir. 1-Rijit Üstyapı 4

5 Rijit üstyapı; kaplama tabakası, kum, iri agrega, portland çimentosu ve su karışımından oluşan tek veya iki tabaka halinde dökülen bir üstyapı tipi olup gerektiğinde granüler bir kaplama altı tabakası da kullanılabilmektedir. Rijit üstyapıda yük büyük oranda elastik temel üzerine oturan plak tarafından karşılanmaktadır. (Şekil 1) Şekil-1 Rijit Üstyapı Enkesiti 2-Esnek Üstyapı Esnek üstyapı, kaplama temel ve alt temel tabakasından oluşan bir üstyapı tipidir. Kaplama tabakası, aşınma ve binderden oluşan iki tabaka şeklinde sıcak bitümlü karışımdan yada sathi kaplama şeklinde soğuk bitümlü karışımdan oluşturulur. Diğer tabakalar ise granüler bir malzeme veya az miktar bağlayıcı ile işlem görmüş karışımlardır. Esnek üstyapıda yük iletimi alt tabakalarda daha geniş alana yayılarak taban zemininin taşıyacağı değere indirgeme esasına dayanmaktadır (Şekil 2). 5

6 Şekil 2 Esnek Üstyapı Enkesiti 2. KARAYOLU ÜST YAPISINDA KULLANILAN MALZEMELER VE UYGULANAN DENEYLER mümkündür. Yol üstyapısında kullanılan malzemeleri, agregalar ve bağlayıcılar olarak iki grupta incelemek 2.1 Yol Yapımında Kullanılan Agregalar Agrega yol yapımında kullanılan ana malzemedir. Üstyapının ağırlıkça ve hacimce önemli bir kısmını oluşturan agrega, yola etkiyen yüklerin oluşturduğu gerilmelerin karşılanmasında önemli bir 6

7 rol oynamaktadır. Bu bakımdan agregaların özellikleri, yol mühendisleri için çok önemli olup, değişik agrega tiplerinin karakteristiklerinin bilinmesi, yolların projelendirilmesi için gereklidir. The British Standard Glossary of Highway agregayı "Asfalt, asfalt-makadam ve beton gibi karışımların ana yapısını oluşturan mineral parçaları" olarak tanımlamakta ve kaba, ince agregalar arasında ayrım yapmamaktadır. Yol agregaları orijinlerine göre doğal ve yapay agregalar olarak iki gruba ayrılmaktadır Doğal agregalar Doğal olarak oluşmuş kayalardan fiziksel yolla doğrudan doğruya elde edilirler. Doğal agreganın ham maddesi olan kayaların birçok değişik tipi vardır; ancak hepsi de değişik yapılarda bir araya gelmiş olan mineral tane ve kristallerden oluşmuştur. Bilindiği gibi mineraller, doğal yollarla oluşan, kimyasal formülle gösterilebilen inorganik maddelerdir. Mineraller başlıca, oksijen, silisyum, alüminyum, demir, magnezyum, kalsiyum, sodyum, potasyum ve daha az olarak başka elementlerden oluşmaktadır. Bir kayanın tanınabilmesi için içindeki minerallerin ve bu minerallerin diziliş şeklinin (doku) bilinmesi gerekir. Doku tipleri, minerallerin tane büyüklüğüne ya da çaplarına göre değişmektedir. Kayanın özellikleri, mineraller, mineraller arasındaki bağın cinsi, doku gibi kayanın orijinine dayanan hususlara bağlıdır. Doğal kayalar orijinlerine göre magmatik, tortul (sedimenter) ve metamorfik olarak üçe ayrılırlar. Bu gruplardan herhangi birine ait kaya, kitle ya da parçalanmış (çakıl) halde bulunabilir Magmatik kayalar Bu grup kayalar, yeryüzünün derinliklerinden yüzeye fışkırmış olan magmanın soğuyup kristalleşmesi sonucu oluşur. Magma, yer kabuğunun derinliklerinde bulunan çok sıcak, viskoz ve karmaşık bileşimli doğal eriyiklerdir. Bünyelerinde, silikatlar, oksitler, sülfürler, uçucu elemanlar vb. vardır. Magmanın çeşitli derinliklerdeki soğuma hızının farklı olması sonucunda, kristalleşmeye başlayan minerallerle henüz sıvı halde olan magma arasında ve yeni oluşmuş bir mineralle önceden oluşmuş mineraller arasında reaksiyonlar oluşur. Bütün bu karışık olayların sonucunda pek çok magmatik taş cinsi ortaya çıkar. Bu grup kayalar, dünyanın kabuğunu oluşturan bütün kaya kitlesinin kaynağı olarak kabul edilebilir, Magmatik kayaların bileşimi, tane çapı ve dokusu, erimiş kayanın soğuması sırasında var olan koşullara göre büyük ölçüde değişir. Magmatik kayalar, yalnız bileşim ve tane büyüklüğü bakımından değil, doku açısından da değişiklikler gösterirler. Kayayı oluşturan kristaller, mozaik şeklinde ya da iç içe girmiş olarak, ya da bir mineralin büyük kristallerinin başka bir mineralin küçük kristal topluluklarının içinde bulunduğu hallerde görülebilir. 7

8 Yol agregalarının kaba dokulu olması istenmez çünkü; bu cins dokuya sahip kayalar gevrek olduklarından, silindir altında kolayca kırılabilmektedirler. Çok ince dokulu kaya da aynı biçimde arzu edilmez çünkü; bunlar agrega yapımı için kırıldığında, kaba ve keskin köşeli parçalar oluşur. Orta büyüklükte dokuya sahip birçok magmatik kaya, kristallerin iç içe karışması nedeniyle en iyi yol agregası olabilme özelliklerine sahiptir. Bütün magmatik kayalar atmosfer etkisiyle ve yapılarındaki minerallerin, kimyasal değişimiyle ayrışmaya başlarlar. Tamamen ayrışmış kayada bozulma olasılığı yoktur. Oysa yarı ayrışmış kaya agrega olarak kullanıldığında zamanla özelliklerini kaybedebilir. Çok ayrışmış bir kayayı, üzerindeki yama şeklinde lekelerden ve yumuşak halinden tanımak mümkündür. Kimi zamanlarda görünüşte sağlam olan bir kayanın, petrolojik analizden geçirildiği zaman kısmen ayrışmış olduğu görülür Tortul kayalar Değişik kayaların parçalanması, aşınması ve dağılan parçaların katı ye da eriyik halde rüzgar ve su gibi etkilerle sürüklenmesi deniz ya da göl dibi gibi sedimentasyon havzalarında tortullaşması ve daha sonra bunların katılaşmasıyla oluşan taşlara denir. Tortul kayaların başlıca özelliği tabakalı olmaları ve içlerinde fosil ve canlıların izlerinin bulunabilme sidir. Oluşum tarzlarına göre üçe ayrılırlar; a) Klasik tortul kayalar: Yer kabuğunda var olan taşların çeşitli nedenlerle ufalanıp parçalanması ve sonra bu parçaların su ve rüzgâr gibi etkenlerle çukur yerlerdeki sular içinde birikmesi ve parçaların çimentolaşması (diyajenetik) ile oluşur (kumtaşı, konglomero, kalker, marn gibi). Ayrıca parçalar birbirleriyle birleşmemiş halde bulunarak doğrudan doğruya agrega ocakları oluşturabilir (Kum, çakıl ocakları gibi). b) Kimyasal tortul kayalar: Çözülebilen minerallerin, çözeltideki suyunun uçması, çöktürücü bir maddenin karışmasıyla çözeltiden ayrılıp çökmeleri sonucunda oluşurlar. Bu grupta bulunan kayalar daha çok kayanın kimyasal bileşimine dayanarak karbonatlı (kalkerli), silisli, demirli, fosfatlı ve tuzlu olarak gruplara ayrılırlar. c) Organik tortul kayalar: Bunların oluşumunda temel rolü canlılar oynar. Organik tortul kayalar karbonatlı (organik kalkerler), silisli (diatomit, radiolarit) ya da karbonik (kömürler) olabilir Metamorfik kayalar Magmatik ya da tortul kayaların yüksek ısı, yüksek basınç, su buharı ve türlü bileşimdeki gazların etkisi ya da mekanik olarak şekil değiştirmeyle değişik bir yapı-doku ve mineralojik bileşim kazanması sonucunda oluşur. Metamorfizma sonucunda taşın mineralleri kristal şeklini değiştirir ya da eski minerallerin yerine yeni mineraller oluşur. Bütün bu hallerde taşın kimyasal bileşimi aynı kalabilir ya da madde eklenmesi ve eksilmesi olabilir. Örnek olarak mermer verilebilir. Önemli bir 8

9 basınç etkisi olmaksızın, yalnızca ısıyla dönüşen kayalara "Termik metamorfik kayalar" denir. Termik metamorfizma kayanın ilk halinden daha katı ve daha sağlam hale gelmesine neden olur. Basit yapıya sahip kayalarsa yeniden kristalleşirler. Kum taşları kuvarsite, kalkerlerse mermere dönüşürler. Daha karmaşık bir yapıya sahip olan magmatik ya da karışık bünyeli tortul kayalar, metamorfizma sonucu önemli mineralojik değişimlere uğrarlar ve özgün kayanın karakteristikleri kaybolur. Oluşan yeni kayaya hornfels adı verilir. Mineraller iç içe geçmiş bir halde bulundukları için bu cins kayalar yol inşaatı için elverişlidirler. Yol inşaatında kullanılmaları bakımından kayalar, her zaman termik metamorfizma sonucu daha iyi özelliklere sahip olmaktadırlar. Bir takım hornfels cinsleri bu bakımdan, en iyi yol yapım agregaları arasında yer almaktadır. Yalnızca basınç etkisiyle başkalaşmış olan kayalar (dinamik metamorfizma) oldukça azdır. Çünkü; basınç genellikle ısıyla birlikte etkir ve böylece tabakalı yapıya sahip bölgesel (Rejyonal) metamorfik kayalar oluşur. Gnays ve granülit'te bu tabakalar düzensiz, büyük aralıklı, arduvez ve şistteyse tabakalaşma daha yakındır. Ancak gerek silindir altında ezilmeye uygun oldukları, gerekse kolayca parçalanabildikleri için agrega olarak kullanılmaları uygun değildir Yol agrega grupları Yol yapımında kullanılan doğal agreganın ham maddesi olan doğal kayayla ilgili olarak yukarıda verilen bilgilerde de görülebileceği gibi petrografik yapılara bağlı olarak farklı birçok kaya ismi geçmektedir. Yol mühendisi için bu adların bilinmesi zorunluluğu yoktur. Çünkü; birçoğu agrega olarak bir başkasından ayrı özellikler göstermemektedir. Petrologlarca bulunan ve değişik adlar verilen yüzlerce kaya türü; yol yapımında, benzer özelliklerine göre (bileşim, tane büyüklükleri, doku) 10 gruba ayrılmaktadır. Yol Agregaları grupları 1. Bazalt Grubu 2. Çakmaktaşı Grubu 3. Gabro Grubu 4. Granit Grubu 5. Kumtaşı Grubu 6. Hornfels Grubu 7. Kireçtaşı Grubu 8. Porfir Grubu 9. Kuvarsit Grubu 10. Şist Grubu Doğal agregalar karayolu üstyapısında yukarıda açıklanan kaya türlerinin ya doğal etkilerle parçalanması ve sürüklenmesi sonucu oluşan çakıl ve kum ya da dere, teras ve taş ocaklarından 9

10 çıkartılarak konkasörlerde istenilen boyutlara (kullanılacağı üstyapı tabakasında ilgili şartnamelerin aradığı boyutlarda) küçültülebilen kırma taş şeklinde kullanılır. Doğal agrega olarak yol üstyapısında kullanılan çakıl ve kuma ait aşağıda özet bilgi verilmiştir. Çakıl: Doğal kayaların parçalanmasından sonra akarsular tarafından taşınarak depo edilen kaba malzemedir. Taşınma sırasındaki sürtünmeler nedeniyle taneler aşınarak az çok yuvarlak hale gelirler ve satıhları da pürüzlerini kaybeder. Çakıl, çakmaktaşı ya da kuvarsit gibi, yalnızca bir tür sert kayadan ya da birçok cins ve sertlikte kayalardan oluşur. Tamamen yumuşak kayadan oluşmuş çakıl kullanımı sık olmamakla birlikte kimi yumuşak kireçtaşı türleri, yakınlarda daha uygun çakıl ocaklarının bulunmadığı inşaat bölgelerinde yol yapım malzemesi olarak geniş ölçüde kullanılmıştır. Çakılın önemli özelliği, kaya türü göz önüne alınmadan, düzgün satıhlı ve yuvarlakça irili ufaklı parçalardan oluşmuş olmasıdır. Kum: Kayanın parçalanıp ayrışmasından sonra birçok kez aşınma-birikme işleminden geçmiş olan kalıntılardır. Kumlarda en çok rastlanan mineral, aşınma olayına en dayanıklı olması nedeniyle kuvarstır. Çakılla birlikte bulunduğu durumlarda, iri kum taneleri çoğunlukla çakılların parçalanıp ufalanmış şekilleridir. Kumun tane boyutu 2 mm.'den başlayarak toz inceliğine kadar gitmektedir. Kum tabakalarının birçoğu, çok ince taneli silt ve kil de içerir Yapay agregalar Endüstriyel işlemler sonucu elde edilen bu gruba cüruf, klinkler ve çimento girmektedir. a) Cüruf: Demir-çelik endüstrisinde atık madde olarak yüksek fırınlardan elde edilir. Yüksek fırın cürufu ve çelik cürufu olarak yol üstyapısının çeşitli tabakalarında kullanılabilir. b) Klinkler: Fırınların bir artığı olup, küllerin eriyerek topaklar haline gelmesinden oluşur. Klinkler çok değişebilen bir malzemedir. Bu nedenle de yalnız bu iş için ve şartnamelere uygun olarak hazırlanmış klinkler yol üstyapısı yapımında kullanılabilir. c) Çimento: Üstyapıda, agrega bileşiminde filler olarak kullanılır. Çimentonun filler olarak kullanılmasında, bağlayıcı malzeme olmasının önemi yoktur. Granülometrik bileşimi, saf olması bitümle herhangi bir reaksiyona girmemesi gibi özellikleri nedeniyle filler olarak kullanılmaya elverişlidir Bitümlü kaplamalar yönünden agrega Bitümlü kaplamalarda kullanılacak agreganın, kökeni (magmatik, tortul, metamorfik) ne olursa olsun, her kaplama tipi için şartnamelerde verilen fiziksel özellikleri sağlaması gerekir. Ancak aranan bütün koşulları sağlayan bir agrega karayolu üstyapısında kullanılabilir. Agregalar boyutlarına göre üç grupta incelenir. a) Kaba agrega 4# (4,76 mm) elek üzerinde kalan 10

11 b) ince agrega 4# (4,76 mm) - 200# (0.074 mm) arası c) Mineral filler 200# (0,074 mm) den geçen Bu üç grup malzemenin her biri bitümlü karışımın ayrı ayrı özelliklerini kontrol eder. Bitümlü karışımdaki iri agrega yüzdesi % 40-50'ye çıkarılırsa, iki agrega karışımın mekanik direncini artıran bir iskelet oluşturur; böylece karışımın direncinde önemli bir artış hissedilir. İnce agregaysa iri agreganın oluşturduğu iskeletin boşluklarını doldurarak daha yoğun bir karışımın elde edilmesini sağlar. Bu arada ince agreganın satıh dokusu da önemlidir. Örneğin; pürüzsüz bir çakıl kumu daha düşük bir deformasyon direnci sağlar, mineral filler toplam agreganın çok küçük yüzdesini oluşturmasına karşın, karışımın özelliklerinin düzenlemesinde rol oynar. Mineral filler, 0,074 mm 'lik elekten geçen agrega malzemesidir. Ancak 0,074 mm 'den daha ince olan bütün malzemeler filler görevini görmezler. Mineral filler düzgün bir Granülometrik bileşime sahip olmalıdır. Tanelerin şekli de önemlidir, yassı düz ve uzun tanelerin yüzdesinin artması fillerin özelliğini düşürür. Filler bitümlü malzemeyle reaksiyona girmemelidir. Mineral filler taş tozu, mermer tozu, portland çimentosu sönmüş kireç ya da benzeri maddelerde oluşacak kil, toprak, organik ve zararlı madde kapsamayacaktır Agregalara uygulanan deneyler Yol inşaatında kullanılacak agregaların özelliklerinin belirlenmesi için hazırlanacak ince kaya kesitlerinin mikroskobik incelenmesi sonucunda, ana minerallerin tanınması, dokusunun ve minerallerinin ne dereceye kadar ayrışmaya uğramış olduğunun bilinmesi gibi petrografik özelliklerin saptanmasına gerek yoktur. Ayrıca edinilen deneyimler, agrega özelliklerinin elde edildikleri kaya kitlesinin özelliklerinden farklı olduğunu göstermektedir. Bu nedenle deneyler doğrudan doğruya yolda kullanılan halleriyle agregalara uygulanacak şekle sokulmuştur. Agregaların karayolu üstyapısında kullanılabilmesi için, bunların aşınmaya ve donmaya karşı dirençlerinin, özgül ağırlık, su absorbsiyonu, soyulma değerlerinin, elek analizleri ve dane şekillerinin, sürtünme etkileriyle oluşacak cilalanmaya karşı olan dirençlerinin bilinmesi yeterlidir. Ancak bu özelliklerin tamamının üstyapı tabakalarının tümünde bilinmesine de gerek yoktur. Örneğin; temel tabakasında kullanılacak bir agregaya cilalanma deneyi uygulanmaz. Birçok ülkede kullanılan fiziksel deneyler, yol agregalarının özellikleri hakkında sayısal bilgiler vermektedir. Yukarıda adı geçen bütün deneylerin, agregaların değerlendirilmesinde güvenilir olabilmesi için, denenecek numunelerin çok özenli alınmış temsili numuneler olması gerekir. Aksi durumda o numune için yanlış değerler bulunacaktır. Agregalara uygulanan deneyler, ilgili şartname numaralarıyla birlikte aşağıda özetlenmiştir Elek analizi (AASHTO T - 11, T - 27; ASTM C - 136) Bu deney yöntemi, standartlarda nitelikleri verilmiş olan elekleri kullanarak agreganın tane büyüklüğü dağılımının saptanmasını amaçlar. 11

12 Eleme işlemi elle ya da eleme makinesiyle yapılır. Deneye başlamadan önce, eleme yöntemi (kuru, yaş ya da her ikisinin karışımı] kullanılan eleklerin numaraları ve göz açıklığı belirlenmelidir. Elek serisi içindeki elek sayısı, malzeme hakkında gerekli bilgiyi vermeye yetecek kadar olmalıdır. Örneğin; bir bitümlü kaplamada kullanılacak agreganın elek analizi için genellikle 25 mm (1"], 19 mm (3/4"), 12,7 mm (1/2"), 9.5 mm (3/8"), 4,76 mm (No. 4), 2,00 mm (No. 10), 0,425 mm (No. 40), 0,177 mm (No. 80), 0,074 mm (No. 200] göz açıklığı olan elekler kullanılır. Eleklerde eleme sathı kare gözlü tek elek kafeslerdir. Elek analizine girecek numune miktarı, kullanılacak en büyük tane boyutuna göre seçilir. Numuneler elekler üzerinde en az 2 dakika sarsıldıktan sonra her bir elek üzerinde kalan ve en ince eleği geçen agrega ağırlıkları yüklemenin %0,11 i duyarlılıkla saptanır. Bu ağırlıkların toplamıyla yükleme miktarı arasında %2'den fazla ayrım çıkarsa deney yinelenir. Elek analizinde eleğin fazla yüklenmesi önemli yanlışlara neden olduğundan, elekler üzerindeki numune ağırlıkları ve tane boyutları sınırlandırılmıştır. Deney, kullanılan elek serisi içindeki her bir elekten geçen miktarın, toplam numune ağırlığının yüzdesi olarak hesaplanıp, grafik olarak gösterilmesiyle tamamlanır Aşınma (Los Angeles) deneyi (A.S.T.M. C131-55; AASHTO T-96) Bu deney, agregaların aşınmaya karşı dayanıklılığını gösterir. Bu işlem Los Angeles makinesiyle gerçekleştirilir. Alet iki ucu kapalı iç çapı 71 cm ve iç uzunluğu 51 cm olan içi boş çelik bir silindirden oluşur. Aşındırma yükleri 4,68 cm çapında dökme demir ya da çelik kürelerdir. Her birinin ağırlığı gramdır. Numune sınıfları ve aşındırma yüklerinin tablolarda belirtilen biçimde hazırlanan deney numunesi ve aşındırıcı yükler Los Angeles aşındırma makinesine konur ve makinenin ağzı sıkıca kapatılır. Makine dakikada devir hızla döndürülerek A, B, C, D sınıfları için 500, E, F, G sınıfları için 1000 devir yaptırılır. Daha sonra numune makineden çıkartılır ve 12 nolu elekte elenir. Elek üstünde kalan kısım yıkanır ve II O 0 Clik etüvde değişmez ağırlığa kadar kurutulur ve tartılır. Numunenin ilk ağırlığı cinsinden bulunan yüzde, malzemenin aşınma kaybı yüzdesini verir. Aşınma kaybı (%) = (A*B/ A) x 100 A : ilk ağırlık (kuru) B : Son ağırlık (kuru) Agregaların hava etkilerine karşı dayanıklılık (Donma) deneyi (ASTM-C 88 ; AASHTO T-104) Agregaların hava etkileriyle donarak ufalanmaya karşı olan dirençleri hakkında laboratuarda kısa süre içinde karar verebilmek amacıyla uygulanan hızlandırılmış bir deneydir. Bu deneyde doygun sodyum sülfat ya da magnezyum sülfat çözeltisi kullanılır. Çözeltinin hazırlanması için saf ve susuz 12

13 sodyum sülfat tuzu (Na 2 SO 4.10H 2 0) ºC sıcaklıktaki su içinde iyice karıştırılarak yavaş yavaş çözülür. Her litre su için en az 250 gram sodyum sülfat tuzu ya da en az 750 gram kristalize sodyum sülfat tuzu katılır. Çözelti ayrıca, saf ve susuz magnezyum sülfat tuzu (MgSO 4 ) ya da kristalize magnezyum sülfat tuzu (MgS0 4 7H 2 0) ile de hazırlanabilir. Bu durumda her litre su için 350 gram susuz Magnezyum sülfat tuzu, ya da 1400 gram kristalize magnezyum sülfat tuzu eklenir. Şartnamede belirtilen sınırlar içinde kalacak biçimde elenmiş ve C lik etüvde kurutulmuş olan agregadan Tabloda belirtilen miktarlarda tel sepetler ve elekler üstüne konularak, üzeri en az 2 cm kaplanacak biçimde sodyum sülfat ya da magnezyum sülfat çözeltisi içine daldırılır ve kabın üzeri kapatılır. Sıcaklığı 21 0 C olan ortamda saat bekletilir. Daldırma süresi sonunda agrega numunesi çözeltiden çıkarılarak 5 dakika süzmeye bırakılır ve 110 C lik etüvde sabit ağırlığa kadar kurutulur. Etüvden çıkarılınca oda sıcaklığına kadar soğutulur. Numune ikinci kez çözeltiye daldırılarak anlatılan işlemler yinelenir. Normal beton ve bitümlü kaplama agregaları için bu daldırma kurutma işlemleri 5 kez tekrarlanır. 5. devre sonunda etüvden çıkan numune soğutulup, çözelti tamamen temizleninceye kadar suyla yıkanır. Daha sonra numuneler C lik etüvde sabit ağırlığına kadar kurutulur ve tartılır. Deney sonrası her elek üzerinde kalan numune ağırlığı ile ilk numune ağırlığı arasındaki fark donma kaybıdır. Bu kaybın ilk ağırlığa göre yüzdesi ise donma kaybı yüzdesidir. Şartnamede belirtilen tane boyutlarına göre bulunan donma kayıpları o agrega için uygulanacak özgün granülometreye çevrilir Cilalanma deneyi (B5-812) Bu deneyin amacı, çeşitli yol agregalarının trafik altında sürtünmeyle aşınarak ne dereceye kadar cilalanacaklarını laboratuarda kısa bir zamanda saptamaktır. Agreganın cilalanma değeriyle kaymaya karşı olan direnci arasındaki ilişki, trafik koşulları, kaplamanın tipi gibi unsurlara bağlı olarak değişir. Bu deneyde hızlandırılmış bir cilalanma makinesiyle kayma direncini ölçme cihazı kullanılır. Böylece yoldaki koşullara benzeyen; ancak hızlandırılmış bir cilalanma elde edilir. Hızlandırılmış cilalanma makinesi, çevresinde 14 adet numunenin (briketin) yerleştirilebileceği, dakikada devir hızla dönen 40,6 cm çapında bir demir tekerlekle numunelerin üzerinde dönen 20,3 cm çapında, 5 cm genişliğinde, 3,16 kg/cm 2 basınçla şişirilmiş ve numunelerin yerleştiği demir tekerleğe 40 kg'lık yük uygulayan bir lastik tekerlekten oluşur. Kayma direncini ölçme cihazıysa, bir ucunda ağırlık olan bir pandül, bunun altında numuneye sürtünen ve belirli özellikleri bulunan lastik bir pabuçla göstergeden oluşur. Deney için ayrı agrega gruplarının her birinden 4 adet alınarak toplam 12 numune hazırlanır. Ayrıca cilalanma değeri bilinen referans agregayla kontrol için hazırlanan 2 adet numune de deneye eklenir. Deney numunelerinin hazırlanmasında kullanılacak agreganın tamamı 9,5 mm Ilik elekten geçip 8 mm 'lik elek üzerinde kalmalı, içinde yassı ve uzun daneler bulunmamalıdır. Agregalar birer birer, aralarında boşluk kalmayacak biçimde yan yana tek sıra dizilir. 13

14 Bir numunedeki agrega sayısı arasında olmalı ve aralarındaki boşluklar çok ince kumla doldurulmalıdır. Bu biçimde hazırlanan 14 adet numune, belirli bir kür uygulandıktan sonra üzerlerine istenen hızda zımpara tozu ve su akıtılarak hızlandırılmış cilalanma makinesinde 6 saat süreyle cilalanmaya uğratılır. Her numunenin deney sonucunda eriştiği cilalanma değeri, kayma direncini ölçme cihazının ıslatılmış lastik pabucuyla ıslatılmış numune sathı arasındaki sürtünme katsayısı olarak cihazın göstergesinden okunur. Bu işlem bir numune için 5 kez yinelenir ve son üç okumanın ortalaması en yakın tam sayıya yuvarlatılarak kaydedilir. Her bir agrega grubu için hazırlanan dört numunenin değerlerinin sıralaması 5 birimden daha fazlaysa ya da kontrol numuneleri bilinen değerler arasında kalmıyorsa deney yinelenmelidir. Eğer dört numuneden alınan değerler arasındaki ayrım 5 birim ya da daha küçükse ve kontrol numunelerinin ortalama değerleri de uygunsa, dört numunenin ortalaması alınarak cilalanma değeri bulunur Su etkilerine karşı dayanıklılık (soyulma) deneyi (Nicholson yöntemi) Bir asfalt kaplamanın ömrü geniş ölçüde agreganın suyun etkisine karşı yapışma kabiliyetine bağlıdır. Soyulma suyun ve trafiğin bir arada etkimesiyle bağlayıcı maddenin agrega üzerinden ayrılması demektir. Deneye, kırılmış agrega numunesinin 9,5-4, 75 mm ya da 4,75-3,35 mm'lik elekler arasında kalan kısmından yaklaşık 200 gr alarak, iyice yıkayıp saf suyla birkaç kez çalkaladıktan sonra C'lik etüve konarak başlanır. Yıkanmış kurumuş agregadan 30±0,5 gr alınarak 1 saat C'lik etüvde bekletilir. Öte yandan 1,5 ±0,1 gram bitümlü malzeme, 250 cm 3 beher içinde C'lik kum banyosuna yerleştirilerek ısıtılır. Bitümlü malzeme eriyince etüvde ısıtılmış agrega behere dökülür ve bir cam bagetle bütün agrega tanelerinin üzeri uniform bir bitüm filmiyle kaplanıncaya kadar kum banyosu üzerinde iyice karıştırılır. Bundan sonra bitümlü agrega beher içinde kür işlemini uygulamak için 24 saat 60 C'lik etüvde tutulur. Bu sürenin sonunda beher etüvden çıkarılıp, kum banyosunda hafifçe ısıtıldıktan sonra 10 cm çapında petri kabına aktarılır. Kaplanmış agregaların üzeri bagetle çok hafif darbelerle düzeltilir. 10 dakika laboratuar sıcaklığında bekletilir; sonra petri kabı suyla doldurulur ve üzeri bir cam kapakla kapatılarak yeniden 24 saat bekletilmek için 60 0 C'lik etüve konur. Bu sürenin sonunda petri kabı dışarıya alınarak suyu değiştirilir. Yandan gelen bir ışık altında karışımın özellikle üst yüzü gözle incelenir. Deney sonunda soyulmamış sathın bütün satha oranı, soyulmaya karşı dayanıklılık olarak verilir Yassılık indeksi deneyi (BS 812) Yassı agrega tanelerinin en küçük boyutunun anma boyutuna oranının 0,6'dan küçük olması şeklinde tanımlanır. iki elek arasında kalan tane için bu iki elek boyutunun aritmetik ortalaması anma 14

15 boyutu olarak kabul edilir. Bir agrega numunesinin yassılık indeksi yassı tanelerinin denenen numunelerin ağırlığına oranı olarak ifade edilir. Deney 2½ inç (63.5 mm)'lik elek üzerinde kalan ve ¼ inç (6,35 mm) lik eleği geçen malzemeye uygulanmaz. Yassılık indeksinin saptanması için alınacak numune miktarı Tablolarda verilmiştir. Tablolarda verilen elekler kullanılarak numunenin ele k analizi yapılır. Her elek üzerinde kalan malzeme tartılır ve elek boyutları üzerine yazılarak ayrı tepsilere konur. Tepsilerdeki toplam malzeme ağırlığına (M1) göre her elek arasında kalan yüzde bulunur. Herhangi bir grup, toplam malzeme ağırlığının %5'i kadar ya da daha azsa o gruba yassılık indeksi uygulanmaz ve hesaba katılmaz. Arta kalan malzeme miktarı (M2) deney numunesi miktarı olarak kabul edilir. Tane kalınlığını ölçme aletinde, her elek arasında kalan malzeme danelerinin teker teker alet üzerindeki ve ilgili tane çapına ait deliklerden geçip geçmediği kontrol edilir. Bu işlemler sonunda tane kalınlığını ölçme aletinden geçen bütün malzeme tartılır. (M3). Yassılık indeksi: M3/M2 x 100 şeklinde hesaplanır Özgül ağırlık ve su emme (absorbsiyonu) deneyi (ASTM C , TS 3526) Özgül ağırlık belirli hacimdeki numune ağırlığının aynı hacimdeki +4 0 C deki suyun ağırlığına oranıdır. Bu deneyin amacı bitümlü karışımdaki boşluk yüzdesini hesaplamak ve agreganın hacimağırlık ilişkilerini saptamaktır. Özgül ağırlık deneyleri ince ve iri agregalar için ayrı ayrı yapılır. a) İnce agrega halinde: Yıkanmış ve kurutulmuş ince malzemeden 500 gr numune alınır, ince agrega özgül ağırlığı piknometresine konur ve piknometreyle birlikte tartılır. Daha sonra piknometre yarısına kadar damıtık suyla doldurularak 24 saat bekletilir, bu sürenin sonunda piknometre dakika vakuma bağlanarak havası emilir. Daha sonra vakumla ilişkisi kesilerek kendi halinde iyice çökmesi beklenir. Üst kısımda tamamen berrak su oluşunca, piknometre taşıncaya kadar damıtık suyla doldurulur. Kapağı hava kabarcığı,1 kalmayacak biçimde kapatılır ve 25 0 C lik su banyosunda 1-1,5 saat bekletilir. Piknometre havlu ya da süzgeç kâğıdıyla iyice kurulanarak 0,1 grama duyarlı terazide tartılır. Deney iki numune üzerinde yapılır ve sonuç olarak iki deneyin ortalaması alınır. İnce agreganın su emme yüzdesi, numunenin doygun yüzey kuru durumundaki ağırlığıyla kuru ağırlığı arasındaki farkın numunenin kuru ağırlığına bölünmesiyle bulunur. Doygun yüzey kuru hali ince agreganın koyu (ıslak) renkten açık (kuru) renge başladığı anın sonrasıdır. Doygun yüzey kuru halinin gözle anlaşılması deneyi yapanın deneyimine dayanır. Numunenin çok kurumamasına özen gösterilmelidir. Doygun yüzey kuru haline erişilip erişilmediğine gözle karar verilemiyorsa kesik koni ve kesme yöntemleri uygulanır (TS 3526). Kesik koni yönteminde, ince agrega konik kaba yerleştirilerek yüzü 25 kez tokmaklanır. Kalıp dik olarak kaldırıldığında nem fazlaysa ince agrega konik şeklini muhafaza eder. Bu durumda kurutma işlemi sürdürülür. Konikliğin serbestçe bozulması agreganın doygun yüzey kuru hale geldiğini ifade eder ve anında tartıldığı zaman doygun yüzey kuru ağırlık elde edilir. 15

16 b) İri (kaba) agrega halinde: Malzemenin 4,0 mm'lik elek üzerinde kalan kısmından en az 2 kg alınır ve iyice yıkanır. Numunenin etüvde kurutulmuş ağırlığı (A, gram) doygun yüzey kuru durumundaki ağırlığı (B, gram) ve suda ki ağırlığı (C, gram) saptanır. İri agreganın kuru ve doygun yüzey kuru hacim özgül ağırlıkları, zahiri (görünür) özgül ağırlığı ve su emme yüzdesi aşağıdaki formüllerle hesaplanır. Hacim özgül ağırlığı (Kuru)=A/(B-C) Hacim özgül ağırlığı (Doygun yüzey)=b/(b-c) Zahiri (Görünür) özgül ağırlık=a/(a-c) Su emme yüzdesi=(b-a)/ A Özgül ağırlık deney sonuçları arasındaki fark (her bir agrega grubu için) 0,02 ya da daha küçükse, bu sonuçların ortalaması alınır Birim hacim ağırlık deneyi (TS 3529) Bu deney agregaların sıkışık ya da gevşek birim ağırlıklarını belirleyebilmek için yapılır. Deneyde kullanılacak numune miktarı en büyük tane boyutuna bağlı olarak değişir. Aynı biçimde deneylerde kullanılacak ölçü kabı boyutları da (hacim, çap gibi) yine en büyük tane boyutuna göre şartnamede belirtilmiştir. Ölçü kabı 113 yüksekliğine kadar birim ağırlığı istenen malzemeyle doldurulur. Sathı sert olmamak koşuluyla 25 kez şişlenir. Ölçü kabı ikinci kez 2/3 yüksekliğe kadar doldurulur ve aynı işlem yinelenir. Son olarak ölçü kabının tamamı doldurularak yine aynı biçimde şişlenerek ve ölçü kabı üst yüzü düzeltilerek agregayla birlikte tartılır. Bu değerden ölçü kabı ağırlığı çıkartıldığında net agrega ağırlığı bulunur. Bu rakam ölçü kabı hacmine bölündüğünde birim ağırlık elde edilmiş olur. Gevşek birim ağırlık saptanmasındaysa malzeme ölçü kabına, üst kenarından 5 cm den fazla yükseklikte olmamak koşuluyla, kürekle doldurulur. Agrega sathı elle, fazla çıkıntıların boşlukları doldurmasını sağlayacak biçimde tesviye edilir. Deneyen az iki kez yinelenir ve iki sonuç arasındaki farkın % 1 'den fazla olmamasına dikkat edilir. Birim hacim ağırlık deneyi, hacmi bilinen ve şekli kolayca deforme olmayan herhangi bir kapta da yapılabilir. 16

17 ESNEK ÜST YAPILARDA DENEYLER 1) GRUP İNDEKSİ METODU 1945 de Steele tarafından geliştirilen bu metotta üst yapı zemin direncine bağlanmakta, zemin direnci ise zeminin grup indeksi (Gİ) ile ölçülmektedir. Eğer temel ve alt temelin yeteri kadar sıkıştırıldığı kabul edilirse, üst yapının kalınlığını tayin edecek en önemli etken, tabanın direncine bağlı olacaktır.tabanı oluşturan zeminin direnci ise : a) Zeminin nem oranına, b) Zeminin kuru yoğunluğuna, c) Zeminin yapısına dayanır. A ve b maddeleri, tabanın iyi drenajı ve sıkıştırılması ile kontrol altına alınabileceğine göre, zemin direnci yalnızca son maddeye, yani zeminin yapısına bağlı olacaktır.bu düşünceler, metodun esasını oluşturmaktadır.zeminin yapısı grup İndeksi ile ölçülmektedir. Bir zemin grubu indeksi şu formülle verilmektedir : GI = 0.2 (a) (a.c) (b.d) Bu formülde : a = Zeminin 200 No.lu elekten geçen kısmının % 35 den büyük, fakat % 75 den küçük olan miktarıdır.( 0 ile 40 arasında pozitif ve tam bir sayı olarak ifade edilir.) b= Zeminin 200 No.lu elekten geçen kısmının % 15 den büyük, fakat % 55 den küçük olan miktarıdır.( 0 ile 40 arasında pozitif ve tam sayı olarak ifade edilir) c= Zeminin nümerik likitlik limitinin 40 dan büyük, fakat 60 dan küçük olan kısmıdır. ( 0 ile 20 arasında pozitif tam sayı) d= Zeminin nümerik plastiklik indisinin 10 dan büyük, fakat 30 dan küçük olan kısmıdır.(0 ile 20 arasında pozitif tam sayı) Zeminler A-1 ile A-7 arsında gruplandırılır.zemin sınıfını ifade eden sembolden sonra GI parantez içinde belirtilir.örneğin A-6 sınıfına giren zeminin grup indeksi 8 ise, A-6 (8) yazılacaktır. Zeminlerin grup indeksi 0 ile20 arasında değişir.grup indeksi yüksek olan zeminler mühendislik açısından zayıf zeminlerdir.buma göre A-1 en mükemmel tabanı, A-7 en zayıf tabanı oluşturacaktır. Tabanın GI i bulunduktan sonra abak yardımıyla kalınlıkları belirtilir.bu abakların hazırlanmasında şu kabuller yapılmıştır: 17

18 a) taban, standart aasho yoğunluğunun % 95 i temel ve alt temel %100 ü oranında sıkışmış olacaktır. b) Gerekli drenaj önlemleri alınarak, yer altı su seviyesi tabanın cm altında tutulacaktır. İnşaat sırasında bu kabullerin yerine getirilmesi şarttır.genel olarak, kalınlık tayini için hangi metot kullanılırsa kullanılsın inşaatı, kabuller sağlanacak şekilde yapmak gerekir. 2) KALİFORNİYA TAŞIMA ORANI (C.B.R) METODU Bu metot 1930 larda Kaliforniya da O.J.Porter tarafından geliştirilmiştir.önce hava alanı pistlerinin üst yapı hesabında kullanılan CBR metodu, sonradan bazı değişiklerle yol üst yapıları için de kullanılmaya başlanmıştır. Bu metotta zemin direnci, zeminin laboratuar CBR ı (Kaliforniya taşıma oranı) ile ölçülmektedir.üst yapının her tabakasının kalınlığı bir alttaki tabakanın CBR ına ve tekerlek yüküne bağlıdır.bu metotta önce taban, alt temel ve temel malzemeleri üzerine CBR deneyleri yapılır. a) Her biri yaklaşık olarak 4000gr.lık ve değişik nem değerlerinde bulunan birkaç örselenmiş zemin örneği 140 kg/cm 2 bir statik yük ile 15 cm çaplı ve 20 cm yükseklikteki silindirik kalın kenarlı çelik kalıplar içinde sıkıştırılır.elde edilen numune epruvetin yüksekliği 10 cm kadardır. b)nem yoğunluk eğrisi çizilir ve en büyük kuru yoğunluk değerini veren numune seçilir. c)bu numune, içinde bulunduğu kalıpla birlikte suya batırılır ve uygulamada elde edilebilecek doygunluk derecesine erişmesi amacıyla dört gün süre ile su içinde bırakılır. d)taban alanı 20 cm 2 olan küçük bir silindirik piston, silindirik çelik kalıp içinde bulunan numuneye batırılır.bu sırada piston numuneye saplandıkça yük- deformasyon bilgileri toplanır.genellikle piston, ağırlığı 4,5 kg kadar olan bir sürşarj halkası içinden geçer.bu halka, numune yüzeyini sınırlar ve uygulamada, yol temel zeminlerini örten kaplamalara benzer bir iş görür. Toplanan yük deformasyon bilgileri ile yük-deformasyon eğrileri çizilir.bu eğrilerden veya yük-deformasyon bilgilerini veren cetvellerden CBR aşağıdaki gibi hesaplanır : 18

19 Pistonun numune yüzeyine 0,25 cm batması için uygulanması gereken yük Standart kırma kaya temelde pistonun 0,25 cm batması için uygulanacak yük Böylece CBR ile herhangi bir zeminin temel zemini olma yeteneği, en iyi temel tabakası olarak kabul edilen kırma kaya temele oranla ortaya çıkarılmış olur. Her tabakanın CBR ı belirtildikten sonra bu değerler ve tekerlek yükü yardımıyla tabaka kalınlıkları eğriler yardımıyla bulunur.eğriler her ülkenin koşullarına göre değişir.bazı ülkeler trafiğin, iklimin ve donun etkisini göz önüne almakta, bazıları almamaktadır. Deneyi yapılacak bir zemine CBR metoduna göre yük verilmesi, yani sabit ve 1.25 mm/dakika lık bir hızla piston yükü uygulanması gerçekte mevcut trafik etkilerine uymamaktadır. Bundan başka, labarotuarda zemin örneği, dört gün suda bırakıldıktan sonra tam doygun halde deney yapılmaktadır.halbuki tabanın bu kıvamda bulunması, hemen hemen olanaksızdır. Bu metodun uygulanmasında dikkat edilecek en önemli hususlardan biri de kalınlık tayinine esas olan CBR değerlerinin, her tabaka için inşaat sırasında alınacak önlemlerle ((sıkıştırma vb.) mutlaka sağlanmasıdır.yol don olan bir bölgede inşa ediliyorsa, her metotta olduğu gibi, don etkisine karşı önlemlerde ayrıca alınmalıdır. CBR metodu bazı ülkelerde halen kullanılmakta olup Türkiye de kullanılmamaktadır.ancak CBR deneyi, zemin direnç deneyi olarak hala büyük çapta kullanılmaktadır. Üst yapının kalınlıkları bu yöntemle bulunmakla beraber şartnamelerin koyduğu koşulları, bu arda minimum tabaka kalınlıklarına uymak zorunluluğu doğacağı unutulmamalıdır. CBR metodunun başka ve belki daha yaygın bir uygulamasında, temel ve alt temel kalınlıkları önceden ayrı ayrı belirlenip, sahip olmaları gerekli CBR değeri bulunur.bu uygulamada CBR deneyini bir kalite kontrol deneyi olarak kullanmak mümkün olmaktadır. 19

20 CBR yönteminin sakıncası da vardır.belirli bir tabakanın üstüne konması gereken tabakaların kalınlıkları yalnızca söz konusu tabakada kullanılan malzemenin özelliklerine bağlı olmakta, o tabakanın altındaki tabakada mevcut malzemenin özellikleri dikkate alınmamaktadır.bu ise gerilmelerin, tabakaların rijitliklerine bağlı olarak dağıldığını göz önüne almamak anlamına gelir. AASHO METODU (Karayolları Genel Müdürlüğünce Uygulanan şekli) Bu metot ile esnek üst yapıların projelendirilmesi kısmen deneyimlere dayandırılmakla beraber, taban zemini taşıma gücü, trafik dingil yükleri ve tekerrürü ile yerel koşullar, ayrıca üst yapıda kullanılan malzemelerin birbirlerine oranla direnç özellikleri de hesaba katılmaktadır. AASHO yol deneyinden yararlanılarak üst yapı kalınlıklarının hesabında kullanılmak üzere, üstyapıya etkiyen faktörleri içine alan AASHO Deney Yolu Denklemi kurulmuştur : Log T 8.2 = 9.36 log ( SN +1 ) 0.20+G t /0.40 +(1094/(SN +1) 5.19 ) +log 1/R (S i 3.0 ) G t = log ((4.2 -P t / )) Bu formülde : P t = Son servis kabiliyeti T 8.2 = P t ye düşünceye kadar tekerrür edecek (8,2 ton) dingil sayısı SN = Üst yapı sayısı R = Bölge faktörü S i = Zemin taşıma değeridir. Üst yapı kalınlıklarının hesaplanması için T 8,2, P t,r ve S i değerleri yardımı ile yukarıdaki denklemler çözülerek SN değeri bulunabilir.daha sonra abaklarda denklemin ( t= 20 yıllık toplam veya ortalama günlük standart dingil tekerrürü sayısına) göre, P t = 2,5 ve P t = 2,0 için nomograf çözümleri verilmiştir.abaklar kullanılarak esnek üst yapıların projelendirilmesi aşağıdaki sıraya göre verilerin seçilmesi ve hesaplanması ile yapılır. -Son servis kabiliyeti indeksi (P t ) seçilir. -Bölge faktörü (R) seçilir. -Taban zeminin S i (veya CBR ) değerleri saptanır. -Proje trafiği hesaplanır. -P t,s i,r ve proje trafiği değerlerine karşılık olan üstyapı sayısı (SN), ilgili abaktan bulunur. 20