Sıkıştırma enerjisi arttıkça optimum su muhtevası azalmakta, kuru birim hacim ağırlık artmaktadır. Optimum su muhtevasına karşılık gelen birim hacim

Transkript

1 KOMPAKSİYON

2 KOMPAKSİYON Zeminlerin stabilizasyonu için kullanılan en ucuz yöntemdir. Sıkıştırma, zeminin kayma mukavemetini, şişme özelliğini arttırır. Ancak yeniden sıkışabilirliğini, permeabilitesini ve rötre özelliğini azaltır. Sıkıştırma işleminde su kullanılır. Su danelerin birbiri üzerinden kaymasını kolaylaştırır. Belirli bir zemin için belirli bir sıkıştırma enerjisi ile en yüksek sıkışmayı sağlayan belli bir su muhtevası vardır. Buna OPTİMUM SU MUHTEVASI denir (w opt ).Sıkışma miktarı kuru birim hacim ağırlık (γ k ) ile ölçülür.

3 Sıkıştırma enerjisi arttıkça optimum su muhtevası azalmakta, kuru birim hacim ağırlık artmaktadır. Optimum su muhtevasına karşılık gelen birim hacim ağırlık değerine MAKSİMUM KURU BİRİM HACİM AĞIRLIK adı verilir (γ k,max ). Sıkıştırma işlemi ile zemin boşluklarındaki hava hava azaltılır. %0 hava boşluğu ideal bir durum olup, genel olarak %5~15 lik bir boşlul sıkıştrmaya rağmen vardır. Zemin cinslerine göre optimum su muhtevası granüler zeminlerde %7-8 gibi değerlerle başlar ve kohezyonlu zeminlerde %25-30 değerlerine kadar ulaşır.

4 Dış Kuvvet + su

5 Kuru birim Dry hacim density ağırlık (ρ d ) γ kmax Zemin Daneleri Sıkı Durumdadır - Yüksek mukavemet ve rijitlik - Düşük Geçirimlilik optimum su içeriği Su Water İçeriği content

6 Üç Fazlı zemine su ilave edilmesi durumunda oluşan durum Kuru birim hacim ağırlık air water soil Tüm havayı çıkarmak imkansızdır En düşük boşluk hacmi ve en yüksek kbha (opt. su içeriğinde) Su İçeriği

7 Kuru birim hacim Dry density ağırlık (ρ d ) S<100% Sıfır Hava Boşluğu Eğrisi 100% doygunluk Sıfır Hava Boşluğu Eğrisi (S=100%) Eq : ρ d Gsρw = 1+ wg S>100% (imkansız) s Bütün kompaksiyon noktaları bu eğrinin solunda olmalı Su İçeriği Water content

8 Dry density (ρ d ) Kuru birim hacim ağırlık E 2 (>E 1 ) Enerjinin Etkisi Artan Enerji Seviyelerinde: Daha düşük optimum su içerikleri Daha yüksek kuru bha E 1 Su Water İçeriği content

9 SIKIŞTIRMA DENEYLERİ 1. Standart proktor kompaksiyon deneyi: 2.5 kg. tokmak, 30 cm. yükseklikten düşürülerek, D=10 cm., H=11.6 cm. olan silindirik ve V=944 cm 3 hacmındaki zemin 3 tabaka halinde 3 x 25 = 75 darbe ile sıkıştırılır. Uygulanan enerji 590 kj/m 3 tür. 2. Modifiye proktor kompaksiyon deneyi: 4.5 kg. tokmak, 45 cm. yükseklikten düşürülerek, D= 10cm., H=11.6 cm. olan silindirik ve V= 944cm 3 hacmındaki zemin 5 tabaka halinde 5 x 25 = 125 darbe ile sıkıştırılır. Uygulanan enerji 2700 kj/m 3 tür.

10 Laboratuvar Kompaksiyon Deneyleri - Kompaksiyon eğrisini elde etmek ve optimum su içeriğiyle maksimum kuru bha nı bulmak için belirli enerji seviyelerinde yapılır. Standart Proktor: 3 tabaka 25 düşüm (her tabaka için) 2.5 kg tokmak 300 mm düşüm yüksekliği hammer 1000 ml compaction mould Modifiye Proktor: 5 tabaka 25 düşüm (her tabaka için) 4.5 kg tokmak 450 mm düşüm yüksekliği

11 ARAZİDE KOMPAKSİYON Arazide kompaksiyon, aşağıda belirtilen sıkıştırma araçlarıyla yapılır. 1-Silindirler (Düz, keçi ayaklı, lastik tekerlekli) 2-Vibratörler (Silindir, plak, kiriş) 3-Tokmaklar Genel olarak daneli zeminler için düz silindirler, vibratörler, kohezyonlu zeminler için ise keçi ayaklı silindirler, lastik tekerlekli pnömatik sıkıştırıcılar, her iki cins zemin için ise tokmaklar sınırlı alanlarda uygundur. Sıkştırma işlemi sonucunda işin önemine göre laboratuarda elde edilen kuru birim hacim ağırlığının en az %90-95 inin sağlanması istenir. Sıkıştırma en çok cm lik tabakalarla yapılır.

12 Arazide Kompaksiyon Arazi sıkıştırma araçları Düz Silindir Vibratör Lastik tekerlekli silindir Keçi ayaklı silindir

13 Arazideki kompaksiyonun kontrolü izafi (rölatif) kompaksiyon parametresi ile yapılır. Rölatif kompaksiyon ( Sııkışm oranı) = γ k γ k ( Arazide) ( Laboratuarda) Arazideki kuru birim hacim ağırlık, yerinde birim hacim ağırlık deneyleri ile elde edilir. Çukur hacmi, su ile, kum konisi veya hava ile bulunabilir.

14 Kompaksiyon Kontrolü Sıkışmanın uygulamada düzenli bir şekilde kontrol edilmesi gerekir m 3 sıkışmış zemine bir deney Minimum kuru bha Su içeriği değişimi Arazide kuru bha değerini elde etmek için kum konisi deneyi nükleer yoğunluk ölçme deneyi yapılır

15 Kompaksiyon Kontrol Deneyi γ ω Kompaksiyon parametreleri γ k,arazi =? ω arazi =? Karşılaştır! Sıkıştırılmış Zemin

16 ZEMİN CİNSİNE UYGUN SIKIŞTIRMA ARAÇLARI ARAÇ UYGUN ZEMİN UYGUN OLMAYAN ZEMİN Düz silindir GW,SW,ML,CL SP-SM,CH Keçi ayaklı silindir SC,GC,CL,CH GP,GW,SP,SW Lastik tekerlekli sıkıştırıcılar GW,SW,SM,ML,CL CH,OH Titreşimli silindir GW,SW (Kil içermeyen) CL,CH,ML,MH,OH

17 Düz silindirler: Zemin yüzeyi ile %100 temas yaratır. Zemine 4 kg/cm 2 ye kadar basınç uygularlar. Lastik tekerlekli sıkıştırıcılar: Birbirine yakın çok sayıda lastik tekerleği olan ağır bir arabadan oluşan bu silindirler kohezyonlu ve kohezyonsuz zeminler için kullanılırlar. 7 kg/cm 2 ye kadar basınç uygularlar. Temas alanı %80 kadardır. Keçi ayaklı silindirler: Çelik ve silindirik bir gövde üzerinde ayak biçiminde çok sayıda çıkıntıdan (Alanları cm 2 ) oluşur. Temas alanı %8-12 uygulanan basınç kg/cm 2 dir.

18 Titreşimli silindirler: Silindirlerin üzerine titreşim yaratan makinalar yerleştirilerek basınç ve titreşimin etkisinden birlikte yararlanılır. Kohezyonsuz zeminler için idealdir. Vibratörler: büyük kompaksiyon makinelerinin kolayca giremediği yerlerde elle çalıştırılan titreşimli sıkıştırıcılardır. (25 x 25 cm)-(125 x 125 cm) boyutlarında olabilirler.

19 Düz Silindirler Arazide Kompaksiyon Sıkıştırma etkisi mm; Bu nedenle yüzeysel tabakalar için uygundur.

20 Vibratörler Arazide Kompaksiyon Küçük alanları sıkıştırmak için kullanılırlar Garnüler zeminler için uygundur

21 Keçi Ayaklı Silindir Arazide Kompaksiyon Killerde çok etkili

22 Daha derin (2-3m) sıkıştırmalarda kullanılırlar (Hava alanları vb.) Çarpmalı Silindirler Arazide Kompaksiyon

23 Dinamik Kompaksiyon - Zemine yüksekten ağırlık düşürülmesi Granüler zeminler dolgu alanlar ve karstik ortamlar için uygundur. Ağırlık Düşme etkisiyle oluşan çukurlar (to be backfilled)

24 Dinamik Kompaksiyon Ağırlık Kütle = 5-30 ton Yükseklik = m