1) Kazı Makineleri : Dozer, greyder, kompresör ve darbeli deliciler, ekskavatörler 2) Yükleyiciler (Loader): Paletli ve lastik tekerlekli loaderler 3) Taşıma Araçları : Damperli kamyonlar 4) Sıkıştırma Yapan Makineler : Çeşitli silindirler 5) Taş Kırma Makineleri : Konkasörler ve elekleri ZEMİNLERİN SIKIŞTIRILMASI (KOMPAKSİYON) KOMPAKSİYON ETKİSİ Genel olarak kazılıp bir yere konan zeminlerin taşıma kabiliyeti, taneler arasında bulunan hava ve sudan dolayı azdır. Yüklendiği zaman büyük deformasyonlara uğrayan bu zeminlerin taşıma kabiliyetini artırmak için tanelerin birbirine yaklaştırılıp aradaki fazla hava ve suyu uzaklaştırmak amacıyla sıkıştırılması gerekir. Böylece zeminlerin bir taraftan taşıma kabiliyeti artırılmış, diğer taraftan da zararlı etkiler yapan suyu alma kabiliyeti de azalmış olur. Ulaşım yollarında da trafik yükü altında deformasyonu imkan ölçüsünde azaltabilmek bu bakımdan önem taşımaktadır. Normal Zemin ve Sıkıştırılmış Zemin (Yarbis, 2015) ZEMİNLERİN SIKIŞTIRILMASININ SAĞLADIĞI YARARLAR ZEMİN SIKIŞTIRMASINDA ETKİLİ FAKTÖRLER Zeminin taşıma gücü artırılır. Zeminin geçirimliliği azalır, zemine daha kararlı bir yapı kazandırılır. Böylece zeminin su alarak, hacim değişiklerine uğraması azaltılır. Sıkıştırma Makinası ile ilgili Faktörler Zeminle İle İlgili Faktörler Sıkıştırma Yöntemi İle İlgili Faktörler Zemin sabit, hareketli yükler altında yapacağı oturmalar azaltılır. Makinenin Cinsi Zemin Cinsi (Tane, Kohezyon v.b.) Tabaka Kalınlığı Makinenin Tipi Rutubet Derecesi (Nem Oranı) Geçiş Sayısı Makinenin Karakteristik Özellikleri 1
ZEMİNLE İLGİLİ FAKTÖRLER ZEMİNLE İLGİLİ FAKTÖRLER Zeminler sıkıştırma tekniği bakımından kohezyonlu (kil ve silt) ve kohezyonsuz (kum ve çakıl) zeminler olmak üzere iki tiptir ve tabiatta karşılaşılan zeminler genellikle bunların değişik oranlarındaki karışımları şeklindedir. Her cins zemin için minumum enerji ile maksimum sıkışmayı sağlayan optimum bir nem oranı vardır. Nem oranının bu değerden az olması sıkıştırmayı güçleştirir, çok olması ise maksimum sıkıştırma elde edilmesine engel olur. 1) Tabaka kalınlığı: Zeminler belirli kalınlıktaki tabakalar halinde serilir ve tabaka tabaka sıkıştırılırlar. Tabaka kalınlıklarının zemin cinsine ve makinanın tipine uygun olarak seçilmiş olması gerekir. Tabaka kalınlığının küçük seçilmesi durumunda ise gerekli geçiş sayısının artması nedeniyle verim düşer. 2) Geçiş Sayısı: Sıkıştırma işleminin tekrarlanma (geçiş sayısı) gerekli sıkışma sağlanacak şekilde seçilmiş olmalıdır. Bir zeminin sıkışma derecesi Proctor oranı adı verilen 100. Y1/Y2 oranı ile ifade edilir ve bu oranın 100 den küçük olmaması gerekir. Y1: Zeminin arazide yapılan sıkışma sonucu elde edilen kuru birim ağırlığı Y2: Aynı malzeme ile laboratuvar denemeleri sonucu elde edilen kuru birim ağırlığı Kompaksiyon Eğrisi (Binal, 2015) Uygulamada çeşitli geçiş sayıları ve çeşitli tabaka derinlikleri için Proctor oranları bulunduktan sonra, bu oran 100 den küçük olmayacak şekilde, en uygun tabaka kalınlığı ve en uygun geçiş sayısı belirlenir. LABORATUVARDA PROKTOR TESTİ ARAZİDE KOMPAKSİYONUN (SIKIŞMA) ÖLÇÜLMESİ Çok Kullanılan Yöntemler Proctor Aleti (Anonim, 2015b) Proctor Testi ve Eğrisi (Anonim, 2015a) 1) Kum Konisi Yöntemi 2) Balon Yöntemi 3) Nükleer Yöntem 1) SİLİNDİRLER Silindirik Tekerleğin Yapısına Göre 1) Düz Silindirler 2) Keçi Ayaklı Silindirler 3) Lastik Tekerlekli Silindirler Sıkıştırma Şekline Göre 1) Statik sıkıştırma yapabilen silindirler 2) Pnömatik sıkıştırma yapabilen silindirler 3) Vibrasyonlu sıkıştırma yapabilen silindirler 4) Osilasyonlu sıkıştırma yapabilen silindirler 2) TOKMAKLAR 3) VİBRATÖRLER 2
Silindirler, sıkıştırılması gereken temel malzemenin (toprak, stabilize) veya asfalt karışımı malzemenin sıkıştırılması ve düzlenmesi amacıyla kullanılan iş makineleridir. Silindirler; özellikle yüke dayanıklı gevşek zemin, yol alt yapısı, yol tabakası ya da benzeri yüzeyleri sıkıştırılması amacıyla üretilmiştir. Düz silindirlerde statik etki söz konusudur ve bu etki doğrusal silindir basıncına yani silindirin 1 cm genişliğine gelen ağırlığına bağlı bulunmaktadır. Düz silindirler sıkıştırmada düz ve pürüzsüz bir yüzey oluştururlar. Buna karşılık önce malzemenin üst kısmında sıkı bir tabaka oluştuğu için alt kısımdaki fazla su ve havanın kaçması zorlaşır ve bu nedenle de etki derinliği az, sıkıştırılabilen tabaka kalınlığı küçüktür. Keçi ayaklı silindirler bir traktör tarafından çekilmek üzere bir çerçeveye yataklandırılmış olan çevresinde radyal çıkıntılar bulunan içi boş silindirlerdir. Düz silindirler bugün orman yollarında özellikle stabilize malzeme ile yapılan üst yapıların sıkıştırılmasında kullanılabilmektedir. Bunun dışında çakıl, kırmataş ve bitümlü kaplamaların sıkıştırılmasında kullanılmaktadır. İyi bir sıkıştırma yapabilmek için tabaka kalınlığının ayak uzunluğundan fazla olmaması gerekir ve bunların uzunluğunda maksimum 21 cm dir. Olumlu Yönleri Sıkışma aşağıdan başladığı için tabakanın alt kısmında hava ve su oyukları dışarı çıkabilir ve bütün tabakaların iyice sıkışması mümkün olur. Sıkıştırılan tabakanın yüzeyindeki çukurlar tabakaların iyice kaynaşması mümkün olur. Lastik Tekerlekli Silindirler Lastik tekerlekli silindirler, lastik tekerlekli taşıtların toprak yollar üzerindeki sıkıştırma etkisi örnek alınarak geliştirilmiştir. Bir veya iki dizili olarak imal edilen lastik tekerlekli silindirlerde tekerlekler sabit bir aks üzerine takılmış olmayıp ikişer ikişer mafsallı olarak şasinin altına tespit edilmiştir. Lastik tekerlekli silindirlerin sıkıştırması, makinenin kendi ağırlığı (statik ağırlığı) ve lastiklerin yüzeyde oluşturduğu şekil değiştirme veya yoğurma etkisi ile olur. Olumsuz Yönleri Tabaka kalınlığının 21 cm ile sınırlı olması Fazla sayıda geçişe ihtiyaç göstermesi Yuvarlanma direncinin fazla olması Son tabakanın üst yüzeyinin tam sıkıştırılmaması ve çukurların oluşması Kohezyonsuz zeminlerde kullanılamaması Zeminlerin sıkıştırılması sırasında tekerlekler bazı sert ve sıkıştırılamayan noktalarda aşağı ve yukarı oynayabilir olduğundan böyle zeminlerde bütün yüzeye aynı şekilde basınç etkisi uygulanmış olur. 3
Lastik tekerlekli silindirlerde, keçi ayaklı silindirlere nazaran daha az geçiş sayısı ile daha kalın tabakları sıkıştırmak mümkündür ve karşılaşılan yuvarlanma direnci daha azdır. Genel olarak killi kum vb. orta kohezyonlu zeminlerin sıkıştırılması için elverişli olan lastik tekerlekli silindirler stabilize yol malzemesi gibi gronülometrisi iyi olan zeminler için de kullanılabilir. Statik Sıkıştırma Yapabilen Silindirler Statik sıkıştırma, sıkıştırılacak tabakaya makine tamburunun kendi ağırlığının etkisi ile yüzeye dik oluşan basıncın oluşturduğu sıkıştırmaya denir. Bu yolla karışık malzemenin iç sürtünmesi yenilir ve malzemenin mineral taneleri hareket ederek kendi kendilerini daha yoğun bir konuma getirirler. Malzemenin içindeki boşluk oranı azaltılır ve sıkıştırma sağlanır. Vibrasyonlu Sıkıştırma Yapabilen Silindirler Vibrasyonlu silindirlerle sıkıştırma; tamburda oluşturulan titreşimlerin etkisi ile yol veya asfalt malzemenin sıkıştırılması sağlanır. Bu dinamik kuvvetler yol eksenine dik olarak meydana getirdiği etki ile karşılıklı sürtünmeyi azaltarak kendi kendilerini daha yoğun bir konuma getirecek şekilde taneleri harekete geçirirler. Vibrasyonlu silindirler çift tamburlu olabileceği gibi kombine silindirler de olabilir. Statik Sıkıştırma (Megep, 2014) Statik Tamburlu Silindir (Megep, 2014) Vibrasyonlu Sıkıştırma (Megep, 2014) Çift Tamburlu Vibrasyonlu Silindir (Megep, 2014) Osilasyonlu Sıkıştırma Yapabilen Silindirler TOKMAKLAR Osilasyonlu silindirlerle sıkıştırma; tamburda oluşturulan eksenel titreşimlerin etkisi ile yol veya asfaltmalzemenin sıkıştırılmasısağlanır. Osilasyonlu silindirler, statik ve vibrasyonlu silindirlere nazaran yeni teknolojik gelişmeleri taşıyan bir silindir çeşididir. Özellikle asfalt malzemesinin sıkıştırılmasında yol yüzeyinin düzgünlüğü mükemmelbir sonuç vermektedir. Osilasyonlu Sıkıştırma (Megep, 2014) Osilasyonlu Silindir (Anonim, 2015c) 4
VİBRATÖRLER TAŞ KIRMA (KONKASÖR) VE ELEME MAKİNELERİ KONKASÖR Ulaşım yollarında genellikle taşa olan gereksinme büyükdeğildir. Sanat yapılarında ve bu arada istinad duvarları ile menfez ve köprülerin kenar ayakları ile büzlerin baş duvarlarının yapımında söz konusu olur. Büyük boyutlu taş veya kaya parçalarının kırılarak daha ufak boyutlu malzeme durumuna getiren makinelerin genel adıdır. Genellikle yol geçkisi boyunca mevcut münferit kayalarla, kazı sırasında ortaya çıkan kayalık kesimlerin patlayıcı maddelerle parçalanması ve sökülmesi ile elde edilen taş belirtilen amaçlar için yeterli olmaktadır. Kırma Sistemine Göre Taş Kırma Makineleri Taş Kırma Makinelerinin Verimi 1) Makinenin büyüklüğü 1) Çeneli 2) Konik 3) Çekiçli 2) Taşın cinsi 3) Kırılacak taşın büyüklüğü ile ilgili olup 20-40 metreküp\gün arasındadır. 4) Silindirik 5) Tamburlu Orman yolları için bunlardan çeneli ve silindirik tipler en uygun olanıdır. Bu makinelerde taşlar biri sabit diğeri oynak iki çene ya da iki silindir arasında kırılmaktadır. Çene veya silindirler istenen büyüklüğe göre ayarlanabilir. 5
ELEME MAKİNELERİ ELEME MAKİNELERİ ÇEŞİTLERİ Taş kırma makinelerinde kırılan malzemenin büyüklüklerine göre sınıflandırılmasını sağlamaktadır. 1) Tamburlu eleme makinaları Çalışma prensibi bakımından dönen delikli silindirden oluşur. 2) Sarsıntılı eleme makinaları Eğimli durumdaki hareketli ve delikli bir elek levhasından oluşur. Orman yolları yapımında kullanılan taşınabilir taş kırma makineleri için daha çok tamburlu eleme makinaları söz konusu olmaktadır. Taş kırma ve eleme makinelerinin kullanılmasıyla ilgili olan önemli noktalar şunlardır; Taş kırma makinesi; taş ocağında yatay bir zemin üzerine oturtulmalı ve çalışma esnasında yerinden oynamayacak şekilde tespit edilmelidir. Taş kırma ve eleme makinesinin verimli bir şekilde çalışmasını sağlamak üzere makineye kırılmak üzere gelen taş ile makineden çıkan taşın miktarı arasındaki ilişki çok iyi şekilde düzenlenmelidir. KOMPRESÖRLER VE MATKAP TABANCALARI Taş kırma makinası; taş ocağında kırılmış taşın vasıtaya yüklenmesinin aşağı doğru cereyan edeceğişekilde yerleştirilmelidir. KOMPRESÖRLER VE MATKAP TABANCALARI KOMPRESÖR Hava hacmini küçültmek suretiyle hava basıncını arttırmak için kullanılan makinelerdir. Ulaşım yolları yapımında kayalık kesimlerin geçilebilmesi için patlayıcı maddelerin yerleştirileceği lağım deliklerinin açılmasında basınçlı hava sağlayan kompresörler ile bununla çalışan matkap tabancalarından yararlanılmaktadır. 6
KOMPRESÖR ÇEŞİTLERİ 1) Pistonlu kompresörler Havayı sıkıştırma işlemi silindir içinde hareket eden bir piston vasıtasıyla gerçekleştirilir. 2) Rotary Tip kompresör Kompresör içinde dönen elemanların hareketi yardımıyla sıkıştırmayı sağlarlar. Bugün daha çok Rotary Tip Kompresörler üretilmekte ve kullanılmaktadır. Kompresörlerin kullanılmasında göz önünde bulundurulacak hususlar; 1) Motor, yakıt tankı, basınçlı hava deposu bulunur. 2) Kendinden tahrikli olanlarayrıca bir çekiciye ihtiyaç göstermezler. 3) Uzun bir basınçlıhava sevk borusuna da ihtiyaç göstermezler. 4) Çekili olan tiplerde genellikle 80 m kadar uzunlukta lastik hortum kullanılmaktadır ve bu patlamalarsırasında kompresörün zarargörmemesiiçin gereklidir. 5) Taşıma güçlüğü nedeniyle hemen daima çekili olan hafif tip kompresörlerin kullanılması gereklidir. Bunlar daha az sayıda (2 veya 3) matkap tabancası çalıştırdıkları için işin hızı dolayısıylaverimleribüyük tiplere nazaran daha azdır. 6) Basınçlı hava ile çalışan (pnömatik) el aletleri genellikle 5-6 atm basınçlı havayı gerektirirler, kayıpları göz önüne alındığında kompresörlerin 6-7 atm basınçlı hava sağlamaları gerekir. Orman yolları yapımında kullanılan kompresörlerle ilgili bazı teknik bilgiler şunlardır; MATKAP TABANCALARI 1) Kompresörler, basınçlı havanın sürekli olarak aynı düzeyde bulunmasını sağlar. 2) Üretilen basınçlı hava matkap tabancalarına 16-19 mm çapında lastik hortumla sevk edilir. 3) Ulaşım yollarında kullanılan darbeli hafif tip delicilerin ağırlığı 12-23 kg ve kullanıldığı 5-6 atm basınçlı hava miktarı da 1.3-2.0 metreküp\dakikadır. Esas itibariyle bir kişi tarafından kullanılabilecek boyutta ve darbe ile çalışan tipte basıncıhava ile işleyen bir alettir. Tabancaya bir kelepçe ile tespit edilip çıkarılabilen matkaplar çelik malzemeden yapılmıştır ve matkabın ucuna kadar uzayan ince bir kanaldan geçen basınçlı hava açılmakta olan lağım deliği içinde oluşan ve kaya tozu adı verilen ince taneciklerin dışarı üfürülmesini sağlar. MATKAPLARIN ÖZELLİKLERİ KAYNAKLAR Anonim, 2015a., http://www.civil.uwaterloo.ca/maknight/courses/cive353/lectures/week%203/compaction.pdf (Erişim Tarihi 09.04.2015). 6 m ye kadar uzunluklarda olmakla birlikte orman yollarında genellikle 0.80-1.60-2.40 ve 3.20 m standart boylardakiler kullanılmaktadır. Delme çalışmalarına önce kısa matkapla başlanıp derinlik arttıkça bunlar sırası ile daha uzun olanlar ile değiştirilmektedir. Matkap uçları sert metalden yapılmakta ve aşındıkça çıkarılıp değiştirilmektedir. Anonim, 2015b., http://www.jeotest.com/images/1_o(28).jpg (Erişim Tarihi 09.04.2015). Anonim, 2015c., http://www.uzmanlarismakinalarikursu.com/resimler/images/makineler/osilasyonlutandem-silindir.jpg (Erişim Tarihi 09.04.2015). Bayoğlu, S.,1997, Orman Transport Tesisleri ve Taşıtları, İ.Ü. Yayın No: 3649, Orman Fakültesi Yayın No: 434, İstanbul Binal, A., 2015, Kompaksiyon, http://yunus.hacettepe.edu.tr/~adil/4_kompaksiyon.pdf (Erişim Tarihi 02.04.2015) Gürcanlı, E., 2015, Yapı Makinaları Yönetimi Ders Notu, http://civil.emu.edu.tr/courses/insa394/10.hafta_y%c3%9ckleme_siki%c5%9etirmamak%c 4%B0NALARI.pdf (Erişim Tarihi 02.04.2015). Megep, 2014., Motorlu Araçlar Teknolojisi, Yol Silindirleri, http://megep.meb.gov.tr/mte_program_modul/moduller_pdf/yol%20silindirleri.pdf (Erişim Tarihi 02.04.2015). Yarbis, 2015, Zemin Özelliklerinin İyileştirilmesi, Zeminlerin Kompaksiyonu, http://www.yarbis1.yildiz.edu.tr/web/usercoursematerials/koc_e4ba47004033c5f0cf01f596578ae 284.pdf (Erişim Tarihi 02.04.2015). 7