ZEMİNLERDE CALİFORNİYA TAŞIMA ORANI TAYİNİ DENEYİ (CBR)

ZEMİNLERDE CALİFORNİYA TAŞIMA ORANI TAYİNİ DENEYİ (CBR)

Bu deney, kesit alanı 19,35 cm3 olan silindirsel bir pistonu belirli bir hızla zemine iterek elde edilen yük- penetrasyon bağlantısının (Kaliforniya taşıma oranı) bulunmasını kapsar

Penetrasyonun herhangi bir değeri için ölçülen yükün standart bir yüke oranı olarak tanımlanan CBR genellikle 2,5 mm’lik penetrasyon için verilir. Ancak 5 mm’lik bir penetrasyon için daha büyük bir değer çıkarsa büyük olan değer verilir.

Pistonun boyutları nedeniyle deney sadece tane büyüklüğü en çok 20 mm olan malzeme için uygulanır. Numunenin hazırlanışı, CBR deneyinde elde edilen sonuçları büyük ölçüde etkiler. Su içeriğinin oldukça yüksek olduğu kohezyonlu zeminlerde (CBR değeri %5 den küçük) bu deneyin doğru değerler vermediği görülmüştür. Dolayısı ile bu deney daha çok yolların ve hava alanlarının tabanını oluşturan zeminlerin oldukça kuru olduğu tropik bölgelerde uygulanmaya elverişlidir.

1.1.Deneyin Yapılışı

1.1.1. Deney Araç Gereç ve Ekipmanları Hazırlamak

Bu deney için kullanılacak araç gereç aşağıdadır.

 Elekler: 5 ve 20 mm’lik elekler

 Silindirik metal kalıp: Çapı 15,2 cm, yüksekliği 12,7 cm, taban ve üst plaka 5 cm yüksekliğinde takıp çıkarılabilen yaka

 Metal disk ve sap: Numunenin statik sıkıştırılması için 15 cm çapında ve 5 cm kalınlığında 3 metal disk, disklere vidalanabilen bir sap

 Metal piston: Kesit alanı 19,35 cm2, uzunluğu 25 cm olan silindirik piston

 Deney sırasında uygulanacak yükü, piston aracılığı ile zemine aktaran bir makine, bu makinenin yükü ölçen bir aygıtı olması ve yükü denetlenebilen bir hızla vermesi gerekir.

 Mikrometre: Piston penetrasyonunun ölçülmesini ve penetrasyon hızının denetlenebilmesini sağlayacak 0,01 mm bölüntülü, 25 mm kapasiteli göstergeli

 Ağırlık: İç çapı 5,24-5,4 cm, dış çapı 14,60-14,92 cm ve her birinin ağırlığı 2,27 kg olan halka biçiminde 3 ağırlık

 Metal tokmak: 5,1 cm çapında dairesel tabanı olan 4,5 kg ağırlığında, tokmağın sert düşüşü 45,8 cm’ye kadar ayarlanabilmelidir.

 Basınç aleti: Statik sıkıştırma için en az 50 cm2 alanındaki iki yatay plakası arasında en az 30 cm’lik bir aralık bulunan ve 25000 kg kapasiteli

 Çelik çubuk: 13-20 mm çapında ve 38 cm uzunluğunda çelik bir çubuk

 Cetvel: 30x2,5x3 cm çelik cetvel

 Bir maket bıçağı

 Numunenin suda bekletilmesi sırasında yüzey hareketini ölçecek bir alet

 Terazi: 5 g duyarlıkta 25 kg kapasiteli

 Su içeriğinin saptanması için gerekli aletler

 15 cm çapında süzgeç kâğıdı

1.1.2 Deney Numunesini Hazırlamak

Deney 20 nu.lı elek altına geçen malzeme üzerinde yapılmalıdır. Deney, genellikle zeminin kazı anındaki doğal su içeriğinde yapılır ancak başka su içeriği değerlerinde de yapılması gerekebilir. Değişik su içeriklerinde deney yapılacağı zaman, numuneler açıkta kurutulmuş ve 5 mm’lik eleğin üstünde kalan topakları ufalanmış zemine istenilen miktarda su ilave edilerek elde edilir. Bu gibi durumlarda zemini çok iyi karıştırmak ve imkân varsa sıkıştırma işleminden önce kapalı bir kap içerisinde 24 saat bekletmek gerekir.

Kullanılmakta olan sıkıştırma metotları aşağıdadır:

 Statik sıkıştırma; 1. metot, 2. metot

 Dinamik sıkıştırma; 1. metot, 2. metot, 3. Metot

Numunenin suda bekletilmesi; CBR deney numunelerinin suda bekletilme işlemleri her zaman uygulanmaz ancak bazı koşullar altında böyle bir işleme başvurulması gerekebilir.

1.1.3 Numuneyi Basınç Aletine Koymak ve Penetrasyon Değerlerini Ölçmek

Kalıp, taban plakası takılmış ancak üst yüzeyi açık olarak içindeki numuneyle birlikte basınç aletinin plakası üzerine yerleştirilir. Numunenin üzerine gerekli görülen ağırlıklar konur. Penetrasyon pistonu, taşıma oranı % 30’un altında olan zeminler için 4,5 kg’lık bir yükle, taşıma oranı % 30’dan yüksek olan zeminler için ise 22,5 kg’lık bir yükle numunenin yüzeyine oturtulur ve dakikada 1,20 mm’lik hızla zemine itilir. Yük okumaları 0,625-1,25-1,875-2,50-5,00-7,50-10-12,5 mm’lik penetrasyonlarda alınır.

1.1.4 Numune Yüzeyini Düzeltmek

Piston kaldırılır ve numune yüzeyinde bırakmış olduğu girintiler doldurularak ve çıkıntılar çelik cetvelle kesilerek numunenin yüzeyi düzlenir.

1.1.5. Ters Yönde Penetrasyon Değeri Ölçmek

Numunenin her iki ucu da denenecekse taban plakası kalıbın altından üst ucuna takılır ve kalıp, içindeki numuneyle birlikte ters çevrilir ve 3 numaralı işlemler numunenin diğer ucu için de uygulanır.

1.1.6 Numunenin Su İçeriğini bulmak

Penetrasyon deneyleri tamamlandıktan sonra numunenin iki ucundaki yüzeylerin hemen altından her biri 350 g dolayında olan numuneler alınıp su içerikleri tespit edilir.

w1 : Yaş numune ağırlığı

wk : Kuru numune ağırlığı

w : Su muhtevası (Zemin içindeki su ağırlığının/ zemin kuru ağırlığına oranıdır.)

Ww : Su ağırlığı

1.1.7. Temizlik

Deney bitirildikten sonra kullanılan araç gereçler usulüne uygun olarak temizlenir. Kullanılan ekipman laboratuarda ilgili yerlerine yerleştirilir.

1.1.8 Hesaplamalar ve Deney Raporu Hazırlamak

 Yük- penetrasyon eğrisi

Penetrasyon değerleri ve bunlara karşılık olan piston yükleri bir grafik kâğıt üzerine işaretlenir ve elde edilen noktalar arasından düzgün bir eğri çizilir. Bu eğri, normal olarak dışarıya doğru dışbükeydir, eğrinin başlangıç kesimi yukarıya doğru içbükeyse bir düzeltme yapmak gerekir. Eğimin en yüksek olduğu noktadan bir teğet çizilir (Şekil 1.2). Penetrasyon eksenini kesecek şekilde uzatılır. Bundan sonra eğri, teğetle penetrasyon ekseninin kesişme noktası ile çakışacak biçimde sola kaydırılır. Bu CBR değerinin bulunacağı düzeltilmiş eğriyi verir.

 Kaliforniya taşıma oranı hesaplaması

%100 CBR değerine karşılık olan standart yük- penetrasyon şu değerlerle tanımlanır: 1,25 mm’lik penetrasyonda 860 kg 2,5 mm’de 1360 kg 5,0 mm’de 2040 kg, 7,5 mm’de 2585 kg, 10 mm’de 3130 kg ve 12,5 mm’de 3590 kgf. Belirli bir penetrasyonu sağlayan yükün aynı penetrasyonu standart eğri üzerinde sağlayan yüke oranı, o penetrasyondaki CBR değeri olarak tanımlanır.

CBR değeri 2,5 mm’lik ve 5,0 mm’lik penetrasyonlarda hesaplanır ve elde edilen bu iki değerden büyük olanı zeminin CBR değeri olarak kabul edilir.

Yük- penetrasyon eğrisini Şekil 1.3’teki çeşitli CBR değerleri için çizilmiş eğrilerin bulunduğu bir grafik kâğıdı üzerine çizmek büyük kolaylık sağlar. Bu durumda CBR değeri, herhangi bir hesaplama gerekmeksizin doğrudan okunabilir.

Şekil 1.4: CBR deney sonuçlarının değerlendirilmesinde kullanılan standart yük penetrasyon eğrisi

 Suda bekletilmiş numunelerin kuru birim ağırlığının hesaplanması:

Zeminlerin yaş birim hacim ağırlığı (γn) aşağıdaki formüller yardımıyla hesaplanır. Statik metotla veya titreşimle sıkıştırılmış numuneler için şu formül kullanılır:

γn = 0,000431 W1 (t/m3)

Burada W1: Kalıbı doldurmak için gerekli zemin ağırlığı (g)

Dinamik metotla sıkıştırılmış numuneler için şu formül kullanılır:

γn = 0,000431 (W3-W2) (t/m3)

Burada W2: Kalıpla taban plakasının ağırlığı (g)

W3 : Kalıp, taban plakası ve kalıptaki zeminin ağırlığı (g)

Zeminin kuru birim hacim ağırlığı:

γk =100 / 100-w

w: Zeminin su içeriğidir. (%)

 Sonuçların sunuluşu:

Kaliforniya taşıma oranı % 30’a kadar değerler için % 1 yakınlıkla % 30 ile % 100 arasındaki değerler için % 5 yakınlıkla, % 100’den büyük değerler için % 10 yakınlıkla verilir. Sıkıştırma metodu ile ilgili ayrıntılar, zeminin kuru birim hacim ağırlığı, deneyden sonraki su içeriği ve suda bekletilmişse bu bekletilme süresi ayrıca belirtilmelidir. Genellikle, deney sonuçları numunenin alt ve üst ucu için ilgili su içerikleri ile birlikte, ayrı ayrı verilir. Ancak sonuçlar, ortalama taşıma oranından %10’dan daha az bir sapma gösteriyorsa sonuçların ortalaması verilir.

Şekil 1.6: CBR deneyi için suda bekletilen numunenin yüzey hareketini ölçmeye yarayan alet

T.C. MİLLÎ EĞİTİM BAKANLIĞI

İNŞAAT TEKNOLOJİSİ

TAŞIMA ORANI VE KAYMA DAYANIMI

582YIM505

Ankara, 2011