ELEK ANALİZİ VE GRANÜLOMETRE EĞRİSİ

AGREGA DENEYLERİ / ELEK ANALİZİ 

(AGREGA GRADASYONU)

İnşaat alanında yapı taşına dolaylı veya dolaysız katılan agregaların gradasyonunu test etmek için elek analizi yapılır. Laboratuvar ortamında yapılan bu deneyde zeminde ve altyapı hendeklerinde kullanılan dolgudan en iyi sıkışılabilirliği sağlamak için veya betona katılacak agreganın en iyi mukavemeti sağlayacak granülometrik dağılışını elek analizi yöntemi ile belirleriz.

Zeminler farklı geometri ve boyutlardaki danelerin bir araya gelmesi ile oluşurlar. Zeminleri oluşturan bu danelerin zemin içerisindeki dağılımları zeminlerin mühendislik özelliklerini önemli ölçüde etkilemektedir. Bu nedenle zeminleri sınıflandırırken zemini oluşturan danelerin dağılımı da etken olmaktadır. Elek Analizi deneyi ile zeminleri oluşturan danelerin zemin içerisindeki dağılımı tespit edilir.

Zemini oluşturan danelerin zemin içerisindeki dağılımın tespit edilmesi amacı ile elek analizi yapılır. Bu deney ile zemin içerisindeki ince kum boyutunda ve daha iri tanelerin dane çapı dağılımları elde edilir. Ayrıca zemin içerisindeki kil ve siltin toplam miktarı da bu deney sonunda elde edilebilir.

Deneyde ASTM elek seti, terazi, tepsi, kürek, fırça ve 1500 gr zemin numunesi kullanılacaktır.

Granülometri deneyi veya elek analizi birbirini izleyen şu üç işlem sonucu yapılır:

• Numunenin Alınması

Deney tamamen kuru numuneler üzerinde yapılır. Agrega rutubetli ise etüvde kurutulduktan sonra deneye tabi tutulur. Kum ve çakıl yığınının etek ve tepe kısmından numune alınmamasına dikkat edilmelidir. Yığının orta seviyesinden alınan numune en iyi şekilde agregayı temsil eder.

Deney için alınacak malzeme miktarı çok önemlidir. Taneler büyüdükçe granülometri bileşim gerçek durumuna kabil olduğu kadar yaklaşması için daha fazla miktarda malzeme üzerinde deney yapmak lazımdır.

• Eleme İşlemi

Gerekli koşulları yerine getiren numune,boyutu en büyük olan elek üstüne konur ve elemeye başlanır. Elekten geçenler boyutu en büyük olan elek üstünde toplanır ve bu elekten elenir. Genel olarak eleme işe özel eleme makineleri ile yapılmaktadır. Bu amaçla bir seri elek en küçük boyuttan başlayarak sıra ile üst üste geçirilir. En üste bulunan en büyük boyutlu elek üzerine numune konulduktan sonra elek takımı makineye yerleştirilir. Makinenin meydana getirdiği sarsıntı ve sarsma hareketleri sonunda 10-15 dakika içinde eleme işi sona erer.

• Tartma İşi

Eleme işlemi sonunda her elek üstünde bir miktar malzeme kalmış bulunmaktadır. En büyük boyutlu elek üstünde kalan agrega tartılır. Bu elekten hemen sonra gelen daha küçük boyuttaki elek üstünde kalan bir üst elek üstünde kalana elenerek tartılır ve bu işe sonuna kadar aynı şekilde devam edilir. Bu maksatla 0,1gr. duyarlılıklı bir terazi kullanılması yeterlidir.

Tanelerin Biçim Bakımından Kontrolü

İri agrega tanelerinin biçimlerinin bu cins malzemelerin karakteristikleri üzerinde gayet önemli etkileri vardır. En uygun biçimli agrega taneleri küre ve küp şeklinde kabul olduğu kadar yaklaşanlardır. Bu şekillerden çok ayrılan elemanlara kusurlu taneler denir.

Bir agrega içinde kusurlu malzemenin ne miktarda bulunduğunu anlamak için muhtelif metotlar ileri sürülmüştür. Bunların biri Fransız standardı (AFNOR) da kabul edilen metottur. Burada iri agreganın hacimsel katsayısı denilen hacimsel katsayısı denilen karakteristiği saptanmaktadır. Bir tanenin hacimsel katsayısı şu şekilde tanımlanmaktadır

ÖLÇME SAVAKLARI DENEYİ

ÖLÇME SAVAKLARI

Amaç: Ölçme savakları yardımıyla sıkışmayan bir akımdaki debi değerini veya savak katsayısını (Cs) bulmak amaçlanmaktadır.

Teori: Deney sırasında gözlenen bulguları aşağıdaki denklemler yardımıyla Q (debi) hesabında kullandık. savak katsayısı, gerçek debi, teorik debi arasında bağıntı elde edilir. 3 farklı yöntem için formüller aşağıda verilmektedir

Deney Düzeni ve Yöntemi: Suyun bir taraftan verilip diğer taraftan tekrar alınması şeklinde çalışan kanal tipi yapıda, mansaptan suyun boşalması sırasında önüne konulan engeller sonucu debi ve su yüksekliği değişimleri kontrol edildi. Gerçek debiyi bulmak için 30x30x10cm boyutlarında bir hacmin ne kadar sürede dolduğu tespit edildi.Q=V/t yardımıyla hesaplandı. Deney başlamadan önce enerji çizgisinin yüksekliği ölçülerek referans yüksekliği belirlendi.

Not: burada önemli olan hacmi hesaplanabilir veya hacmi bilenen bir hazneye kaynağından gelen suyu boşaltarak aynı zamanda kronometre tutulmasıdir. Hacmi bilinen bir hazneyse eğer hazne dolana kadar gelen suyun tamamı hazneye gelecek şekilde dolum yapılır ve suyun hazneye girdiği an ile haznenin dolduğu an kronometre yardımı ile süre hesaplanır ve Q=V/t  bağıntısı ile debi bulunur.

Bu uygulama genellikle içme ve kullanma suyu sağlamak amacıyla açılan kuyu tipi sondaj veya artezyen kaynaklardan çıkan suyun debisini ölçmek için kullanılmaktadır. Bir akarsuyun debisinin bu metodla ölçülmesi için çok daha büyük düzeneklere ihtiyaç vardır. Bir akarsuyun debisini ölçebilmek için tüm debiyi taşıyabilecek parshall savakları ve elktromanyetik debimetreler kullanılması gerekmektedir.

ORİFİS DENEYİ

1-AMAÇ

Bir deponun tabanından sıvı çıkışını sağlayan açıklıklara orifis (sukbe) denir. Bu deneyde ideal akım denklemleri yardımı ile bulunan debi ile gerçek debi arasındaki hız , daralma ve debi katsayılarının elde edilecektir.

Orifismetre,  ani daralan ve genişleyen akış bölgesine sahip olup, boru ve kanallarda akış hızını ölçerek akışın hacimsel debisini belirleyen bir ölçüm cihazıdır. Venturi ile karşılaştırılırsa orifislerin geometrisi daha basit olup imalatları daha kolaydır, daha ucuzdurlar, daha az yer kaplarlar. Buna karşılık venturilere göre daha fazla kalıcı basınç kaybına neden olurlar. Prensip olarak yukarıda venturiler için açıklanan teori orifislerde de geçerlidir. Ancak akış hareketi venturiye göre daha karmaşıktır. Dar kesit çıkışından sonra akış hareketinde biraz daha daralma olmaktadır. Ayrıca dar kesitten önce ve bilhassa sonra girdaplar oluşmaktadır. Bu nedenle basınç düşüşü tekrar geri kazanılamamakta ve önemli miktarda basınç kaybı oluşmaktadır. Debi hesabı için venturimetrede bulunan bağıntı burada da kullanılabilir. Ancak debi katsayısı Cd çok daha küçüktür. 

2-TEORİ

 Haznedeki suyun teorik hızı ve debisi,  Bernoulli denklemi yazılarak, gerçek debi ve hızı ise deneyle bulunup bu iki değer kullanılarak debi ve daralma katsayıları elde edilecektir. Bu işlemlerde kullanılacak formüller aşağıdadır:

Şekildeki orifise Bernoulli eşitliği uygulanırsa (2) ve (5) noktalarındaki teorik akış hızı;

 Burada; 

V2t: Orifis çıkışındaki akışkan hızı, teorik (m/s)

h: Orifisin orta noktasının sıvı yüzeyine uzaklığı (m) 

V5t: Orifisin dışında akışkan hızı, teorik (m/s) 

H: Orifis dışındaki noktanın orifis orta noktasına uzaklığı (m)

3- DENEYİN YAPILIŞI

Orifismetre akış ölçümü yapmak için kullanılan akışı engelleme mantığı ile çalışan bir düzenektir.

deney düzeneğinde memba kontrol vanası yardımıyla debiyi maksimuma ayarlayarak tanktaki su seviyesinin tankın üst seviyelerinde olması sağlanır. Debi maksimum seviyedeyken h, h’, Q ve 2 noktasındaki akımın çapı ölçülür.

Daha sonra vana istenilen h seviyesinde kısılarak düzeneğe su dolması sağlanır ve kronometre ile suyun hazneye dolma süresi kaydedilir. Her debi için h ve Q’ lar okunur.

STANDART BASINÇ DENEYİ

STANDART BASINÇ DENEYİ 

Amaç:

Bu deneyde amaç betonun basınç dayanımının ve gerilme deformasyon ilişkisinin belirlenmesidir. Malzemenin yük-şekil değiştirme ilişkisi tespit edilmek istendiğinde yükleme sırasında mekanik komperatör veya dijital deformasyon ölçerler kullanılır.

Teori:

Beton diğer birçok yapı malzemesi gibi basınç dayanımı yüksek, çekme dayanımı düşük bir malzemedir. Betonun çok düşük olan çekme dayanımı genellikle dikkate alınmadığından, üzerinde durulan en önemli özelliği, basınç dayanımıdır. Betonun standart basınç dayanımı, suda saklanmış 28 günlük, çapı 15 cm, boyu 30 cm olan silindir numunelerin eksenel basınç altındaki dayanımı olarak tanımlanır. Gerilme cinsinden ifade edilen dayanım, kırılma yükünün, silindirin alanına bölünmesiyle elde edilir.

Küp ve Silindirin Basınç Dayanımları ve Çatlama şekilleri:

Ülkemizde ve diğer bazı ülkelerde silindir yerine zaman zaman küp numuneleri de kullanılmaktadır. Küp ve silindir dayanımları arasındaki ilişkiyi saptayabilmek için çok sayıda deney yapılmıştır. Bu araştırmalar sonunda, silindir dayanımının küp dayanımına oranının, ortalama 0.80 – 0.85 olduğu bulunmuşsa da bir çok numunede bu oranın, 0.7’ ye kadar düştüğü veya 1.1’ e kadar yükseldiği gözlenmiştir.

Küpün keskin köşelerinde rötre nedeni ile gerilme yığılmaları olabilir. Küp deneyinde kırılma şekilde gösterildiği gibi eğik çatlakların oluşması ile başlar ve giderek bu çatlaklar numunenin bir piramit biçiminde kırılmasına neden olur. Eksenel basınç altındaki bir numunenin bu tür kırılışının nedeni, pres tablası ile numune arasındaki sürtünmeden oluşan yük eksenine dik kesme kuvvetleridir. Pres tablası ile numune yüzeyleri arasında sürtünme nedeni ile oluşan kesme kuvvetlerinin etkisi, yükün uygulandığı yüzeyden uzaklaşıldıkça azalmaktadır. Bunun doğal bir sonucu olarak numune yüksekliğinin kesit boyutuna oranı büyüdükçe, sürtünme etkisi kırılmayı daha az etkilemektedir. Bu nedenle yüksekliğinin kesit boyutuna oranı 2 olan silindir, oranın 1 olduğu küpe kıyasla daha güvenilir bir numune olmaktadır.

Betonun Gerilme – Deformasyon Özellikleri:

Betonun çekme dayanımı çok düşük olduğundan genellikle hesaplarda dikkate alınmaz. Beton için önemli olan, basınç altındaki gerilme –birim deformasyon ilişkisidir. Betonun basınç altındaki davranışını belirleyen σ-ε eğrileri, 150x300 mm’lik standart silindirlerin eksenel basınç çaltında denenmesinden elde edilir. Bu deneylerde uygulanan yük, silindirin kesit alanına bölünerek gerilme hesaplanır. Uygulanan yük kademeleri altında betonun birim deformasyonu da ölçülerek kaydedilir ve bu şekilde gerilme – deformasyon eğrisi elde edilir.

Gerilme Uyumu:

Gösterilen eğrinin diğer bir ilginç özelliği de, maksimum gerilme dayanıma karşılık olan birim kısalma εco aşıldığında, artan deformasyon altında gerilmelerin azalmasıdır. Kırılma anındaki birim kısalmada oluşan gerilme, maksimum gerilmeden düşüktür. Betonun σ-ε eğrisinin bu kuyruk kısmı ihmal edilemeyecek kadar önemlidir. Bu davranış sayesinde betonarme bir elemanda maksimum gerilmeye ulaşan bir lif, artan birim kısalma ile gerilmeleri başka liflere aktarabilir. Bu durumda en fazla zorlanan dış liflerdeki ezilme, maksimum gerilmeye karşı olan εco birim kısalmasında değil, εcu’ da oluşacaktır. Beton σ-ε eğrisinin kuyruk bölümünün var olması nedeni ile fazla zorlanan liflerin daha az zorlanan liflere gerilme aktarabilme özelliği “gerilme uyumu” olarak adlandırılır.

KONSOL KİRİŞ EĞİLME DENEYİ

Amaç: Eğilmeye maruz bir kiriş elemanın, farklı noktalarında meydana gelen birim deformasyon değerlerinin deneysel ve teorik olarak karşılaştırılması.


Teori: Bu deneyde “wheatson köprüsü” adı verilen elektriksel bir alet kullanılır. Deney malzemesi üzerine etkiyen kuvvetin yönüne paralel veya dik yönde yerleştirilen strain-gauge aleti bir rezistanstan ibarettir. Malzemenin boy değişimi ile rezistansın da boyu değişecektir. Bu değişim rezistansın direncinin değişmesine neden olur. Uçları wheatson köprüsüne bağlı olduğu için wheatson köprüsünde bir potansiyel farkı oluşur ve bu fark galvonometreden okunarak tespit edilir. Böylece malzeme bünyesinde meydana gelen deplasmanlar doğrudan okunabilir.

ÇELİK ÇUBUK ÇEKME DENEYİ

ÇELİK ÇUBUK ÇEKME DENEYİ

Amaç: Çelik çubukların çekme dayanımını, gerilme deformasyon ilişkisinin ve elastisite modülünün belirlenmesidir.. yani inşaat demirlerinin çekme dayanımlarının bulunması içindir.

Teori: Çelik, çekme ve basınç altında özelikler gösteren bir yapı malzemesidir. Çelikler imalat şekline göre iki gruba ayrılırlar:

• Sıcakta haddelenmiş çelik (doğal sertlikte): Bu tür çeliklerde istenilen kalitenin elde edilmesi için kimyasal bileşimlerindeki karbon, nikel, silisyum, manganez, krom ve vanadyum oranları ile oynanır. Bu oranlar ayarlanarak istenilen kalite elde edilmiş olur.

• Soğukta haddelenmiş çelik: Soğukta işlem görmüş çelikler, diğer tip çeliklere göre düşük ısılarda çekilip veya burularak imal edilir. Bu işlem sırasında moleküler yapı değişir. Bu nedenle çeliğin özellikleri değişir. Genellikle soğukta işlem gören çeliğin dayanımı artarken, deformasyon kapasitesi azalır.

Sıcakta haddelenmiş çelikte belirli bir akma sınırı vardır. Bu sınıra kadar gerilme-deformasyon ilişkisi doğrusaldır. Çelik akma sınırına gelmeden önce yükleme kaldırılırsa, çubuk ilk haline geri döner yani kalıcı bir deformasyon olmaz. Akma sınırına ulaşıldıktan sonra gerilme sabit kalırken deformasyonda hızlı bir artış olur. Bu bölgeyi gerilmenin arttığı pekleşme bölgesi izler. Gerilmedeki artış kopma noktasına kadar devam eder. Bu özellik bize çeliğin elastoplastik bir malzeme olduğunu gösterir. Doğal sertlikteki çeliğin gerilme-deformasyon eğrisinin doğru olan başlangıç kısmından yararlanılarak çeliğe ait elastisite modülü belirlenir.

Soğukta haddelenmiş çelikte belirli bir gerilmeye kadar doğrusal olan eğri bu noktadan sonra doğrusallığını kaybeder. Bu noktadan sonra malzeme elastik olma özelliğin kaybeder. Eğri yataya paralel bir duruma gelir ve çubuk zayıf olan bir noktadan kopar. Bu tür çelikte 0,002 birim uzamasında eğrinin doğrusal olan bölümüne paralel çizilerek, eğriyi kestiği yerdeki gerilme, akma dayanımı olarak kabul edilir.

Çekme deneyi standartlara göre hazırlanmış deney numunesinin tek eksende, belirli bir hızla ve sabit sıcaklıkta koparılıncaya kadar çekilmesidir. Deney sırasında, standart numuneye devamlı olarak artan bir çekme kuvveti uygulandığında, aynı esnada da numunenin uzaması kaydedilir.

Çekme deneyinin en büyük özelliği, deney sonucu bulunan malzeme özellikleri mühendislik hesaplamalarında doğrudan kullanılmasıdır. Çekme deneyi sonucunda numunenin temsil ettiği malzemeye ait aşağıdaki mekanik özellikler bulunabilir. - Elastisite modülü - Elastiklik sınırı - Rezilyans Akma gerilmesi - Çekme dayanımı - Tokluk - % uzama - % kesit daralması 2.Çekme Numuneleri Çekme deneyinde kullanılacak numunelerin biraz önce bahsettiğimiz özellikleri tam olarak hatasız bir şekilde çıkarabilmesi için, alındığı malzemeyi net bir şekilde temsil edebilmeleri şarttır.

BETON ASFALT KAPLAMA İLE BETON YOL KARŞILAŞTIRILMASI

BETON ASFALT KAPLAMA İLE BETON YOL KARŞILAŞTIRILMASI

Yeni Karayolu yapımında, yenileme çalışmalarında üstyapı seçimi büyük önem taşımaktadır. Seçim yapılırken üstyapı tiplerini teknik ve ekonomik yönden karşılaştırmak ve ülke koşullarını da dikkate almak gerekir. Yeni Karayolu yapmaktan çok mevcut üst yapılarının, gelecekte yoğun ve ağır trafiği yanıt verebilecek şekilde yenilenmesi üzerinde yoğunlaşmaktadır. Birbirinden tamamen farklı yapıda olan esnek ve rijit üstyapılar, çeşitli seçim ölçütleri çerçevesinde karşılaştırılacaktır.

SEÇİM ÖLÇÜTLERİ
1. Mevcut üstyapılar, beton asfalt kaplamalı olup da bunlarda sadece kaplamanın değişmesi şeklinde bir onarım gerekiyorsa, bu takviye çalışması için yine beton asfalt kaplama uygulaması daha uygundur.
2. Beton asfalt kaplamaları serilip sıkıştırıldıktan birkaç saat sonra trafiğe açılabilmektedir.7gün beklemesi ve betonun belli bir direnc ulaşım süresinin geçmesi gerekmektedir.
3. Beton yollar demir donatı kabul edebilen yegane kaplama tipidir.
4. Beton asfalt kaplamalı yollarda her türlü onarım, kolay bir şekilde hatta trafik altında bile yapılabilmektedir.
5. Gerek beton asfalt kaplamalarda, gerekse beton yollarda, yüzeydeki kayma sürtünme sayıları hemen hemen aynıdır ve 0,60~0,90 arasında değişmektedir.
6. Beton asfalt kaplamalar, üzerlerine gelen yükleri bir alt tabakaya yayarak iletirler.
7. Yapım ilerleme hızları yönünde beton asfalt kaplamalarda bu husus, plent kapasitesine, plent ile döküm yeri arasındaki uzaklığa, döküm ve sıkıştırmadaki çabukluğa bağlıdır.
8. Petrol üreten veya petrol gereksinmelerinde herhangi bir sorunları bulunmayan ülkelerde beton asfalt kaplamalı yollar ekonomik olmakta; buna karşılık çimento üretimi yönünden ileri düzeyde bulunan ülkelerde, beton yol yapımının daha rantabl olduğu görülmektedir.
9. Her iki kaplamanın sıkıştırılmasında büyük farklılıklar bulunmaktadır. Beton asfalt kaplamalarının belirli bir ısıda iken dökülmesi ve silindirle sıkıştırılması gerekir.
10. Bir alt temel, temel ve beton asfalt kaplamadan oluşan esnek üstyapının toplam kalınlığı, beton plak ve altında kumlu yastık tabakasından oluşan rijit üstyapının toplam kalınlığa kıyasla çok daha fazladır. Bütün tabakalar ana malzeme agregadan oluşmaktadır.
11. Sürekli betonarme yolların dışındaki beton yollarda belirli aralıklarla derz yapılması zorunludur.
12. Her iki kaplama türü de iyi bir şekilde uygulanma koşulu ile hemen hemen aynı konfora sahiptir.Fakat açık rengi sebebiyle beton yollar gece karanlığında da görülebilmektedir.
13. Beton asfalt kaplamalarda bağlayıcı olarak kullanılan asfalt malzemesi, bünyesinde çeşitli uçucu maddelerin zamanla kaybolması sonunda da kaplamada yaşlanma adı verilen bir tür gevrekleşme ve eskime görülmektedir.
14. Üst yüzeyi atmosfere açık olan beton plağın alt yüzeyi ise taban zeminine oturmaktadır. Belirli bir kalınlığa sahip olan beton plağın alt ve üst yüzeyleri arasındaki ısı farkında dolayı ,plakta farklı gerilmelerin oluşturacağı genleşmeler görülür.Bu da çekme direnci fazla olmayan beton plağın çatlamasına yol açar.
15. Beton asfalt kaplamaların yapım ve uygulama aşamalarında ısıtma ve kurutma işlemlerinin bulunması nedeniyle çevre kirliliğinin ortaya çıktığı görülmüştür.
16. Beton asfalt üretimi daha pahalı santraller (plentler) gerektirmektedir. Ayrıca beton asfalt kaplamalar beton yollara kıyasla daha fazla enerji harcanması sonunda yapılır.
17. Petrol damıtan rafinelerin sayısının az olduğu ülkelerde, beton asfalt kaplamaların bağlayıcı malzemesi olan asfaltın, çeşitli plent ve santrallere taşınması veya nakledilmesi, yüksek bir ulaşım maliyetini de beraberinde getirmektedir.
18. Beton asfalt kaplamalarda taban zeminindeki nem oranının %2 olması istenir.Bunun üzerinde nem oranındaki zeminlerde üstyapının özellikle de kaplamanın ömrünü büyük ölçüde azaltır.
19. Malzeme olarak beton asfalt kaplamalar, sıcaklıkla çok yakın ilişki içindedir.Plentte veya santralde yapımının belirli bir ısı değerinin üzerinde gerçekleşmesi zorunluluğu, sonra da yine yüksek ısıda korunup döküm yerine iletilme, dökülme ve ısı kaybı olmadan da sıkıştırma zorunluluğu, aynı zamanda iyi ve uygun iklim koşullarına gereksinin gösterir.
20. Beton yol uygulamasından, beton asfalt kaplama uygulamasına kıyasla daha fazla sayıda kalifiye elemana gereksinim duyulur. Bu nedenle Beton yol seçimi bir kalite seçimi olduğu unutulmamalıdır.