T.C. SÜLEYMAN DEM REL ÜN VERS TES FEN …tez.sdu.edu.tr/Tezler/TF01234.pdfAtterberg limits, CBR,...

T.C. SÜLEYMAN DEMİREL ÜNİVERSİTESİ

FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ

ISPARTA GELİNCİK POMZASININ KARAYOLU ESNEK ÜSTYAPILARI TABAN ZEMİNİ STABİLİZASYONUNDA

KULLANIMI

YÜCEL KAVLAK

Danışman: Doç. Dr. Mehmet SALTAN

YÜKSEK LİSANS TEZİ

İNŞAAT MÜHENDİSLİĞİ ANABİLİM DALI ISPARTA-2008

Fen Bilimleri Enstitüsü Müdürlüğüne

Bu çalışma jürimiz tarafından İNŞAAT MÜHENDİSLİĞİ ANABİLİM DALI'nda oybirliği/oyçokluğu ile YÜKSEK LİSANS TEZİ olarak kabul edilmiştir.

Başkan : Prof.Dr.Mustafa KARAŞAHİN

(SDÜ.Müh.Mim.Fak.İnşaat Müh.Bölümü)

Üye : Prof.Dr.Lütfullah GÜNDÜZ

(SDÜ.Müh.Mim.Fak.Maden Müh.Bölümü)

Üye : Doç.Dr.Mehmet SALTAN

(SDÜ.Müh.Mim.Fak.İnşaat.Müh.Bölümü)

ONAY

Bu tez 01/09/2008 tarihinde yapılan tez savunma sınavı sonucunda, yukarıdaki jüri üyeleri tarafından kabul edilmiştir.

01/09/2008

Prof. Dr. Fatma KOYUNCU

Enstitü Müdürü

i

İÇİNDEKİLER

Sayfa

İÇİNDEKİLER ............................................................................................................. i

ÖZET .......................................................................................................................... iii

ABSTRACT ................................................................................................................ iv

ÖNSÖZ VE TEŞEKKÜR ............................................................................................ v

ŞEKİLLER DİZİNİ ..................................................................................................... vi

ÇİZELGELER DİZİNİ ............................................................................................. viii

1 GİRİŞ ....................................................................................................................... 1

2 KAYNAK BİLGİSİ ................................................................................................ 3

2.1 Karayolu ................................................................................................................ 3

2.1.1 Karayolu Altyapısı ........................................................................................... 4

2.1.2 Karayolu Üstyapısı ........................................................................................... 5

2.1.2.1 Esnek Üstyapılar ............................................................................................ 6

2.1.3 Esnek Üstyapılarda Taban Zemini ................................................................... 8

2.1.4 Taban Zemininde Kullanılan Malzemelerin Özellikleri .................................. 9

2.1.5 Taban Zemini Stabilizasyonu ......................................................................... 10

3 MATERYAL ve YÖNTEM .................................................................................. 16

3.1 Kullanılan Malzemeler ........................................................................................ 16

3.1.1 Isparta-Gelincik Pomzası ............................................................................... 16

3.1.2 Antalya Malzemesi ......................................................................................... 18

3.2 Kullanılan Yöntemler .......................................................................................... 18

3.2.1 Elek Analizi Deneyi ....................................................................................... 19

3.2.2 Hidrometre Deneyi ......................................................................................... 19

3.2.3 Özgül Ağırlık Deneyi ..................................................................................... 21

3.2.4 Likit Limit ve Plastik Limit Deneyleri ........................................................... 22

3.2.5 Hava Etkilerine Karşı Dayanıklılık Deneyi (Sodyum Sülfat Dona Karşı

Mukavemet Deneyi) ....................................................................................... 23

3.2.6 Los Angeles Aşınma Deneyi .......................................................................... 25

3.2.7 Proktor Deneyi ............................................................................................... 26

3.2.8 Kaliforniya Taşıma Oranı (CBR) Deneyi ...................................................... 27

3.2.9 Dinamik Üç Eksenli Deneyi ........................................................................... 29

3.2.9.1 Esneklik Modülü Deneyi ............................................................................. 32

ii

3.2.9.2 Numune Hazırlanması ................................................................................. 33

3.2.9.3 Deneyde Uygulanan Gerilmeler .................................................................. 36

4 ARAŞTIRMA ve BULGULAR ............................................................................ 38

4.1 Isparta-Gelincik Pomzası Fiziksel Özellikleri .................................................... 38

4.2 Yapılan Deneyler ve Sonuçları ........................................................................... 40

4.2.1 Isparta-Gelincik Pomzası ............................................................................... 40

4.3 Stabilize Edilecek Malzeme ve Özellikleri ......................................................... 43

4.3.1 Antalya Malzemesi Plastik Özelliği Yüksek Zemin ...................................... 43

4.3.1.1 Antalya Malzemesinin Esneklik Modülü (Mr) Deney Bulguları ................. 47

4.4 Stabilizasyon İşlemi ............................................................................................ 49

4.4.1 Antalya Malzemesinin Isparta-Gelincik pomzası ile Stabilizasyon İşlemi .... 49

4.4.2 Isparta-Gelincik Pomzası ile Antalya Malzemesi Karışımının Esneklik

Modülü (Mr) Deney Bulguları ........................................................................ 52

5 TARTIŞMA VE SONUÇLAR .............................................................................. 59

6 KAYNAKLAR ...................................................................................................... 62

EKLER ....................................................................................................................... 64

ÖZGEÇMİŞ ............................................................................................................... 80

iii

ÖZET

Yüksek Lisans Tezi

ISPARTA GELİNCİK POMZASININ KARAYOLU ESNEK ÜSTYAPILARI TABAN ZEMİNİ STABİLİZASYONUNDA KULLANIMI

Yücel KAVLAK

Süleyman Demirel Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü

İnşaat Mühendisliği Anabilim Dalı

Juri: Prof.Dr. Mustafa KARAŞAHİN Prof.Dr. Lütfullah GÜNDÜZ

Doç.Dr. Mehmet SALTAN (Danışman)

Bu çalışmada ülkemizde yaygın yatakları bulunan volkanik kökenli bir kayaç türü olan Isparta-Gelincik pomzasının atık kısmının, esnek üstyapılarda yol taban zemininde stabilizasyon malzemesi olarak kullanılabilirliği araştırılmıştır. Stabilizasyonda, plastiklik özelliği yüksek killi Antalya malzemesi olan yol taban zeminine, Isparta-Gelincik pomzasının atık kısmı belirli oranlarda karıştırılarak uygulanmıştır. Çalışmada öncelikle, hafif agreganın fiziksel ve kimyasal özellikleri incelenmiştir. Numuneler üzerinde dona karşı dayanıklılık (Sodyum Sülfat deneyi), sağlamlık (Aşınma), limit deneyleri, CBR ve dinamik üç eksenli deneyleri uygulanmıştır. Hafif agreganın esnek üstyapılar yol taban zemininde mekanik stabilizasyon malzemesi olarak kullanılabilirliği belirlenmiştir. Yol taban zemini stabilizasyonunda, kullanılabilirliği belirlenen plastik olmayan Isparta-Gelincik pomzası, plastiklik değeri yüksek olan Antalya malzemesi ile plastikliğini azaltmak için farklı oranlarda karıştırılmıştır. Bu karışımlar üzerinde limit deneyleri yapılarak bulunan kullanılabilir malzeme üzerinde taşıma oranının belirlenmesi için CBR deneyleri yapılmıştır. Ayrıca bu karışım oranlarında malzemelerin esnekliğini belirlemek için dinamik üç eksenli deneyleri uygulanmış ve Esneklik modülü değerleri belirlenmiştir. Sonuç olarak, Isparta-Gelincik pomzası karayolu esnek üstyapıları yol taban zemininde, mekanik stabilizasyon malzemesi olarak kullanılabileceği, karışımı yapılan malzemenin taşıma oranı ve esneklik modülünün arttığı görülmüştür. Anahtar Kelimeler: Pomza, Stabilizasyon, Yol taban zemini 2008, 80 sayfa

iv

ABSTRACT

M.Sc. Thesis

USE OF ISPARTA-GELINCIK PUMICE IN STABILIZATION OF HIGHWAY FLEXIBLE PAVEMENT SUBGRADE

Yücel KAVLAK

Süleyman Demirel University Graduate School of Applied and Natural Sciences

Department of Civil Engineering

Thesis Commitee: Prof.Dr. Mustafa KARAŞAHİN Prof.Dr. Lütfullah GÜNDÜZ

Doç.Dr. Mehmet SALTAN (Supervisor)

In this study, pumice’s waste of the Isparta-Gelincik which is a rock type with volcanic originly have been searched the usability as a stabilization material in subgrade in the flexible pavement. At the stabilization, subgrade which is a high plastic clayey Antalya material, the pumice’s waste of the Isparta-Gelincik have been mixed in different amounts. In the study, initially, the physical properties of the light weight aggregate material have been analyzed. Then, a few experiments have been carried out by using experiment sample such as stability to the freeze, solidity (Los Angeles), strength, Atterberg limits, CBR, repeated load triaxial (RLT) test. And the pumice of the Isparta-Gelincik, the usability of the mechanic stabilization material has been determined in the subgrade of flexible pavement. The non-plastic pumice of the Isparta-Gelincik, Antalya material which is the high plastic properties have been mixed in different amount so as to lessen the amount of plastic limit. And then, the limit experiment has been done. The CBR experiment has been done so as to see the change of strength by the use of usable material. And repeated load triaxial (RLT) experiment has been done so as to see the change of resilient modulus of materials. As a result, It has been determined that the pumice of the Isparta-Gelincik can be used as subgrade material of highway flexible pavement of the mechanic stabilization. And it has been observed that the increased strength of the mixed material. Keywords: Pumice, Stabilization, Subgrade. 2008, 80 pages

v

ÖNSÖZ VE TEŞEKKÜR

Ülkemizde yaygın yer altı yatakları bulunan volkanik kökenli bir kayaç türü olan

pomzanın çeşitli sektörlerde kullanım alanı oldukça geniş bir hafif agrega türüdür.

Plastik olmayan malzeme özelliği gösteren pomzanın 0-3 mm boyutunun kullanım

alanı iri boyutlara göre çok azdır. Bu malzeme plastiklik değeri yüksek tüvenan bir

malzeme ile karıştırıldığında karayolunda standartlara uygun yol taban zemini

malzemesi elde edilir. Taşıma oranını da artırdığından taşıma gücü düşük zeminlerin

mukavemetini artırmaktadır. Bu çalışmanın sonucundan, pomza malzemesinin fazla

bulunabileceği bir yöredeki yol inşaatında stabilizasyon malzemesi olarak

değerlendirildiğinde diğer stabilizasyon malzemelerine göre (çimento, kireç, vb.)

önemli oranda maliyeti düşürecek ve ekonomi sağlayacaktır.

Çalışma konusunun belirlenmesinde ve çalışmanın her aşamasında bilgi, görüş ve

desteğini, aynı zamanda bana karşılaştığım her sorunla başa çıkabilme yeteneği

kazandıran danışman Hocam Doç. Dr. Mehmet SALTAN’ a teşekkürü bir borç

bilirim.

Mühendislik ve hayat hakkında görüşlerini benimle paylaşan ve her konuda kendime

örnek edindiğim değerli Hocam Prof. Dr. Mustafa KARAŞAHİN’ e, bu araştırma

çalışmasında beni yönlendiren, karşılaştığım zorlukları bilgi ve tecrübesiyle aşmama

yardımcı olan değerli Hocam Arş. Gör. F. Selcan ERTEM’ e, kullandığım deney

cihazları hakkında bilgi, fikir ve görüşleriyle katkı sağlayan Dr. Altan YILMAZ’ a,

araştırma çalışmamda görüşleriyle beni destekleyen Arş. Gör. V. Emre UZ, Arş. Gör.

Bekir AKTAŞ, İnş. Y. Müh. Murat V. TACİROĞLU’ na, İnşaat Mühendisliği

Bölümü Öğretim Üyelerine ve çalışma arkadaşlarıma teşekkür ederim.

Tezimin her aşamasında beni yalnız bırakmayan aileme sonsuz sevgi ve saygılarımı

sunarım.

Yücel KAVLAK

Isparta, 2008

vi

ŞEKİLLER DİZİNİ

Şekil 2.1. Tipik esnek üstyapı tabakaları ..................................................................... 7

Şekil 3.1. Los Angeles aşınma deney aleti ................................................................. 26

Şekil 3.2. Kaliforniya taşıma oranı (CBR) deney aleti .............................................. 29

Şekil 3.3. Tekrarlı yükler altındaki plastik ve elastik şekil değiştirmeler .................. 31

Şekil 3.4. Dinamik üç eksenli deneyindeki yükleme formu ...................................... 31

Şekil 3.5. Üç eksenli deneyi gerilme durumu ............................................................ 32

Şekil 3.6. Tekrarlı yüke maruz kalan malzemenin gerilme-şekil değiştirme grafiği . 33

Şekil 3.7. Dinamik üç eksenli deney numunesinin hazırlanması ............................... 35

Şekil 3.8. Dinamik üç eksenli deney numunesinin hücre içinde görünümü .............. 35

Şekil 3.9. Uygulanan yarım sinüs dalgası şeklindeki yüklemenin zamanla değişimi 36

Şekil 4.1. Isparta-Gelincik pomzasının elek analizi grafiği ....................................... 41

Şekil 4.2. Antalya numunesi granülometrisi .............................................................. 44

Şekil 4.3. Antalya numunesi proktor eğrisi ................................................................ 46

Şekil 4.4. Esneklik modülü – deviatör gerilme grafiği .............................................. 48

Şekil 4.5. Esneklik modülü – toplam gerilme grafiği ................................................ 49

Şekil 4.6. İyileştirme işleminde karışımın CBR değerlerinin değişimi ..................... 51

Şekil 4.7. Karışımın likit limit ve plastisite indeksi bulgularının değişimi ................ 51



Şekil 4.10. Esneklik modülü – toplam gerilme grafiği .............................................. 57

Şekil 4.11. Deviatör gerilme – eksenel şekil değiştirme grafiği ................................ 57



Şekil EK 1. 1. Isparta-Gelincik pomzası CBR deneyi grafiği.................................... 67

Şekil EK 2. 1. Antalya malzemesi likit limit grafiği .................................................. 68

Şekil EK 2. 2. Antalya malzemesi CBR deneyi grafiği ............................................. 69

Şekil EK 3. 1. % 10 Karışım için likit limit grafiği ................................................... 70




Şekil EK 3. 5. % 10 Karışım için CBR deneyi grafiği ............................................... 74


vii



Şekil EK 3. 9. Esneklik modülü – deviatör gerilme logaritmik grafiği ..................... 78

Şekil EK 3. 10. Esneklik modülü – deviatör gerilme logaritmik grafiği ................... 78

Şekil EK 3. 11. Esneklik modülü – deviatör gerilme logaritmik grafiği ................... 79

viii

ÇİZELGELER DİZİNİ

Çizelge 2.1. Esnek üstyapılarda yol taban zemininin özellikleri(KGM) ................... 10

Çizelge 3.1. Gelincik yöresi pomza kayacının fiziksel özellikleri (Davraz, 2005) .... 17

Çizelge 3.2. Gelincik yöresi pomza kayacının kimyasal bileşenleri (Davraz, 2005) 17

Çizelge 3.3. Ayrıştırıcı çözeltide kullanılan tuzlar (Demirel vd., 1999) .................... 20

Çizelge 3.4. Deneye alınacak malzeme miktarları (KGM) ........................................ 24

Çizelge 3.5 Aşınma deneyi numune sınıfları ve aşındırma yükleri ........................... 25

Çizelge 3.6. CBR deneyinde kullanılan ağırlık diski sayıları .................................... 28

Çizelge 3.7. AASHTO TP46-94 ince taneli ve taban zemini malzemeleri için (Mr) deney şeması ......................................................................................... 37

Çizelge 4.1. Gelincik pomza ocağı formasyon görünür rezerv bilgileri (Davraz, 2005) ..................................................................................................... 39

Çizelge 4.2. Gelincik pomza ocağından üretilen hammaddenin (genel) elek analizi (Davraz, 2005) ...................................................................................... 39

Çizelge 4.3. Gelincik ocağından üretilen tüvenan malzeme içerisindeki ürün dağılımı (Davraz, 2005) ....................................................................... 40

Çizelge 4.4. Isparta-Gelincik pomzasının elek analizi sonuçları ............................... 41

Çizelge 4.5. Isparta-Gelincik pomzası özgül ağırlık sonucu...................................... 42

Çizelge 4.6. Isparta-Gelincik pomzası ile yapılan analiz bulguları ........................... 43

Çizelge 4.7. Antalya malzemesi elek analizi sonuçları .............................................. 43

Çizelge 4.8. Antalya numunesi için hidrometre deneyi sonuçları ............................. 44

Çizelge 4.9. Antalya malzemesi özgül ağırlık deneyi sonucu ................................... 45

Çizelge 4.10. Antalya malzemesi ile yapılan analiz bulguları ................................... 46

Çizelge 4.11. Antalya numunesi esneklik modülü deney bulguları ........................... 48

Çizelge 4.12. Isparta-Gelincik pomzası ile Antalya malzemesinin karışım deneyi bulguları ................................................................................................ 50

Çizelge 4.13. Isparta-Gelincik pomzası ile Antalya malzemesi Standart Proktor Deney Bulguları ................................................................................... 52

Çizelge 4.14. % 10 karışım için esneklik modülü deney bulguları ............................ 54




Çizelge EK 1. 1. Los Angeles aşınma deneyi sonuçları ve hesabı ............................ 65

Çizelge EK 1. 2. Dona karşı dayanıklılık (sodyum sülfat) deney sonuçları ve hesabı .................................................................................................... 66

ix

Çizelge EK 1. 3. Isparta-Gelincik pomzası CBR deneyi sonuçları ve hesabı............ 67

Çizelge EK 2. 1. Antalya malzemesi kıvam limitleri sonuçları ................................. 68

Çizelge EK 2. 2. Antalya malzemesi CBR deneyi sonuçları ve hesabı ..................... 69

Çizelge EK 3. 1. % 10 Karışım için kıvam limitleri sonuçları .................................. 70




Çizelge EK 3. 5. % 10 Karışım için CBR deneyi sonuçları ve hesabı ....................... 74




1

1 GİRİŞ

Günümüzde, karayolu ulaşımının yeri çok büyüktür. Gerek yolcu taşımacılığında

gerekse yük taşımacılığında insanlara önemli bir kolaylık sağlayan karayolu ile

ulaştırma eski zamanlardan günümüze kadar güncelliğini korumuştur. Karayolu

ulaştırması ülkemizde tüm ulaşım sistemleri içinde en büyük paya sahiptir. Karayolu

yapıları genellikle esnek ve rijit üstyapı olarak iki farklı şekilde taban zemini üzerine

inşa edilmektedir. Bu nedenle karayolunda araçlardan ve üstyapıdan kaynaklanan

yükler taban zeminine intikal ettiği ve bu gerilmelerin burada sönümlenmesinden

dolayı yol taban zemininin inşası ayrı bir önem taşımaktadır.

Karayolu esnek üstyapıları taban zemini üzerine tabakalı olarak inşa edilmektedir.

Bu tabakalı sistemin tabaka kalınlıkları, maliyeti önemli derecede etkilediğinden,

yüksek kalitede, uzun ömürlü yol inşaatı yapımının önemini açıkça ortaya

koymaktadır. Esnek üstyapılarda alttemel, temel ve kaplama tabakaları, seçme

malzemelerden yapılmaktadır. Dolayısıyla üstyapı doğal malzemeden yapılan yol

taban zemini üzerine oturmaktadır. Üstyapı tabakalarının kalınlığını azaltarak

maliyeti düşürmek, don etkisinden korumak ve taşıma gücünü artırmak, şüphesiz iyi

bir taban zeminine bağlı olmaktadır.

Son yıllarda endüstriyel katı atıkların giderek artması ve atık bertaraf yöntemlerinin

işletmelere büyük maliyetler getirmesi, bu atıkların değişik üretim süreçlerinde geri

kazanımını yaygınlaştırmıştır. Özellikle gelişmiş ülkelerde sanayi atıklarının

çoğunluğu geri kazanılmaktadır. Atıkların en yaygın kullanım alanlarını ise yol

inşaatları oluşturmaktadır. Yol inşaatında en çok kullanılan atıklar; yüksek fırın

cürufu, uçucu kül, inşaat ve yıkım atıkları, sökülmüş yol kaplamaları, doğal taş

işleme tesislerinin atıklarıdır.

Bu çalışmada, volkanik kökenli bir kayaç türü olan, hafif agrega sınıfına giren

Isparta-Gelincik pomzasının, plastiklik özelliği yüksek, taşıma gücü zayıf killi

özelliğe sahip yol taban zemininde kullanılabilirliğinin araştırılması yapılmıştır.

2

Pomza inşaat sektörü başta olmak üzere; tarım, tekstil, kimya sektörleri ve çeşitli

sanayi sektörlerinde ağırlıklı olarak kullanılmaktadır.

Hafif agrega ve plastiklik özelliği yüksek olan Antalya malzemesinin fiziksel ve

kimyasal özellikleri yanında karayolu esnek üstyapıları yol taban zemini için

malzeme standart deneyleri yapılmıştır. Malzemelerin taşıma gücü için CBR deneyi,

esnekliğini belirlemek için ise malzemeler üzerine dinamik üç eksenli deneyi

uygulanmış ve esneklik modülleri belirlenmiştir. Yapılan deney sonuçlarından

malzemenin mekanik stabilizasyonda kullanılabileceği görülmüştür.

Mekanik stabilizasyonda, yol taban zemini malzemesi olan killi, plastik özelliği

yüksek Antalya malzemesi ile Isparta-Gelincik pomzası belirli oranlarda

karıştırılarak, yol taban zemininde kullanılabilecek hale getirilen karışım

malzemesinin mukavemetinin nasıl değiştiği belirlenmiştir. Bu çalışmada, Isparta-

Gelincik pomzasının en az kullanılan atık boyutu (0-3 mm) yol taban zemini

mekanik stabilizasyonla iyileştirmek için farklı oranlarda kullanılmıştır.

Yapılan bu çalışmalar sonunda, esnek üstyapılar yol taban zemininin

stabilizasyonunda Isparta-Gelincik pomzası atığının stabilizasyon malzemesi olarak

kullanıldığında önemli ölçüde iyileştirme sağladığı görülmüştür.

3

2 KAYNAK BİLGİSİ

2.1 Karayolu

İyi bir karayolu ağının sağladığı ulaşım kolaylığı, o ülkenin kalkınmasında büyük rol

oynamaktadır. Bir ülkenin ulaşımının kolaylaşmasıyla, ülkenin gelişmesinin büyük

bir hız kazanacağı aşikardır.

Karayolunun tarihine bakıldığında, ilk yol izlerine Mısır’ da rastlanılmaktadır.

Piramitlere ve diğer anıtlara gerekli yapı malzemesinin taşınması işinin kolaylıkla

yapılabilmesi için, malzeme taşımaya yarayan yollar yapılmıştır. Yol konusundaki

gelişmeler, 18. asırda Fransız mühendis Tresaguet’ in taş ve kırma taş yolların

yapımı ile bakım konularında getirdiği yeniliklerle başlamıştır. 1775 yılında yazdığı

Memoire adlı eseri ile yol mühendisliğinde ilk ciddi etütleri yapmıştır. Bu eser, temel

kalınlıklarının seçiminde araba ağırlıklarının göz önüne alınması açısından

önemlidir. Ayrıca yol yüzeyindeki taşların aşınması az olan sert taşlardan seçilmesi

hususunda titizlik gösterilmesi gerektiği de belirtilmiştir. Yüzeye yakın tabakalarda

kullanılan taşların, yolun dayanıklılığına ve uzun ömürlülüğüne etkisi fazla

olduğundan, ortaya atılan bu fikir yol yapım tekniğinde önemli bir aşama sağlamıştır.

İlk modern asfalt yol 1852 yılında Paris ile Perpignan arasında yapılmıştır. 1836

yılında İngiltere’ de yaya kaldırımlarında (Londra), 1838’ de ABD Filadelfiya

şehrinde yol yapımında asfalt kullanılmıştır. Bu yolların kaplamasında silindirleme

yapılmamış olup, 1854 yılında ilk defa asfalt kaplama yolların silindirlenmesine

başlanmıştır. Ülkemizde ise karayolu yapımına Cumhuriyetin ilk yıllarından önem

verilmeye başlanmıştır. Bu nedenle 1929 yılında Nafia Vekaletine bağlı “Şose ve

Köprüler Reisliği” kurulmuş ve yol kanunu çıkarılarak yol çalışmalarına hız

verilmiştir. Ancak uzun bir savaş döneminin yarattığı kaynak yetersizliği daha sonra

gelen II. Dünya Savaşı, çalışmaların istenen düzeye çıkmasını engellemiştir. İkinci

Dünya Savaşı’ nın bitiminden hemen sonra motorlu taşıt sayılarında önemli artışlar

olmuştur. İşte motorlu taşıt sayılarındaki ani artışlar ülkemizde karayolu

çalışmalarının yeni bir biçimde ele alınmasını gerekli kılmış ve 01.03.1950’ de

Karayolları Genel Müdürlüğü kurularak, karayolları ile ilgili tüm çalışmalar bu

4

kuruluşa devredilmiştir. Bu dönemde Marshall yardımıyla gerekli makine parkı

sağlanmış ve yeni teknolojik uygulamalara imkan verecek yol çalışmaları hızla

başlatılmıştır. Ancak Karayolları Genel Müdürlüğü ülkemizdeki ilk yol

çalışmalarına, yol standartlarından ziyade, “tekerlek dönsün” sloganı ile başlamış ve

daha sonra açılan bu yollarda standart yükseltme ve iyileştirme çalışmalarına

geçilmiştir (Ilıcalı, 1985).

Karayolları yapısı, önceden belirlenen geometrik standartlara uygun olarak saptanmış

olan bir güzergah boyunca, doğal zeminin istenilen yükseltilere getirilebilmesi ve

üzerinde motorlu taşıtların istenilen hız, güvenlik ve konfor koşullarında

hareketlerinin sağlanabilmesi amacıyla inşa edilen yapıların tümü olarak

tanımlanabilir. Karayolu yapısı, görevi, yapım sırası ve özellikleri açısından alt ve

üst yapı olarak iki ayrı bölümde incelenebilir.

2.1.1 Karayolu Altyapısı

Karayolunda tesviye yüzeyi ile doğal zemin çizgisi arasındaki bölgeye “Karayolu

Altyapısı” adı verilir. Altyapı, yolun dolgu kesimlerinde dışarıdan getirilen toprak ile

oluşturulmuş bir toprak gövde, yarma kesimlerinde ise doğal zemindir. Altyapının

görevleri; istenilen kotta düzgün bir yüzey sağlamak, üstyapı tarafından istenilen

yükleri daha geniş bir alana yaymak ve az da olsa, yolu dış etkilerden korumaktır. Bu

görevleri yerine getirebilmesi için, trafik yükleri, don ve su etkilerine karşı dayanıklı

olması gerekir. Altyapının oluşturulmasında, bitkisel toprak, çürük zemin ve

sıkıştırılmaya elverişli olmayan zeminlerin kullanılmaması gerekir. Bu nedenle

altyapıyı oluşturan zemin özelliklerinin çok iyi etüt edilmeleri gerekmektedir (Ilıcalı,

1988).

Bir esnek üstyapının davranışı taban zemininin taşıma gücü ile doğrudan doğruya

ilgili olduğundan, taban zemininin üstyapıya istenen desteği sağlayacak şekilde

hazırlanması gerekir. Bu yüzden taban zemininin, tesviye yüzeyine kadar iyi

sıkıştırılması gerekmektedir.

5

Taban zeminleri dolgularda zemin cinsi ve sıkıştırma ekipmanının kapasitesine

uygun kalınlıklardaki tabakalar halinde serilip, sıkıştırılmalıdır. Tabaka kalınlığı, killi

zeminlerde genellikle 20-25 cm, granüler zeminlerde ise 30-40 cm düzeyindedir.

Toprak yarmalarda tesviye yüzeyi altındaki 20 cm’ lik kesim kabartılıp optimum su

muhtevasında maksimum yoğunluğa erişinceye kadar sıkıştırılmalıdır. Kaya

yarmalar tesviye yüzeyinin 15 cm altına kadar kazılıp bu kesim uygun dolgu

malzemesi ile doldurulup düzeltilmelidir. Bu malzeme de optimum su muhtevasında

maksimum yoğunluğa erişinceye kadar sıkıştırılmalıdır (Umar ve Ağar, 1985).

Karayollarında taban zemininde yer altı suyuna dikkat edilmelidir. Özellikle taban

zeminin ve buna bağlı olarak da üstyapının bozulmasında büyük etki yaratan suyun

drenajı en iyi şekilde yapılmalıdır. Su, zeminlerle temas ettiğinde donma-çözülme

etkisiyle zemini gevşettiğinden taban zemininin taşıma gücünü düşürmektedir. Taban

zeminin, taşıma gücünün düşmesiyle hem yol altyapısında hem de üstyapıda

bozulmalar meydana gelmektedir. Bu bakımdan suyun, yolun ömrü boyunca

tabandan ve üstyapı tabakalarından uzaklaştırılması sağlanmalıdır.

2.1.2 Karayolu Üstyapısı

Taşıtlardan kaynaklanan dingil yüklerini altyapının taşıyabileceği değere indirmek,

altyapıyı korumak ve düzgün bir yuvarlanma yüzeyi sağlamak amacıyla altyapı

üzerine yerleştirilen çoğunlukla alttemel, temel ve kaplamadan oluşan tabakalı yol

yapısına “Karayolu Üstyapısı” adı verilmektedir (Yılmaz, 2008).

Üstyapılar, kaplama tabakasında kullanılan malzemelerin türlerine, niteliklerine ve

yapım yöntemlerine göre rijit (beton yol) ve esnek (asfalt yol) olmak üzere ikiye

ayrılmaktadır. Üstyapı tipi seçilirken; taban zemini, trafik, çevre şartları ve ekonomik

faktörler dikkate alınıp, en uygun üstyapı tipi seçilmektedir.

Çimento betonu ile yapılan kaplamalarla oluşturulan üstyapıya “Rijit Üstyapı” ya da

“Beton Yollar” denir. Yol kaplaması olarak betonun görevi, trafik yüklerini tabana

iletmek ve bu sırada tabanın deforme olmamasını sağlamaktır. Bir beton kaplamanın

6

davranışı, dökülen beton tabakaların özelliklerinin yanı sıra, kaplama altına serilen

temel ve alttemel tabakaları ile mevcut taban zemininin özelliklerine bağlı olarak

değişir. Bu nedenle projelendirme sırasında, taban zemini, temel ve alttemel

malzemeleri, betonu oluşturan kum, çakıl, çimento ve betonarme demiri gibi

malzemelerin özelliklerinin çok iyi incelenmesi gerekmektedir. Beton yollar, enine

ve boyuna derzlerle birbirinden ayrılmış 20-25 m2 alana sahip plaklar halinde inşa

edilmektedir. Beton plağın rijitliğinin yüksek olması nedeniyle taban zemininde

oluşan gerilmeler geniş alana yayılır.

Bitümlü kaplama tabakaları ile oluşturulan üstyapılara “Esnek Üstyapı” denir. Esnek

üstyapı, tesviye yüzeyi ile sıkı bir temas sağlayan ve trafik yüklerini, kaplama, temel

ve alttemel tabakaları vasıtasıyla taban zeminine dağıtan bir üstyapı şekli olup,

stabilitesi, adezyon, dane sürtünmesi ve kohezyon gibi kullanılan agrega ve bitümlü

bağlayıcının özelliklerine bağlıdır (Fındık, 2005).

2.1.2.1 Esnek Üstyapılar

Esnek üstyapılar; üzerine gelen yükleri bünyesindeki çeşitli tabakalardan geçirerek,

çok iyi bir yüzeysel temas halinde olduğu taban zeminine ileten, en alttan en üste

doğru nitelik ve taşıyıcılık bakımından daha iyi malzemelerden inşa edilen; stabilitesi

için esas olarak agrega kilitlenmesi, partikül sürtünmesi ve kohezyona dayanan bir

üstyapı tipidir. Aynı zamanda, trafiği güvenli olarak ve ekonomik bir şekilde taşımak

zorundadır (Fındık, 2005).

Esnek üstyapılar genellikle sıkıştırılmış malzemelerden oluşan tabakalar halinde inşa

edilir. Tabakalardaki malzeme kalitesi ise üst tabakalara doğru çıkıldıkça artış

gösterir. Kaplama tabakası genellikle asfalt (agrega + bitüm karışımı) kaplama olarak

imal edilir. Genellikle iki tabakadan oluşan kaplama altındaki tabakalar ise,

sıkıştırılmış agregadan meydana gelmektedir. Üstyapının her tabakasında kullanılan

malzemeler, standartlarda belirtilmiş olan, bazı özelliklere sahiptir. Çoğunlukla bu

standart özellikler malzemenin (gradasyonu, tane yapısı, dayanımı, donma direnci

vb.) birçok karakteristik özelliğini kapsar. Malzemeler için aranan bu standartlar

7

üstyapı tabakalarında yukarıya doğru çıkıldıkça daha sıkılaşır ve daha yüksek kalite

arzu edilir. Çünkü üst tabakalar trafikten gelen yüklere doğrudan maruz kaldığı için

bu yükleri karşılayabilecek kalitede ve dayanımda olmalıdır. En üst katman olan

kaplama tabakası ayrıca atmosfer etkilerine (sıcaklık, yağış vb.) daha çok maruz

kalmaktadır. Tipik bir esnek üstyapı kesiti Şekil 2.1’ de gösterilmiştir.

Kaplama tabakası, taşıtlara uygun bir yuvarlanma yüzeyi sağlamak, trafiğin

aşındırma etkilerine karşı koymak ve yapıya sızan yüzeysel su miktarını ve temel

tabakasına iletilen kayma gerilmelerini azaltmak amacıyla temel tabakası üzerine

inşa edilen bir tabakadır. Kaplama tabakası, aşınma ve gerekli ise binder tabakası

olmak üzere iki tabaka halinde inşa edilir. Kaplama altındaki temel tabakası ise,

bağlayıcısız ya da bir bağlayıcı malzeme ile işlem görmüş olan belirli

granülometrideki malzemeden oluşur. Ana görevi, üstyapının yük taşıma yeteneğini

artırmaktır. Ayrıca trafik hareketlerinden doğan yüksek kayma gerilmelerine karşı

koyabilecek, drenaja yardımcı olabilecek ve don olaylarına karşı da koruma

sağlayabilecek özelliklere sahip olmalıdır. Alttemel ise, trafik yüklerinin taban

üzerine yayılmasını sağlamak, ince taneli malzemelerin temel tabakasına nüfuz

etmelerini önlemek, ayrıca su ve don etkilerine karşı dayanım sağlamak ve tampon

bölge görevi yapmak için tesviye yüzeyi üzerine serilen tabakadır. Aynı zamanda bu

tabaka yol üstyapı inşaatı sırasında iş makinelerinin yükünü taban zeminine aktarır

ve düzgün yuvarlanma yüzeyi oluşturur (Yılmaz, 2008).

Şekil 2.1. Tipik esnek üstyapı tabakaları

8

2.1.3 Esnek Üstyapılarda Taban Zemini

Esnek üstyapılar, yapılış esasına göre kaplama, temel, alttemel tabakaları ve taban

zemininden oluşmaktadır. Bu tabakalı yapı, trafik yüklerini kaplama tabakasından

alarak temel ve alttemel tabakasına, en son olarak taban zeminine iletir. Trafik

yükleri taban zeminine üstyapıdan itibaren yayılarak etki eder. Esnek üstyapılardaki

bitümlü ve granüler tabakalar yükün taban zeminine geniş bir alanda etki etmesini

sağlar. Genellikle doğal zeminden inşa edilen taban zemininin üstyapıya geçilmeden

önce zemin özelliğinin laboratuar ortamında belirlenmesi gerekir. Buna bağlı olarak,

zeminin taşıma gücü, donma kaybı ve o bölgedeki yer altı su seviyesine bağlı

özelliklerinin belirlenerek, yol taban zemini standartlarına uygun olup olmadığı

belirlenmelidir. Esnek üstyapının davranışı taban zemininin taşıma gücü ile doğrudan

ilişkili olduğundan, taban zemini üstyapıya istenen desteği sağlamalıdır.

Taban zeminleri, zemin cinsine ve sıkıştırma ekipmanının kapasitesine uygun

kalınlıklarda tabakalar halinde serilip, sıkıştırılmalıdır. Tabaka kalınlığı, killi

zeminlerde genellikle 20-25 cm, granüler zeminlerde ise 30-40 cm düzeyindedir.

Toprak yarmalarda tesviye yüzeyi altındaki 20 cm’ lik kesim kabartılıp optimum su

muhtevasında maksimum yoğunluğa erişinceye kadar sıkıştırılmalıdır. Kaya

yarmalar tesviye yüzeyinin 15 cm altına kadar kazılıp bu kesim uygun dolgu

malzemesi ile doldurulup düzeltilmelidir. Bu malzeme de optimum su muhtevasında

maksimum yoğunluğa erişinceye kadar sıkıştırılmalıdır. Taban zeminlerinin

maksimum kuru yoğunluğu 1.45 t/m3’ den az olmamalıdır. Taban zeminlerinde yer

altı su seviyesi tesviye yüzeyinin en az 100 cm altında tutulmalıdır. Bunu sağlamak

için uygun yer altı drenajı uygulanmalıdır. Çünkü su taban zeminlerinin taşıma

gücünü düşürücü bir etki yapmaktadır (Umar ve Ağar, 1985).

Projelendirme sırasında, taban zemininin dona karşı hassasiyeti belirlenmelidir.

Genel olarak, don olayı için uygun olan koşullarda, (düşük hava sıcaklığı, yüzey

veya yer altı suyunun varlığı için) buz parçacıkları oluşmayan, don kabarması

olmayan ve don çözülme mevsimlerinde, taşıma gücünde önemsenmeyecek oranda

kaybı olan malzemelere dona hassas değildir denir. Bu koşullara uymayan

9

malzemeler ise dona karşı hassastır. Dona hassas malzemelerin içerisinde, uygun don

koşullarında, buz parçacıkları oluşur ve büyür, sonuç olarak aşırı don kabarmaları

meydana gelir, ayrıca don çözülme mevsimlerinde taşıma gücünde azalma gözlenir.

Üstyapı projesi hazırlanırken taban zemininin dona karşı hassas olup olmadığı,

hassasiyetin derecesi çeşitli sınıflandırma değerleriyle belirlenir. Genel olarak, bu

değerlerin dikkate alındığı malzeme özellikleri granülometri ve Atterberg limitleridir.

Ayrıca pratik olarak, üniform derecelenmiş kumlar (D60/D10 < 5 olmalı), % 10’ dan

daha az filler ihtiva ediyorsa, dona karşı hassas değildirler. Organik zeminler ile

bataklık topraklarının dona karşı hassasiyeti değişken olup, özel laboratuar testleriyle

belirlenmelidir. Tebeşirleşmiş kalkerli zeminler dona karşı kesinlikle hassastır (Umar

ve Ağar, 1985).

2.1.4 Taban Zemininde Kullanılan Malzemelerin Özellikleri

Yol yapımında malzeme kalitesi kaplama tabakasından alttemel tabakasına kadar

üstyapı olarak belirlendiğinden, bu tabakalarda yukarıdan aşağıya doğru inildikçe

malzeme kalitesi azalmaktadır. Fakat taban zeminine göre iyi kaliteli seçme

malzemelerden, ekonomik etkenler de göz önünde bulundurularak granüler

malzemeler kullanılmaktadır. Taban zemininde, yol güzergahının geçtiği yerdeki

doğal zemin kullanılmaktadır. Trafik yükleri, üstyapıda kaplama tabakasına intikal

ederek, yükün üstyapının sırası ile kaplama, temel ve alttemel tabakalarından

yayılarak, en son taban zemini tarafından taşındığından kullanılan zeminin özellikleri

büyük önem arz etmektedir. Dolayısıyla taban yüzeyi altındaki zeminin özelliklerinin

yol standartlarında olması gerekmektedir. Zeminin yol taban zemininde

kullanılabilmesi için taşıma gücü, dona hassaslığı, granülometrisi gibi özellikleri

belirlenmeli ve buna bağlı olarak zeminin hangi zemin sınıfına girdiği

belirlenmelidir. Bu durumda zeminin zayıf veya sağlam zemin sınıfında olup

olmadığı ortaya çıkmaktadır.

Karayolları Genel Müdürlüğü’ne göre; zayıf zeminler, yol üstyapısını ve yol

yapılarını (dolgu, yarma, köprü, viyadük, tünel vb.) işletme süresince problem

10

çıkarmadan emniyetli ve ekonomik bir şekilde taşıyamayan zeminler ya da yer altı su

seviyesinin yüksek olduğu killi, siltli, organik madde içeren zeminler, gevşek ince

kumlu alüvyon zeminler ile kontrolsüz şekilde oluşturulmuş yapay dolgular olarak

adlandırılmıştır. Üstyapının oturacağı taban zeminin bu bakımdan bazı kriterlerde

olması istenmektedir. Karayolları Genel Müdürlüğü’nün esnek üstyapılarda taban

zemininde kullanılacak malzemenin özellikleri Çizelge 2.1’ de verilmiştir (KGM).

Çizelge 2.1. Esnek üstyapılarda yol taban zemininin özellikleri(KGM)

Deney adı Limit değer Standart No 0,075 mm (No.200) elekten geçen malzeme < % 50 TS 1900

AASHTO T-11

Likit limit (LL) < 40 TS 1900 AASHTO T-89

Plastisite indeksi (PI) < 15 TS 1900 AASHTO T-90

Kaliforniya Taşıma Oranı (CBR) ≥ % 10 TS 1900

AASHTO T-193

Çizelge 2.1’ de görüldüğü üzere yol taban zemininde kullanılacak bir malzemenin

CBR değerinin % 10’ dan büyük olması ve likit limit değerinin 40’ dan, plastisite

indeksi değerinin ise 15’ den küçük olması gerekmektedir.

2.1.5 Taban Zemini Stabilizasyonu

Sağlam bir taban zemini veya sağlam bir üstyapı malzemesinden, üzerine gelen

yükler altında aşırı deformasyon yapmaması, dayanıklı olması, ayrışmaması ve hava

koşulları doğrultusunda bu özelliklerinin değişmemesi beklenir. Stabilizasyon ise, bu

beklentileri karşılayamayan taban zemini ya da üstyapı malzemeleri üzerinde,

elverişsiz olan malzeme özelliklerini istenilen seviyeye getirmek için yapılan

iyileştirme işlemleridir. Bu amaçla zemine ya da malzemelere değişik katkı

malzemeleri katılarak sıkıştırılması sonucu zemin kararlı bir hale getirilir (Fındık,

2005).

Stabilizasyon işleminde; agrega ve bağlayıcı madde ilavesi ile zeminin ya da üstyapı

malzemesinin taşıma gücü artırılır ve su tutma kabiliyetleri azaltılarak geçirimsiz

11

hale getirilir. Yol inşaatında altyapının sağlamlaştırılması ya da üstyapıda

kullanılmak için mekanik özellikleri yetersiz olan malzemeleri iyileştirilerek

üstyapıda kullanılmalarını sağlamak amacı ile stabilizasyon yapılır (Fındık, 2005).

Zeminlerin problem yaratan özellikleri tam olarak belirlendikten sonra hangi tip

stabilizasyon metodunun uygulanması gerektiği saptanmaktadır. Bunun için değişik

zemin stabilizasyon metotları kullanılmaktadır. Zemin stabilizasyon metotları

aşağıdaki gibi sınıflandırılır:

• Mekanik karıştırma

• Kimyasal stabilizasyon (çimento, kireç, uçucu kül, vb.)

• Bitüm stabilizasyonu

• Zemin enjeksiyonu

• Yeni stabilizasyon teknikleri

Yol inşaatında genellikle, mekanik karıştırma, zemin-kireç, zemin-çimento, zemin-

bitüm, zemin-reçine stabilizasyonları daha çok kullanılmaktadır.

Mekanik stabilizasyon, iki veya daha fazla farklı zeminin uygun oranlarda

karıştırılarak istenilen şartları sağlayan bir zemin haline dönüştürülmesidir.

Böylelikle yük altında kalıcı deformasyon olmayan yani stabil bir zemin elde edilmiş

olur. Zeminin karıştırılması yolda, sabit veya hareketli bir plentte veya malzeme

ocağında yapılır. Karışım yola serilerek klasik yöntemlerle sıkıştırılır. Mekanik

karıştırmadaki amaç, gradasyon düzeltmesi, likit limit veya plastisite indeksinin

azaltılması, dren kabiliyetinin artırılması, mukavemet ve durabilitenin artırılması,

uzun dönemde oturmaların azaltılması ve don duyarlılığının azaltılması olarak

sayılabilir. Zeminin kaba malzemesinin miktarı ile gradasyonu ve ince malzemesinin

plastisitesi, zemin özelliklerinin iyileştirilmesinde çok önemlidir. Zemindeki

maksimum dane boyutunun çok büyük olması işlenebilirliği azaltmakta ve kaba

kısmının çok olması da segregasyona neden olabilmektedir. Zemindeki ince

danelerin (genellikle No.40’ dan geçen kısmı) fazla olması halinde yüksek su

içeriğinde karışımı güçleştirmekte ve kuru halde topaklanmalara neden olarak

12

homojen karışımlar elde edilememektedir. Zeminde çok ince malzemenin (No.200’

den geçen kısmı) fazla olması halinde plastisite ve kohezyon artmaktadır. Uygun

olmayan zemine bir başka zemin ve düşük plastisiteli bir malzeme karıştırılarak

uygun zeminler elde edilebilmesi için karışımın homojen olması gerekir. Ancak ince

kısmı fazla plastisiteli zeminler, özellikle kuru halde iken ufalanmalarının zor olması

nedeniyle problem yaratmaktadır. Bu yöntemde karışım oranları için belli bir sistem

yoktur. Değişik tip zeminlerin ağırlıkça farklı oranlarda karıştırılarak, özelliklerinin

belirlenmesi suretiyle karar verilmektedir (Tunç, 2001).

Zemin-çimento stabilizasyonu ise, ufalanması mümkün olan zeminlerin belirli

oranlarda çimento ilavesi ile sertleşme başlamadan önce optimum su muhtevasında

maksimum yoğunluk elde edilebilecek şekilde sıkıştırılmasıdır. Zemine mukavemet

kazandırmak için çimento karıştırıldığında, zeminin kayma mukavemeti artar ve

zeminin geçirgenliği azalır. Çimento ile stabilizasyon, sadece tabii zeminler için

değil, aynı zamanda kullanılmış veya atık malzemelere mukavemet

kazandırılmasında da kullanılır. Genellikle plastisite indeksi 30’ dan az olan zeminler

ile No.4 elekten (4,76 mm) geçen kısmı, % 45’ den fazla olmayan kaba gradasyonlu

granüler zeminlerde etkili bir stabilizör olarak kullanılır (Tunç, 2001).

Zemin-çimento stabilizasyonu, yol inşaatında daha çok siltli ve killi zeminlere

uygulanır. Genellikle stabilizasyonun kalınlığı 0,15 m kadar yapılır. Bunun sebebi

karışım makinelerinin daha derin tabakaları etkileyememesidir. Daha kalın

stabilizasyon ihtiyacı olduğunda birden fazla tabaka halinde yapılması uygun olur.

Zemin-kireç stabilizasyonunda ise, orta, ince ve çok ince daneli zeminlerle kireç

reaksiyona girerek, plastisitenin düşmesine, işlenebilirliğin artmasına, şişmenin

azalmasına ve mukavemetin artmasına neden olmaktadır. Zemin sınıfı; CH, CL, MH,

ML-CL, SC, SM-SC, SM, GC, GM-GC, GM olan ve silt, kil içeren ince gradasyonlu

zeminler kireçle stabilize edilerek ıslah edilmeleri mümkün olabilmektedir.

Stabilizasyon işleminde karışım oranlarının tespitinden önce malzemelerin fiziksel

özelliklerinin saptanması gerekmektedir. Bu özellikler; dane boyutu dağılımı, likit

limit ve plastisite indeksi, hava tesirlerine karşı dayanım, Los Angeles aşınma

13

kaybıdır. Bu şartlardan biri veya birkaçı standarda uygun değilse, uygun malzeme

ilavesi ile standartlara uygun malzeme elde edilir.

2.2. Konu İle İlgili Daha Önce Yapılmış Çalışmalar

Ilıcalı (1988), Erdemir cürufunun sahip olduğu kimyasal ve fiziksel özelliklerine

göre bu malzemenin agrega olarak kullanılabilirliğini incelemiştir. Kırılıp elenen

cürufa granüler cüruf, bağlayıcı (çimento, kireç) filler olarak portland çimentosu ve

bağlayıcı olarak asfalt çimentosu gibi ek malzemeler kullanılarak alttemel ve temel

tabakalarındaki etkisi gözlemlenmiştir. Çalışmanın sonunda Erdemir cürufunun sahip

olduğu kimyasal ve fiziksel özellikleri bakımından üstyapı tabakalarında kullanılacak

agregalarda istenen şartlara uyduğu belirlenmiştir. Kırılmış ve granülometrisi

belirlenmiş hava soğutmalı cürufa granüler cüruf katılarak elde edilen bağlayıcısız

karışımın mekanik direnci alttemel ve temel tabakalarında aranan değerlerin üstünde

bulunmuştur. Belirlenen granülometriyi bozmayacak optimum oranda granüler cüruf

ve çok az miktarda bağlayıcı katılarak elde edilen karışımın mekanik direnci yüksek

trafikli yolların temel tabakasında aranan mekanik şartları sağladığı görülmüştür.

Sonuç olarak belirli mesafedeki şantiyelerde, karayolu üstyapısında Erdemir

cürufunun kullanılabilirliğinin ekonomik olarak elverişli olduğu belirlenmiştir.

Kizirgil (2001), çalışmada, zemin stabilizasyonunda kullanılan çimentonun belirli bir

kısmı yerine, Sivas Demir-Çelik Fabrikası cürufunun kullanılabilirliği araştırılmıştır.

Değişik boyutlardaki cüruf, kırılıp, öğütülerek 80 nolu elekten (0,177 mm) elenip

hazırlanan zemin ve cüruf malzemeleri üzerinde, laboratuar deneyleri yapılarak

fiziksel özellikleri belirlenmiştir. Zemine değişik oranlarda çimento katılarak

optimum su içerikleri belirlendiğinde, karışım % 5 cüruf ilavesiyle optimum su

içeriği maksimum değere ulaşmıştır. Çalışmada, zemine % 8 çimento katılarak elde

edilen 21,5 kg/cm2’ lik basınç mukavemetinden daha büyük mukavemetler zemine

% 4 çimento % 5 cüruf katılmasıyla elde edilmiştir.

Fındık (2005), Isparta-Karakaya, Kayseri-Talas, Nevşehir-Göre, Karaman pomzaları

ve volkanik cürufun alttemel tabakasında stabilizasyon malzemesi olarak

14

kullanılabilirliğini araştırmıştır. Çalışmada her bir hafif agrega malzemesinin fiziksel

ve kimyasal özellikleri incelenmiştir. Numuneler üzerinde dona karşı dayanıklılık,

limit deneyleri ve CBR deneyleri yapılarak, malzemelerin alttemel tabakasında

mekanik stabilizasyon malzemesi olarak kullanılabilirliği araştırılmıştır. Yapılan

çalışmada alttemel tabakasında, pomzanın 0-3 mm arası boyutları, pomzanın en az

kullanılan ve atıl denilen boyutu olduğundan, bu aralık kullanılmıştır. Mekanik

stabilizasyon işlemi için yöresel malzeme olan Isparta-Karakaya pomzası ile

özellikleri bakımından diğer incelenen hafif agregalardan farklı olan volkanik cüruf

malzemeleri kullanılmıştır. Granülometrisine bakılarak malzemeler alttemel standart

boyutlarında karıştırılmıştır. Karışımlardan % 30 Isparta-Karakaya-ariyet malzemesi

ve % 20 volkanik cüruf ariyet malzemesi en uygun değeri vermiştir. CBR deneyi

sonuçlarında CBR değeri 79 olan ariyet malzemesinin, % 30 pomza ile karışım

sonucundaki CBR değerinin 125,595’ e çıktığı ve % 20 volkanik cüruf ile karışım

sonucundaki CBR değerinin ise 110 değerine ulaştığı belirlenmiştir. Bu çalışma

sonucunda karışımın kullanılması halinde alttemel tabaka malzeme maliyetinin

neredeyse yarıya düştüğü görülmüştür.

Varlıorpak vd. (1995), Metaş Demir-Çelik Fabrikası cürufunu kullanmıştır.

Çalışmada taşıma gücü düşük zeminlerin cüruf katkısı ile zemin özelliklerini

iyileştirme işlemi yapılmıştır. Modifeye Proktor ve CBR deneyleri uygulanmış ve

katkısız numunelerin başlangıçta % 6 olan CBR değerleri, % 35 (% 32 cüruf + % 3

kireç) katkı ile % 68,5’ a çıkmıştır. Sonuçta, yol inşaatında kullanılmayacak

özellikteki plastik malzemenin, cüruf katkısı ile kullanılabilecek duruma geldiği

görülmüştür.

Arm (2002), inşaat yıkım atıklarından elde edilen kırık beton artıklarının yol

üstyapısında bağlayıcısız tabakalarda kullanımını araştırmıştır. Gerek laboratuar

şartlarında gerekse arazi şartlarında sürdürülen iki yıllık bir çalışma sonucunda,

kırılmış beton artıklarının kullanımı ile bağlayıcısız tabakalarda dayanım artışı

olduğu tespit edilmiştir. Bu atık malzemelerin ham maddesi beton olduğu için uzun

dönemde kendiliğinden-bağlayıcılık özelliği göstermiştir. En yüksek artış ilk bir ay

sonunda gerçekleşmiştir. Çalışmada 150-300 mm ebatlarındaki silindir numuneler

15

üzerinde dinamik üç eksenli deneyleri uygulanmıştır. Silindir numuneler vibro-

kompresör denilen bir alet kullanılarak tek tabaka halinde sıkıştırılmıştır. Bu

sıkıştırma yöntemi ile γkmax’ a göre % 97 oranında sıkışma sağlanmıştır. Hazırlanan

numuneler plastik torbalara konarak kür edilmiş ve kür süresi sonunda dinamik üç

eksenli deneyi ile dayanım özellikleri belirlenmiştir.

Yılmaz (2008), yaptığı çalışmada endüstriyel atıklardan olan Antalya Ferrokrom

Fabrikası atıklarının (FeCr cürufu, SiFeCr cürufu, silis dumanı) yol üstyapısındaki

kullanım potansiyelini araştırmıştır. Malzemelerin fiziksel kimyasal özellikleri,

mekanik özellikleri ve laboratuar liç davranışı deneysel çalışmalarla belirlenmiştir.

Malzemelerin özelliklerinin belirlenmesinde CBR, Proktor, Los Angeles, serbest

basınç dayanımı, ultra ses hızı, donma-çözülme dayanımı vb. laboratuar deneylerinin

yanı sıra çalışma kapsamında dinamik üç eksenli (DÜE) deney cihazı kullanılmıştır.

Geliştirilen deney cihazı ile yol malzemelerinin esneklik modülü, Poisson oranı ve

tekrarlı yükler altındaki plastik deformasyonu belirlenmiştir. Sonuç olarak,

Ferrokrom (FeCr) ve Silikoferrokrom (SiFeCr) cürufunun fiziksel ve mekanik

özellikleri bakımından yol üstyapısının granüler tabakalarında doğal agregaya

alternatif olarak kullanılabileceği belirlenmiştir. Ayrıca bir bağlayıcı ile stabilize

edilen FeCr cürufunun yüksek basınç dayanımına sahip olması sebebiyle,

stabilizasyon temel olarak kullanılabileceği tespit edilmiştir.

Toprakçı (2002), çalışmada tuğla-kiremit atıklarının puzolonik katkılarla yol

stabilizasyon malzemesi olarak değerlendirilmesini incelemiştir. Farklı killi zemin

numunelerine belli oranlarda öğütülmüş tuğla ve kiremit tozu, kireç, çimento ve tras

gibi bağlayıcı maddeler karıştırılarak serbest basınç değerleri belirlenmiştir. Yapılan

deneylere göre, malzemelerin serbest basınç değerleri, tuğla tozu-çimento karışımı

için maksimum 16,25 kg/cm2 ve minimum 3,71 kg/cm2 , tuğla tozu-kireç karışımı

için maksimum 13,94 kg/cm2 , minimum 2,12 kg/cm2 olarak bulunmuştur. Kiremit

tozu-kireç karışımı için serbest basınç dayanım değerleri maksimum 13,34 kg/cm2 ,

minimum 1,96 kg/cm2 olarak, kiremit tozu-çimento karışımı için de maksimum 14,40

kg/cm2 ve minimum 3,51 kg/cm2 olarak tespit edilmiştir.

16

3 MATERYAL ve YÖNTEM

3.1 Kullanılan Malzemeler

Çalışmada, Antalya yöresine ait plastiklik özelliği yüksek killi doğal zemin ve

Isparta-Gelincik Pomzasının atık kısmı kullanılmıştır. Aşağıda kullanılan malzemeler

hakkında bilgi verilmektedir.

3.1.1 Isparta-Gelincik Pomzası

Volkanik bir malzeme olan pomza, magmanın farklı safhalarında soğuması

sonucunda oluşmuştur. Bu da içerisindeki fenokristallerin ve amorf maddelerin

miktarını değiştirmektedir. Yapının değişmesi, pomzanın birim hacim ağırlığının ve

mühendislik özelliklerinin farklı olmasına neden olmaktadır. Pomza plastik özellik

ve aşırı oturma göstermeyen, su ile temas ettiğinde oturma miktarlarında değişiklik

olmayan bir malzemedir (Çimen, 2005).

Isparta-Gelincik yöresinde kirli beyaz-sarımtırak renkte, 550-650 kg/m3 birim

ağırlığı sınıfında, ağırlıkça yaklaşık % 7-10 gang (andezit/traki-andezit, kuvars)

içeren inşaat sektörü için oldukça kaliteli pomza yatakları mevcuttur (Çizelge 3.1).

2004 yılı sonlarına doğru faaliyete geçirilen Gelincik Pomza Ocağında üretim açık

işletme olarak sürdürülmektedir. Üst örtüsü dozer ile kaldırılan ve riperlenerek

gevşetilen pomzalı katmanlar, 5-10 m’ lik kademe yüksekliğine sahip basamaklar

oluşturmak suretiyle lastik tekerlekli/paletli yükleyiciler ile kazılarak kamyonlara

yüklenmekte ve tüvenan malzeme ocak alanındaki eleme tesisine beslenmektedir.

Gelincik sahasında yer alan pomza, diğer yörelere göre doku, renk ve birim hacim

ağırlık yönünden farklılık göstermektedir. Yöredeki pomza yatakları, Pliyosende

volkanik aktivite olarak Gölcük volkanik faaliyetlerine bağlı piroklastik kayaçların

havadan yığılma mekanizması ile çökelmesi şeklinde gerçekleşmiştir. Yörenin

yüksek kesimlerinde tüf + piroklastik kayaçları içeren formasyonlarının üzerinde,

17

çok lokal bir alanda 50-100 cm kalınlığında inşaat kalitesinde pomza (gri)

gözlenmektedir (Davraz, 2005).

Çizelge 3.1. Gelincik yöresi pomza kayacının fiziksel özellikleri (Davraz, 2005)

Fiziksel Özellikleri Gevşek Birim Hacim Ağırlık

(%100 kuru) 356 kg/cm3

Gevşek Özgül Ağırlık 2,34-2,45 gr/cm3 Renk Kirli beyaz-sarımtırak

Sertlik (Mohs’a göre) 5-5,5 Su Emme (%-10 dk’ lık/2 cm -7,5 cm

arası agrega için/ortalama) 36,65

Organik Madde Yok

Yabancı Taş (Gang) Oranı 7-10 (Andezit - Traki-andezit)

Isparta-Gelincik pomzası SiO2 oranı bakımından % 60-% 75 sınırları dahilinde olan,

aşındırma özelliği yüksek bir pomzadır. Al2O3 oranının % 13-%17 değerleri arasında

olması sebebiyle ateşe ve ısıya karşı dayanımı yüksektir (Çizelge 3.2).

Çizelge 3.2. Gelincik yöresi pomza kayacının kimyasal bileşenleri (Davraz, 2005)

Gelincik Pomzası Kimyasal Bileşenleri % -Ortalama

SiO2 60,50 Al2O3 17,15 Fe2O3 3,38 CaO 4,68 MgO 2,09 Na2O 4,30 K2O 4,54 TiO2 0,41 SO3 0,16

Ateş Zaiyatı < 2,64

İnşaat sektörü açısından bakıldığında, pomza agregasının asidik özellikte olması

istenir. Bu özelliği kayaca kazandıran % 60-75 oranındaki SiO2 bileşiğidir. Aynı

zamanda bu bileşik kayaca aşındırma özelliği kazandırmaktadır. Bu yüzden çeliği

rahatlıkla aşındırabilecek bir kimyasal yapı sergileyebilmektedir. % 13-% 17 oranları

18

arasındaki Al2O3 bileşimi ise ateşe ve ısıya yüksek dayanım özelliği

kazandırmaktadır. Fe2O3 oranının % 1-% 3 gibi düşük bir değerde olması istenir.

Na2O ve K2O tekstil sanayinde reaksiyon özellikleri veren mineraller olarak

bilinmektedir (Fındık, 2005).

3.1.2 Antalya Malzemesi

Bu çalışmada, Antalya Merkez Arapsuyu Mevkiinden alınan traverten ve zemin

numunesi esnek üstyapılarda yol taban zemininde kullanımı için incelenmiştir.

Antalya malzemesinin fiziksel ve kimyasal özellikleri belirlenmiştir. Malzemenin

yüksek şişme potansiyeline sahip olduğu ve bu numunede hakim kil mineralleri

mineralojik incelemelerle belirlenmiştir. Uniform olmayan morfoloji, kırmızı renkli

kalıntı zeminlerin oluşturduğu önemli bir konudur. Ayrışma düzeyi farklı

olabildiğinden ayrışmamış blok, farklı derecelerde ayrışmış kaya ve kalıntı zemin

farklı oturmaya neden olabilecektir. Antalya’nın pek çok yerinde olduğu gibi,

Arapsuyu mevkiinde de görülen kırmızı renkli kalıntı zemin karstik ayrışmaya bağlı

olarak oluşmuştur. Karstlaşmaya neden olan asidik su, yüzeyden drene olarak tufanın

kalsiyum karbonat bölümlerini ayrıştırarak bileşenleri iyonlar halinde bünyesine

alarak uzaklaştırır. Suda çözünemeyen demir gibi bileşenler ise atmosfer ortamında

oksitlenerek kalıntı zemini oluşturur.

Çalışmada, Antalya Merkez Arapsuyu Mevkiinden alınan zemin numunesi üzerinde

laboratuar deneyleri yapılmıştır. Yapılan deneyler sonucunda özellikleri belirlenen

numunenin karayolunda esnek üstyapılarda yol taban zemini olarak kullanımı

incelenmiştir. Yol taban zemini olarak belirlenen Antalya malzemesinin Isparta-

Gelincik pomzası ile karıştırılarak mekanik stabilizasyona tabii tutulmuştur.

3.2 Kullanılan Yöntemler

Bir karayolu esnek üstyapısının davranışı taban zeminin taşıma gücü ile doğrudan

doğruya ilgili olduğundan, taban zemininin üstyapıya istenen desteği sağlayacak

şekilde hazırlanması gerekmektedir. Taban zemini üzerine oturan alt temel, temel ve

bitümlü kaplama tabakalarından oluşan esnek yol üstyapısının başarısı, belirtilen

19

tabakaların ve taban zeminin şartnamelere uygun şekilde projelendirilip

gerçekleştirilmesine bağlıdır (Umar ve Ağar, 1991).

Yol yapımında üstyapının oturacağı taban zemininin karakteristiklerinin bilinmesi,

yolların projelendirilmesi için gereklidir. Bu bölümde malzemelerin fiziksel ve

mekanik özelliklerini belirlemek için kullanılan deney yöntemleri hakkında detaylı

bilgi verilmektedir.

3.2.1 Elek Analizi Deneyi

Elek analizi deneyi, stabilizasyon malzemesi olarak kullanılan Isparta-Gelincik

pomzası ve kullanılan plastiklik özelliği yüksek tabii zeminin, dane boyutu

dağılımlarının, standartta belirtilen sınırlar dahilinde olup olmadığını belirlemek

amacıyla yapılmıştır.

Elek analizi ile 0,075 mm’ den daha büyük danelerin dane boyutu dağılımı

bulunmaktadır. 0,075 mm’ den daha küçük danelerin dane boyutu dağılımı ise

hidrometre metoduyla saptanmaktadır.

İyileştirme işlemine tabii tutulan killi zeminin dane büyüklüğü dağılımını belirlemek

için elek analizi ve hidrometre deneyi yapılmıştır.

Elek analizi deneyinde zemin etüvde 110+5 oC’ de 24 saat kurutulduktan sonra

Karayolları Genel Müdürlüğü’nün belirttiği standart elek serisinde elenmiştir. Elek

serisi olarak; 3/8”, No.4, No.8, No.16, No.40, No.100, No.200 elekleri kullanılmıştır.

Her elek üzerinde kalan zemin tartılarak, her elekten geçen ve kalan miktarlar %

olarak tespit edilerek kaydedilmiştir.

3.2.2 Hidrometre Deneyi

Hidrometre deneyi malzemenin dane boyutu dağılımını belirlemede, 0,075 mm

(No.200)’ den daha küçük danelerin dane boyutu dağılımını belirlemek amacıyla

20

yapılır. Hidrometre deneyi, farklı dane boyutundaki daneciklerin, farklı çökelme

hızına sahip olmaları esasından yararlanılarak bulmaya yarar.

Hidrometre deneyinde, toprak taneciklerini birbirinden ayırmak ve tekrar

birleşmelerini engellemek için bazı ayrıştırıcı çözeltiler kullanılır. Bu çözeltiler

Çizelge 3.3’ te verilen maddelerden, belirtilen şekilde hazırlanır.

Çizelge 3.3. Ayrıştırıcı çözeltide kullanılan tuzlar (Demirel vd., 1999)

Kimyasal Adı Katılacak Tuz Miktarı (gr) Formülü

Sodyum hegzameta fosfat 40,00 NaPO3 veya (NaPO3)6 Sodyum polifosfat 21,60 Na12P10O31 Sodyum tripolifosfat 18,80 Na5P3O10 Sodyum tetrafosfat 35,10 Na6P4O13

Bu tuzlardan Sodyum hegzameta fosfat deneyde belirtilen miktarda tartılarak alınıp,

yeteri kadar damıtık su içinde eritilip 1 lt’ ye tamamlanmıştır.

Hidrometre deneyi için No.200 (0,075 mm) elekten geçen ve 110+5 oC’ lik etüvde

kurutulmuş malzemeden toprağın cinsine göre, hazırlanacak olan süspansiyonda kil

boyutundaki danecik miktarı 20 gr/lt’ den fazla olmayacak miktarda numune alınır.

Kil boyutundaki danecik miktarı çok fazla olduğunda, hidrometre deneyinin esası

olan Stoke Kanunu geçerli olmaz. Bu nedenle killi topraklarda 50 gr, kumlu

topraklarda 100 gr civarında numune yeterlidir (Demirel vd., 1999).

Deneyde 0,075 mm (No.200) elekten geçen malzemeden 50 gr kadar alınarak, 250

ml’ lik behere konup, üzeri hazırlanmış olan ayrıştırıcı çözeltiden 125 ml ilave

edilmiştir. İyice karıştırılıp, daneciklerin birbirinden ayrışması için en az 16 saat

bekletilmiştir. Numune daha sonra ayrıştırma kabına alınmıştır. Karıştırıcıda

danelerine ayrılan karışım, 1 litrelik çökeltme silindirine aktarılmış ve üzeri saf su ile

1 litreye tamamlanmıştır. Bu şekilde hazırlanan karışım, sabit sıcaklığa gelmesi için

bir su banyosu içerisinde 1 saat süreyle bekletilmiştir. Karışım, sabit sıcaklığa

geldikten sonra çökeltme silindirinin ağzı el ayası ile sıkıca kapatılarak diğer el

21

yardımı ile alt-üst edilmek yoluyla 1 dakika süre içerisinde 60 çevirme işlemi

yapılmıştır.

Ölçekli çökeltme silindiri, düz ve sarsılmayacak bir yere konup, kronometre

çalıştırılarak zaman kaydedilmiştir. Çalkalama işleminin bitiminden, yani

kronometrenin çalıştırılmasından sonraki 0,25; 0,50; 1; 2; 4; 8; 15; 30; 60; 120; 240;

480 ve 1440 dakikalarda hidrometre okuması alınmıştır.

Deney boyunca hidrometre temiz bir su banyosunda bulundurulmuştur. Okumalardan

20-25 saniye önce hidrometre su banyosundan çıkartılıp, toprak süspansiyonuna

daldırılmıştır. Okuma, hidrometre dengeye geldikten sonra ve hidrometrenin

çevresinde meydana gelen menüsküsün üst kısmından alınmıştır.

3.2.3 Özgül Ağırlık Deneyi

Özgül ağırlık, belirli hacimdeki numune ağırlığının aynı hacimdeki +4 oC’ deki

suyun ağırlığına oranıdır (Ilıcalı, 1988).

Toprak, 4,75 mm (No.4)’ den daha büyük danelerden oluşuyorsa, “İri Agreganın

Özgül Ağırlığı ve Absorbsiyonunun Bulunması” olarak iki aşamada özgül ağırlık

tayin edilir. Toprağın, hem 4,75 mm’ den büyük hem de küçük taneleri içermesi

durumunda, numune 4,75 mm elekten ikiye ayrılır ve her bir kısmın özgül ağırlığı,

uygun deney metodu ile bulunur. Numunenin özgül ağırlığı, ince ve iri kısmın

bulunan özgül ağırlıklarının ağırlıklı ortalaması alınarak hesaplanır (Demirel vd.,

1999).

Bu çalışmada kullanılan malzeme 4.75 mm’ den küçük dane boyutunda olduğundan

piknometre deneyi yapılmıştır.

Numunenin No.40 (4,75 mm) eleğinden geçen kısmı kurutularak, 100 gr alınmıştır.

İnce agrega piknometreye konup, piknometre ile tartılmıştır. Sonra piknometre

yarısına kadar damıtık su ile doldurularak 24 saat bekletilmiştir. Bu sürenin sonunda

22

piknometre 15-30 dakika vakuma bağlanarak havası emilmiş, sonra vakumla ilişkisi

kesilerek kendi halinde iyice çökmesi beklenmiştir. Üstte tamamen berrak su

oluşunca, piknometre damıtık su ile taşıncaya kadar doldurulmuştur. Hava kabarcığı

kalmayacak şekilde kapatılıp, piknometre havlu ile iyice kurulanarak tartılıp,

kaydedilmiştir.

Özgül ağırlık (3.1) deki formülle hesaplanmıştır.

1

1 2 3s

WW W W

γ =+ −

(3.1)

γs : Özgül ağırlık

W1 : Kuru zemin ağırlığı, gr

W2 : Damıtık su + piknometre ağırlığı, gr

W3 : Damıtık su + piknometre + zemin ağırlığı, gr

3.2.4 Likit Limit ve Plastik Limit Deneyleri

Kıvam, zemin danecikleri arasında adezyonun derecesine ve zemin kütlesini biçim

değiştirmeye ve kırılmaya zorlayan kuvvetlere karşı gösterdiği direnci gösteren bir

kavramdır. Farklı zeminler değişik su içeriklerinde değişik kıvamlar gösterirler.

Likit limit, zeminin plastik durumdan akıcı duruma geçtiği andaki su içeriğinin

sayısal değeridir. Başka bir ifade ile likit limit aletinin (Casagrande cihazı) küre

kapağına sıvanan zeminde, standart boyutta açılan bir olukta 25 düşüş sonucunda 1

cm kapanmanın olduğu andaki su içeriğinin sayısal değeridir.

0,425 mm elekten elenen zemin numunesi üzerinde TS 1900’ e göre likit limit deneyi

yapılarak likit limit değeri tespit edilmiştir. Su içeriği yüzdesi ile darbe adedi

arasındaki ilişkiyi gösteren “akma eğrisi”, yarı logaritmik bir grafik kağıdı üzerine

rutubet miktarı aritmetik ölçekli apsis ekseninde ve darbe adetleri logaritmik ölçekli

ordinat ekseninde olmak üzere işaretlenmiştir. Akma eğrisi, üç noktanın mümkün

23

olduğu kadar yakınından geçen düz bir doğru parçası olarak çizilmiştir. Çizilen bu

akma eğrisi üzerinde 25 düşüşe karşılık gelen su içeriği değeri likit limit değeri

olarak belirlenmiştir. Plastik limit, zeminin plastik halden yarı katı hale geçtiği

andaki su içeriğidir. Zeminin 3 mm çapında silindirik çubuklar biçiminde

yuvarlandığında, çubukların yüzeyinde çatlamalar ve kopmalar olduğu andaki su

içeriğinin sayısal değeridir. Plastik limit deneyi, 0,425 mm (No.40) elekten geçen

kurutulmuş zemin üzerine yapılarak, plastik limit değeri tespit edilmiştir.

3.2.5 Hava Etkilerine Karşı Dayanıklılık Deneyi (Sodyum Sülfat Dona Karşı

Mukavemet Deneyi)

Bu deney yöntemi, doygun sodyum sülfat (Na2SO4) kullanılarak, uzun zaman hava

tesirleri altında kalacak agregaların don ve çözülmeye karşı mukavemetlerinin kısa

sürede laboratuarda tayin edilmesini kapsar. Önce sodyum sülfat veya magnezyum

sülfat çözeltisi kullanılır. Çözeltinin hazırlanması için saf ve susuz sodyum sülfat

tuzu (Na2SO4.10H2O) 25-30 oC sıcaklıktaki su içinde iyice karıştırılarak yavaş yavaş

çözülür. Her litre su için en az 250 gr sodyum sülfat tuzu veya en az 750 gr kristalize

sodyum sülfat tuzu katılır. Çözelti ayrıca, saf ve susuz magnezyum sülfat tuzu

(MgSO4) ve kristalize magnezyum sülfat tuzu (MgSO4. 7H2O) ile de hazırlanabilir.

Bu durumda her litre su için 350 gr susuz magnezyum sülfat tuzu veya 1400 gr

kristalize magnezyum sülfat tuzu eklenir.

Agregalar standartta belirtildiği gibi 19,00 mm, 12,50 mm, 4,75 mm ve 2,00 mm’ lik

eleklerden elenip, her elek üzerinde kalan numuneler yıkanarak, 110+5 oC’ de etüvde

kurutulmuştur. Her elek üzerinde kalan numunelerden, Çizelge 3.4’ de belirtilen

miktarlarda tel sepetler üzerine konularak, üzeri en az 2 cm kaplanacak şekilde

sodyum sülfat çözeltisi içine daldırılmıştır. Kabın üzeri buharlaşma olmaması için

kapatılmıştır. Sıcaklığı 21 oC olan ortamda 16-18 saat çözelti içinde numuneler

bekletilmiştir. Daldırma süresi sonunda numuneler çözeltiden çıkartılarak 5 dakika

süzmeye bırakılmış ve 110+5 oC’ lik etüvde sabit ağırlığa kadar kurutulmuştur.

Numune ikinci kez çözeltiye daldırılarak anlatılan işlemler 5 kez tekrarlanmıştır. Her

daldırma süresi sonunda çözeltinin derişimi çözeltiden alınan örnekle kontrol

24

edilerek, derişimin aynı oranda kalması sağlanmıştır. Çözeltinin derişiminin azalması

durumunda çözeltiye ilk yoğunluğu sağlamak için sodyum sülfat ilave edilmiştir. 5.

daldırma işlemi sonunda üç seri yapılan numuneler etüvde kurutulduktan sonra

soğutulup, numune çözeltiden tamamen temizleninceye kadar yıkanmıştır. Yıkama

suyuna bir miktar baryum klorür (BaCl2) katılarak numunenin tamamen sodyum

sülfattan temizlenip temizlenmediği kontrol edilmiştir. Na2SO4 çözeltisinden

tamamen arındırılan numuneler 110+5 oC’ lik etüvde sabit ağırlığa kadar kurutulup,

soğutulduktan sonra dane iriliklerine göre Çizelge 3.4’ de belirtilen eleklerden

elenip, eleme sonunda her elek üzerinde kalan miktar tartılarak eleklerden geçen

kısımlar don kaybı olarak kabul edilmiştir.

A: Deneyden önceki ağırlık (gr)

B: Deneyden sonraki ağırlık (gr)

Donma kaybı yüzdesi = *100A BA− (3.2)

(3.2) eşitliğinden her franksiyon için donma kaybı yüzdesi hesaplanıp esas

granülometri ile çarpılarak, düzeltilmiş kayıp yüzdeleri bulunmuştur. Bu değerlerin

toplamı ise, tüm malzemenin Na2SO4’ dan dolayı donma kaybı yüzdesini

vermektedir.

Çizelge 3.4. Deneye alınacak malzeme miktarları (KGM)

Elek Açıklığı (mm) Alınacak Miktar (gr) Deney Sonunda Elendiği elek (mm)

4.75 – 2.00 arası 100 + 0.1 2.00 9.5 – 4.75 arası 300 + 5 4.00

19.0-9.5 arası 12.5 - 9.5 arası 19.0 - 12.5 arası 1000 + 10 330 + 5

670 + 10 8.00

37.5-19.0 arası 25.0 - 19.0 arası 37.5 - 25.0 arası 1500 + 50 500 + 30

1000 + 50 16.00

63.0-37.5 arası 50.0 - 37.5 arası 63.0 - 50.0 arası 5000+300 2000 + 200

3000 + 300 31.50

Bundan iri tanelerin elek boyutunun her 25mm artışında 7000 + 1000 üzerinde kaldığı elek

25

3.2.6 Los Angeles Aşınma Deneyi

Yol üstyapısında kullanılan agregalar kompaksiyon sırasında ve trafik yükleri altında

kırılmaya ve aşınmaya karşı dirençli olmalıdır. Agregaların aşınma direncinin tespiti

için Los Angeles döner tamburunda deney uygulanmıştır (Şekil 3.1). Aşınma deneyi

Isparta-Gelincik pomzası için gerekli eleklerden elenerek, her elek üzerinde kalan

agrega, kil tozdan iyice temizleninceye kadar kaldığı elek üzerinde yıkanmıştır. Daha

sonra 110+5 oC’ de sabit ağırlığa kadar kurutulup kaldıkları elekten tekrar elenmiştir.

Hazırlanan numune Çizelge 3.5’ te verilen granülometri sınıflarından birine göre

tartılıp, kullanılan aşınma sınıfı için yine Çizelge 3.5’ ten gerekli küre sayısı

bulunmuştur.

Çizelge 3.5 Aşınma deneyi numune sınıfları ve aşındırma yükleri

Elek büyüklüğü Granülometri sınıfları ve aşınma deneyi için gerekli numune miktarları (gr)

Geçtiği elek

(mm)

Kaldığı elek

(mm)

A

B

C

D

E

F

G

75 63 2500 63 50 2500 50 37,5 5000 5000

37,5 25 1250 5000 5000 25 19 1250 5000 19 12,5 1250 2500

12,5 9,5 1250 2500 9,5 6,3 2500 6,3 4,75 2500 4,75 2,36 5000

Toplam 5000 5000 5000 5000 10000 10000 10000Tolerans +10 +10 +10 +10 +100 +75 +50 Devir sayısı 500 500 500 500 1000 1000 1000 Kullanılan küre sayısı 12 11 8 6 12 12 12 Yükleme ağırlığı (gr) +25 +25 +20 +15 +25 +25 +25

26

Şekil 3.1. Los Angeles aşınma deney aleti

Hazırlanan numune ve aşındırma yükleri Los Angeles aşındırma makinesine

konulmuş ve ağzı sıkıca kapatılmıştır. Makine dakikada 30-33 devir süratle

döndürülecek şekilde, aşınma sınıfı F olan hafif agregalarda 500 devir yaptırılmıştır.

Sonra numune makineden çıkarılıp, 12 nolu (1,70 mm) elekten elenmiştir. Elek

üzerinde kalan kısım tartılmıştır. Numunenin ilk ağırlığı cinsinden bulunan yüzde,

malzemenin aşınma kaybı yüzdesi olarak kaydedilmiştir.

A: Numunenin ilk ağırlığı (gr)

B: Numunenin son ağırlığı (gr)

Aşınma yüzdesi = *100A BA− (3.3)

3.2.7 Proktor Deneyi

Zeminlerin kuru birim hacim ağırlık-su içeriği ilişkilerinin bulunması, o zeminin

belirli bir sıkıştırma enerjisinde maksimum kuru birim ağırlığını ve optimum su

içeriği bulmaya yarar.

27

Deneyde, iyileştirmeye tabii tutulan killi zemin ve Isparta-Gelincik pomzası

110+5 oC etüvde kurutulduktan sonra No.4 (4.75 mm) elekten geçirilen zemin

üzerinde yapılmıştır. Numuneler, 938,93 cm3’ lük Standart Proktor kalıbına üç eşit

tabaka halinde, her tabakaya 2,49 kg ağırlığındaki Standart Proktor tokmağıyla

30,48 cm yükseklikten 25 adet tokmağın düşürülmesiyle sıkıştırılmıştır. Sıkıştırılan

numunenin ağırlığı belirlenmiştir. Kuru birim hacim ağırlığı hesaplanmıştır. Su

içeriğinin belirlenmesi için kalıba sıkıştırılan numuneden, kalıbın alt ve üstünden bir

parça numune alınıp, su içeriği tespit edilmiştir. Bu işlemler farklı su içeriklerinde

numune üzerinde yapılmış, proktor eğrisi çizilerek, optimum su içeriği ve maksimum

kuru birim hacim ağırlık belirlenmiştir.

3.2.8 Kaliforniya Taşıma Oranı (CBR) Deneyi

Kaliforniya Taşıma Oranı (CBR), bir zeminin dikkatle kontrol edilen yoğunluk ve

rutubet şartları altında daneler arası direncinin bir ölçüsüdür. Kaliforniya Taşıma

Oranı (CBR), belli boyutları olan bir pistonun özel olarak sıkıştırılarak hazırlanmış

bir numuneye belirli bir derinliğe kadar batması için gerekli basıncın, aynı pistonun

düzgün bir gradasyonu olan kırmataştan hazırlanmış bir numunede aynı batmayı

sağlayan basınca oranı olarak tanımlanan ve yüzde olarak ifade edilen bir sayıdır.

Numune, standart proktor metoduna göre optimum su içeriği ve maksimum kuru

birim ağırlığında, en az iki tane 6’şar kg’ lık numune olarak hazırlanmıştır.

Sıkıştırma metoduna göre 15,24 cm’ lik CBR kalıbında sıkıştırılacak olan numune,

şartnamesinde verilen sıkışmayı sağlayacak şekilde optimum rutubetin tolerans

sınırları içindeki bir su içeriğinde, 3 tabaka halinde her tabakaya 2,49 kg’ lık standart

proktor tokmağıyla 56 adet darbe yapılarak sıkıştırılmıştır. Boşlukların tamamen su

ile dolduğu en düşük taşıma gücünü yani arazideki doğa koşullarını birebir

numunede saptayabilmek için yaş CBR metodu kullanılmıştır. Bu metotla hazırlanan

numune 4 gün suda bekletilmiştir. Bekletme süresince numune üzerine arazide

üstüne 50 cm’ lik üstyapı kalınlığı gelecek şekilde Karayolları Genel Müdürlüğü’nün

belirlediği standartta belirtilen yükü temsil eden 17,16 kg’ lık (2,27 kg’lık

ağırlıklarında toplam 8 disk) ağırlık konulmuştur. Çizelge 3.6’ da malzeme

28

kalınlığına bağlı ağırlıklar verilmiştir. Dört gün boyunca numunedeki şişme miktarı

her 24 saatte bir okuma olarak alınmıştır. Dört günün sonunda numune sudan

çıkartılıp, 15 dakika serbest suyu drene olduktan sonra CBR deney aletine

yerleştirilmiştir (Şekil 3.2). Daha sonra yük ve penetrasyon pistonuna hızı dakikada

yaklaşık 1,25 mm (0,50 inç) olacak şekilde yük uygulanmıştır. Standartta belirtilen

penetrasyon değerlerinde yük okumaları alınmıştır. Bu değerlerden gerekli

düzeltmeler yapılarak basınç-penetrasyon eğrisi çizilmiştir.

Basınç-penetrasyon eğrisindeki gerekli düzeltmelerden sonra, 2,54 mm (0,1 inç) ve

5,08 mm (0,2 inç)’ lik penetrasyonlara karşı gelen düzeltilmiş basınç değerleri

yardımıyla Kaliforniya Taşıma Oranı bulunmuştur. 2,54 mm’ lik penetrasyondaki

düzeltilmiş basınç değeri, 70,31 kg/cm2’ ye 5,08 mm’ lik penetrasyondaki

düzeltilmiş basınç değeri ise 105,46 kg/cm2’ lik standart basınç değerlerine oranlanıp

100 ile çarpılarak CBR değerleri bulunmuştur.

CBR = (Düzeltilmiş Basınç / Standart Basınç) * 100 (3.4)

Çizelge 3.6. CBR deneyinde kullanılan ağırlık diski sayıları

Üzerindeki malzeme kalınlığı (cm)

2124 cm3 hacminde kalıp için ağırlık (kg) 2,27 kg’lık ağırlık adedi

10 3,43 2 15 5,15 2 20 6,86 3 25 8,60 4 30 10,30 5 35 12,01 5 40 13,73 6 45 15,45 7 50 17,16 8 55 18,88 8 60 20,59 9

29

Şekil 3.2. Kaliforniya taşıma oranı (CBR) deney aleti

Genel olarak 2,54 mm (0,1 inç) batmaya karşı gelen CBR değeri, taşıma oranı olarak

alınmaktadır. Eğer 5,08 mm (0,2 inç) batmadaki oran daha büyük ise deney

tekrarlanmalıdır. Yine aynı sonuç elde ediliyorsa, 5,08 mm’ lik batmaya karşı gelen

oran CBR değeri olarak alınır.

3.2.9 Dinamik Üç Eksenli Deneyi

Bu deney yöntemi çoğunlukla yol üstyapısının kalınlık hesaplarında (üstyapı

tasarımında) malzeme özelliklerinin belirlenmesi amacıyla kullanılmaktadır. Üstyapı

malzemesinin doğrudan mukavemeti yerine üç eksenli deneyi ile tekrarlı yük altında

malzemelerin klasik elastisite modülünün tespitinde olduğu gibi esneklik modülü

(Mr) tayin edilmektedir. Malzemelerin üç eksenli deney şartlarında tekrarlı yük

altındaki gerilme-deformasyon ilişkisi saptanmaktadır. Üç eksenli deneyi gerilme

durumu Şekil 3.5’ te gösterilmiştir.

30

Bu deneyin en önemli özelliği, malzemenin tekrarlı yük şartları altındaki esneklik

modülünü tespit etmesidir. Gerçekten de trafik yükleri kaplama vasıtasıyla zemine

tekerrürlü yük olarak intikal etmekte ve zeminde yarattığı deformasyonların büyük

bir kısmı kalıcı olmayan yani elastik deformasyonlar olmaktadır. Bu nedenle üstyapı

tasarımında malzeme özelliklerini temsil etmesi açısından esneklik modülünü

kullanmak doğrultusundaki yaklaşımlar daha çok kabul görmektedir. Şekil 3.3’ te

tekrarlı yüke maruz kalan malzemenin elastik ve plastik şekil değiştirmesi

görülmektedir.

Esneklik modülü deneyleri için Şekil 3.3’ te görülen yük uygulama süresi 0.1 sn ve

dinlenme süresi de 0.9 sn olarak standartlarda tanımlanmıştır. Bu 0.1 sn’ lik süre

ortalama 70 km/sa hızla yoldan geçen bir aracın dingil yükünün yolun 70 cm

derinliğindeki bir cisme etkime süresini temsil etmektedir. Bu yükleme hızı ancak

hidrolik sistemlerde mümkün olabilmektedir. Pnömatik sistemlerde ise yükleme

süresi 0.5 – 0.9 sn arasında değişmektedir.

Şekil 3.3’ te görülen maksimum yük ile temas yükü arasındaki fark (Pmaks – Ptemas)

uygulanan deviatör gerilmeyi göstermektedir. Deneyde yükleme süresi, deviatör

gerilmenin uygulama süresini (Δt), dinlenme süresi ise deviatör gerilmenin uygulama

aralığını (dakikadaki yük uygulama sayısını) ifade ettiğinden gerilmenin

büyüklüğünün yanı sıra gerilmenin her bir tekrardaki uygulama süresi ile gerilmenin

tekrar aralığı da deneyin sonucu açısından önem taşımaktadır.

31

Şekil 3.3. Tekrarlı yükler altındaki plastik ve elastik şekil değiştirmeler Dinamik üç eksenli deneyinde, çevre basıncı ile eksenel gerilmenin numuneye

uygulanması Şekil 3.4’ teki gibidir.

Şekil 3.4. Dinamik üç eksenli deneyindeki yükleme formu

32

Şekil 3.5. Üç eksenli deneyi gerilme durumu

Yapılan bu çalışmada dinamik üç eksenli deneyi ile sadece düşey deformasyonlar

ölçüldüğünden Esneklik modülü (Mr) bulunmuştur.

3.2.9.1 Esneklik Modülü Deneyi

Üstyapı malzemesinin doğrudan mukavemeti yerine, dinamik üç eksenli deneyi ile

tekrarlı yük altında malzemelerin klasik elastisite modülünün tespitinde olduğu gibi

esneklik modülü (Mr) tayin edilmektedir. Malzemelerin üç eksenli deney şartlarında

tekrarlı yükler altındaki gerilme – deformasyon ilişkisi saptanmaktadır.

Üç eksenli ve tekrarlı yük şartlarında test edilen malzemenin esneklik modülü

aşağıdaki denklem ile hesaplanır.

Mr = σd / εr (3.2)

Mr : Esneklik modülü

σd : Deviatör gerilme (σ1 - σ3) = Toplam eksenel gerilme – hücre basıncı

εr : Esnek şekil değiştirme ( Eksenel yönde )

Buradaki, esnek şekil değiştirme değeri, plastik şekil değiştirmenin minimum düzeye

indiği andaki esnek şekil değiştirme değeridir. Bu yüzden deney öncesinde en az 500

σ1 - σ3 (Tekrarlı Deviatör Gerilme)

σ3

σ3 σ3

σ3

(Toplam eksenel gerilme) = σ1

33

yükleme tekrarı ile ön yükleme (şartlandırma yüklemesi) yapılmaktadır. Bu sırada

numunenin plastik deformasyonunun büyük bir kısmını tamamlaması sağlanır

(Şekil 3.6).

Şekil 3.6. Tekrarlı yüke maruz kalan malzemenin gerilme-şekil değiştirme grafiği

Eğer şartlandırma süresinde eksenel yöndeki toplam kalıcı şekil değiştirme değeri

% 5’ e ulaşırsa şartlandırmaya son verilir. Numunenin yeterli sıkışmamasına sebep

olan sıkıştırma sürecinde doğan nedenlerin tespit edilmesi için sıkıştırma süreci

gözden geçirilir.

3.2.9.2 Numune Hazırlanması

Dinamik üç eksenli deneyinde 100 mm çapında ve 200 mm yüksekliğinde silindir

numuneler kullanılmıştır. Plexiglass hücre içerisindeki numuneye hava basıncı ile

çevre basıncı uygulanmış, basınç kontrolü (1000 kpa kapasiteli) elektro-pnömatik

basınç regülatörü ile yapılmıştır.

34

Numuneler hazırlanırken, AASHTO TP46–94, “Zeminlerin ve Agrega Malzemelerin

Esneklik Modülünün Bulunmasında Standart Deney Yöntemi” esas alınmıştır. Bu

deney yönteminde 1. Tip ve 2. Tip olmak üzere 2 farklı yöntem vardır. 1. Tip deney

yöntemi ince taneli zeminlerin, özellikle taban zemininin esneklik modülünün

bulunmasında, 2. Tip ise temel ve alttemel malzemelerinin esneklik modülünün

bulunmasında kullanılır. Bu çalışmada kullanılan malzemeler 1. Tip’ e girmektedir.

Optimum su muhtevasında homojen bir şekilde 6 kg kadar hazırlanan numune,

maksimum kuru birim hacim ağırlıkta sıkıştırılabilmesi için her tabakaya eşit oranda

malzeme gelecek şekilde 5 bölüme ayrılarak hazırlanmıştır. Öncelikle latex membran

taban plateninin üzerine geçirilerek sızdırmazlık olmaması için plastik O-ring

halkalar etrafına takılmıştır. Membran kalıp içine, yukarı kalan kısmı kalıp yakasının

üzerinden arkaya aşacak şekilde yerleştirilmiştir. Bu arada kalıp üzerindeki vakum

vanasından vakum uygulanarak membranın kalıp çeperine yapışması sağlanmıştır.

Kalıp tabanına poroz disk ve filtre kağıdı yerleştirilmiştir. Daha sonra birinci

hazırlanan yaş malzeme kalıp içine konup, bir spatula ile kalıba yerleşmesi

sağlanmıştır. Standart Proktor tokmağıyla 25 darbe yapılarak birinci kademe

sıkıştırılmıştır. Sıkıştırılmış tabaka kalınlıkları yaklaşık 5 cm kalınlığında olmalıdır.

Daha sonra diğer tabakalarda anlatıldığı şekilde sıkıştırılmıştır. Son tabaka

sıkıştırıldıktan sonra kalıp yakası çıkartılarak fazla malzeme kalıp üzerinden bir

bıçak ile alınıp numune yüzeyi düzgün hale getirilmiştir. Birim ağırlık tespiti için

kalıpla yaş numune birlikte tartılmıştır. Daha sonra numune üzerine filtre kağıdı ve

poroz taş ve üst platen yerleştirilmiştir. Latex membran üst platen üzerine saracak

şekilde yukarıya kaldırılıp O-ring halkalar ile sızdırmazlığı sağlanmıştır (Şekil 3.7).

Daha sonra numune üç eksenli hücresine yerleştirilerek, hücrenin flexiglass çeperi ve

onun üzerine de hücre üst kapağı kapatılarak vidalarından sıkılmıştır. Drenaj

muslukları açılıp numune deneye hazır hale getirilmiştir (Şekil 3.8).

35

Şekil 3.7. Dinamik üç eksenli deney numunesinin hazırlanması

Şekil 3.8. Dinamik üç eksenli deney numunesinin hücre içinde görünümü

36

3.2.9.3 Deneyde Uygulanan Gerilmeler

Deneylerde, eksenel yönde yarım sinüs (haversine) dalgası şeklindeki tekrarlı yük

dalgası uygulanmıştır. Maksimum eksenel yük, tekrarlı yük ile temas gerilmesinin

toplamından oluşmaktadır. Temas gerilmesi ise maksimum gerilmenin %10’ u

mertebesindedir. Deneyde hücre basıncı (kademeli olarak) sabit tutulmuştur.

Deneyde yükleme-boşaltma süresi (tekrarlı yükün uygulanma süresi) olarak 1 sn’ dir.

Bekleme süresi de 1 sn’ dir. Bir yükleme tekrarı 1 sn yükleme + 1 sn bekleme olmak

üzere, toplam 2 sn sürmektedir. Temas gerilmesi, deney sırasında yükleme pistonu

ile numune üzerindeki platenin sürekli temas halinde olmasını ve tekrarlı yüklerin

numuneye uygun bir şekilde etkimesini sağlamaktadır (Şekil 3.9).

Şekil 3.9. Uygulanan yarım sinüs dalgası şeklindeki yüklemenin zamanla değişimi

AASHTO TP46-94 deney standardının granüler malzemeler için (ince taneli

zeminler, özellikle taban zemini) önerdiği yükleme şeması Çizelge 3.7’ de

görülmektedir. Çizelge 3.7’ de görüleceği üzere, öncelikle belirli bir çevre basıncında

ve belirli deviatör gerilme altında en az 500 tekrar içeren şartlandırma yüklemesi

yapılmaktadır. Şartlandırma yüklemesiyle numune hazırlama aşamasındaki

(karıştırma, sıkıştırma vb.) muhtemel farklılıklar varsa, numune içindeki büyük

boşluklar giderilmekte ve ayrıca yükleme platenleri ile numune arasında sıkı bir

37

temas sağlanmaktadır. Şartlandırmadan sonra numune, tabloda görülen farklı

büyüklükteki tekrarlı gerilmelere maruz bırakılır.

Çizelge 3.7’ deki 15 kademeli yükleme şeması bilgisayar programı aracılığı ile

numuneye uygulanmıştır. Her kademede uygulanan 100 tekrarlı yüklemenin son 5

tekrarındaki esnek şekil değiştirme ve deviatör gerilme değerleri Mr deney föyüne

aktarılmıştır. Esneklik modülü deneyinin ardından hücre içerisinden çıkartılan

numuneden su muhtevası için örnek alınmıştır.

Çizelge 3.7. AASHTO TP46-94 ince taneli ve taban zemini malzemeleri için (Mr) deney şeması

Sıra no

Çevre Basıncı

Maksimum eksenel gerilme

Tekrarlı gerilme

Temas gerilmesi

Tekrar sayısı kPa psi kPa psi kPa psi kPa psi

0 41,4 6 27,6 4 24,8 3,6 2,8 0,4 500-1000

1 41,4 6 13,8 2 12,4 1,8 1,4 0,2 100

2 41,4 6 27,6 4 24,8 3,6 2,8 0,4 100

3 41,4 6 41,4 6 37,3 5,4 4,1 0,6 100

4 41,4 6 55,2 8 49,7 7,2 5,5 0,8 100

5 41,4 6 68,9 10 62 9 6,9 1 100

6 27,6 4 13,8 2 12,4 1,8 1,4 0,2 100

7 27,6 4 27,6 4 24,8 3,6 2,8 0,4 100

8 27,6 4 41,4 6 37,3 5,4 4,1 0,6 100

9 27,6 4 55,2 8 49,7 7,2 5,5 0,8 100

10 27,6 4 68,9 10 62 9 6,9 1 100

11 13,8 2 13,8 2 12,4 1,8 1,4 0,2 100

12 13,8 2 27,6 4 24,8 3,6 2,8 0,4 100

13 13,8 2 41,4 6 37,3 5,4 4,1 0,6 100

14 13,8 2 55,2 8 49,7 7,2 5,5 0,8 100

15 13,8 2 68,9 10 62 9 6,9 1 100

38

4 ARAŞTIRMA ve BULGULAR

4.1 Isparta-Gelincik Pomzası Fiziksel Özellikleri

Bu çalışmada yol taban zemininin stabilizasyonunda Isparta-Gölcük yöresine ait

Gelincik Köyü civarında Isparta-Gelincik Pomzası stabilizasyon malzemesi olarak

kullanılmıştır. Isparta-Gelincik-Burdur karayolunun Yakaören-Gölcük ve Gelincik-

Burdur yol ayrımından sonraki 6–7. km’ lerde yolun sağ ve sol tarafında

bulunmaktadır. Bu alanda işletilebilecek tüf + pomzanın (görünür) rezervi 2 500 000

m3 civarındadır (Çizelge 4.1).

Yöredeki pomza yatağının işletimini ISBAŞ A.Ş. firması yapmaktadır. ISBAŞ A.Ş.

Gelincik Ocağından üretilen tüvenan malzemeyi işleyerek, farklı sektörlerde

kullanılmasını sağlamaktadır. Gelincik Ocağının muhtelif yerlerinden alınmış pomza

içeren tüf numunelerinin elek analizleri (Çizelge 4.2) neticesinde, agrega içerisinde

ağırlıkça % 10-12 arasında değişen oranda yabancı taş (traki-andezit parçaları) ve

kirlilik bulunmaktadır. Gang (yabancı taş) 2005 yılı ortalarında ISBAŞ A.Ş.

bünyesinde faaliyete geçirilen zenginleştirme tesisinde pomza içerisinden

uzaklaştırılmaktadır. Bu duruma göre ortalama tüvenan içerisindeki (ağırlıkça

ortalama % 8) gangın (yabancı taş) uzaklaştırılması ve bu esnada (zenginleştirme

sürecinde) pomza yüzeyindeki (toprak, kil, silt, tüf, organik materyaller vs.)

kirliliklerinde (ağırlıkça ortalama % 3) arıtılması hususu dikkate alınarak, elde edilen

son ürünün ağırlıkça dağılımı Çizelge 4.3’ teki gibidir.

39

Çizelge 4.1. Gelincik pomza ocağı formasyon görünür rezerv bilgileri (Davraz, 2005)

Birim Adı

Mostra (Ort.) Ağırlıkça Oran Kabarma Katsayısı (k)

Gerçek Hacim (m3)

Kuru B.H.A. (ton/m3)

Ürünler (ton) Boy En Kalınlık (+3mm)

% ax100

(-3 mm) % bx100

Pomza (+3 mm)

Kum (-3 mm)

Tüf (-3 mm)

m m

m

Toprak 100 90 10 0 0,00 1,15 103500 - 0 0 0 I. Pomza Seviyesi

150 110 2,5 0,30 0,70 1,15 47438 0,950 13520 31546 0

II. Pomza Seviyesi

300 130 5 0,30 0,70 1,20 234000 1,200 84240 0 196560

Toprak 350 130 5,5 0,00 0,00 1,20 300300 - 0 0 0 Kırmızı Tüf 450 130 4 0,20 0,80 1,20 218400 1,050 45864 183456

III. Pomza Seviyesi

450 130 7,5 0,50 0,50 1,25 548438 0,850 233086 233086 0

Toprak 450 130 0,5 0,00 0,00 1,20 35100 - 0 0 0 IV. Pomza Seviyesi

450 130 13 0,40 0,60 1,25 950625 0,900 342225 513338 0

Blok-Lapilli 450 130 2,5 0,00 0,00 1,20 175500 - 0 0 0

V. Pomza Seviyesi

450 130 7 0,35 0,65 1,25 511875 0,925 165720 307765 0

Dekapaj

18,5

614400 Tüvenan

Maden 39 2510775

Tüvenan Maden Örtü Kazı Oranı 2,11 +3 mm Pom. Örtü Kazı Oranı 0,30 Toplam 884654 1085734 380016

Çizelge 4.2. Gelincik pomza ocağından üretilen hammaddenin (genel) elek analizi (Davraz, 2005)

Lokasyon Pomza % Gang % Kirlilik % Toplam %

Gelincik

Ocağı

3-7 9,32 5,24 1,84 16,48

7-11 1,61 0,59 0,40 2,60

>11 9,13 2,93 0,64 12,70

TOPLAM 20,06 8,76 2,88 31,70

40

Çizelge 4.3. Gelincik ocağından üretilen tüvenan malzeme içerisindeki ürün dağılımı (Davraz, 2005)

Grup Tane Boyutu

(mm) % Oran Miktar (kg)

>11 mm

>50 mm 0,30 3,0

30-50 mm 1,71 17,1

25-30 mm 1,22 12,2

15-25 mm 5,76 57,6

Toplam tekstil amaçlı ürün 8,99 89,9

>11 mm 11-15 mm 0,14 14,0

7-11 mm 7-11 mm 1,61 16,1

3-7 mm 3-7 mm 9,32 93,2

Agrega amaçlı ürün 11,07 110,70

Tüf 0-3 mm 68,30 683,0

Çimento katkı ürünü (Puzolan) 68,30 683,0

Andezit agrega >3 mm 8,76 87,6

Yabancı Taş 8,76 87,6

Kirlilik 2,88 28,8

TOPLAM 100,00 1000,0

Bu duruma göre Gelincik Ocağından üretilen 1 ton tüvenan malzeme (tüf + pomza)

içerisinden son ürün olarak; 89,90 kg muhtelif boyutta tekstil pomzası, 110,70 kg

konsantre hafif agrega, 683,00 kg tüf (puzolan malzeme) türü ürün ve atık madde

olarak 87,60 kg yabancı taş, 28,80 kg kil-silt elde edilebilmektedir (Davraz, 2005).

4.2 Yapılan Deneyler ve Sonuçları

4.2.1 Isparta-Gelincik Pomzası

Isparta-Gelincik pomzasının atık kısmının boyutları Çizelge 4.3’ te görüldüğü üzere

0-3 mm arasındadır. Yapılan bu çalışmada, plastik özelliği yüksek killi taban

41

zemininin iyileştirilmesinde, 0-3 mm boyutlardaki pomza kullanılmıştır. Isparta-

Gelincik pomzasının fiziksel özelliklerini belirlemek açısından, bu malzeme üzerinde

dona karşı mukavemet deneyi, limit deneyleri, aşınma (Los Angeles) deneyi ve

Kaliforniya Taşıma Oranı (CBR) deneyleri yapılmıştır. Isparta-Gelincik pomzasının,

ocakta tüf içerisinden elenmiş kısmının elek analizi yapılmıştır (Çizelge 4.4).

Yapılan elek analizine göre granülometrisi çizilmiş ve Şekil 4.1’ de verilmiştir.

Çizelge 4.4. Isparta-Gelincik pomzasının elek analizi sonuçları

Agrega Tane Boyutu (mm) % Geçen 76,2 98,17 38,1 65,60 25,4 34,67 19,1 15,05 9,5 9,02 4,8 7,15 2,4 6,08 1,2 5,15 0,3 4,08

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

76,2 38,1 25,4 19,1 9,5 4,8 2,4 1,2 0,3

% G

eçen

Agrega Tane Boyutu (mm)

Şekil 4.1. Isparta-Gelincik pomzasının elek analizi grafiği

42

Isparta-Gelincik pomzasına, taban zemini standartlarında gerekli olan deneyler

yapılmış ve Çizelge 4.5 ve Çizelge 4.6’ daki deney sonuçları belirlenmiştir. Yapılan

özgül ağırlık deneyi sonucunda Isparta-Gelincik pomzasının özgül ağırlığı 2,35

olarak bulunmuştur (Çizelge 4.5). Deney sonuçlarına göre; Aşınma (Los Angeles)

değerinin % 29 olduğu ve taban zeminleri için istenilen standartlarda % 50’ den

küçük çıkmıştır. Sağlamlık deney sonucuna 46,51 bulunmuştur. Taban zemininin

kıvam limitleri, likit limit ve plastisite indeksi özellikleri incelendiğinde Isparta-

Gelincik pomzasının plastik olmayan özellikte olduğu görülmektedir. Esnek

üstyapılarda yol taban zemininin her ne kadar plastiklik değerinin düşük olması

istense de plastik olmayan bir malzemenin yol taban zemininde kullanımı taban

zemininin esnekliğini olumsuz yönde etkiler. Bu sebeple yol taban zemininde

kullanılacak olan malzemenin 0-15 aralığında plastik olması istenmektedir. Bu

bakımdan plastik ve likit limit değerleri Çizelge 4.6’ da gösterilen standart sınır

değerleri arasında olması gerekmektedir. Malzemenin Kaliforniya Taşıma Oranı

(CBR) değerine bakıldığında standartta belirtilen, taban zemini için CBR: % 10

değerinden yüksek bulunmuştur. Bu sonuçlara göre, plastik olmayan Isparta-Gelincik

pomzası plastik özelliği yüksek ve CBR değeri düşük bir zemini iyileştirmede

kullanılabilecek özellikte olduğu görülmektedir.

Çizelge 4.5. Isparta-Gelincik pomzası özgül ağırlık sonucu

Kuru Zemin Ağırlığı (W1) 50 gr Su + Piknometre Ağırlığı (W2) 762,58 gr W1 + W2 812,58 gr Su + Piknometre + Zemin Ağırlığı (W3) 791,26 gr W1 + W2 – W3 21,32 gr

Özgül Ağırlık = 1

1 2 3s

WW W W

γ =+ −

2,35

Özgül Ağırlık 2,35

43

Çizelge 4.6. Isparta-Gelincik pomzası ile yapılan analiz bulguları

Isparta-Gelincik Pomzası Deney Sonuçları

Standart Sınır Değerleri

Sağlamlık (Na2SO4) Deneyi 46,51 yok Aşınma (Los Angeles) 29 ≤ % 50 Likit Limit Plastik Olmayan ≤ 40 Plastisite İndeksi Plastik Olmayan ≤ 15 Kaliforniya Taşıma Oranı (CBR) 26,52 CBR ≥ % 10

4.3 Stabilize Edilecek Malzeme ve Özellikleri

4.3.1 Antalya Malzemesi Plastik Özelliği Yüksek Zemin

Antalya yöresinden alınan malzemenin öncelikle esnek üstyapılarda yol taban zemini

malzemesi olarak kullanılabilirliğini standartta belirtilen deneyler yapılmıştır. İlk

olarak malzemenin granülometrisini belirlemek amacıyla elek analizi deneyi

yapılmıştır (Çizelge 4.7).

Çizelge 4.7. Antalya malzemesi elek analizi sonuçları

Elek Açıklığı Ağırlıkça Geçen (%) 3/8” 98 No.4 96 No.8 95 No.16 92 No.40 91 No.100 88 No.200 85

Elek analizine No.200 altına malzemenin % 85’ i geçtiğinden No.200 elek altındaki

malzemenin dane boyutu dağılımını belirlemek için hidrometre deneyi yapılmıştır

(Çizelge 4.8). Hidrometre deneyi sonucunda Çizelge 4.8’ e bakıldığında malzemenin

dane boyutunun çok küçük olduğu görülmektedir. Hidrometre deneyinde geçen

zamana göre alınan hidrometre okumalarında fark ancak 1440 dk (24 saat) sonra

azalma göstermiştir. Buradan malzemenin kil olmasından dolayı danelerin çökmesi

44

çok yavaş olmuştur. Elek analizi ve hidrometre deneyleri sonucunda malzemenin

granülometri eğrisi çizilerek Şekil 2.1’ de gösterilmiştir.

Çizelge 4.8. Antalya numunesi için hidrometre deneyi sonuçları

Geçen zaman

(dk)

Hidrometre Okuması

(Rh1) Rh=Rh1+Cm Rh Hr D=k.√Hr/t

Alınan numuneye göre yüzde

(Rh/50)

Ana numuneye göre yüzde

0,25 48 1 49 8,3 0,0772 0,98 0,83 0,5 44 1 45 8,9 0,0565 0,90 0,77 1 38 1 39 9,9 0,0422 0,78 0,66 2 32 1 33 10,9 0,0313 0,66 0,56 4 25 1 26 12,0 0,0232 0,52 0,44 8 21 1 22 12,7 0,0169 0,44 0,37 15 16 1 17 13,5 0,0127 0,34 0,29 30 13 1 14 14,0 0,0092 0,28 0,24 60 10 1 11 14,5 0,0066 0,22 0,19 120 10 1 11 14,5 0,0047 0,22 0,19 240 9 1 10 14,7 0,0033 0,20 0,17 480 6 1 7 15,2 0,0024 0,14 0,12 1440 5 1 6 15,3 0,0014 0,12 0,10

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

9,5 4,75 2,36 0,425 0,075 0,0772 0,0565 0,0422 0,0313 0,0232 0,0169

Elek

ten

Geç

en %

Dane Çapı (mm)

Şekil 4.2. Antalya numunesi granülometrisi

45

Malzemenin, hidrometre deney bulgularının hesaplanabilmesi için No.40 (0,425 mm)

elek altı kısmı için özgül ağırlık deneyi yapılmıştır. Yapılan özgül ağırlık deneyi

sonucuna göre Antalya malzemesinin özgül ağırlığı 2,73 olarak belirlenmiştir. Buna

göre malzemenin plastik özellikte ve killi olmasından dolayı dane boyutunun çok

küçük olmasının da etkisiyle pomzaya göre daha yoğun olduğu görülmektedir.

Çizelge 4.9’ da özgül ağırlık deneyi sonucu görülmektedir.

Çizelge 4.9. Antalya malzemesi özgül ağırlık deneyi sonucu

Kuru Zemin Ağırlığı (W1) 100 gr

Su + Piknometre Ağırlığı (W2) 763,04 gr

W1 + W2 863,04 gr

Su + Piknometre + Zemin Ağırlığı (W3) 826,39 gr

W1 + W2 – W3 36,65 gr

Özgül Ağırlık = 1

1 2 3s

WW W W

γ =+ −

2,728

Özgül Ağırlık 2,73

Antalya numunesi üzerinde, yol taban zemini için standartta verilen deneyler

uygulanarak sonuçlar incelenmiştir. Malzemenin sıkıştırılmasında önemli bir bulgu

olan maksimum kuru birim ağırlık – optimum su muhtevası için standart proktor

deneyi yapılmıştır. Malzemeye ait maksimum kuru birim ağırlık – optimum su

muhtevası Şekil 4.3’ te görülmektedir.

46

1

1,1

1,2

1,3

1,4

1,5

1,6

1,7

10 15 20 25 30 35 40

Su Muhtevası (%)

Kur

u B

irim

Hac

im Ağı

rlık

(t/m

3)

proktor

Şekil 4.3. Antalya numunesi proktor eğrisi

Şekil 4.3’ te görüleceği üzere Antalya numunesinin maksimum kuru birim ağırlığı

1,62 t/m3, optimum su muhtevası ise % 22 olarak bulunmuştur. Ayrıca, yine bu

malzeme likit limit, plastik limit ve CBR deneyleri yapılarak, deney sonuçları

Çizelge 4.10’ da gösterilmiştir.

Çizelge 4.10. Antalya malzemesi ile yapılan analiz bulguları

Antalya Numunesi

Deney Sonuçları

Standart Sınır

Değerleri

Likit Limit (LL) 52 < 40

Plastisite İndeksi (PI) 36 < 15

Kaliforniya Taşıma Oranı (CBR) 6,78 CBR ≥ % 10

Antalya numunesinin CBR değeri standardın belirlediği % 10 CBR değerinden çok

düşük çıkmıştır. Ayrıca likit limit ve plastisite indeksi değerleri standartta istenilen

değerlerden çok yüksektir. Bu durumda, iyileştirme işlemi yapılmadan taban zemini

malzemesi olarak kullanılamamaktadır. Antalya malzemesi üzerinde yapılan

deneyler neticesinde yüksek plastikliği ve çok düşük CBR değerinden dolayı taban

zemininde kullanılmaya uygun bir malzeme olmadığı belirlenmiştir. Ancak bu

malzeme üzerinde yapılacak olan mekanik stabilizasyon ile taban zemininde

kullanılabilecektir. İncelenen plastik olmayan pomza göz önünde tutulduğunda, bu

47

türlü bir malzeme ile stabilizasyon sonucunda Antalya malzemesi kullanılabilir hale

getirilebilir.

4.3.1.1 Antalya Malzemesinin Esneklik Modülü (Mr) Deney Bulguları

Buraya kadar yapılan ve yukarıda değerlendirilen deney sonuçları, yol taban

zemininde kullanılacak bir malzemenin fiziksel ve mekanik özelliklerini belirlemeye

yönelik deneylerdir. Bu deneylerin sonuçlarına göre Antalya numunesinin yol taban

zemininde kullanılamayacağı belirlenmiştir. Ancak, kıvam limitleri, proktor, CBR

deneyleri tek başına malzeme davranışını belirlemekte yeterli olmamaktadır.

Dinamik yüklerin de temsil edildiği gelişmiş deney yöntemleri ile bu temel

bulguların desteklenmesi gerekmektedir. Bu amaçla çalışmada tekrarlı yüklemeli üç

eksenli deney cihazı ile gerçekleştirilen deney bulgularına yer verilmiştir.

Antalya numunesi üzerine yapılan Esneklik modülü deney bulguları Çizelge 4.11’ de

verilmiştir. Bu deney bulgularından bağlı olarak Esneklik modülü-Deviatör gerilme

arasındaki ilişki Şekil 4.4’ te ve Esneklik modülü-Toplam gerilme ilişkisi ise Şekil

4.5’ te grafik olarak gösterilmiştir. Deney bulgularına bakıldığında Antalya

numunesinin en yüksek Esneklik modülü değeri 41,4 kPa çevre basıncında 155 MPa

olarak bulunmuştur. Çevre basıncı azaldıkça Esneklik modülü değeri de

azalmaktadır. Yine toplam gerilmenin Esneklik modülüyle değişimine aynı çevre

basıncında bakıldığında Esneklik modülü arttıkça toplam gerilme azalmaktadır (Şekil

4.5).

48

Çizelge 4.11. Antalya numunesi esneklik modülü deney bulguları

εrx microstrain

εrx, %

Yük. Basamakları σc, Çevre

Basıncı (kPa)

σd, Deviator Gerilme

(kPa)

MR (MPa) θ, Toplam gerilme, (kPa)

Ort. Normal gerilme

- 0,00001 1 41,4 24,97 155,00 149,17 49,724 245,77 0,00025 2 41,4 48,00 116,00 172,20 57,400

1116,94 0,00112 3 41,4 71,00 66,00 195,20 65,067 1795,60 0,00180 4 41,4 89,63 50,01 213,83 71,276 2566,63 0,00257 5 41,4 101,00 39,00 225,20 75,067

54,49 0,00005 6 27,6 24,00 130,00 106,80 35,600 519,07 0,00052 7 27,6 51,12 98,73 133,92 44,641

1125,16 0,00113 8 27,6 70,83 63,02 153,63 51,211

1836,15 0,00184 9 27,6 89,60 48,85 172,40 57,466 2663,23 0,00266 10 27,6 105,00 40,00 187,80 62,600

38,79 0,00004 11 13,8 24,74 120,00 66,14 22,046 578,20 0,00058 12 13,8 52,00 92,51 93,40 31,133

1234,40 0,00123 13 13,8 73,00 60,19 114,40 38,133 2002,46 0,00200 14 13,8 91,00 45,89 132,40 44,133 2720,00 0,00272 15 13,8 104,00 38,00 145,40 48,467

Şekil 4.4. Esneklik modülü – deviatör gerilme grafiği

49

Şekil 4.5. Esneklik modülü – toplam gerilme grafiği

4.4 Stabilizasyon İşlemi

4.4.1 Antalya Malzemesinin Isparta-Gelincik pomzası ile Stabilizasyon İşlemi

Plastik özelliği yüksek olan Antalya malzemesinin plastiklik özelliğini düşürmek,

taşıma gücünü artırmak amacıyla, plastik olmayan özellik gösteren ve CBR değeri

yüksek olan Isparta-Gelincik pomzası, çeşitli oranlarda karıştırılmak suretiyle

plastisite indeksi ve likit limit değerleri incelenmiştir. Karışıma ilk olarak % 10

pomza ilavesi ile başlanmıştır. Daha sonra karışımdaki pomza oranı % 10 artırılarak

malzemenin likit limit ve plastik limit değerlerinin standart değerlerine ulaştığı

noktaya kadar bu işleme devam edilmiştir (Çizelge 4.12).

Isparta-Gelincik pomzasında likit limit ve plastisite indeksi değerlerine en uygun

% 40 pomza-Antalya malzemesi karışımında elde edilmiştir. Bu karışımın

sıkıştırılmasında büyük bir etken olan maksimum kuru birim ağırlık-optimum su

muhtevası değerlerinin belirlenmesi için % 10, % 20, % 30 ve % 40 karışım

oranlarında standart proktor deneyi yapılarak, proktor eğrileri çizilmiştir. Karışımlara

ait maksimum kuru birim ağırlık-optimum su muhtevası değerleri proktor

eğrilerinden belirlenmiştir. Karışımın standart proktor deney bulgularından

yararlanılarak, yaş CBR deneyleri uygulanmıştır. Yine % 10, % 20, % 30 ve % 40

50

karışımlar için CBR değerleri belirlenmiştir. Çizelge 4.12’ den görüleceği gibi deney

sonuçlarında % 40 karışım için likit limit 35, plastisite indeksi 19 olarak tespit

edilmiştir. Likit limit değeri standardın belirlediği LL: 35<40 olarak bulunmuştur.

% 40 karışım için plastisite indeksi standart sınır değerin üzerinde bulunmuştur.

Ancak malzemenin % 40’ dan sonraki karışım oranlarında likit limit ve plastisite

indeksi değerlerinde önemli ölçüde düşüşler gözlenmektedir (Çizelge 4.12 ve Şekil

4.7). CBR değerlerine bakıldığında ise, % 40 karışımda CBR = % 10 olarak

bulunmuş ve standardın taban zeminleri için belirlediği CBR ≥ % 10 değerini

sağladığı belirlenmiştir (Çizelge 4.12). Bu durumda % 40 karışımda malzeme yol

taban zemininde kullanılabilecek özellikte olduğunu göstermiştir. Ayrıca, bu karışım

değerleri için yapılan standart proktor deneyi bulguları Çizelge 4.13’ te verilmiştir.

Çizelge 4.12. Isparta-Gelincik pomzası ile Antalya malzemesinin karışım deneyi bulguları

% Karışım Likit Limit Plastisite

İndeksi CBR

Standart - < 40 < 15 ≥ 10

Orijinal Numune - 52 36 6,78

10 % 90+10 48 35 6,97

20 % 80+20 54 27 7,90

30 % 70+30 42 24 8,28

40 % 60+40 35 19 10,00

51

0

2

4

6

8

10

12

0 10 20 30 40

% Karışım

% C

BR

Değ

erle

ri

CBR

Şekil 4.6. İyileştirme işleminde karışımın CBR değerlerinin değişimi

0

10

20

30

40

50

60

0 10 20 30 40

% Karışım

Lik

it lim

it ve

pla

stis

ite in

deks

i

Likit limit Plastisite indeksi

Şekil 4.7. Karışımın likit limit ve plastisite indeksi bulgularının değişimi

52

Çizelge 4.13. Isparta-Gelincik pomzası ile Antalya malzemesi Standart Proktor Deney Bulguları

Maksimum kuru birim

ağırlık (t/m3)

Optimum su muhtevası

%

Isparta-Gelincik pomzası 1,18 29,0

Orijinal Numune 1,62 22,0

10 % 1,60 17,0

20 % 1,58 18,5

30 % 1,53 18,3

40 % 1,46 18,0

4.4.2 Isparta-Gelincik Pomzası ile Antalya Malzemesi Karışımının Esneklik

Modülü (Mr) Deney Bulguları

Karışımlar için yapılan mekanik deneylerin yanı sıra, bu % 10, % 20, % 30 ve % 40

pomza-Antalya malzemesi karışımları için dinamik üç eksenli deneyleri de

yapılmıştır.

Dinamik üç eksenli deney numuneleri proktor kalıbı ile sıkıştırılarak, her bir karışım

için dinamik üç eksenli deneyler yapılmıştır. Yapılan deney bulguları Çizelge 4.14-

Çizelge 4.15 - Çizelge 4.16 - Çizelge 4.17’ de verilmiştir. Elde edilen verilere ait

Esneklik Modülü – Toplam Gerilme ve Esneklik Modülü – Eksenel Şekil Değiştirme

Grafikleri Şekil 4.8 - Şekil 4.9 - Şekil 4.10 - Şekil 4.11 - Şekil 4.12 - Şekil 4.13’ de

gösterilmiştir.

Esneklik Modülü deney bulgularına bakıldığında, % 10, % 20, % 30 ve % 40

karışımlarda, Esneklik Modülü’nün en yüksek değeri % 10 ve % 20 pomza-Antalya

malzemesi karışımında elde edilmiştir. % 10 karışımda Esneklik Modülü maksimum

değerine ulaşmış, % 20 karışımda çok az bir düşüşten sonra % 30 ve % 40

karışımlarda pomza miktarının artmasına bağlı olarak çok fazla bir azalma

gözlemlenmiştir. Ancak, % 40 pomza-Antalya numunesi karışımında dahi Esneklik

53

Modülü, orijinal numunenin Esneklik Modülü değerinden fazladır. % 10 karışım için

bulunan değer incelendiğinde, Esneklik Modülünün formülü olan Eşitlik 4.1’ den

yararlanılarak, çevre basıncı sabit tutulursa, 41,4 Kpa’ lık çevre basıncında toplam

gerilme arttıkça, Esneklik modülü azalmaktadır. Bu çevre basıncı (41,4 Kpa)

değerinde Esneklik Modülü 250-138,43 Mpa değeri arasında değişmiştir. Esneklik

Modülü 250 Mpa’ dan 138,43 Mpa’ a azalırken, toplam gerilme (θ) 147,20 Kpa’ dan

238,20 Kpa’ a yükselmiştir. 27,6 Kpa çevre basıncında Esneklik Modülü 230-134,59

Mpa, 13,8 Kpa çevre basıncında ise en düşük değeri 222-132,65 Mpa’ a

azalmaktadır. Deney sonuçlarından anlaşılacağı üzere, çevre basıncının Esneklik

Modülü üzerindeki etkisi çok fazla belirgindir. Deviatör gerilmenin sabit tutulduğunu

düşünürsek, Çizelge 4.13’ den görüldüğü gibi çevre basıncı (σc) arttıkça, Esneklik

Modülü değeri artmış ve en yüksek değerine 41,4 Kpa çevre basıncına ulaşmıştır.

Malzeme üzerinde çevre basıncı arttıkça, uygulanan gerilme de artış göstermiştir.

Çevre basıncının artması, numune üzerinde eksenel şekil değiştirmeyi de

zorlaştırmaktadır. En çok eksenel şekil değiştirme (εrx) % 10 karışım için 13,8 Kpa

çevre basıncında, en az ise 41,4 Kpa çevre basıncında görülmüştür.

Buna göre, karışım malzemesi plastik özelliği yüksek ve ince daneli bir malzeme

olduğundan çevre basıncı yüksek olduğunda esnekliğinin artacağı ve yüzeyine gelen

gerilmenin artacağı bellidir. Bu durumda Esneklik Modülü verilerine bakıldığında,

bu malzemenin yüzeye yakın değil de daha çok derinlerde kullanılması daha iyi

olacaktır. Malzemenin derinde olması durumunda çevre basıncı artacağından

Esneklik Modülü artacaktır. Malzemenin, mekanik stabilizasyonla karayolunda taban

zemininde kullanılması alttemel, temel gibi tabakalarda kullanılmasına göre daha

faydalı ve ekonomik olacaktır.

54

Çizelge 4.14. % 10 karışım için esneklik modülü deney bulguları

εrx (microstrain) εrx,(%) Yük.

Basamaklarıσc, Çevre

Basıncı (KPa)


(kPa)

MR (MPa)

θ, Toplam gerilme, (kPa)

Ort. Normal gerilme

71,39 0,00007 1 41,4 23,00 250,00 147,20 49,067 230,23 0,00023 2 41,4 49,00 208,79 173,20 57,733 409,74 0,00041 3 41,4 72,00 176,51 196,20 65,400 586,48 0,00059 4 41,4 90,00 153,29 214,20 71,400 834,52 0,00083 5 41,4 114,00 138,43 238,20 79,400 84,28 0,00008 6 27,6 25,00 230,00 107,80 35,933 263,23 0,00026 7 27,6 53,00 204,00 135,80 45,267 416,80 0,00042 8 27,6 70,00 167,74 152,80 50,933 626,72 0,00063 9 27,6 93,00 149,82 175,80 58,600 781,53 0,00078 10 27,6 107,00 134,59 189,80 63,267 73,49 0,00007 11 13,8 23,00 222,00 64,40 21,467 250,92 0,00025 12 13,8 50,89 203,00 92,29 30,762 440,42 0,00044 13 13,8 71,00 162,93 112,40 37,467 649,99 0,00065 14 13,8 92,95 143,00 134,35 44,783 844,36 0,00084 15 13,8 112,01 132,65 153,41 51,137


εrx microstrain

εrx, %

Yük. Basamakları

σc, Çevre Basıncı (kPa)


(kPa)

MR (MPa)

θ, Toplam gerilme,

(kPa)

Ort. Normal gerilme

49,27 0,00005 1 41,4 23,84 240,00 148,04 49,347 229,15 0,00023 2 41,4 51,62 190,00 175,82 58,606 495,64 0,00050 3 41,4 74,00 148,32 198,20 66,067 765,41 0,00077 4 41,4 88,00 114,36 212,20 70,733

1077,57 0,00108 5 41,4 108,00 99,00 232,20 77,400 61,69 0,00006 6 27,6 24,55 230,00 107,35 35,783

291,31 0,00029 7 27,6 52,21 175,00 135,01 45,002 583,20 0,00058 8 27,6 76,00 130,94 158,80 52,933

785,98 0,00079 9 27,6 89,00 111,95 171,80 57,267

1095,37 0,00110 10 27,6 109,15 97,00 191,95 63,985

73,41 0,00007 11 13,8 23,72 190,00 65,12 21,708 338,72 0,00034 12 13,8 52,87 156,58 94,27 31,422 644,96 0,00064 13 13,8 77,00 120,24 118,40 39,467 892,65 0,00089 14 13,8 92,00 104,63 133,40 44,467

1193,73 0,00119 15 13,8 112,00 94,04 153,40 51,133

55


εrx microstrain

εrx, %

Yük. Basamakları



(kPa)

MR (MPa)

θ, Toplam gerilme,

(kPa)

Ort. Normal gerilme

286,11 0,00029 1 41,4 35,00 135,00 159,20 53,067 669,20 0,00067 2 41,4 64,00 95,00 188,20 62,733

1100,34 0,00110 3 41,4 80,00 72,72 204,20 68,067 1529,08 0,00153 4 41,4 98,60 64,55 222,80 74,267 1937,66 0,00194 5 41,4 118,75 61,31 242,95 80,983 197,20 0,00020 6 27,6 34,00 122,00 116,80 38,933 745,89 0,00075 7 27,6 61,00 82,00 143,80 47,933

1245,48 0,00125 8 27,6 82,07 65,99 164,87 54,957 1634,50 0,00163 9 27,6 100,15 61,00 182,95 60,982 2061,83 0,00206 10 27,6 117,04 56,79 199,84 66,612 251,05 0,00025 11 13,8 34,63 116,00 76,03 25,344 802,33 0,00080 12 13,8 60,00 77,00 101,40 33,800

1255,30 0,00126 13 13,8 81,05 60,00 122,45 40,816 1787,59 0,00179 14 13,8 97,00 54,00 138,40 46,133 2386,98 0,00239 15 13,8 119,76 50,18 161,16 53,721


εrx microstrain

εrx, (%)

Yük. Basamakları



(kPa)

MR (MPa) θ, Toplam gerilme, (kPa)

Ort. Normal gerilme

178,16 0,00018 1 41,4 32,00 175,00 156,20 52,067 428,40 0,00043 2 41,4 59,79 135,00 183,99 61,331 718,65 0,00072 3 41,4 78,95 109,86 203,15 67,715

1095,40 0,00110 4 41,4 98,82 90,22 223,02 74,340 1374,93 0,00137 5 41,4 118,00 85,20 242,20 80,733 252,52 0,00025 6 27,6 35,00 150,00 117,80 39,267 534,36 0,00053 7 27,6 57,58 108,04 140,38 46,793 842,76 0,00084 8 27,6 79,40 94,26 162,20 54,068

1146,35 0,00115 9 27,6 100,00 88,06 182,80 60,933 1422,86 0,00142 10 27,6 119,21 83,77 202,01 67,336 256,00 0,00023 11 13,8 34,00 140,00 75,40 25,133 608,33 0,00061 12 13,8 61,00 100,88 102,40 34,133 957,51 0,00096 13 13,8 81,00 85,61 122,40 40,800

1202,16 0,00120 14 13,8 98,53 81,94 139,93 46,643 1527,22 0,00153 15 13,8 120,00 78,76 161,40 53,800

56



57


Şekil 4.11. Deviatör gerilme – eksenel şekil değiştirme grafiği

58



59

5 TARTIŞMA VE SONUÇLAR

Karayolu esnek üstyapılarında araçlardan oluşan trafik yükleri ve kaplama, temel ve

alttemel tabakalarından oluşan yükler yolun tesviye yüzeyi altındaki taban zemini

intikal ettiğinden dolayı, taban zemininin yapımı ayrı bir önem taşımaktadır. Yol

taban zemini inşasında genellikle o yöredeki doğal zemin kullanılmaktadır. Doğal

zeminin her zaman istenilen özellikleri taşımayabileceği aşikardır. Dolayısıyla taban

zemininin istenilen standartlarda olmaması durumunda, o yöredeki başka bir

malzemeyle iyileştirilmesi ekonomik yönden büyük fayda sağlayacaktır. Bu çalışma

kapsamında Isparta yöresine ait Gelincik pomzasının atık kısmı yol taban zemini

stabilizasyonu için kullanılmıştır. Araştırmada taban zemininde pomzanın 0-3 mm

arası boyutları kullanılmıştır. Çünkü bu boyut aralığı pomzanın en az kullanılan ve

atıl denilebilecek kısmıdır.

Volkanik faaliyetler sonucunda ani soğuma ile boşluklu yapıya sahip olan ve hafif

agregalar sınıfına giren Isparta-Gelincik pomzasının ilk olarak fiziksel özellikleri

incelenmiştir. Pomza üzerinde dona karşı dayanıklılık, sağlamlık (aşınma), likit limit

ve plastisite indeksi ve CBR deneyleri yapılmıştır. Bu deney sonuçlarına göre

pomzanın plastik olmayan bir malzeme olduğu ve aşınma değeri bakımından yol

taban zemini standartları içinde % 29 değerinde dona karşı dayanımının %. 46,51

değerinde, sınır değerinden yüksek ve taşıma oranı bakımından CBR = % 26,52 > %

10 standart sınır değerinden çok yüksek bulunması, stabilizasyon malzemesi olarak

kullanılabileceğini belirlemiştir.

Yol taban zemini olarak kullanılan Antalya malzemesi üzerine yapılan deneylerde

ise, malzemenin likit limit değeri 52, plastisite indeksi 36 olarak belirlenmiştir.

Standart sınır değerin çok üzerinde olduğundan plastik özelliği çok yüksek ve taşıma

oranı bakımından ise CBR = % 6,78 < % 10 değerinden çok düşük olduğundan yol

taban zemini malzemesi olarak kullanılabilecek özellikte değildir. Bunun neticesinde

Antalya malzemesi plastik olmayan ve taşıma oranı yüksek olan Isparta-Gelincik

pomzası ile mekanik stabilizasyon işlemine tabi tutulmuştur. İlk olarak Antalya

malzemesine belirli oranlarda pomza ile karıştırılarak, (% 10, % 20, % 30 ve % 40)

60

likit limit ve plastisite indeksi değerleri belirlenmiştir. Ayrıca taşıma oranını

belirlemek için CBR deneyi yapılmıştır. Bu karışım oranlarında, yol taban zemininde

kullanılabilecek malzeme özelliği % 40 karışım olarak uygun olduğu belirlenmiştir.

% 40 Antalya malzemesi-pomza karışımında yapılan deney sonuçları Çizelge

4.12’de görüleceği gibi, likit limit 35, plastisite indeksi 19 olarak belirlenmiştir. % 40

karışım değerinde likit lmit ve plastisite indeksi değerleri standardın belirlediği sınır

değerlere çok yakındır. Ancak karışımdaki pomza oranının artmasına bağlı olarak

likit limit ve plastisite indeksinde de önemli derecede azalma gözlenmiştir. CBR

taşıma değerine bakıldığında % 40 karışım için CBR: % 10 olarak bulunmuştur. Yol

taban zemininde kullanılabilecek malzemenin Karayolları Genel Müdürlüğüne göre

CBR ≥ % 10 şartını sağladığı görülmüştür. Karışımın taşıma gücü bakımından taban

zemininde kullanılabilecek özellikte olduğu görülmektedir.

Aynı zamanda bu deneylerin yanında malzemenin esnekliğini belirlemek için

dinamik üç eksenli deneyi yapılmıştır. Yapılan üç eksenli deneylerle Antalya

malzemesi, % 10, % 20, % 30 ve % 40 karışım oranları için esneklik modülü ve

eksenel şekil değiştirme değerleri belirlenmiştir. Esneklik modülü % 10 - % 20

karışım değerlerinde en yüksek 250 – 240 MPa değerlerini vermiştir. Esneklik

modülü değerleri farklı çevre basınçlarında belirlendiği için, en yüksek Esneklik

modülü değeri, en fazla çevre basıncında (41,4 kPa) tespit edilmiştir. Buna göre

malzemenin yolun taban zemininde kullanılması sonucu çevre basıncı artacağından,

yolun alt tabakalarında kullanılması açısından faydalı olacağını göstermektedir.

Sonuç olarak, yol taban zemini malzemesine belirli oranlarda hafif agrega malzemesi

karıştırıldığında karışımın CBR değeri önemli ölçüde artış göstermiştir. CBR

deneylerinde, esnek üstyapıların yol taban zemini için en uygun % 40 karışım oranı

olduğu belirlenmiştir. Karışımın esnekliği yönünden bakıldığında dinamik esaslı

dinamik üç eksenli deneyi sonucu ise % 10 ve % 20 karışım değerlerinde Esneklik

modülü en yüksek değerleri sağlamış ve daha sonraki % 30 ve % 40 karışım

oranlarında bir miktar düşmüştür. Malzemenin yol taban zemininde kullanılması

açısından statik esaslı CBR deneyi ile dinamik esaslı dinamik üç eksenli deneyi farklı

statik ve dinamik deneyler olduğundan farklı kategorilerde değerlendirilmiştir. Buna

61

göre yapılan deneyler sonucunda esnek üstyapılarda yol taban zemini malzemesi

olan Antalya malzemesinin yerel Isparta-Gelincik pomzasının atık kısmı ile

karıştırılarak, % 40 Antalya malzemesi – Isparta-Gelincik pomzası karışımı ile

karayolu esnek üstyapılarında yol taban zemini malzemesi olarak

değerlendirilebileceği sonucu ortaya çıkmaktadır.

62

6 KAYNAKLAR

Ağar, E., Umar, F., 1991. Yol Üstyapısı, İ.T.Ü. İnşaat Fakültesi Matbaası, İstanbul.

Alataş, T., Yıldırım, B., 1997. Afşin-Elbistan Termik Santrali Uçucu Külünün Yol Stabilizasyonunda Kireç ile Birlikte Kullanımı. Endüstriyel Atıkların İnşaat Sektöründe Kullanılması. 21-25, Eskişehir.

Çimen, Ö., 2005. Pomzanın Mühendislik Karakteristikleri ve Yüksek Plastisiteli Bir Kilin Stabilizasyonunda Kullanılması, Türkiye Pomza Sempozyumu ve Sergisi, 251-257, Isparta.

Davraz, M., 2005. Isparta Gelincik Yöresi Pomzalarının Endüstriyel Önemi, Türkiye Pomza Sempozyumu ve Sergisi, 23-32, Isparta.

Demirel, Z., Kadıoğlu, M., Aray, S., Orhan, F., Alp, A., 1999. Toprak ve Stabilizasyon Laboratuarı El Kitabı. K.G.M. 180s. Ankara.

Fındık, F.S., 2005. Karayolu Esnek Üstyapıları Alttemel Tabakasının Stabilizasyonunda Hafif Agregaların Kullanılabilirliği, Süleyman Demirel Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Y. Lisans Tezi, 73s, Isparta.

Gündüz, L., Deniz, V., 2005. Türkiye Pomza Sempozyumu ve Sergisi. Isparta.

Gündüz, L., 1997. I. Isparta Pomza Sempozyumu, Isparta

Ilıcalı, M., Özen, H., 2001. Asfalt ve Uygulamaları İstanbul Büyükşehir Belediyesi,Bilimsel Yayın No: 1, 280s., İstanbul.

Ilıcalı, M., 1988. Karayolu Üstyapısında Erdemir Cürufunun Kullanılabilirliğinin Araştırılması. Y.T.Ü. Fen Bilimleri Enstitüsü, Doktora Tezi, 152s. İstanbul.

Keskin, S.N., Çimen, Ö., 1997. Killi Zeminlerin Mühendislik Özelliklerinin İyileştirilmesinde Pomza Kullanımının Araştırılması, I. Isparta Pomza Sempozyumu, 97-103, Isparta.

Kizirgil, M.E., 2001. Sivas Demir-Çelik Fabrikası Cürufunun Yol Stabilizasyonunda Kullanılmasının Araştırılması. Fırat Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Y. Lisans Tezi, 46s. Elazığ.

Önal, M.A., Kahramangil, M., 1993. Bitümlü Karışımlar Laboratuar El Kitabı. K.G.M. 200s. Ankara.

Özaydın, K., Zemin Mekaniği, Yıldız Üniversitesi İnşaat Mühendisliği Bölümü.

Özbayoğlu, F., Gürel, A., 1997. Nevşehir Pomzalarının Puzolonik Maddeler Katkısı ile Yol Stabilizasyonunda Kullanılması, I. Isparta Pomza Sempozyumu, 113-119, Isparta.

63

Sağlık, A., Güngör, A.G., 2006. Karayolları Esnek Üstyapılar Projelendirme Rehberi, K.G.M. 126s. Ankara.

Sezgin, M., Davraz, M., 2005. Pomza Endüstrisine Sektörel Bir Bakış, Türkiye Pomza Sempozyumu ve Sergisi, 9-22, Isparta.

Şenol, A., Bin-Shafique, S., Edil, T.B., Benson, C.H., 2003. Use of Class C Fly Ash for Stabilization of Soft Subgrade, Arı the Bulletin of the İstanbul Technical University, 100-104, İstanbul.

Tunç, A., 2002. Yol Mühendisliğinde Geoteknik ve Uygulamaları, Atlas Yayın Dağıtım. Yayın No: 22. İstanbul.

Tunç, A., 2001. Yol Malzemeleri ve Uygulamaları, Atlas Yayın Dağıtım, Yayın No: 01, İstanbul.

Varlıorpak, Ç., Tanyel, S., Eren, A., 1995. Yol Üst Yapımında Cüruf Kullanımı, Endüstriyel Atıkların İnşaat Sektöründe Kullanılması Sempozyumu, ss: 129-139, Ankara.

Yılmaz, A., 2008. Ferrokrom ve Silikoferrokrom Cürufları İle Silis Dumanının Yol Üstyapısında Kullanımının İncelenmesi, Süleyman Demirel Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Doktora Tezi, 220s, Isparta.

64

EKLER

65

Ek 1. Isparta-Gelincik pomzası üzerinde taban zemini standardına göre yapılan

deneyler

Çizelge EK 1. 1. Los Angeles aşınma deneyi sonuçları ve hesabı

Elek Aralığı (mm) Numunenin ilk

ağırlığı (gr)

Numunenin son

ağırlığı (gr) Aşınma Kaybı (%)

12.50 – 19.00 2500 3588 28.20

9.50 – 12.50 2500

Elek Aralığı (mm) Numunenin ilk

ağırlığı (gr)

Numunenin son

ağırlığı (gr) Aşınma Kaybı (%)

12.50 – 19.00 2500 3522 29.60

9.50 – 12.50 2500

Los Angeles Aşınma yüzdesi = 28,20 29,602+ = 28,90 ≈ % 29

66

Çizelge EK 1. 2. Dona karşı dayanıklılık (sodyum sülfat) deney sonuçları ve hesabı

Isparta Gelincik 1

Elek aralığı (mm)

Orijinal numunenin gradasyonu

%

Deneyden önceki ağırlık

(gr)

Deneyden sonraki ağırlık

(gr)

Donma kaybı

%

Orijinal gradasyona göre

düzenlenmiş donma kaybı

4,75 – 2,36 16,98 100 34 66,00 11,20

9,50 – 4,75 21,42 300 178 40,67 8,71

12,5 – 9,50 25,88 330 148 55,15 14,27

19,0 – 12,5 35,73 670 427 36,27 12,96

99,98 47,14

Isparta Gelincik 2



%


(gr)


(gr)

Donma kaybı

%



4,75 – 2,36 16,98 100 30,5 69,5 11,80

9,50 – 4,75 21,42 300 187,0 37,67 8,07

12,5 – 9,50 25,88 330 173,5 47,42 12,27

19,0 – 12,5 35,73 670 362,0 45,97 16,43

99,98 48,57

Isparta Gelincik 3



%


(gr)


(gr)

Donma kaybı

%



4,75 – 2,36 16,98 100 34,5 65,5 11,12

9,50 – 4,75 21,42 300 201,0 33,0 7,07

12,5 – 9,50 25,88 330 200,0 39,39 10,19

19,0 – 12,5 35,73 670 380,5 43,21 15,44

99,98 43,82

Ortalama : 46,51

67

Çizelge EK 1. 3. Isparta-Gelincik pomzası CBR deneyi sonuçları ve hesabı

TAŞIMA ORANI (CBR)

Penetrasyon (mm)

Standart Yük

(kg/cm2)

Okunan Yük Düzeltilmiş CBR Okunan Yük Düzeltilmiş

CBR

(μm) (kN) (kg/cm2) kg/cm2 % (μm) (kN) (kg/cm2) kg/cm2 % 0 0 0 0 0 0 0

0,625 3 0,077 0,40 6 0,153 0,79

1,25 10 0,255 1,32 13 0,332 1,71

1,875 23 0,587 3,03 29 0,740 3,82

2,5 70 43 1,097 5,67 13,34 19,06 49 1,250 6,46 13,02 18,60

3,125 67 1,709 8,83 73 1,862 9,62

3,75 95,5 2,435 12,59 100 2,550 13,18

4,375 123 3,137 16,21 126 3,213 16,60

5 105 153,5 3,914 20,23 28,41 27,06 155 3,953 20,43 27,27 25,97

5,625 183 4,667 24,12 183 4,667 24,12

6,25 210 5,355 27,67 208 5,304 27,41

6,875 237 6,044 31,23 230 5,865 30,31

7,5 134 263 6,707 34,66 254 6,477 33,47

ORTALAMA CBR = % 26,52

Şekil EK 1. 1. Isparta-Gelincik pomzası CBR deneyi grafiği

68

Ek 2. Antalya malzemesi üzerinde taban zemini standardına göre yapılan deneyler

Çizelge EK 2. 1. Antalya malzemesi kıvam limitleri sonuçları NUMUNENİN ÖZELLİĞİ: Antalya malzemesi

Plas

tik L

imit

Islak Num.+ Tara: 32,54 36,26 Kuru Num. + Tara: 31,8 35,32 Su Miktarı: 0,74 0,94 Tara: 27,13 29,59 Kuru Zemin: 4,67 5,73 Su Muhtevası: 15,85 16,40

Lik

it L

imit

Vuruş Sayısı: 23 73 43 Islak Num. + Tara: 40,43 35,51 42,49 Kuru Num. + Tara: 35,32 32,92 38,42 Su Miktarı: 5,11 2,59 4,07 Tara: 25,77 27,55 30,27 Kuru Zemin: 9,55 5,37 8,15 Su Muhtevası: 53,51 48,23 49,94

Plastik Limit: 16% Likit Limit: 52% Plastisite İndeksi: 36

Şekil EK 2. 1. Antalya malzemesi likit limit grafiği

69

Çizelge EK 2. 2. Antalya malzemesi CBR deneyi sonuçları ve hesabı

TAŞIMA ORANI (CBR)

Penetrasyon (mm)

Standart Yük

(kg/cm2)

Okunan Yük Düzeltilmiş

CBR Okunan Yük Düzeltilmiş CBR

μm kN kg/cm2 kg/cm2 % μm kN kg/cm2 kg/cm2 % 0 0 0 0 0 0 0

0,625 18 0,459 2,37 16 0,408 2,11

1,25 26 0,663 3,43 24,5 0,625 3,23

1,875 34 0,867 4,48 30 0,765 3,95

2,5 70 38 0,969 5,01 5,01 7,16 34 0,867 4,48 4,48 6,40

3,125 40 1,020 5,27 37 0,944 4,88

3,75 42 1,071 5,53 39,5 1,007 5,21

4,375 44 1,122 5,80 41 1,046 5,40

5 105 45,5 1,160 6,00 6,00 5,71 42,5 1,084 5,60 5,60 5,33

5,625 47 1,199 6,19 43,5 1,109 5,73

6,25 48,5 1,237 6,39 45 1,148 5,93

6,875 49 1,250 6,46 46 1,173 6,06

7,5 134 50,5 1,288 6,66 47 1,199 6,19


Şekil EK 2. 2. Antalya malzemesi CBR deneyi grafiği

70

Ek 3. Karışımlar üzerinde taban zemini standardına göre yapılan deneyler

Çizelge EK 3. 1. % 10 Karışım için kıvam limitleri sonuçları NUMUNENİN ÖZELLİĞİ: %10 Gelincik Pomzalı kil

Plas

tik L

imit

Islak Num.+ Tara: 36 33,5 32,5 Kuru Num. + Tara: 35 33 32 Su Miktarı: 1 0,5 0,5 Tara: 27 29,5 27,5 Kuru Zemin: 8 3,5 4,5 Su Muhtevası: 12,50 14,29 11,11

Lik

it L

imit

Vuruş Sayısı: 86 48 20 Islak Num. + Tara: 70,5 72,5 68,5 Kuru Num. + Tara: 63 65 62 Su Miktarı: 7,5 7,5 6,5 Tara: 47,5 49 49 Kuru Zemin: 15,5 16 13 Su Muhtevası: 48,39 46,88 50,00


Şekil EK 3. 1. % 10 Karışım için likit limit grafiği

71


Plas

tik L

imit

Islak Num.+ Tara: 26,5 27 Kuru Num. + Tara: 25,42 25,92 Su Miktarı: 1,08 1,08 Tara: 21,62 21,72 Kuru Zemin: 3,8 4,2 Su Muhtevası: 28,42 25,71

Lik

it lim

it

Vuruş Sayısı: 75 44 20 Islak Num. + Tara: 35,5 38 39,5 Kuru Num. + Tara: 31,34 32,6 31,85 Su Miktarı: 4,16 5,4 7,65 Tara: 22,34 22,13 17,97 Kuru Zemin: 9 10,47 13,88 Su Muhtevası: 46,22 51,58 55,12



72


Plas

tik L

imit


Lik

it L

imit


Plastik Limit: 18% Likit Limit: 42% Plastik İndeksi: 24


73

Çizelge EK 3. 4. % 40 Karışım için kıvam limitleri sonuçları NUMUNENİN ÖZELLİĞİ: % 40 Gelincik Pomzalı kil

Plas

tik L

imit


Lik

it L

imit




74

Çizelge EK 3. 5. % 10 Karışım için CBR deneyi sonuçları ve hesabı

TAŞIMA ORANI (CBR)

Penetrasyon (mm)

Standart Yük

(kg/cm2)

Okunan Yük Düzeltilmiş CBR

μm kN kg/cm2 kg/cm2 % 0 0 0 0

0.625 13 0.332 1.71

1.25 28 0.714 3.69

1.875 35 0.893 4.61

2.5 70 35 0.893 4.61 4,88 6.97

3.125 36.5 0.931 4.81

3.75 38.5 0.982 5.07

4.375 40.5 1.033 5.34

5 105 42 1.071 5.53 5,72 5.45

5.625 43 1.097 5.67

6.25 44.5 1.135 5.86

6.875 45.5 1.160 6.00

7.5 134 46.5 1.186 6.13

CBR : % 6,97

Şekil EK 3. 5. % 10 Karışım için CBR deneyi grafiği

75


TAŞIMA ORANI (CBR)

Penetrasyon (mm)

Standart Yük

kg/cm2

Okunan Yük Düzeltilmiş

CBR Okunan Yük Düzeltilmiş

CBR


0.625 10 0.255 1.32 13 0.332 1.71

1.25 25.5 0.650 3.36 26 0.663 3.43

1.875 33 0.842 4.35 36 0.918 4.74

2.5 70 40 1.020 5.27 5,53 7,90 42 1.071 5.53 5,53 7,90

3.125 45.5 1.160 6.00 47 1.199 6.19

3.75 50 1.275 6.59 52 1.326 6.85

4.375 53.5 1.364 7.05 54.5 1.390 7.18

5 105 56.5 1.441 7.45 7,57 7,21 58 1.479 7.64 7,64 7,28

5.625 59 1.505 7.78 61 1.556 8.04

6.25 61 1.556 8.04 63 1.607 8.30

6.875 63 1.607 8.30 65 1.658 8.57

7.5 134 64 1.632 8.43 67 1.709 8.83



76


TAŞIMA ORANI (CBR)

Penetrasyon (mm)

Standart Yük

(kg/cm2)

Okunan Yük Düzeltilmiş CBR

(μm) (kN) (kg/cm2) kg/cm2 % 0 0 0 0

0,625 21 0,536 2,77 1,25 35 0,893 4,61

1,875 40 1,020 5,27 2,5 70 44 1,122 5,80 5,80 8,28

3,125 47 1,199 6,19 3,75 50 1,275 6,59

4,375 53 1,352 6,98 5 105 56 1,428 7,38 7,38 7,03

5,625 59 1,505 7,78 6,25 61 1,556 8,04

6,875 63 1,607 8,30 7,5 134 65 1,658 8,57



77


TAŞIMA ORANI (CBR)

Penetrasyon (mm)

Standart Yük

kg/cm2

Okunan Yük Düzeltilmiş CBR Okunan Yük Düzeltilmiş

CBR


0,625 11 0,281 1,45 22 0,561 2,90 1,25 28 0,714 3,69 36 0,918 4,74

1,875 40 1,020 5,27 45 1,148 5,93 2,5 70 49 1,250 6,46 6,88 9,83 52 1,326 6,85 6,85 9,79

3,125 58 1,479 7,64 57 1,454 7,51 3,75 65 1,658 8,57 61 1,556 8,04

4,375 71 1,811 9,36 65 1,658 8,57 5 105 77 1,964 10,15 10,33 9,84 70 1,785 9,22 9,22 8,78

5,625 81 2,066 10,67 74 1,887 9,75 6,25 85 2,168 11,20 77 1,964 10,15

6,875 89 2,270 11,73 80 2,040 10,54 7,5 134 93 2,372 12,26 91 2,321 11,99



78

Esneklik modülü deney bulguları (log grafikler)

Şekil EK 3. 9. Esneklik modülü – deviatör gerilme logaritmik grafiği


79


80

ÖZGEÇMİŞ Adı Soyadı : Yücel KAVLAK

Doğum Yeri ve Yılı : Ankara-1982

Medeni Hali : Bekar

Yabancı Dili : İngilizce

Eğitim Durumu (Kurum ve Yıl)

Lise :1997-2001 Kalecik Lisesi (Süper Lise)

Lisans :2002-2006 SDÜ Mühendislik Mimarlık Fakültesi İnşaat Mühendisliği

Bölümü

T.C. SÜLEYMAN DEM REL ÜN VERS TES FEN …tez.sdu.edu.tr/Tezler/TF01234.pdfAtterberg limits, CBR,...

Documents

Transcript of T.C. SÜLEYMAN DEM REL ÜN VERS TES FEN …tez.sdu.edu.tr/Tezler/TF01234.pdfAtterberg limits, CBR,...