Kapat

ZEMİNLERDE LİKİT LİMİT DENEYİ

ŞEKİL VE RESİMLERİ GÖREMİYORSANIZ www.megep.meb.gov.tr ADRESİNDEN İLGİLİ MODÜLÜ AÇARAK İNCELEYEBİLİRSİNİZ.

1. ZEMİNLERDE LİKİT LİMİT DENEYİ
Bir malzemenin etkisi altında bulunduğu gerilmelerden dolayı kırılmadan ve
hacminde herhangi bir değişiklik olmadan, ayrıca gerilmeden dolayı meydana gelen şekil
bozulmalarının (deformasyonların), gerilmenin kaldırılmasından sonra kaybolmaması
plastisite olarak adlandırılmaktadır.
Zeminlerde plastisite sadece killi zeminlerin gösterdiği bir özelliktir. Çakıl, kum ve
siltler plastik kıvama gelmemektedirler. Zemin katı (dane), sıvı (su) ve gaz (hava)
bileşenlerinden oluşan bir malzeme olarak düşünülebilir. Belli bir hacimdeki zemin
içerisinde bulunan sıvı ve gaz hacimlerinin toplamı zemindeki boşluk hacmi olarak
adlandırılmaktadır. Danelerin oluşturduğu hacim ise katı hacim adını almaktadır. Zemini
oluşturan bileşenlerin sabit bir hacim içerisindeki oranları farklıdır. Bu oran, aynı zemin için
bile zamana bağlı olarak farklı değerlere sahip olabilmektedir.
1.1. Kıvam Limitleri (Atterberg Limitleri )
Zeminin su ile karıştırılarak, adeta viskozitesi (akıcılık) yüksek bir sıvı haline
getirildiğini düşünelim. Zeminin, su içeriğindeki azalmalara bağlı olarak belirli bir hal
değişimi meydana gelecektir. Sıvı halde bulunan zemine uygulanan kayma gerilmesi, her
noktada zeminde şekil bozulmalarına (deformasyona) sebep olacaktır.
Sıvı haldeki zemin kurutularak, su içeriğinin azaltılması ile plastik duruma dönüşür.
Plastik durumda da belli bir kayma direncinden sonra uygulanan kayma gerilmeleri, sürekli
olarak kayma deformasyonları meydana getirir. Su içeriğinde bir miktar daha azaltma
yapılması durumunda zeminin deformasyonu sırasında yüzeyde çatlaklar belirmeye başlar.
Bu durum da yarı katılığın başlangıcı olarak adlandırılır.
Katı durum ise, uygulanan gerilmelerin zeminin kırılma gerilmesine ulaştığında
zeminde deformasyon oluşmaması ve kırılma gerilmesine ulaşınca, aniden kırılması ile
tanımlanabilir.
Zeminin su içeriğine bağlı olarak değişik davranışlar göstermesi, 1911’de Atterberg
tarafından deneysel olarak tarif edilmiştir. Atterberg tarafından tanımlanan, sınır su
muhtevaları Atterberg limitleri veya kıvam limitleri olarak adlandırılırlar.
Zemine ait kıvam (Atterberg) limitleri, kohezyonlu zeminlerin belirli fiziksel hallerde
bulunduğu su muhtevaları ile tarif edilir ve iyi değerlendirilirse, zeminin birçok özelliği
hakkında bilgi sahibi olunabilir. Ancak, kıvam limitleri deneylerinde, yoğrularak örselenmiş
olan bir zeminin de zemine ait tüm mekanik özellikleri tam olarak yansıtması
beklenilmemelidir. Örneğin bazı zeminlere ait likit limitin yüksek olması, o zeminin
sıkışabilirliğinin yüksek olmasını gösterir.
Su muhtevasının azalması ile zeminin fiziksel halleri, sırasıyla;
1. Akma veya sıvılık limiti (Likit limit),
2. Plastik limit veya yuvarlanma limiti,
3. Rötre limitidir.
Bunlar, akma, plastik, gevşek katı (yarı katı) ve katı kıvamlar arasındaki geçiş
hallerine karşılık gelirler.
Fazla sulu olan zeminler, hemen hemen akıcı şekildedirler. İhtiva ettiği suyun miktarı
azaldıkça zemin, daha katı bir şekil (form) alır. Killi zemin, akıcı ve katı formlar arasında
plastik denilen formda bulunur. Bu halde bulunan kile kendi hacmini değiştirmeksizin
istenilen şeklin verilebileceği bilinmektedir. Kum, değişik kıvamlılık hallerine denk gelen
formlar, ATTERBERG’in teklifine göre, detaylı bir surette yedi gruba bölünür. Bunları
ayırmak üzere ATTERBERG, muhtelif limitleri belirtmiş olup, bunların her biri, zeminin
belli bir kurala göre muamele edilmesi halinde gösterdiği form ile tayin edilir. Her bir limitte
(sınır halde), belirli bir cins zemine belirli bir su muhtevası tekabül eder. Bu miktar zeminin
bileşimine, zeminlerin kimyasal özelliklerine göre çeşitlilik gösterir. Bu sebeple bir kil,
ATTERBERG limitlerine tekabül eden su muhtevaları veya daha iyisi, boşluk oranı
verilecek olursa zeminin özellikleri sayılarla ifade edilmiş olur.
ATTERBERG’in tespit etiği kıvam formları şunlardır:
􀂾 Sert katı form
􀂾 Gevşek - katı form (yarı katı)
􀂾 Plastik yapışmaz form (katı plastik)
􀂾 Plastik yapışkan form
􀂾 Viskoziteli akıcı form (yumuşak plastik)
􀂾 Koyu akıcı form (akıcı plastik)
􀂾 İnce akıcı form
Kıvam formlarını birer cümleyle açıklamak gerekirse;
􀂾 Sert katı form: Zemin parçaları az bir kuvvetle sıkıştırıldıkları taktirde
birbirlerine yapışmazlar.
􀂾 Gevşek - katı form (yarı katı) : Zemin parçaları az bir kuvvetle sıkıştırıldıkları
taktirde birbirlerine yapışırlar, boşlukları kapanır ve hava almazlar.
􀂾 3. Plastik yapışmaz form (katı plastik) : Zemin aletlere yapışmaz, ancak fazla
kuvvet sarf ederek simit şeklinde yuvarlanabilir.
􀂾 4. Plastik yapışkan form: Zemin aletlere yapışır ve kolaylıkla simit şeklinde yuvarlanır.
􀂾 5. Viskoziteli akıcı form (yumuşak plastik) : Zemin yapışkandır. Koyu boz
kıvamda akar, bununla beraber tabakaları 1,5 cm den ince olmaz.
􀂾 6. Koyu akıcı form (akıcı plastik): Zemin ince boza kıvamında akar. Akan bir
tabaka parçalanacak olursa parçalar tekrar bir araya gelirler.
􀂾 7. İnce akıcı form: Hemen su gibi akıcıdır. Zemin kısımları suyun fazlası ile sürüklenir.
1.2. Likit Limit (Akma Limiti (LL))
Likit limit (akma limiti ), viskozitesi yüksek bir sıvı gibi, akıcı durumdaki zeminin
plastik duruma dönüştüğü andaki su muhtevasıdır. Bir zemine ait likit limit, yaygın
olarak kullanılan iki yöntemle (deneyle) belirlenebilmektedir. Bunlar Casagrande yöntemi ve
düşen koni penetrasyon yöntemi olarak adlandırılırlar.
Zemin numunesinin kıvamının hangi su muhtevasında akma limitinde bulunduğunun
tayinine yarayan bu cihaz, pirinçten mamul bir kepçe şeklinde olup el ile düzenli olarak ve
defalarca yükseltilip ebonitten veya sert lastikten kaidesi üzerine 1cm yükseklikten
(±0,2mm) düşürülür.
Resim:1 Casagrande likit limit (akma limiti) tayini aleti
1.3. Likit Limit Deneyi
Likit limit tayini üç metotla yapılır.
􀂾 Casagrande yöntemi,
􀂾 Düşen koni penetrasyon yöntemi,
􀂾 Tek nokta yöntemi.
1.3.1. Casagrande Yöntemi
Gerekli Aletler
a) Sert plastik tabanlı standart likit limit deneyi aleti (Resim:1)
b) Standart oyuk açma bıçağı
c) Yarı-logaritmik grafik kağıdı
d) Spatula
e) Kurutma kabı
f) Damıtık su dolu plastik şişe
g) Üzerleri numaralandırılmış küçük metal veya cam kaplar
h) 110(±5) °C sıcaklığındaki bir etüv
i) 40 numaralı elek ve tava
j) Metal veya plastik bir cetvel
Resim:2 Likit limit deneyi için gerekli aletler
Şekil:1 Casagrande likit limit aletinin görünümü ve boyutları ile oyuk açma
bıçaklarının boyutları
1.3.1.1. Casagrande Aletinin Ayarlanması
Numune konulan kısmın sert plastiğe düşüş yüksekliğinin 1 cm olması: Bu yüksekliğin
kontrolü için en kesiti kare, 1cm boyutlarında olan standart oyuk açma bıçağının sapı kullanılabilir.
Deney aleti ve oyuk açma bıçağı her deneyden önce temiz, kuru ve çalışır durumda olmalıdır.
Gerekli Ölçümler
a) Düşüş sayısı
b) Su içeriği
1.3.1.2.Deney İçin Numunenin Hazırlanması
Likit limiti öğrenilmek istenen zemin kitlesinden, bu kitleyi temsil edebilecek bir
miktar alınarak havada kurutulur. Kurutulan zemin 40 numaralı elekten elenerek (Resim:3)
bundan yaklaşık 250–300 gr numune alınır. Numune bir kap içerisine konularak çok az
miktarlarda damıtık su kademeli olarak numuneye ilave edilir (Resim:4) ve her defasında
iyice karıştırılır. Numune kabı, hava almaması için plastik bir örtüyle kapatılarak, nem
odasına veya desikatör (hava almayan ağzı kapaklı cam kap) içerisine konulur. Burada 24 ya
da 48 saat süreyle “kür” için bekletilir.
Resim: 3 40 numaralı elekten elenen zemin numunesi
Resim:4 Numuneye damıtık su eklenmesi
1.3.1.3.Deneyin Yapılışı
Deneye başlamadan önce Casagrande aletinin kontrol edilerek deney için müsait
olduğu görülmelidir. Örneğin içerisine numune konulacak olan tasın sert plastiğe düşüş
yüksekliğinin 1cm olup olmadığı kontrol edilmelidir. Aletin deney öncesinde iyice
temizlenmesi gereklidir.
Resim:5 Casagrande aletinin iyice temizlenmesi
􀂾 Kürünü tamamlamış olan numune, nem odası veya desikatörden alınarak tekrar
spatula ile iyice karıştırılır. Bir miktar daha damıtık su ilave edilir ve karıştırılır. (Resim:6)
Resim:6 Numunenin iyice karıştırılması
􀂾 Casagrande aletinin tası sert plastiğe oturtularak, içine hazır durumdaki
numuneden ıspatula ile bir miktar alınarak tasın içersine yerleştirilir.
Yerleştirme sırasında numunenin içinde hava kabarcıkları kalmamasını özen
gösterilir. Tas içerisine yerleştirilen numunenin yüzeyi yatay olacak şekilde
düzeltilir. Tas içine yerleştirilen numunenin en kalın kısmı yaklaşık olarak 1 cm olmalıdır (Resim:7).
Resim:7 Numunenin tas içine yerleştirilmesi
􀂾 Tas içerisine yerleştirilen numunenin ortasından standart oyuk açma bıçağı ile
bir yarık açılır (Resim:8). Numune pastasının içerisinde yarık açılırken özen
gösterilmeli ve yarığın gayet düzgün olması sağlanmalıdır. Bu işlem oldukça
çabuk yapılmalı ve numune pastasının kurumasına müsaade edilmemelidir.
Resim:8 – 9 Numunede oyuk açma bıçağıyla yarık açılması
􀂾 Aletin elle çalıştırılan bir türden olması halinde kolu saniyede 2 düşüş yapacak
şekilde çevrilmeli ve düşüşler sayılmalıdır. Bu sırada numune pastasının
ortasında açılmış olan yarığın tabanındaki kapanma dikkatle izlenmeli ve
kapanmanın yaklaşık 1 cm olması durumunda çevirme işlemi durdurulmalıdır
(Resim:9–11). Bu işlemin elektrikli aletle yapılması halinde düşüşlerdeki zaman
aralığı ve düşüş sayısı (N) otomatik olarak alet tarafından yapılacağı için sadece
yarığın tabanındaki kapanma izlenmeli ve kapanmanın 1 cm olması durumunda
alet durdurulmalıdır.
Resim:10 -11 Yarık açıldıktan ve kapandıktan sonraki durum
􀂾 Alet durdurulduktan sonra kuru ve temiz bir spatula kullanılarak 1 cm’ lik
kapanmanın olduğu bölgeden bir miktar numune pastası alınarak küçük metal
bir kaba konulur (Resim:12), 0.01 gr hassasiyetinde bir terazide tartılarak
kütlesi kaydedilir ve su içeriğinin belirlenmesi için etüve konulur.
Resim:12 Bir miktar numunenin etüvde kurutulmak üzere metal kaba alınması
􀂾 Aletin tasında kalan numune tamamen alınarak önceki kabına konulur. Tas
tamamen temizlenir ve kurulanarak bir sonraki deneye hazır hala getirilir (Resim:13–14).
Resim:13 – 14 Kabın bir sonraki deney için iyice temizlenmesi
􀂾 Kapta bulunan numuneye bir miktar daha damıtık su ilave edilerek iyice
karıştırılır. İkinciden itibaren altıncı aşamaya kadar belirtilen işlemler tekrarlanır.
􀂾 Deneyler en az dört kez tekrarlanarak, dört tane düşüş sayısı (N) ve bunlara
karşılık gelen su içeriği (w) elde edilmelidir (Çizelge:1 ve Şekil:2). N
değerlerinden iki tanesi 25’den küçük iki tanesi de 25’den büyük olmalıdır. Bu
sağlanamamışsa ilave deneyler yapılarak bu koşul yerine getirilmelidir.
􀂾 Deneylerde numunenin su içeriği sürekli olarak arttırılarak yapılmalıdır. Fazla
damıtık su ilave edildiği durumlarda su içeriğinin azaltılması için numuneye bir
miktar kuru zemin ekleme yoluna gidilmemelidir.
Not: Böyle bir durumla karşılaşılması halinde numunenin su içeriği, plastik limit
deneylerinde kullanılan cam levhanın üzerine serilerek havalandırmak suretiyle
azaltılmalıdır.
Şekil:2 Su içeriği - düşüş sayısı ilişkisi ile optimum likit limitin bulunması
1.3.1.4. Hesaplamalar, Sonuç ve Değerlendirme
Zeminlerin likit limiti, bu deneyde 25 düşüşe karşılık gelen özel bir su içeriğidir. Bu
yöntemle 25 düşüşe karşılık gelen su içeriğini tek bir denemede bulabilmek mümkün
olmadığı için, en az dört tane N ve dört tane de w bulunur. Yatay eksende N (düşüş sayısı)
ve düşeyde w (su içeriği) olacak şekilde işaretlenerek, elde edilen dört noktadan geçen en
uygun doğru geçirilir. En uygun doğrunun denklemini bulabilmek için basit bir bilgisayar
programından yararlanılabilir. Bu, doğru akma doğrusu olarak adlandırılır. Eksen takımında
N=25 bulunarak akma eğrisi kestirilir (Şekil:2 ).
Deneyin rutubetli bir ortamda yapılması ve buharlaşmadan kaçınılması gerekir. Akma
limiti, zemin cinsine göre oldukça değişik değerlerdedir. Kumlar için bunun değeri % 20
civarında değişir, zayıf killerde % 25 — % 40 arasında değişir. Yağlı killerde % 80
civarındadır. Organik zeminlerde ise bu değer % 250’ ye kadar çıkar. İnce ve kalın akma
formlarının sınırlarını tayin etmek güçtür.
Not: Birbirinden çok farklı olan sonuçlar dikkate alınmaz; çünkü bunlar çoğunlukla
numunenin iyi karıştırılmamış olmasına bağlanır.
Örnek 1:
CASAGRANDE’ nin akma limiti (likit limit) deneyi ile sonuçlar elde edilmiştir.
Zemin malzemesinin LL’ i (likit limit) neye eşittir? (Vuruş sayısı N=15, 20, 38 olarak
alırsak.) (Öğrenme Faaliyeti-1 sonundaki çizelgeleri kullanınız.)
Şekil:3 Likit limit grafiği
Çizilen grafik, Şekil:3’te gösterilmiştir. Yatay eksenin, 25 vuruşu gösteren
noktasından geçen düşey doğrunun grafiği kestiği nokta bulunur. Bu noktadan çizilen yatay
doğrunun, düşey eşeli kestiği nokta, akma limitinin LL = % 30 olduğunu belirtir.
1.3.2. Düşen Koni Penetrasyon Yöntemi
Likit limit deneyi, ikinci bir deney yöntemi olan düşen koni penetrasyon yöntemi ile
de yapılmaktadır. Bu amaçla Resim:15’ de görülen deney aleti kullanılmaktadır.
Gerekli Aletler
1) Standart bir koni penetrasyon aleti
2) Su içeriği ölçümünde kullanılacak aletler
3) Kronometre
4) Üzerleri numaralandırılmış küçük metal veya cam kaplar
5) 110 (±) 5 °C sıcaklığındaki bir etüv
Resim:15 Düşen koni penetrasyon yöntemi için gerekli aletler
Gerekli Ölçümler
􀂾 Islak zeminin üst yüzeyine temas durumunda olan penetrasyon konisinin 5 n.
süre ile numuneye batma miktarının ölçülmesi
􀂾 Batma işlemi tamamlanan numuneden alınan bir miktar ile su içeriğinin
belirlenmesi.
Aşağıda batma miktarı - su içeriği ilişkisinin grafiği verilmiştir.
Şekil:4 Batma Miktarı - Su İçeriği İlişkisi Grafiği
1.3.2.1. Deneyin Yapılışı
Bu yöntemde, bir kabın içine yerleştirilen su ve zemin karışımına dokunma
pozisyonuna getirilen 80 gr kütlesindeki koninin, kendi kütlesi etkisi ile 5 saniye süreyle
zemine batması sağlanır. Batma miktarı aletin üzerinde bulunan bir deformasyon saatinden
okunur. Aynı işlem zeminin değişik su muhtevalarında tekrarlanır. Deney konisinin 20 mm
batmasına karşılık gelen su içeriği likit limit olarak tanımlanır. Bu yöntem Casagrande
yöntemine göre daha az kullanılmasına rağmen, daha güvenilir sonuçlar vermektedir.
Resim:16 – 17 Penetrasyon yöntemi ile likit limitin belirlenmesi
Resim:18 – 19 Hazırlanan numuneye koninin (20 mm) batırılması
TS 1900 11987’ye göre zeminlerin likit limitleri, yukarıda açıklanan yöntemlerden
birisine göre belirlenebilir. Bu standartta koni penetrasyon deneyi, deneyci hatasını en aza
indiren bir yöntem olduğu için önerilmekte, Casagrande tarafından geliştirilen yöntem ise
yedek yöntem olarak adlandırılmaktadır. Ancak piyasada en çok yapılan deney Casagrande
tarafından geliştirilen yöntemle yapılan deneydir.
1.3.3. Tek Nokta Yöntemi
Düşen Koni Penetrasyon yöntemi ya da yedek yöntemin kullanılması halinde akma
doğrularının elde edilebilmesi için en az üç defa deney yapılmalıdır. Buna göre, herhangi bir
su içeriğinde (w) likit limit deney yapılarak buna karşılık gelen N vuruş sayısı tespit edilir.
Sonra aşağıdaki bağıntıdan likit limit değeri hesaplanır.

2. ZEMİNLERDE PLASTİK LİMİT (PL) DENEYİ
2.1. Plastik Limit (Yuvarlanma Limiti (PL))
Plastik limit, ıslak zeminin yoğrulma sırasında yüzeyinde çatlakların belirdiği andaki
su içeriği olarak tanımlanır. Plastik formdan, gevşek-katı forma geçiş şartları içinde bulunan
zeminin kıvamı plastik limit ile belirlenir.
Bir miktar zemin su ile yoğrularak çapları 3 mm, uzunlukları 10 cm kadar olan
silindirler teşkil edilir. Bunlar, bir buzlu cam veya düz bir fayans üzerinde yuvarlanır.
(Resim 22–23). Böylece, kısmen suyunu kaybeden silindirler zeminin plastikliğinin azalması
dolayısıyla artık harekette devam edemezler ve muhtelif parçalar halinde kırılmak üzere
yarılırlar. Bu haldeki zeminin su muhtevasına plastik limit (yuvarlanma limiti) adı verilir. Bu
suretle zeminin henüz yuvarlanabildiği limit hali tayin edilmiş olur. Zayıf kil için bu limit,
yaklaşık %25’e kadar, yağlı kil için % 30’a kadar, organik zeminler için de % 150’ ye kadar çıkar.
Eğer zemin çubuğunun çapı 2 mm’ye düştüğü halde ufalanma meydana gelmiyorsa
zeminin henüz plastik olduğu kabul edilerek, bir miktar daha kurutma yapılarak deney
tekrarlanır. Görüldüğü gibi bu deney de oldukça sübjektif olup, sonuç deneyi yapan kişiye
oldukça bağımlıdır.
Şekil 6: Killerin kuruma sırasında hacim değiştirmesi
2.2. Büzülme (Rötre) Limiti (ws)
Zeminin katı hale erişmesindeki kıvamını rötre limiti temsil eder. Şekil:6’ da
görüldüğü gibi, zeminin likit (sıvı) ve plastik durumlarında su içeriğindeki azalmalara bağlı
olarak hacimleri de azalmaktadır. Rötre limiti (SL) zeminin minimum hacme eriştiği andaki
su muhtevası olarak tarif edilir.
Zemin, yarı katı duruma geldiğinde hacim azalmasının, içeriğindeki azalma ile devam
etmediği görülür. Hacim, bundan sonra ideal bir gösterimle azalmayacak ve sabit olarak
kalacaktır. Grafikteki yatay kısmın başlangıcındaki su içeriğine büzülme (rötre) limiti (ws) adı verilir.
Plastik Limit Deneyi
Gerekli aletler
a) Metal veya cam kaplar
b) 0.01 gr duyarlıklı terazi
c) 110 (±5) °C sıcaklıkta bir etüv (fırın)
d) Geniş bir cam levha
e) 3 mm çapında tel bir çubuk
Resim 20: Plastik limit için gerekli aletler
2.2.1. Deneyin Yapılışı
􀂾 Likit limit deneyi için hazırlanmış numuneden bir miktar alınır (Resim:21–22).
Resim 21:Plastik limit deneyi için hazırlanan numuneler
􀂾 Numune cam levha üzerine konulup, avuç içi ile yuvarlamak suretiyle zemin
çubukları haline getirilmeye çalışılır (Resim:22–23).
Resim 22–23: Plastik limit deneyinde numunelerin çatlama anındaki çapları (3.0mm)
􀂾 Zemin çubukları 3 mm çapında silindirik çubuklar haline gelmeden çatlamalar
oluşursa, numune üzerine çok az miktarda damıtık su ilave edilerek yoğrulur ve
2. adımdaki işlem tekrarlanır (Resim:24–25).
Resim 24: Damıtık su ilave edildikten sonra yoğurulan zemin çubukları
􀂾 Zemin çubukları 3 mm çapında silindirik çubuklar haline geldiğinde çatlamalar
hala oluşmamışsa, numune parmaklar arasında yoğrularak havalandırılıp su içeriği
azaltılarak 2. adımdaki işlem tekrarlanır (Resim:25).
Resim 25: Zemin numunesinin tekrar yoğrulması
􀂾 Yukarıdaki işlemler, zemin çubuklarının Resim 23’ de görüldüğü gibi 3 mm
çubuklar haline geldiğinde çatlamalar oluşuncaya kadar tekrarlanır. Zemin
çubukları 3 mm çubuklar haline geldiğinde, çatlamalar ve kopmalar başladığı
andaki zeminler, boş kütlesi (Mt) bilinen bir kap içerisinde tartılarak kütlesi
(Mtw) kaydedilerek etüve koyulur (Resim:26–27). Bu şekilde en az üç deney yapılır.
Resim 26: Zemin numunelerinin tartılması
Resim 27: Tartılan zemin numunelerinin etüve konulması
􀂾 Yaklaşık 24 saat kurutulan numuneler etüvden çıkarılıp tekrar tartılır. Kütlesi
(Mtd) olarak kaydedilir (Resim:26–28).
Resim 28: Etüvde kurutulan numunelerin etüvden çıkarılması

KAYNAK:megep.meb.gov.tr

Döküman Arama

Başlık :