Kompaksiyon Nedir ? Zeminleri Neden Sıkıştırırız ?

Kompaksiyon, yapıların inşası sırasında zeminlerin iyileştirilmesi için uygulanan en önemli işlemlerden biridir. Kompaksiyonun amacı zemin kütlesinin mühendislik özelliklerinin iyileştirilmesidir. Gelin hep beraber kompaksiyon işleminin nasıl ve hangi durumlarda uygulandığına beraber göz atalım.

Karayolu, havaalanı, dolgu baraj gibi yapıların toprak dolgularının zeminlerinin daha sıkı bir şekilde yerleşmesi istenir. Bu sıkılık durumu ise zeminin içerisindeki hava hacminin azaltılması ile sağlanır.

Kompaksiyonu tanımlayacak olursak, mekanik enerji uygulamak suretiyle zemin  yoğunluğunun arttırılması işlemidir. Diğer bir ifade ile zemin içindeki  hava hacminin azaltılması suretiyle danelerin daha yakın hale getirilmesi işlemidir.

Kompaksiyonun Avantajları

• Zemin mukavemeti artar.
• Zemin taşıma kapasitesi artar.
• Olası oturma problemleri azalır.
• Zemindeki olası hacim değişimleri engellenir.
• Hidrolik geçirgenlik (permabilite) azalır.

Kompaksiyon derecesi, kuru yoğunluk veya birim ağırlığa bakılarak belirlenir. Sıkıştırma işlemi sonrası zeminin kuru yoğunluğu; su muhtevası, kompaksiyon enerjisi ve zemin tipine bağlıdır.

Kompaksiyona Suyun Etkisi

• Kompaksiyon su muhtevasının bir fonksiyonudur.
• Su zemin partikülleri arasında sürtünmeyi azaltan etki yaratır.
• %0 su muhtevasında zemin çok az sıkışır.
• Bir miktar su eklenirse sıkışma iyileşir.
• Su miktarı arttırılırsa daha da iyi sıkışma gerçekleşir.
• Daha da fazla su eklenirse zemin akmaya başlar.
• Optimum su muhtevası farklı zeminler için birbirinden farklı olduğu gibi, aynı zemin içinde de kompaksiyon yöntemine ve uygulanan kompaksiyon enerjisine bağlı olarak değişiklik gösterir.

Kompaksiyon Karakteristiklerinin Belirlenmesi

“Proctor Kompaksiyon Deneyi” olarak adlandırılan deneyde, farklı su muhtevalarına sahip zeminler standart boyutlardaki bir kalıp içerisine tabakalar halinde, her tabakaya ayrı ayrı sıkıştırma işlemi uygulanarak yerleştirilir.

Aşağıdaki videoda Proctor Deneyinin yapılışını seyredebilirsiniz:

Proctor deneyinin standart ve modifiye olmak üzere iki farklı yapılış çeşidi vardır.

Standart Proktor Deneyi

• 3 katman
• 25 düşüm (her katman için)
• 2.5 kg tokmak

Modifiye Proktor Deneyi

• 5 katman
• 25 düşüm (her katman için)
• 4.5 kg tokmak

Deneyler sonucunda kuru birim ağırlık (veya yoğunluk) – su muhtevası eğrisi çizilir. Maksimum kuru birim ağırlık ve optimum su muhtevası değerleri eğri üzerinden belirlenir. Sıfır hava boşluğu (S=%100) eğrisi çizilir.

Yapılan deneyler sonucunda kompaksiyonun 4 farklı değişkenin fonksiyonu olduğu belirlenir. Bunlar;

1. Maksimum kuru yoğunluk veya kuru birim ağırlık
2. Su muhtevası
3. Kompaksiyon enerjisi
4. Zemin tipi

olarak sıralanabilir.

Arazide Kompaksiyon Araçları

Düz Silindir

• Silindirin temas yüzeyi %100
• Kaya hariç tüm zeminlerde kullanılabilir.
• Kompaksiyon etkisi: statik ağırlık
• Asfalt kaplama ve dolgu sıkıştırmada daha yaygın olarak kullanılır.

Lastik Tekerlekli Silindir

• Silindirin temas yüzeyi %80
• Hem granüler hem de ince taneli zeminlerde kullanılabilir.
• Kompakisyon etkisi: statik ağırlık ve yoğurma.
• Karayolu dolguları ve toprak baraj yapımında kullanılır.

Keçi Ayaklı Silindir

• Çelik silindir yüzeyine kenetlenmiş çok sayıda dairesel ve dikdörtgen şekilli ayaklardan oluşur.
• Temas yüzeyi %8% ~ %12
• Killi zeminlerde en iyi sonucu verir.
• Kompakisyon etkisi: statik ağırlık ve yoğurma

Darbeli Silindir

Hasır Silindir

• Silindirlerin temas yüzeyi %50
• Çoğunlukla iri taneli çakıllı-bloklu zeminlerde iyi sonuç verir. Titreşim kırma ve parçalama.
• Kompaksiyon etkisi: statik ağırlık ve vibrasyon

Dinamik Kompaksiyon

Dinamik kompaksiyon gevşek ve yumuşak zeminlerde, derin zemin iyileştirme yöntemi olarak uygulanır. Gerilme ve titreşim yardımıyla zeminin sıkıştırılması sağlanır. Böylece mukavemetin artması ve zeminin oturmasının engellenmesi mümkün hale gelir.

Kaynaklar / References

• JeoGenç