Kompaksiyon Nedir? Zeminlerin Sıkıştırılması Nasıl Yapılır?

Kompaksiyon Nedir? Zeminlerin Sıkıştırılması Nasıl Yapılır?

Nisan 28, 2021 0 Yazar: Gürsoy Yurtalan

Zeminlerin sıkıştırılması (Kompaksiyon)

Kompaksiyon (sıkıştırma); Zemin danelerinin birbirine yaklaştırılmasını sağlamak, aralarındaki boşlukları azaltmak amacıyla mekanik ekipman ve işlemler kullanarak daha sıkı bir yerleşim meydana getirilmesi işlemine denilmektedir. Zemini sıkıştırmanın neticesinde birim hacimdeki ağırlığı artmakta ve buna paralel olarak mühendislik özellikleri de daha iyi bir hale gelmektedir. Tatbik edilen statik ve dinamik yüklere maruz kalan daneler hareket edebilir ve birbirine yakınlaşıp daha sıkı bir hale gelebilir.

Kuru birim hacim ağırlığı esas alınarak zemindeki kompaksiyon durumunun ölçüsü belirlenir. Zeminin sıkışması için danelerin birbirine hareket etme kabiliyetleri, uygulanan yükün şiddetine ve zemin bünyesindeki su miktarına (su içeriğine) bağlı olarak farklılık gösterir. Zemin boşlukları arasındaki belli miktardaki su, daneler arasında oluşacak sürtünmeyi azaltarak zeminin sıkışmasına faydası olur. Su miktarının belli bir seviyeyi geçtiği durumlarda ise, daneler arasında bulunan hava çıkamaz. Bu hava boşlukları uygulanan enerjinin de tesiri ile basıncın artmasına sebep olur ve kompaksiyon işlemini zorlaştırır.

Zeminin tam olarak suya doygun olduğu hallerde ise kompaksiyon işlemi için tatbik edilen enerji hidrostatik basınçların artmasına ve sıkıştırma işleminin meydana getirilememesine neden olur. Bu duruma göre en iyi kompaksiyon işleminin sağlanabilmesi için zemin içerisinde yeterli miktarda su olması gerekmektedir. En fazla sıkışmayı sağlayacak bu değere optimum su muhtevası denilir. Farklı zemin türlerine göre optimum su muhtevası değişiklik göstermektedir. Ayrıca zeminin sıkıştırılması için uygulanan kompaksiyon ekipmanı ve enerjisine bağlı olarak da değişiklik gösterebilir.

Kohezyonlu zeminlerin sıkıştırılması işleminde su miktarının kompaksiyon üzerine etkisi çok açık bir şekilde görülmektedir. Temiz kum ve çakıl gibi kohezyonsuz zeminlerde ise sıkıştırma işlemi daha az olmaktadır. Çünkü zemin içindeki havanın çıkması iri daneli malzemelerde daha kolay olacaktır. Boşluklarda basınç artışları oluşmaz ve daneler arasındaki sürtünme su miktarından oldukça az etkilenir.

Bunun yanında ince kumlarda, zemin nemli ise sıkıştırma, tamamen kuru veya tamamen suya doygun zemine göre daha zor olmaktadır (kuru ve suya doygun durumda kapiler gerilmeler olmaması nedeni ile) (Özaydın, 1999).

Yukarıda da açıkladığımız gibi zeminlerin en iyi şekilde sıkıştırılabilmesi için su miktarı optimum değerlerde ya da bu değere yakın olması gerekmektedir. Sahada yapılacak sıkıştırma işleminde optimum su miktarının sağlanması gerekir. Buna göre belli kalınlıklarda kademeli olarak serilen malzemenin su miktarına göre işlem yapılır. Su miktarı istenilen değerlerin altında ise zeminin ıslatılması gerekir. Eğer su miktarı istenilen değerlerin üzerinde ise zeminde kurutma işlemi yapılmalıdır.

Sıkıştırma işleminin en iyi şekilde yapılabilmesi için tüm şartların sağlanmış olması gerekir. Granülometri, su muhtevası ve tabaka kalınlığı en iyi sonucu verecek şekilde hazırlanmalıdır. Serilen zemin malzemesi daha sonra zeminin yapısına uygun kompaksiyon ekipmanları ile sıkıştırılarak kompaksiyon işlemi tamamlanmış olur.

Zeminin sıkıştırılmasında en çok kullanılan makineler;

  • Düz ayaklı silindir,
  • Lastik tekerlekli silindir,
  • Keçi ayaklı silindir ve
  • Titreşimli silindirler gelmektedir.

Düz Ayaklı Silindir

Düz ayaklı silindirler her çeşit zemin sıkılaştırılmasında kullanılmaktadır. Zeminle yüzeyi tamamen temas halindedir ve 400 kPa kadar basınç uygulayabilir.

Silindir ile kompaksiyon zeminin sıkıştırılması

Silindir ile kompaksiyon zeminin sıkıştırılması

Yukarıdaki şekilde de görüldüğü gibi düz ayaklı silindir sıkıştırılmış dolgu yüzeyini yeniden sıkıştırmaktadır. Ayrıca asfalt kaplamaların kompaksiyonu yapılmasında da kullanılmaktadır.

Lastik Tekerlekli Silindir ile Kompaksiyon

Lastik tekerlekli silindir ile sıkıştırma

Lastik tekerlekli silindir ile sıkıştırma

Lastik tekerlekli silindirler, birbirine yakın çok sayıda lastik tekerleği olan ağır bir arabadan oluşan bir silindirdir (Şekil 2.2). Kohezyonlu ve kohezyonsuz zeminlerin sıkıştırılmasında kullanılmaktadır. Lastik hava basınçları 700 kPa kadar yükseltilebilmektedir (Özaydın, 1999).

Keçi Ayaklı Silindir

Keçi ayağı silindir

Keçi ayağı silindir

Keçi ayaklı silindirde, silindirin dış yüzeyinde, zemine uygulanan basıncı artırmak için çıkıntılı ayaklar vardır. Bu ayakların şekilleri farklı olabilmektedir. İşlem sırasında ayakların zemine değme yüzeyi küçüktür. Bu yüzden zeminin uygun bir şekilde sıkıştırılabilmesi için işlem tekrarlanmalıdır.

Keçi ayaklı silindir kullanımında sıkıştırma, hem basınç hem yoğurma etkisiyle gerçekleştirilir. İşlem sırasında geçiş sayısının  artmasıyla birlikte aşağı tabakadan yukarı tabakaya doğru sıkışma gerçekleşir. Zeminin mukavemeti uygun seviyeye gelene kadar uygulama devam eder. Kohezyonlu zeminlerin sıkıştırılmasında kullanılır.

Titreşimli Silindirler

Kohezyonsuz zeminlerde titreşim oluşturarak sıkıştırılmasını sağlar. Silindir üzerine titreşim oluşturan makineler yerleştirilmiştir. Basınç ve titreşim ile birlikte kohezyonsuz zeminler en iyi bir şekilde sıkıştırılabilmektedir.

Kompaktörler

Kompaktör ile sıkılaştırma

Kompaktör ile sıkılaştırma

Çoğunlukla toprak, sıcak asfalt gibi, küçük çaplı zemin ve yol kaplama malzemelerininin sıkıştırılması için kullanılan, zıplayarak basınç ve titreşim oluşturan plakalardan oluşan araç ve gereçlerdir.

Bu yazımızın ardından “karayollarında yolların sıkıştırılması” ile ilgili yazımızı okuyarak daha fazla bilgi edinebilirsiniz.