Agrega deney raporunda tek bir sayfa vardır ki malzemenin sahada nasıl davranacağını diğer bütün kalemlerden daha çok belirler: tane dağılımı. Betonun su ihtiyacı, asfaltın boşluk oranı, stabilizenin sıkışıp sıkışmayacağı, pompanın tıkanıp tıkanmayacağı büyük ölçüde bu eğride yazılıdır. Buna rağmen granülometri eğrisi çoğu şantiyede yalnızca bandın içinde mi diye bakılıp geçilir. Oysa eğri hem ürünü hem de o ürünü üreten kırma-eleme hattının o günkü ayarını anlatır. Bu rehber, elek analizini deney masasından başlayıp eğrinin okunmasına ve sahadaki karara kadar izler.
Tane dağılımı neden agreganın kimliğidir
Beton da asfalt da stabilize de özünde aynı mantıkla çalışır: taneler bir iskelet kurar, aralarındaki boşluğu bir bağlayıcı ya da ince malzeme doldurur. Bu boşluğun hacmi doğrudan tane dağılımından çıkar. Boşluk büyükse daha fazla çimento hamuru, daha fazla bitüm ya da daha fazla ince malzeme gerekir; bu hem maliyet hem de dayanıklılık demektir. Boşluk küçükse aynı performansa daha az bağlayıcıyla ulaşılır. Yani granülometri, malzemenin fiyatını ve davranışını aynı anda belirleyen tek özelliktir.
İkinci nokta şudur: aynı ocaktan, aynı kayaçtan, aynı kırıcıdan çıkan iki yük, eleme ayarı değiştiği için tamamen farklı malzemeler olabilir. Deney raporunun üstündeki kayaç adı ikisinde de kalkerdir; ama biri betonda sorunsuz çalışırken diğeri ayrışır, terler ve pompayı zorlar. Bu yüzden agrega alırken sorulacak ilk soru kayacın ne olduğu değil, tane dağılımının ne olduğu ve ne kadar tutarlı kaldığıdır.
Elek analizi bu nedenle bir kalite kontrol laboratuvarının ilk ve en sık tekrarlanan deneyidir. Sadece ürünü denetlemez; kırıcı çene açıklığından elek gözü tıkanmasına, besleme hızından yıkama debisine kadar üretim hattının durumunu da raporlar. Hangi fraksiyonun hangi işte kullanıldığına dair genel çerçeve için fraksiyon seçimi rehberi yazısına bakabilirsiniz; burada o fraksiyonların nasıl ölçüldüğünü ve nasıl yorumlandığını ele alıyoruz.
Elek analizi nasıl yapılır: numuneden tartıma
Deneyin en kritik adımı laboratuvarda değil, stok sahasında atılır: numune alma. Bir agrega yığını doğası gereği ayrışmıştır; iri taneler koninin eteğine yuvarlanır, ince malzeme tepede ve merkezde kalır. Tek noktadan alınan bir kürek dolusu malzeme o yığını temsil etmez. Doğru yöntem, yığının farklı bölgelerinden ve farklı kotlarından çok sayıda kısmi numune alıp birleştirmek ya da mümkünse akan konveyör bandından tam kesit numunesi almaktır. Birleştirilen numune, konik dörtleme ya da numune bölücü ile deney miktarına indirilir. Küreğin ortasından değil, bölücünün kanallarından geçerek küçülen numune temsil eder.
Numune sabit kütleye gelene kadar etüvde kurutulur ve tartılır; bu ilk tartım bütün yüzde hesaplarının paydasıdır. Ardından, ince madde içeren malzemelerde yıkamalı eleme yapılır: numune 0,063 mm elek üzerinde su ile yıkanır, ince toz suyla birlikte uzaklaştırılır, kalan malzeme yeniden kurutulup tartılır. Bu adım atlanırsa sonuç sistematik olarak yanlış çıkar; çünkü kuru elemede ince toz iri tanelerin nemli yüzeyine yapışır ve 0,063 mm elekten hiç geçmez. Sahada en sık karşılaşılan yanılgılardan biri, kuru elenmiş bir numunenin ince madde oranını olduğundan düşük göstermesidir.
Eleme, kare gözlü elek takımıyla yapılır. Elekler en iri gözlü üstte, en ince gözlü altta olacak biçimde dizilir; en alta tabla konur. Yaygın seride 63, 31,5, 16, 8, 4, 2, 1, 0,5, 0,25, 0,125 ve 0,063 mm açıklıklar bulunur; ürünün boyutuna göre ara elekler eklenir ya da çıkarılır. Takım sarsma cihazına yerleştirilir veya elle sarsılır. Süre, her elekten geçebilecek malzemenin geçmesine yetecek kadar uzun olmalıdır; kısa eleme iriyi olduğundan fazla gösterir. Her elek üzerinde kalan malzeme ayrı ayrı tartılır ve bu kütleler toplam numune kütlesine oranlanır.
Hesap iki adımdadır. Önce her elek üzerinde kalan kütlenin toplam içindeki yüzdesi bulunur. Sonra bu yüzdeler yukarıdan aşağı toplanarak elek üstü kümülatif değerler elde edilir; yüzden çıkarıldığında her elek açıklığı için o elekten geçen kümülatif yüzde ortaya çıkar. Granülometri eğrisi işte bu geçen yüzdelerle çizilir. Deney sonunda eleklerden toplanan kütlelerin toplamı ile başlangıç kütlesi karşılaştırılır; aradaki fark kabul edilebilir sınırı aşıyorsa malzeme eleklerde takılmış veya dökülmüş demektir ve deney tekrarlanır.
Granülometri eğrisi: yarı logaritmik grafiği okumak
Granülometri eğrisi, yatay ekseninde elek açıklığı, düşey ekseninde o elekten geçen kümülatif yüzde bulunan bir grafiktir. Yatay eksen logaritmiktir; bunun nedeni pratik bir zorunluluktur. Bir agrega karışımında 0,063 mm ile 63 mm arasında bin katlık bir boyut aralığı vardır. Doğrusal eksende ince taraf grafiğin sol kenarına yapışır ve okunamaz hâle gelir; logaritmik eksende her kat aynı genişlikte yer kaplar ve ince ile iri taraf eşit ayrıntıyla görülür.
Eğrinin şeklini okumak, sayıları okumaktan daha hızlı bilgi verir. Dik yükselen bir eğri, malzemenin dar bir boyut aralığında toplandığını, yani tek boyuta yakın olduğunu gösterir; bu tipik bir yıkanmış drenaj malzemesi ya da tek fraksiyon mıcır görüntüsüdür. Yatık ve düzgün yayılan bir eğri, her boyuttan tane bulunduğunu, yani iyi derecelenmiş sürekli bir dağılım olduğunu anlatır. Eğrinin ortasında düzleşen bir bölge, o boyut aralığında tane eksikliğini, yani kesikli dağılımı işaret eder.
Eğri üzerinde birkaç karakteristik nokta işinizi kolaylaştırır. Malzemenin yüzde onunun altında kaldığı boyut D10, yarısının altında kaldığı boyut D50, yüzde altmışının altında kaldığı boyut D60 olarak okunur. D60'ın D10'a oranı üniformluk katsayısıdır: değer büyüdükçe dağılım genişler ve sıkışma davranışı iyileşir, değer bire yaklaştıkça malzeme tek boyutlulaşır. Zemin mekaniğinden gelen bu göstergeler, drenaj ve filtre malzemesi seçiminde doğrudan kullanılır; ayrıntısı için drenaj ve filtre agregası seçimi yazısına bakabilirsiniz.
Sürekli, kesikli ve tek boyutlu dağılım; boşluk oranı
Sürekli granülometride her boyut aralığında tane bulunur. Küçük taneler büyüklerin arasındaki boşluğa yerleşir, daha küçükleri onların arasına girer ve zincir 0,063 mm'ye kadar iner. Sonuç, mümkün olan en düşük boşluk oranı ve en yüksek sıkışma yoğunluğudur. Yapısal beton, plent-miks temel ve sıkı asfalt karışımları bu mantıkla tasarlanır; çünkü hedef aynı bağlayıcıyla daha yoğun ve daha stabil bir gövde elde etmektir.
Kesikli dağılımda ise bir ara boyut kasıtlı olarak azaltılır veya tamamen çıkarılır. Amaç, iri tanelerin birbirine doğrudan değerek taş-taşa temas eden bir iskelet kurmasıdır; ara boyut olmayınca iri taneler birbirinin üstüne oturur ve yük doğrudan taneler üzerinden aktarılır. Bu iskeletin boşlukları ise ince malzeme ve bağlayıcı bakımından zengin bir harçla doldurulur. Taş mastik asfalt bu prensibin en bilinen uygulamasıdır. Kesikli dağılımın bedeli, karışımın ayrışmaya daha yatkın olmasıdır; serim ve taşıma dikkat ister.
Tek boyutlu dağılım, adından anlaşılacağı gibi tek bir dar aralıkta yoğunlaşır. Boşluk oranı yüksektir, geçirimlilik çok iyidir, ama sıkışma ile kazanılan stabilite düşüktür ve yük altında taneler birbirine göre yer değiştirebilir. Bu yüzden tek boyutlu malzeme yapısal bir tabaka olarak değil, drenaj gövdesi, filtre katmanı ya da boru çevresi dolgusu olarak kullanılır.
Boşluk oranı doğrudan da ölçülebilir. Malzemenin gevşek ve sıkışık hâldeki birim hacim kütlesi ile tane yoğunluğu karşılaştırıldığında, hacmin yüzde kaçının hava olduğu bulunur. Aynı kayaçtan üretilmiş iki malzemenin boşluk oranları arasındaki fark, tamamen tane dağılımından gelir. Bu ölçüm karışım tasarımında bağlayıcı ihtiyacını tahmin etmek için pratik bir araçtır; eğriden okuduğunuz sürekliliği sayıya çevirir. Aynı hacmin kaç ton ettiği ve nakliyede ne anlama geldiği için m3-ton dönüşümü yazısına bakabilirsiniz.
İncelik modülü ve tane boyu göstergeleri
İncelik modülü, ince agreganın kabalığını tek sayıya indiren pratik bir göstergedir. Belirli bir elek serisinde, yaygın uygulamada 0,125, 0,25, 0,5, 1, 2 ve 4 mm eleklerinde, elek üstünde kalan kümülatif yüzdeler toplanır ve yüze bölünür. Sonuç, kumun ortalama tane boyunun hangi elek aralığına düştüğünü kabaca anlatır. Küçük değer ince kumu, büyük değer kaba kumu gösterir. Beton kumlarında bu değer genellikle iki ile üç arasında bir bantta dolaşır; şartnameler çoğu zaman hedef değerden belirli bir sapma sınırı verir.
İncelik modülünün asıl işe yaradığı yer üretim takibidir. Kumun eğrisi her gün çizilmese bile incelik modülü hızlıca hesaplanabilir ve gün gün karşılaştırılabilir. Değer düşüyorsa kum inceliyor demektir: su ihtiyacı artacak, karışım yapışkanlaşacak, aynı çökme için daha fazla katkı gerekecektir. Değer yükseliyorsa kum kabalaşıyordur: karışım ayrışmaya ve terlemeye başlar, yüzey perdahı zorlaşır, pompada tıkanma riski artar. Santral operatörü bu tek sayıyı takip ederek karışımı erkenden düzeltebilir.
Ancak incelik modülünün önemli bir sınırı vardır: aynı değer birbirinden çok farklı iki eğriden çıkabilir. Orta boyutta zengin, dengeli bir kum ile hem çok ince hem çok kaba tanesi bol, ortası boş bir kum aynı modülü verebilir. Bu yüzden incelik modülü eğrinin yerine geçmez, onun yanında okunur. İki farklı kumun harmanlanmasında da modül faydalıdır: harmanın modülü, kumların modüllerinin ağırlıklı ortalamasına yakın çıkar ve hedef değere ulaşmak için gereken oran hızla tahmin edilebilir. Harmanın hangi durumda anlamlı olduğunu kırma kum mu doğal kum mu yazısında ele almıştık.
Şartname sınır eğrileri arasında kalmak ne demek?
Beton, asfalt ve yol şartnameleri tane dağılımını tek bir hedef eğriyle değil, bir alt sınır ve bir üst sınır eğrisiyle tanımlar. Bu iki eğri arasında kalan bant, o kullanım için kabul edilebilir davranış aralığıdır. Bandın alt sınırına yakın bir malzeme daha iri, üst sınırına yakın bir malzeme daha incedir; ikisi de şartnameye uygundur ama karışımda farklı davranırlar. Bu yüzden bant içinde kalmak, işin yalnızca yarısıdır.
İşin diğer yarısı tutarlılıktır. Ürün eğrisi bir hafta üst sınıra yaslanıp ertesi hafta alt sınıra kayıyorsa, her iki rapor da uygun görünür; ancak santral aynı reçeteyle iki farklı beton üretir. Çökme tutmaz, dayanım dalgalanır, katkı dozajı sürekli değiştirilmek zorunda kalır. İyi bir üretimde eğri bant içinde belirli bir yerde durur ve orada kalır; kalite kontrolün asıl ölçütü bandın içinde olmak değil, aynı yerde kalabilmektir.
Bandın delindiği durumlarda hangi elekte delindiği doğrudan teşhis verir. 0,063 mm'de üst sınırın aşılması ince madde fazlasıdır: yıkama yetersiz kalmış ya da malzemeye kil karışmış olabilir. 4 mm civarında sapma, kum ile mıcır arasındaki dengenin bozulduğunu gösterir ve genellikle eleme ayarından kaynaklanır. İri uçta üst sınırın aşılması, elek bezinde yırtık ya da gözden kaçak anlamına gelir; bir üst fraksiyonun ürüne karıştığını haber verir.
Tek bir fraksiyonun bandı tek başına tutturması çoğu zaman gerekmez. Beton ve asfalt karışımlarında birden fazla fraksiyon belirli oranlarda harmanlanır ve bandın içine harman girer. Harman hesabı, her fraksiyonun her elekteki geçen yüzdesinin oranıyla çarpılıp toplanmasıyla yapılır. Bu hesap, hangi fraksiyonun oranını artırdığınızda eğrinin hangi bölgesinin nasıl kımıldayacağını da gösterir; karışım tasarımının en pratik aracıdır.
Sahada eğriyi yorumlamak: sapma nereyi gösterir
Granülometri eğrisi bir ürün belgesi olduğu kadar bir üretim raporudur. Eğrinin orta bölgesinde oluşan bir çöküntü, yani belirli bir boyut aralığındaki tane eksikliği, çoğunlukla eleme kademelerinin açıklıkları arasında bir boşluk kaldığını ya da kapalı devrede o boyutun sürekli geri döndürüldüğünü gösterir. Aynı bölgede oluşan bir kambur ise bir kırıcı kademesinin o boyutu aşırı ürettiğini işaret eder; konik kırıcının ayar açıklığı ya da besleme dolgunluğu gözden geçirilmelidir.
İnce tarafın beklenenden şişmesinin birkaç tipik nedeni vardır: kırıcının aşırı beslenmesi ve tanelerin birbirini öğütmesi, elek gözlerinin nemli ince malzemeyle körlenmesi, yıkama ünitesinin devre dışı kalması ya da debisinin düşmesi. İri tarafın şişmesi ise genellikle mekanik bir kaçaktır; elek bezindeki bir yırtık, gevşemiş bir conta ya da yanlış takılmış bir elek katı, bir üst boyutun ürüne karışmasına yol açar. Her iki durumda da eğri, hattı gezmeden önce nereye bakılacağını söyler.
Ürünün sahadaki semptomları da eğriyle eşleşir. Beton dökümünde ayrışma ve terleme, kumun kabalaşmasına ve orta boyut eksikliğine işaret eder. Pompa basıncının yükselmesi ve tıkanma, ya çok kaba ya da ince maddesi fazla bir karışımın habercisidir. Stabilize tabakanın silindir altında kapanmaması ve yüzeyde iri tanelerin oynaması, ince kesrin yetersizliğidir. Tabakanın çamurlanması ve kabarması ise ince maddenin fazlalığını gösterir. Bu semptomlarla malzemenin ölçülen özellikleri arasındaki bağı agrega kalitesi betonu nasıl etkiler yazısında ayrıntılandırdık.
Sapmayı gördüğünüzde ilk yapılacak şey üretim ayarını değiştirmek değil, ikinci bir numuneyi doğru yöntemle alıp deneyi tekrarlamaktır. Numune hatasıyla üretim hatası aynı grafikte aynı şekilde görünür; ikisini ayırt etmenin tek yolu tekrardır. Doğrulanmış bir sapmada ise müdahale sırası genellikle şudur: önce eleme, yani gözler, bez, eğim ve sarsma; sonra kırıcı ayarı; en sonda besleme ve ocak aynası.
Deneyi bozan yaygın hatalar ve doğru alışkanlıklar
Elek analizinde yapılan hataların büyük bölümü laboratuvarda değil, numunenin alındığı yerde başlar. Stok konisinin eteğinden alınan malzeme iriye, tepesinden alınan malzeme inceye kayar. Kamyon kasasının üstünden alınan numune, taşıma sırasında yüzeye çıkan iri taneleri temsil eder. Doğru olan, birden çok noktadan alınmış kısmi numunelerin birleştirilmesi ve bölücüyle küçültülmesidir. Bu adım atlanırsa geri kalan bütün özen boşa gider.
İkinci yaygın hata, numunenin yeterince kurutulmamasıdır. Nemli ince malzeme topaklanır, iri tanelerin yüzeyine yapışır ve elekten geçmez; sonuç, ince kesrin olduğundan düşük görünmesidir. Üçüncüsü elek aşırı yüklemesidir. Bir elek üzerinde biriken malzeme kalınlaştığında alttaki taneler eleğe hiç ulaşamaz; deney o eleği geçmesi gereken malzemeyi elek üstünde sayar. Bu durumda numune bölünerek iki partide elenmelidir.
Dördüncüsü eleme süresidir; kısa sarsma, ince tanelerin geçişini tamamlamadan deneyi bitirir. Beşincisi elek bakımıdır: elek telleri zamanla gerilir, gözler açılır, köşelerde deformasyon oluşur. Aşınmış bir elek sistematik olarak daha iri malzemeyi geçirir ve fark küçük olduğu için uzun süre kimsenin dikkatini çekmez. Elekler periyodik olarak kontrol edilmeli, gözle görülür deformasyon varsa değiştirilmelidir. Son olarak kütle dengesi her deneyde kontrol edilmelidir; toplanan kütlelerin toplamı ile başlangıç kütlesi arasındaki fark kabul sınırını aşıyorsa sonuç kullanılmaz.
Bu alışkanlıkların hepsi tek bir amaca hizmet eder: eğrinin, malzemenin gerçek hâlini göstermesi. İTS Maden, Milas'taki kalker ocağında ürettiği fraksiyonlarda tane dağılımını üretim hattının rastgele bir çıktısı olarak değil, kontrol edilen bir parametre olarak ele alır. Projenizin şartnamesindeki sınır eğrilerine uygun fraksiyon ve harman seçimi için ürünlerimizi inceleyebilir, kalite kontrol yaklaşımımıza göz atabilir ve bizimle iletişime geçebilirsiniz.
