Elek analizi, geoteknik laboratuvarındaki en eski ve en basit görünen deneylerden biridir: bir avuç kuru zemin, üst üste dizilmiş metal eleklerden geçirilir ve her elekte kalan miktar tartılır. Ama bu basit görünüşün ardında, temsil edici numune alımından hesap adımlarına kadar titizlikle tanımlanmış bir prosedür bulunur.

Bu yazı, elek analizinin nasıl yapıldığını, standart elek setinin nasıl düzenlendiğini ve sonuçların nasıl hesaplandığını ele alıyor.

Numune Hazırlığı

Deneye başlamadan önce, zemin numunesi 105 ile 110 santigrat derece arasında bir fırında sabit ağırlığa ulaşana kadar kurutulur[1]Türk Standartları Enstitüsü (2006). TS 1900-1: İnşaat Mühendisliğinde Zemin Laboratuvar Deneyleri - Bölüm 1: Fiziksel Özelliklerin Tayini, Madde 5.1.6.1, Deney 6 (A).. Kurutulan numune, tamamının değil yalnızca bir kısmının elenmesi gerektiğinde, dörtleme (quartering) veya numune bölücü (riffle splitter) yöntemiyle bölünür; bu adım, elenecek kısmın numunenin tamamını temsil etmesini sağlar.

Elenecek numunenin miktarı, zemindeki en büyük dane boyutuna göre değişir: iri çakıl içeren bir numune, yalnızca ince kum içeren bir numuneden çok daha fazla ağırlık gerektirir. Bunun nedeni, az sayıda büyük danenin toplam ağırlığı istatistiksel olarak temsil etmeyecek kadar dengesiz dağılmasıdır.

Standart Elek Seti ve Dizilimi

Elekler, göz açıklığı yukarıdan aşağıya doğru azalacak şekilde bir kule biçiminde üst üste dizilir; en altta, geçen tüm ince malzemeyi toplayan kapaklı bir taban bulunur[1]Türk Standartları Enstitüsü (2006). TS 1900-1: İnşaat Mühendisliğinde Zemin Laboratuvar Deneyleri - Bölüm 1: Fiziksel Özelliklerin Tayini, Madde 5.1.6.1, Deney 6 (A).. Tipik bir seri, 75 milimetreden başlayıp 19 mm, 4,75 mm, 2,00 mm, 0,425 mm üzerinden 0,075 mm’ye kadar iner; hangi eleklerin kullanılacağı numunenin dane boyu aralığına göre seçilir.

Numune en üstteki eleğe konur ve elek seti, mekanik bir sarsma cihazında belirli bir süre (genellikle 10 dakika civarında) sarsılır. Sarsma sırasında daneler, kendi boyutlarına uygun ilk elekte takılıp kalır; bu nedenle sıralamanın büyükten küçüğe doğru olması esastır.

Tartım ve Hesap

Sarsma tamamlandıktan sonra her elekte kalan dane miktarı ayrı ayrı tartılır. Bir elekte kalan ağırlığın toplam numune ağırlığına oranı, o elekte kalan yüzdeyi verir. Belirli bir elekten daha küçük danelerin oranı, yani kümülatif geçen yüzde, o elekten büyük eleklerde kalan bütün yüzdelerin toplamının 100’den çıkarılmasıyla bulunur[3]Das, B. M. (2010). Principles of Geotechnical Engineering (7. baskı). Cengage Learning.:

P=100−∑RP = 100 - \sum R

Burada PP ilgili elekten geçen kümülatif yüzdeyi, ∑R\sum R ise o elek dâhil daha büyük göz açıklığındaki tüm eleklerde kalan yüzdelerin toplamını ifade eder. Deneyin doğruluğunu kontrol etmek için, tüm eleklerde kalan ve tabanda toplanan ağırlıkların toplamı, deneye başlarken tartılan numune ağırlığıyla karşılaştırılır; aradaki fark belirli bir toleransı aşarsa deney tekrarlanır.

Yaş Eleme (Islak Eleme)

Numunede kile veya silte yakın miktarda ince dane bulunuyorsa, kuru eleme tek başına yeterli olmayabilir; ince daneler nem veya elektrostatik etkiyle iri danelerin yüzeyine yapışarak gerçek miktarlarından daha az ölçülmelerine yol açar. TS 1900-1 (Madde 5.1.6.1, Deney 6(A)), bu sorunu önlemek için yaş elemeyi (yıkamalı eleme) numunenin ince dane oranına bakılmaksızın standart prosedürün bir parçası olarak tanımlar[1]Türk Standartları Enstitüsü (2006). TS 1900-1: İnşaat Mühendisliğinde Zemin Laboratuvar Deneyleri - Bölüm 1: Fiziksel Özelliklerin Tayini, Madde 5.1.6.1, Deney 6 (A)..

Bu yönteme göre numune doğrudan suyla ıslatılır ve kullanılan her litre suya 2 gram sodyum heksametafosfat (dağıtıcı katkı) eklenerek en az bir saat bekletilir; ardından tüm numune 0,075 mm göz açıklığındaki elek üzerinden yıkanarak geçirilir, elek üzerinde kalan iri malzeme kurutulup elek serisine bırakılır[2]Özaydın, V. (2021). Zemin Mekaniği Laboratuvar Deney Yöntemleri, Formları ve TS EN ISO/IEC 17025'e Göre Belirsizlik Hesapları (3. baskı). DSİ Teknik Araştırma ve Kalite Kontrol Dairesi Başkanlığı..

Sonuç

Elek analizi, iri daneli bir zeminin dane boyu dağılımını doğrudan ölçmenin standart yoludur.

  • Numune hazırlığı: Zemin kurutulur ve gerekiyorsa temsil edici bir kısma bölünür.
  • Eleme: Numune, göz açıklığı azalan bir elek serisinden mekanik olarak sarsılarak geçirilir; her elekte kalan miktar tartılır.
  • Hesap: Tartım sonuçlarından kümülatif geçen yüzde hesaplanır; ince dane oranı yüksekse yaş eleme uygulanır.

Bu sonuçlar, ince daneler için hidrometre analiziyle elde edilen verilerle birleştirilerek tek bir dane boyu dağılım eğrisini oluşturur.