Atterberg Limitleri ve Plastisite Kartı: Kil Neden Su ile Değişir?

1. Dört kıvam durumu

İnce daneli bir zeminin, yani kil ve siltin davranışı su içeriğine çok bağlıdır. İsveçli kimyager Albert Atterberg 1911'de bu davranışı dört kıvam durumuyla tanımladı: katı, yarı katı, plastik ve sıvı. Durumlar arasındaki sınırlar, yani su içerikleri, bugün "Atterberg limitleri" olarak bilinir. Arthur Casagrande 1930'larda deneyleri standart hâle getirdi ve 1948'de bu limitlere dayanan sınıflandırma kartını yayımladı.

2. Likit limit ve plastik limit

• Likit limit (LL): Zeminin plastik durumdan sıvı duruma geçtiği su içeriğidir. Casagrande aletinde, bir hazneye yerleştirilen zeminde açılan oluğun 25 darbede kapandığı su içeriği olarak tanımlanır. Düşen koni yöntemi de kullanılır.
• Plastik limit (PL): Zeminin yarı katı durumdan plastik duruma geçtiği su içeriğidir. Zemin elle yaklaşık 3 mm çapında bir ip hâline getirilir; ipin tam bu çapta ufalanmaya başladığı su içeriği plastik limittir.

Deneylerin ayrıntıları ASTM D4318 ve TS 1900-1'de tanımlanmıştır.

3. Plastisite indisi ve likidite indisi

Plastisite indisi (PI), zeminin plastik davrandığı su içeriği aralığının genişliğidir; kil minerallerinin miktarı ve türü hakkında doğrudan bilgi verir. Likidite indisi (LI) ise zeminin doğal su içeriği w'nun bu aralıkta nerede olduğunu gösterir: LI = 0 zemin plastik limitte, LI = 1 likit limitte demektir. Örneğin w = %38, LL = %45, PL = %22 olan bir kil için LI = (38 − 22) / (45 − 22) = 0,70; zemin yumuşak, likit limite yakındır.

4. Plastisite kartı

Casagrande'nin plastisite kartı, yatay eksende likit limiti, düşey eksende plastisite indisini gösterir. Kartı bölen iki temel çizgi vardır:

A çizgisinin üstündeki zeminler kil (C), altındakiler silt (M) olarak sınıflandırılır; LL < 50 düşük plastisite (L), LL ≥ 50 yüksek plastisite (H) demektir. Böylece dört temel sınıf ortaya çıkar: CL, CH, ML ve MH. Kartın üst sınırı U çizgisidir, PI = 0,9 · (LL − 8): Doğal zeminler bu çizginin üstüne pek düşmez; düşüyorsa deney verisi denetlenmelidir. Kart, sitedeki Şekil 30'da çizilmiştir.

5. Beş örnek

Aşağıdaki beş zemin, ASTM D2487'nin plastisite kartı kurallarıyla sınıflandırılmıştır:

Son satır özel bir bölgedir: PI 4 ile 7 arasında ve A çizgisinin üstündeyse zemin CL–ML olarak, yani kil ile silt arasında bir sınır sınıfı olarak gösterilir. ML ve MH için yazılan "veya OL / OH", organik zeminlerin aynı bölgeye düşmesinden gelir; ayırmak için fırında kurutulmuş numunenin likit limiti kurutulmamışınkiyle karşılaştırılır (ASTM D2487'de oran 0,75'in altındaysa organik).

6. Belirsizlik, sınırlar ve dikkat edilecekler

• Ölçüm belirsizliği sınıfı değiştirebilir. Plastik limit deneyi büyük ölçüde operatöre bağlıdır; aynı numune üzerinde farklı kişilerin birkaç puan farklı sonuç bulması olağandır. A çizgisine yakın bir zeminde bu fark sınıfı değiştirir. LL = %45 olan bir zeminde A çizgisi PI = 0,73 × 25 = 18,25'tedir. PL = %27 ölçülürse PI = 18 ve zemin ML (çizginin hemen altı); PL = %26 ölçülürse PI = 19 ve zemin CL. Bir puanlık fark, silt ile kil arasındaki sınırdır. Bu yüzden çizgiye yakın sonuçlar tek bir deneye dayanılarak kesin kabul edilmemeli; deney tekrarlanmalı ya da sonuç "sınırda" olarak raporlanmalıdır.
• Kart yalnızca ince daneli zeminler içindir. Bir zeminin ince daneli sayılıp sayılmadığı önce elek analiziyle belirlenir; iri daneli zeminlerde ince kısmın plastisitesi ikincil bir sınıflandırma ölçütüdür.
• Atterberg limitleri dayanım değildir. Bir kilin taşıma gücü ya da oturması, ayrıca kayma dayanımı ve sıkışabilirlik deneyleri gerektirir. Limitler, zeminin genel karakteri hakkında hızlı ve ucuz bir ilk bilgi verir.
• Deprem açısından: Plastisite, ince daneli zeminlerin sıvılaşma eğilimini değerlendirmede kullanılan ölçütlerden biridir. Bu konu, sitenin TBDY sıvılaşma aracında ele alınır.