CBR (California Bearing Ratio), zemin veya granüler malzemenin standart bir referans malzeme ile (kırılmış kalker) karşılaştırmalı taşıma kapasitesini ölçen bir indekstir. 1929'da California Highway Department tarafından geliştirilmiştir. Karayolu, havalimanı ve raylı sistem üstyapı tasarımının temel girdi parametresidir.
Tanım ve Formül
CBR = (P_test / P_standart) × 100 (%)
Standart yük (1000 psi = 6.9 MPa) 2.54 mm batmada okunduğunda CBR = 100%.
Tablo: Tanım ve Formül özeti.
| Batma Derinliği | Standart Yük |
|---|---|
| 2.54 mm (0.1") | 6.9 MPa (1000 psi) |
| 5.08 mm (0.2") | 10.3 MPa (1500 psi) |
| 7.62 mm (0.3") | 13.1 MPa (1900 psi) |
CBR genelde 2.54 mm değerine göre raporlanır. Eğer 5.08 mm değeri daha yüksek çıkarsa, test tekrar edilir veya en büyük değer alınır.
ASTM D1883 — Laboratuvar Deneyi
Numune Hazırlama
- Zemin elek serisinden geçirilir (en büyük tane <19 mm)
- Modifiye Proctor (ASTM D1557) optimum su içeriği bulunur
- Numune 3 kalıba sıkıştırılır:
- A kalıbı: %100 sıkışma (kontrol)
- B kalıbı: %95 sıkışma
- C kalıbı: %90 sıkışma
- Her kalıp: 5 tabaka, 56 darbe/tabaka (10 lb tokmak, 18" düşüş)
Suya Batırma (Soaking)
- Numune üzerine 2.27 kg sürşarj konur (temel ağırlığı simüle eder)
- 4 gün (96 saat) suya batırılır
- Şişme (swelling) her 24 saat ölçülür
- Su çıkışı bekletilir (15 dakika)
Penetrasyon
- Numune CBR cihazına yerleştirilir
- 49.6 mm² piston (1.95 inç çap) 50 mm/dk hızla batar
- Yük-deformasyon eğrisi kaydedilir
- 2.54 mm ve 5.08 mm batmada yük okunur
CBR Hesabı
Örnek: 2.54 mm batmada okunan yük 350 kgf, standart piston:
- Piston basıncı = (okunan kuvvet) / (piston alanı) bağıntısıyla N/mm² (MPa) cinsinden bulunur.
- CBR, bu basıncın 2.54 mm batmaya karşılık gelen standart yüke (6.9 MPa) oranlanmasıyla hesaplanır.
Ortak pratik gösterim: P (yük) standart yüke (örn. 1000 psi = 6.9 MPa) bölünür.
CBR = (Piston basıncı / 6.9) × 100
Tipik CBR Değerleri
Tablo: Tipik CBR Değerleri özeti.
| Zemin / Malzeme | CBR (%) | USCS |
|---|---|---|
| Yüksek plastisiteli kil (CH) | 1 - 3 | CH |
| Düşük plastisiteli kil (CL) | 3 - 5 | CL |
| Plastik silt (MH) | 3 - 6 | MH |
| Düşük plastisiteli silt (ML) | 5 - 10 | ML |
| Siltli kum (SM) | 10 - 20 | SM |
| Killi kum (SC) | 8 - 15 | SC |
| Kötü dereceli kum (SP) | 10 - 25 | SP |
| İyi dereceli kum (SW) | 20 - 40 | SW |
| Siltli çakıl (GM) | 20 - 60 | GM |
| İyi dereceli çakıl (GW) | 60 - 80 | GW |
| Kırma taş, granüler temel | 80 - 100 | — |
| Stabilize zemin (kireç) | 30 - 100+ | — |
KGM (Karayolu Teknik Şartnamesi) Sınırları
Üstyapı Katmanları
Tablo: Üstyapı Katmanları özeti.
| Katman | Min CBR (%) | Kompaksiyon |
|---|---|---|
| Yarma/dolgu zemini | 4 | %95 Standart Proctor |
| Dolgu son 50 cm (üst tabaka) | 8 | %98 Modifiye Proctor |
| Alt temel (subbase) | 30 | %100 Modifiye Proctor |
| Granüler temel (base) | 80 | %100 Modifiye Proctor |
| Plentmiks temel | — | %98 |
| Bitümlü temel | — | %97 Marshall |
Şişme (Swelling) Sınırı
- Yarma/dolgu: ≤ %4
- Üst dolgu: ≤ %2
- Alt temel: ≤ %1
- Granüler temel: ≤ %0.5
AASHTO 93 — Üstyapı Tasarımı
Zemin Destek Modülü (MR)
MR (psi) = 1500 × CBR (CBR ≤ 10%)
MR (psi) = 4326 · ln(CBR) + 241 (Heukelom-Klomp, geniş aralık)
Tablo: Zemin Destek Modülü (MR) özeti.
| CBR (%) | MR (psi) | MR (MPa) |
|---|---|---|
| 2 | 3000 | 21 |
| 5 | 7500 | 52 |
| 10 | 15000 | 103 |
| 20 | 23000 | 159 |
| 50 | 30000 | 207 |
AASHTO 93 Ana Denklem
log10(W18) = ZR·So + 9.36·log10(SN+1) − 0.20
+ log10[ΔPSI/(4.2−1.5)] / [0.4 + 1094/(SN+1)^5.19]
+ 2.32·log10(MR) − 8.07
- W18: 18-kip ESAL (eşdeğer tek-aks yük) tekrar sayısı
- SN: Strüktürel sayı (üstyapı kalınlık + dayanım)
- ZR: Güvenilirlik z (örn 95% için −1.645)
- So: Standart sapma (esnek: 0.45)
- ΔPSI: Servis kaybı (4.2 → 2.5 tipik)
- MR: Zemin destek modülü (psi)
Tipik SN Değerleri (Esnek Üstyapı)
Tablo: Tipik SN Değerleri (Esnek Üstyapı) özeti.
| CBR % | Trafik | SN gerekli |
|---|---|---|
| 3 | 5 milyon ESAL | 5.0-5.5 |
| 5 | 5 milyon ESAL | 4.5-5.0 |
| 10 | 5 milyon ESAL | 3.8-4.2 |
| 20 | 5 milyon ESAL | 3.2-3.6 |
Saha CBR Testi (ASTM D4429)
Cihaz
- Plaka yükleme aracı (kamyon, ekskavatör)
- 200 mm × 200 mm temel plakası
- CBR pistonu (49.6 mm²)
- Yük ölçer + LVDT
Prosedür
- Test bölgesi temizlenir, düzeltilir
- Sürşarj 4.5 kg
- Piston 50 mm/dk batırılır
- 2.54 mm ve 5.08 mm okumalar yapılır
Saha test yapım kontrolü ve mevcut yol değerlendirmesi için kullanılır; tasarımda lab CBR esastır.
DCP — Hızlı Saha Alternatifi
Dynamic Cone Penetrometer (ASTM D6951):
- 8 kg ağırlık, 575 mm düşüş, 60° koni
- Penetrasyon hızı (mm/darbe) ölçülür
- Korelasyon: CBR = 292 / DCP^1.12
Tablo: DCP — Hızlı Saha Alternatifi özeti.
| DCP (mm/darbe) | CBR (%) |
|---|---|
| 5 | 71 |
| 10 | 32 |
| 15 | 20 |
| 20 | 14 |
| 30 | 9 |
| 50 | 5 |
Hızlı, ekonomik, kalibrasyon gerektirir.
CBR İyileştirme
Kireç Stabilizasyonu
- Kil zeminde %3-7 sönmüş kireç (Ca(OH)₂)
- PI %15+ azalır
- CBR 5-30 kat artar
- 7-28 gün kür
Çimento Stabilizasyonu
- Siltli/kumlu zeminde %4-8 Portland çimento
- 7 günde UCS > 1.5 MPa hedef
- CBR > 50% sağlanır
Mekanik Stabilizasyon
- Kötü gradasyonlu zemine kırma taş + kum karışımı
- Gradasyon eğrisini düzeltir
- CBR 30-60% hedef
Geosentetikler
- Geotekstil: ayırma, drenaj, filtre (etkin SN +0.3)
- Jeogrid: donatı (CBR aynı, etkin SN +0.5-1.0)
Sık Yapılan Hatalar
- Doygun olmayan CBR ile tasarım — kuru lab CBR 2-3 kat yüksek, gerçek dışı
- Tek deney sonucu — en az 3 numune, standart sapma raporlanmalı
- Şişme ihmal edilirse — kalın asfalt çatlar
- CBR > 100% raporlama — granüler malzemede 100% sınır, üstü "ekstra"
- MR tek korelasyonla — düşük CBR'de farklı korelasyonlar kontrol edilmeli
- In-situ ile lab karıştırma — farklı amaç, farklı kabul kriteri
- Saha kompaksiyon kontrolü atlanırsa — tasarım CBR sağlanmaz
Sık Sorulan Sorular
CBR yerine resilient modül kullanılır mı? Modern üstyapı tasarımı (Mekanistik-Empirik, MEPDG/AASHTOWare) MR direkt ölçer (AASHTO T307 dinamik üç eksenli). Ancak Türkiye'de proje pratiği halen AASHTO 93 ve CBR'a dayalıdır; MR genelde MR = 1500·CBR korelasyonu ile hesaplanır. MEPDG için MR lab değeri tercih edilir.
Yumuşak kilde (CBR 2%) ne yapılır? Beş alternatif: (1) Kireç stabilizasyonu (CBR 2 → 15-30, en yaygın), (2) Çimento stabilizasyon (CBR > 50, daha pahalı), (3) Killi tabaka kazma + granüler dolgu (50-100 cm), (4) Geosentetik takviye (geotekstil + jeogrid kombinasyonu), (5) Hafif dolgu (köpük beton, EPS blok, yüksek su tablası için).
CBR mevsimsel değişir mi? Evet, ciddi şekilde. İlkbahar (donma-çözünme sonrası, doygun) CBR yaz minimumunun %30-50'sine düşer. AASHTO 93'te "Effective MR" yıl boyu ağırlıklı ortalama olarak alınır. Türkiye orta-doğu, doğu Anadolu yüksek don derinlikli bölgelerde (>80 cm) zemin değişimi şart.
İlgili Terimler
Son güncelleme: 18 Mayıs 2026 · Kaynaklar: ASTM D1883-21, D4429-09, D6951-18, AASHTO Guide for Design of Pavement Structures (1993), KGM Karayolu Teknik Şartnamesi (2013).