Yüksek Modifiyeli Asfalt (HiMA, Highly Modified Asphalt) Asfalt Yol Tasarımında Yeni Nesil Uygulama

Transkript

1 Yüksek Modifiyeli Asfalt (HiMA, Highly Modified Asphalt) Asfalt Yol Tasarımında Yeni Nesil Uygulama

2 Şekil 1: Artan SBS polimer içeriğinin bitüm/polimer morfolojisine etkisi HiMA nedir? Yüksek Modifiyeli Asfalt anlamına gelen HiMA, asfalt yol kaplamalarında karşılaşılan bir dizi sorunu çözmek için kullanılan yeni nesil bir uygulamadır. Standart SBS polimerleri bitümün özelliklerini iyileştirir. Fakat Şekil 1 de gösterildiği üzere, baskın faz hala bitümdür ve bu nedenle özellikler büyük ölçüde bitüme benzer. Ancak polimer içeriği artarsa, fazlar artık bitüm özelliklerinden daha ziyade kauçuk özelliklerini göstermeye başlayacak şekilde yer değiştirir. Artan polimer içeriğinin fiziksel özellikler üzerinde önemli bir etkisi vardır. Grafiklerde gösterildiği gibi, yumuşama noktası önemli ölçüde artar ve karışımın yorulma direnci büyük oranda yükselir. Polimer içeriğindeki 2-3 kat oranındaki artış, yorulma direncinde 1-2 derece daha fazla iyileşme sağlar. Bitüm +SBS 2.5% 5.0% 7.5% Bitüm içinde genleşmiş polimer fazı Kesintili Polimer Fazı Birlikte sürekli Bitüm-Polimer Fazıı Sürekli Polimer Fazıı Şekil 2: Artan SBS polimer içeriğinin yumuşama noktasına etkisi Yumuşama Noktası T R&B ( C) Maksimum Fayda SBS İçeriği (%) HiMA yı benzersiz kılan nedir? Standart SBS polimerler % 7 ila %8 arasında bitüme karışabilir, ancak sonuçta homojen karışım elde etmek tüm bitümlerde (yumuşak bitümler dahil) bir sorundur. Ayrıca viskozite, normal sıcaklıklarda çalışılan bir karışımda fazla yüksek olabilir. Kraton D0243 polimeri çok iyi karışabilme ve düşük viskozite (kıvam) özellikleri ile bu sorunları ortadan kaldırıyor. Şekil 3: SBS polimer içeriğinin asfalt kirişinde yorulma performansına etkisi 100 Kat İyileştirilmiş Yorulma Direncinin Modifiye Edilmemiş Bitümle Karşılaştırması D % SBS 6% HiMA asfalt kaplamalarda karşılaşılan bir dizi sorunun çözümünde kullanılabilecek bir araçtır. Kalıcı deformasyon ve yorulma çatlağı direncinden oluşan bir kombinasyon sağlayarak, daha ince katmanlı asfalt kaplamalar; daha ince ve daha uzun ömürlü üst yüzey kaplamaları; daha sağlam ve çatlamaya karşı daha dirençli emülsiyon ürünleri ve köprü kaplaması gibi yüksek mukavemet isteyen uygulamalarda kullanılabilir. Yük Değişimi (N) 40 SBS 3% Modifiye edilmemiş Mikrogerinim (-) Delft Üniversitesi ndeki Test Aşaması %7.5 oranında Kraton D0243 ile modifiyeli 22mm bsk full sine 8 hz

3 Yüksek Modifiyeli Asfalt ile İnce katmanlı ve Daha Uzun Ömürlü Asfalt Yol Çözümü Yapısal Olarak Asfalt Kaplamaları İlk yapım ve ömür boyu maliyetlerinin azaltılması, yol kaplamalarının dayanıklılığı ve çevresel etkiler yol sanayisinin başlıca sorunları olmayı sürdürmektedir. Kraton Performance Polymers yol inşasında ve yapımında dayanıklılığı arttırmak, maliyetleri ve kaynak kullanımını azaltmak üzere bir çözüm geliştirmiştir. Modifiyesiz Asfalt [250 mm (10 ) asfalt] 9000 aks yükünde toplam hasar Kraton TM HiMA [150 mm (6 ) asfalt] 9000 aks yükünde toplam hasar Paraná eyaletindeki (Brezilya) PR-092 otoyolunda rehabilitasyon öncesi kötü çatlamalar 30,5 cm (12 ) eski asfaltın 16,5 cm (6 ½ ) yüksek modifiyeli asfaltla değiştirilmesinin ardından PR-092 otoyolu; kalınlıkta %45 inceltme işlemi uygulandı Asfalt tabakaları için yüksek modifiyeli asfalt teknolojimiz kaplama kalınlığından %30-40 oranında incelmeye olanak sağlayarak ilk inşa maliyet tasarrufuna imkan tanımaktadır. Hollanda da Delf Üniversitesi nde yürütülen laboratuar testleri ve sınırlı Element modelleme sistemi, kaplama kalınlığının %40 oranında inceltilmesinin hasar oranını artırmaksızın uygulanabileceğini göstermiştir. Bu kavram, Opelika da (Alabama) bulunan Auburn Üniversitesi ndeki Ulusal Asfalt Teknolojileri Merkezi nde (NCAT) Aşınma Tabakası Kalınlıkta %40 Tasarruf Yapımdan önce: Napier limanında (Yeni Zelanda) konteynır yükleme alanındaki yol kaplamasında ciddi tekerlek izinde oturmalar Napier limanında (Yeni Zelanda) kaplanan yeni yüksek modifiyeli Asfalt doğrulanmakta ve bugüne kadar olağanüstü başarılı sonuçlar vermektedir. Belirli bir karışım için hem direngenlik(n/m) değerlerini hem de yorulma direnci sonuçlarını içeren yazılımla yapılan asfalt dizaynı hesaplamaları, Delft Teknoloji Üniversitesi nde ve NCAT ta yüksek modifiyeli asfalt ile elde edilen sonuçlarla paralellik gösteren malzeme parametrelerine Bitümlü Temel +Binder 250 mm (10 ) 150 mm (6 ) Ağustos 2006 da 250 mm (10 ) asfalt kaplandı Ağustos 2009 da 125 mm (5 ) rehabilitasyon 10 aylık Ağustos 2006 da 250 mm (10 ) Asfalt döküldü. Ağustos2009 da 125 mm (5 ) rehabilitasyon uygulandı Ağustos 2010 da 140 mm (5 ½ ) HiMA lı asfalt uygulandı 13 aylık ulaşılmasını sağlamıştır. Plent miks Temel E = 300 MPa (43,500 psi) Alt Temel E = 100 MPa (14,500 psi) Haziran ay sonra NCAT Bölümü N8 yolu 4 MM ESAL de rehabilitasyon uygulandı. İlk çatlak 2,7mm ESAL lerde görüldü. Eylül ayın sonunda NCAT de N8 yolu 5.3mm ESAL de YÜMA lı rehabilitasyon. Bozulma gözlemi ve koruma stratejileri açısından 2012 test izleme süreci Oklahoma Eyaleti sponsorluğunda yapılacaktır.

4 Karışımın direngenliği için sert bitüm kullanılır. SBS modifikasyonu yorulma direncini arttırır. Yüksek SBS içeriği ile birleştirilen sert bitüm normalde işlenebilirlik ve homojen karışma sorunlarına neden olabilir. Ancak Kraton D0243 li PMB lerde karıştırma, serme ve sıkıştırma aşamalarında hiçbir sorunla karşılaşmadan yüksek oranlarda modifiyeli bitümlü asfalt uygulanabilir. Ayrıca bu yeni kavram yansıma çatlaklarını azaltan tamir ve rehabilitasyon işlemlerinde daha yumuşak bitüm kullanımına imkan sağlar. Kraton D0243 Özellikleri: Düşük viskoziteli (kıvamlı)polimer modifiye bitüm imkanı Geniş bir bitüm aralığında çalışabilme ve homojen karışma özelliği Kendi kendine çapraz bağlama özelliği ile depolama stabilitesi uygun PMB 2006 dan beri asfalt yol uygulamalarında kanıtlanmış performans Küresel tedarik imkânı Asfalt Yol Tasarımında İnovasyon: %30-40 kalınlık azaltarak tasarruf imkanı Yüksek yorulma direnci ve dayanıklılık Köprü kaplamaları,havaalanı,konteyner limanı gibi yüksek performans istenen uygulamalar için avantaj,yükseklik sınırı olan altgeçitlerde ince katmanlı asfalt yol yapma imkanı Düşük viskozite (düşük kıvamlı) asfalt ile kolay serme sıkıştırma ve kolay çalışma Daha ince katmanlı asfalt yollar için yüksek modifiyeli asfalt kavramının çıkış noktası; direngenliği koruyarak süper yorulma direnci sağlamaktır. Daha az doğal kaynak ;daha az bitüm+agrega+enerji+zaman kullanımı ile çevre dostu teknoloji Standart kalınlık düzeylerinde daha fazla dayanıklılık ve yol ömrü

5 İnce Katmanlı Üstyapı Kaplamaları Delft Teknoloji Üniversitesi ndeki laboratuar ve modelleme çalışmalarında elde edilen başarı, NCAT yol kaplaması testinde ortaya çıkan test verileriyle birleştiğinde. HiMA teknolojisinin ince katmanlı asfalt ve bitüm emülsiyon-lu üstyapı kaplamalar gibi koruma uygulamaları açısından umut verici olabileceği sonucuna ulaşıldı yılında Minnesota, New Hampshire ve Vermont Eyaletlerinde, Michigan Eyalet Üniversitesi ndeki Ulusal Yol Kaplamaları Koruma Merkezi nin sponsorluğunda AASHTO TSP2 ince katmanlı yol kaplaması programının bir parçası olarak tanıtım projeleri geliştirildi. Üretilen asfalt karışımlardan saha uygulaması esnasında örnekler alındı ve Massachusetts Dartmouth Üniversitesi Otoyol Sürdürülebilirliği Araştırma Merkezi nde (HSRC) test edildi. Tüm karışımlarda, %7,5 HiMA polimeriyle modifiye edilmiş yumuşak bir (PG -34) baz bitümden oluşan bir polimer modifiye bitümlü asfalt kullanıldı. HiMA karışımlarının performans özellikleri yansıma çatlağı, termal çatlama, tekerlek izi ve nem hasarı mukavemeti açısından test edildi. Yansımalı çatlama direnci Texas Overlay Tester (Texas Bindirmeli Kaplama Test Cihazı - OT) kullanılarak ölçülürken, karışımların termal çatlama özellikleri Termal Basınç Kontrollü Örnek Testi yle (TSRST), tekerlek izi özellikleri Asfalt Kaplama Analizatörü (APA) kullanılarak ve nem hasarı Hamburg Wheel Tracking Device (Hamburg Tekerlek İzleme Aracı HWTD) kullanılarak ölçüldü. Açıklanan AASHTO TSP2 sonuçlarına göre YüMA karışımlarının yansımalı çatlamayı geciktirmesi, tahmini ortalama -28 C ye kadar düşük sıcaklıktan kaynaklanan çatlamaya dirençli olması, minimum düzeyde tekerlek izi ve nem hasarı göstermesi beklenmektedir. Şekil 4: Minnesota (MN), New Hampshire (NH) ve Vermont ta (VT) Kullanılan HiMA Karışımlarının Testinden Elde Edilen Sonuçlar Karışım %93 Yük Azaltımı için Ort OT Devirleri Ort TSRST Bozulma Sıcaklığı * Karışım OT cihazında 2000 devir sonucunda bozulma kriterine ulaşmadı Devirden sonra APA dan Ort Teker izi Derinliği HWTD Soyulma Bükülme Noktası MN HiMA Karışımı C 5.92 mm 16,700 MN Standart (Polimersiz) C 6.20 mm 14,600 NH HiMA Karışımı 2,000* C 5.16 mm 10,000 VT HiMA Karışımı 2,000* C 2.03 mm 10,000 VT HiMA Karışımı x %24 RAP 1, C 2.87 mm YOK Emülsiyonlar Gerek NCAT teki deneme yolunda HiMA karışımı ile elde edilen datalar gerekse AASHTO TSP2 programı ile uyumlu HiMA lı ince katman asfalt uyguluma verileri bu teknoloji platformunun polimer modifiyeli emülsiyonla sathi kaplama veya mikro yüzey kaplamalarında da uygulanabileceğini göstermektedir. Yüksek oranda önceden modifiye edilmiş bitümle yapılan mikro yüzey kaplama emülsiyonlarında, emülsiye edilme kolaylığı ve polimer oranı arasında bir dengenin korunması gerekmektedir. HiMA polimer seçeneğinde, % 6 Kraton D0243 oranında modifiye edilen bitümün bu dengeyi sağladığı belirlendi. Polimer ağı, çoğu bitümde %6-8 oranında sürekli faz haline gelmektedir. Emülsiyon, esas olarak Kraton D0243 polimerinin sağladığı düşük vizkosite sayesinde tipik mikro yüzey kaplama uygulamaları için gerekli parçacık içeriğine ulaşılması ile mümkün olmaktadır. Ayrıca HiMA düşük vizkositeli partikül damlacığı,uygulama anında tanecikli yapının bir arada tutulmasını sağlarken polimer ağı da eş zamanlı yeniden oluşur. Kraton Polimerleri nin HiMA formülasyonları, ince asfalt katmanları ile dayanıklı yol yapımına imkan verirken maliyet avantajı sayesinde sınırlı bütçelerle daha çok iş yapılmasına imkan sağlamaktadır. HiMA ile uzun ömürlü ve az bakım isteyen asfalt üstyapıları mümkündür. Amaç yolun dayanıklılığını artırarak maliyeti düşürmektir. HiMA formülasyonları, bitüme daha fazla polimer katılmasına olanak vererek, toplam asfalt kalınlığında %50 ye varan oranda incelmeye gidilmesini sağlar. HiMa lı emülsiyonlarla hem termal çatlama ve yansıma çatlağına karşı direnç hem de ağır yük araçlarının özellikle yerleşim bölgelerindeki kavşak giriş ve dönüşlerinde oluşturduğu kaymaya karşı direncin elde edilmesi mümkün olmaktadır. Ayrıca uygulanan mikro yüzey kaplamanın sağlamlığını ve yorulma direncini maksimum düzeye çıkarmak amacıyla, polimer modifiyeli emülsiyon formülasyonlarında bir derece daha yumuşak bitüm kullanılması önerilir. HiMA lı emülsiyonun yumuşama noktası, lateks modifiyeli mikro kaplama emülsiyona göre C (30-40 F) yüksek olduğu için, asfalt yüzeyin deformasyona karşı direnç daha fazladır. Partikül boyutu ve dağılımı, daha sert ve modifiyesiz bitüm kullanan standart lateks modifiyeli mikro kaplama emülsiyonu ile eşdeğerdir. Ayrıca ıslak zemin aşınımı gibi ISSA A143 mikro kaplama karışım özellikleri de referans alınan lateks modifiyeli mikro kaplama emülsiyon sistemlerine eşdeğer veya söz konusu sistemlerden daha iyidir. Şekil 5: Referans + HiMA Mikro Kaplama Emülsiyon Yumuşama noktası (R&B) ve WTAT (Islak Zemin Aşınımı Testi) Sonuçları Şekil 6: Referans + HiMA Mikro Kaplama Emülsiyon Partikül Boyutu Dağıtımı Hacim (%) Emülsiyon Kimliği ASTM D36 ISSA TB 100 WTAT Kaybı (g/m 2 ) / (g/ft 2 ) R&B ( C) / ( F) 1 Saat 6 Gün Referans 62 / / / 38.1 HiMA 83 / / / Partikül Boyutu (mm) Referans %3,5 SBR Lateks-Modifiyeli HiMA - %6 D0243-Modifiyeli

6 Birlikte Fırsat Yaratmaya Hazırız Sorularınız İçin Buradayız. Asfalt Yol kaplama ihtiyaçlarınız için en iyi çözüme ulaşmanıza yardımcı oluyoruz. Bu yeni teknoloji çözümü hakkında daha fazla bilgi edinmek için lütfen adresini ziyaret edin veya KRATON (572866) numaralı telefonu arayın.

7 Şirket Profili Kraton Performance Polymers, Inc. hayatımızın her noktasında açık bir şekilde etkili olan ürünlerin performansını arttırmak için tasarlanan polimerlerin küresel lider üreticisidir lı yıllarda stirenli blok kopolimer (SBC) teknolojisinin ilk mucidi olan Kraton, yaklaşık 50 yıllık bir inovasyon geçmişine sahiptir. Sayısız uygulamada kullanılan Kraton, yapıştırıcı ve kaplamalardan, asfalt yol kaplamaları ve çatı sistemlerine ; kişisel sağlık ürünlerinden, tıbbi tedariklere, elektronik ve otomotiv yedek parçalarına kadar, geniş bir yelpazedeki ürünlere fayda, değer ve müşteri bağlılığı katmaktadır. Kraton, ürünlerini, dünya çapında 60 tan fazla ülkede 800 ün üzerinde müşteriden oluşan bir gruba ikmal etmektedir. Giving Innovators Their Edge, (Yenilikçilerin Sınırlarını Belirliyoruz,) ilkesiyle yola çıkarak özel ihtiyaçlar için özel çözümlerde üreticilerle işbirliği yapıyoruz. Küresel Dağıtım Küresel Genel Merkez İnovasyon Merkezi Üretim Tesisi Teknik Hizmet Müşteri Hizmetleri ABD Genel Merkezi Kraton Performance Polymers John F. Kennedy Blvd. Suite 300 Houston, Texas KRATON (572866) info@kraton.com Asya Pasifik Rm , Plaza 66, Phase West Nanjing Road Shanghai , China Avrupa, Orta Doğu, Afrika John M. Keynesplein 10 NL 1066 EP Amsterdam The Netherlands +31 (0) Güney Amerika Av. Roberto Simonsem, Paulinia SP, Brazil Sales and Market Development Tel: II: Tüm diğer istekler için Tel: Daha fazla bilgi için lütfen adresindeki web sitemizi ziyaret edin veya info@kraton.com e-posta adresine e-posta ile ulaşın. Yasal Uyarı: Yukarıda verilen bilgilerin doğru ve kesin olduğuna inanıyoruz ancak yukarıda geçen metinde yapılabilecek her türlü öneri, sunum, açıklama ve önerinin hiçbir garantisi ve benzeri teminatı bulunmamaktadır ve Kraton Performance Polymers, Inc veya bağlı şirketleri adına hiçbir yasal sorumluluk kaynağı teşkil edemez. Ayrıca yukarıda geçen hiçbir metin, mevcut patent haklarıyla ihtilaflı olan hiçbir ürünün kullanımı için bir tavsiye niteliğinde yorumlanamaz. Kraton Performance Polymers, Inc. bu yayınla herhangi bir şekilde ilgili faaliyetlerden doğan hasar veya yaralanmalar için sorumluluğu kesinlikle kabul etmemektedir. Kraton ve Kraton logosu, Kraton Performance Polymers, Inc in sahibi olduğu tescilli ticari markalardır. Giving Innovators Their Edge Kraton Performance Polymers, Inc in sahibi olduğu tescilli bir hizmet markasıdır Kraton Performance Polymers, Inc. Tüm hakları saklıdır.