T.C. SELÇUK ÜNİVERSİTESİ FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ

Transkript

1 T.C. SELÇUK ÜNİVERSİTESİ FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ BİTÜMLÜ SICAK KARIŞIMLARDA KATKI MADDESİ OLARAK PR PLAST S KULLANIMININ ARAŞTIRILMASI Selçuk TORUN YÜKSEK LİSANS TEZİ İnşaat Mühendisliği Anabilim Dalı Haziran-2015 KONYA Her Hakkı Saklıdır

2

3

4 ÖZET YÜKSEK LİSANS TEZİ BİTÜMLÜ SICAK KARIŞIMLARDA KATKI MADDESİ OLARAK PR PLAST S KULLANIMININ ARAŞTIRILIMASI Selçuk TORUN Selçuk Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü İnşaat Mühendisliği Anabilim Dalı Danışman: Prof. Dr. Osman Nuri ÇELİK 2015, 148 Sayfa Jüri Prof. Dr. Osman Nuri ÇELİK Doç. Dr. Murat KARACASU Doç. Dr. Murat OLGUN Asfalt kaplamalarda, yüksek sıcaklık ve uzun yükleme sürelerinin etkisiyle deformasyonlara karşı direnç azalmakta ve başta tekerlek izi olmak üzere birçok bozulma oluşmaktadır. Özellikle ağır trafik yüklerinden dolayı oluşan tekerlek izi deformasyonları, yolun geometrik standartlarını olumsuz etkilemekte ve ekonomik kayıplara neden olmaktadır. Bitümlü sıcak karışımlarda tekerlek izi oluşumuna karşı direnci arttırmak amacıyla birçok katkı maddesi kullanılmaktadır. Bu katkı maddelerinden bir kısmı bitümü modifiye ederek karışım özelliklerini iyileştirir. Bazı katkı maddeleri ise doğrudan karışıma katılır ve kaplamanın mühendislik özelliklerini iyileştirir. Bu çalışmada katkı maddesi olarak Pr Plast S kullanılmıştır. Pr Plast S katkı maddesi rejenere polyolefinden elde edilmekte ve karışımlara doğrudan eklenmektedir. Çalışmanın ilk bölümünde % bağlayıcı oranlarında orijinal katkısız, %0.40 Pr Plast S katkılı ve %0.80 Pr Plast S katkılı üç grup numune üretilmiştir. Toplamda 84 adet Marshall briketi üretilmiştir. Marshall Tasarım Yöntemi ile üç grup karışım için optimum bitüm miktarları tespit edilerek mühendislik özellikleri karşılaştırılmıştır. Katkı maddesinin optimum bitüm miktarını arttırmakla birlikte karışım özelliklerini iyileştirdiği gözlenmiştir. Çalışmanın ikinci bölümünde Hamburg Tekerlek İzi Deneyi için yoğurmalı sıkıştırıcı kullanılarak optimum bitüm oranlarında katkılı ve katkısız numuneler üretilmiştir. Tekerlek izi deneyleri sonucu en yüksek tekerlek izi deformasyonları orijinal katkısız numunelerde, en düşük tekerlek izi deformasyonları ise %0.80 Pr Plast S katkılı numunelerde görülmüştür. Pr Plast S katkı maddesinin tekerlek izi oluşumuna karşı direnci arttırdığı anlaşılmıştır. Anahtar Kelimeler: Bitümlü sıcak karışım, Hamburg Tekerlek İzi Deneyi, Pr Plast S, Tekerlek izi, Yoğurmalı sıkıştırıcı iv

5 ABSTRACT MS THESIS THE INVESTIGATION OF USING PR PLAST S AS AN ADDITIVE IN HOT MIX ASPHALT Selçuk TORUN THE GRADUATE SCHOOL OF NATURAL AND APPLIED SCIENCE OF SELÇUK UNIVERSITY THE DEGREE OF MASTER OF SCIENCE IN CİVİL ENGINEERING Advisor: Prof. Dr. Osman Nuri ÇELİK 2015, 148 Pages Jury Prof. Dr. Osman Nuri ÇELİK Assoc. Prof. Dr. Murat KARACASU Assoc. Prof. Dr. Murat OLGUN In the asphalt pavements, the amount of resistance to the deformations decreases and mainly ruts and also many corruptions occur because of the effects of the high temperature and the long duration of loading. Especially because of the heavy traffic load of the rut deformations, affect the geometric standards of the road in a negative way and cause economic losses. Several additives are used in the formation of bituminous hot mix pavement to improve the resistance to the rutting. Some part of these additives modify the bitumen and this contributes to improve the properties of the mixture. But some part of the additives are directly joined the mixture and this way improve the engineering properties of the coating. In this study, Pr Plast S were used as additives. Pr Plast S is obtained from regenerated polyolefin and is added directly to the mixture. In the first part of the study, three groups of samples were manufactured; the first group includes % binding ratios without additives samples, second one includes the samples with the ratio of %0.40 Pr Plast S additives and then the last one includes samples with the ratio of %0.80 Pr Plast S additives. In total, 84 Marshall briquettes were manufactured. The optimum amount of bitumen were determined for each groups with respect to the Marshall Design Method and compared the engineering properties of each groups. It was observed that using additives increase the amount of the optimum bitumen and improve the properties of the mixture. In the second part of the study, with and without additives at optimum bitumen samples were manufactured by using gyratory compactor for Hamburg Rutting Test. Rutting test results show that the highest rut deformation is in the original pure sample and the lowest rut deformation is in the sample which has %0.80 Pr Plast S. Whole study show that the using of Pr Plast S additives increase the resistance to the amount of rutting. Keywords: Hot mix asphalt, Hamburg Whell Tracking Test, Pr Plast S, Rutting, Gyratory Compactor v

6 ÖNSÖZ Bu tez çalışmasının hazırlanma aşamasında engin bilgi ve tecrübesiyle beni yönlendiren ve yol gösteren çok değerli Hocam Prof. Dr. Osman Nuri ÇELİK e, Gerek laboratuvar çalışmalarında verdiği destek gerekse bilgi birikimiyle aktardığı deneyimleri nedeniyle çok kıymetli Hocam Öğr. Gör. Dr. Mehmet Ali LORASOKKAY a, Araş. Gör. Mevlüt AKMAZ a ve Araş. Gör. Neslihan ATASAGUN a, Deneysel çalışmalarda bana teknik destek sağlayan Karayolları 15. Bölge Müdürlüğü Araştırma ve Geliştirme Başmühendisliğinde görevli mesai arkadaşım İnşaat Mühendisi Erman GÖKTÜRK e ve araştırma teknisyeni Haydar YILMAZ a, Çalışmanın birçok safhasında yardımını gördüğüm mesai arkadaşlarım Yol Yapım Başmühendisi Mehmet AŞIK a, Arazi Mühendisi Seyfi DÜZGÜN e, Kontrol Şefi Turan GÜZEL e, Kontrol Mühendisi Yalçın ERİBOL a ve Kontrol Mühendisi Salih BULUTOĞLU na, Manevi olarak hiçbir zaman benden desteğini esirgemeyen aileme ve sevgili eşim Zeynep TORUN a en kalbi duygularımla teşekkür ederim. Selçuk TORUN KONYA-2015 vi

7 İÇİNDEKİLER ÖZET... iv ABSTRACT... v ÖNSÖZ... vi İÇİNDEKİLER... vii SİMGELER VE KISALTMALAR... x 1. GİRİŞ KAYNAK ARAŞTIRMASI MATERYAL VE YÖNTEM Karayolu Üstyapısı Esnek üstyapılar Rijit üstyapı Yarı rijit üstyapı Asfalt Betonu Kaplamalarda Oluşan Bozulma Türleri Deformasyon Tekerlek izi oluşumu Oturmalar ve çökmeler Ondülasyonlar ve kabarmalar Çatlamalar Ayrışmalar Dağılmalar ve sökülmeler Soyulma Kayganlık Cilalanma Kusma Bitümlü Sıcak Karışımların Fiziksel ve Mekanik Özellikleri Stabilite Durabilite Esneklik Geçirimsizlik İşlenebilirlik Yorulmaya karşı direnç Kayma direnci Asfalt Kaplamalarda Kullanılan Malzemeler Agregalar ve özellikleri Gradasyon Sağlamlık Dane şekli ve biçimi Porozite vii

8 Yüzey dokusu Cilalanma direnci Bitümlü bağlayıcılar Asfalt Asfalt çimentoları Sıvı asfaltlar Katran Bitümlü Bağlayıcıya Uygulanan Deneyler Yumuşama noktası deneyi Kullanılan aletler Deneyin yapılışı Sonuçlar Penetrasyon deneyi Kullanılan aletler Deneyin yapılışı Sonuçlar Viskozite deneyi Düktilite deneyi Kullanılan aletler Deneyin yapılışı Sonuçlar Parlama noktası deneyi Kullanılan aletler Deneyin yapılışı Sonuçlar Özgül ağırlık deneyi Kullanılan aletler Deneyin yapılışı Sonuçlar Asfalt Katkı Maddeleri ve Bitümün Modifiye Edilmesi Pr Plast S ve bazı katkı maddeleri Pr Plast S Vestoplast Elvaloy Tnac Gilsonite Viatop SBS Forta-Fi TeraGrip ZycoTherm Tekerlek İzi Oluşumu ve Tahmin Yöntemleri Tekerlek izi Tekerlek izi türleri Yapısal tekerlek izi Akma tekerlek izi Aşınma tekerlek izi Oturma (konsolidasyon-sıkışma) tekerlek izi Tekerlek izi oluşum nedenleri Agrega tipi ve gradasyonu viii

9 Bitümlü bağlayıcı tipi ve oranı Hava boşluğu oranı Stabilite ve akma Yüksek trafik hacmi ve lastik basınçları Tekerlek izi tahmininde yapılan deney çalışmaları Georgia tekerlek izi deney aleti Asfalt kaplama deney aleti (APA) Fransız tekerlek izi deney aleti Purdue Üniversitesi laboratuar tekerlek izi deney aleti Hamburg tekerlek izi deneyi (HWTD) Bitümlü Sıcak Karışımların Tasarımı Marshall deneyi Deney aletleri Karışımların hazırlanması Numunelerin hazırlanması Numunelerin sıkıştırılması Deneyin yapılışı Deneyden elde edilen sonuçlar ve optimum bitüm oranı tayini DENEYSEL ÇALIŞMA SONUÇLARI VE TARTIŞMA Bitümün Fiziksel Özelliklerinin Belirlenmesi Elek Analizi Marshall Briketlerinin Hazırlanması Briket Ölçümlerinin Marshall Test Cihazında Stabilite ve Akma Değerlerinin Belirlenmesi Optimum Bitüm Muhtevalarının Bulunması Optimum Bağlayıcı Oranlarının Karşılaştırılması Birim Hacim Ağırlık Değerlerinin Karşılaştırılması Marshall Stabilite Değerlerinin Karşılaştırılması Akma Değerlerinin Karşılaştırılması Boşluk Değerlerinin Karşılaştırılması VMA (Agrega İçerisindeki Boşluk Oranı) Değerlerinin Karşılaştırılması Vb/VMA (Bitümlü Bağlayıcı İle Dolu Boşluk Oranı) Değerlerinin Karşılaştırılması Tekerlek İzi Deneyi ve Tekerlek İzi Miktarlarının Değerlendirilmesi SONUÇLAR VE ÖNERİLER KAYNAKLAR EKLER ÖZGEÇMİŞ ix

10 SİMGELER VE KISALTMALAR Simgeler ve Kısaltmalar AC Asfalt betonu APA Asfalt kapalama deney aleti APT Asfalt kaplama teknolojisi ASHTO Amerikan devlet otoyollar ve resmi taşımacılık birliği BBR Çubuk eğilme reometresi BSK Bitümlü sıcak karışım DSA Yüzey analizi DSC Taramalı kalorimetre DSR Dinamik kesme reometresi EBA Etilen-butadien-asetat EN Avrupa normu EPDM Etilen-procplendien-harmolipen EVA Etilen-vinil-asetat HWTD Hamburg tekerlek izi deneyi IIR Isobüten-ısopren kopolimer kpa Kilopaskal KTŞ Karayolları Teknik Şartnamesi LCPC Fransız tekerlek izi deneyi MC Orta hızda kür alan N Newton PAV Basınçlı oksidasyon kabı PP Polipropilen Psi Pound-kuvvet PTFE Politetraflorilen RC Hızlı kür alan RTFO Dönel ince film halinde ısıtma SBS Stiren-bütadiyen-stiren SBR Stren-butodiyen SC Yavaş kür alan SMA Taş mastik asfalt TFOT İnce film halinde ısıtma TGA Termogravimetrik analiz TS Türk standartları Vb/VMA Bitümlü bağlayıcı ile dolu boşluk VMA Agregalar arası boşluk x

11 1 1. GİRİŞ Ulaşım, insanların ve eşyaların bir yerden başka bir yere taşınmasıdır. Ülkemizde birçok ulaşım sistemi bulunmakla birlikte karayolu ulaştırması en önemli yere sahiptir ve %95 lik bir paya sahiptir. Karayolu, taban zemini üzerine esnek ve rijit olarak inşa edilen, araçların hızlı, güvenli ve konforlu geçişine olanak veren yapılardır. Düzenli bir dağılama sahip bir karayolu ağı, ülkelerin kalkınmasında önemli bir unsur haline gelmiştir. Çünkü güçlü ve konforlu bir karayolu ağı, enerji kaynaklarına kolay ulaşılmasını, üretilen ürünlerin hızlı ve zamanında yerine teslim edilmesini ve zamandan tasarruf edilmesini sağlar. Türkiye gibi kalkınma çabasında bulunan ülkelerin sınırlı olan ekonomik olanaklarını en iyi şekilde değerlendirmesi gerekmektedir. Yatırımların; ayrıntılı ve çok yönlü etütlere dayalı, uzun vadeli planlamalara bağlı olarak yapılmaları gerektiği de herkesçe kabul edilen bir husustur. Bunun içindir ki yeni yol yapımı veya mevcut bir yolun iyileştirilmesi ile ilgili planlamalar ve projelendirmeler sırasında mevcut ve geleceğe ait trafik gereksinimlerinin en ekonomik biçimde karşılanması yanında, söz konusu yatırımın o bölge ve tüm ülke için sosyo-ekonomik kalkınmayı teşvik edici olmalıdır (Yayla, 2004). Sürdürülebilirlik temel alınarak güvenli, konforlu, uzun hizmet ömrü, yapım ve bakım masrafları düşük asfalt kaplamaların yapılması ülkemizdeki tüm kaynakların verimli olarak kullanılması açısından önem taşımaktadır. Ülkemizde son beş yıllık asfalt üretim ortalaması yaklaşık 40 milyon tondur. Bu nedenle asfalt üretiminde 2011 yılı itibariyle Avrupa da ikinci sıraya yerleşmiştir. Asfalt yol kaplamaları çok maliyetli yapılardır. Bu nedenle bunlardan elde edilecek performansın, hizmet ömürlerinin ve deformasyonlara karşı direncin yükseltilmesi önemli bir çalışma alanı haline gelmiştir lı yılların ortalarından itibaren araçların hem miktarı hem de dingil yükleri çarpıcı Şekilde artmıştır ve yetmişli yılların başlarında, o ana kadar tatminkâr performans sağlayan bitümlü karışımların artan miktardaki ağır dingil yükleri altında deformasyona uğradığı görülmüştür (Uluçaylı, 2002). Bu nedenle, bitümlü karışımlar günümüz trafiğinin gereksinimlerini geniş çapta yerine getirmeli ve özellikle de; Kalıcı deformasyona dirençli, Yorulma çatlaklarına dirençli,

12 2 Serilme esnasında işlenebilir, uygun ekipman ile tatmin edici şekilde sıkıştırılabilir, Yolun alt tabakalarını sudan korumak için geçirimsiz, Trafiğin aşındırmasına ve hava ile suyun etkilerine karşı dayanıklı, Üstyapının taşıma gücüne katkılı, Bakımı kolay ve daha da önemlisi düşük maliyetli olmalıdır (Albayrak, 1975). Yukarıda sayılan kriterlere uygun malzeme üretme ihtiyacı, çeşitli katkı malzemelerinin üretimine yönlendirmiştir. Asfalt kaplamalar yüksek sıcaklığın ve uzun yükleme sürelerinin etkisiyle viskoz bir davranış göstererek deformasyonlara karşı direnci azaltmakta ve tekerlek izinde oturmalar meydana gelmektedir. Düşük sıcaklıklarda ise kırılgan bir yapıya dönüşen asfalt kaplamalar, üzerlerine etkiyen trafik yüklerini sönümleyememekte ve çatlaklar oluşmaktadır. Özellikle ağır trafik yüklerinden doları oluşan tekerlek izleri yolun geometrik standartlarını olumsuz etkilemekte ve ekonomik kayba neden olmaktadır. Bitümlü sıcak karışımlardaki bu deformasyonları önlemek amacıyla birçok katkı maddesi kullanılmaktadır. Yapılan birçok çalışmada gerek karışımın özelliklerini gerekse bitümün özelliklerini iyileştirmek amacıyla birçok katkı maddesi kullanılmış ve önemli kazanımlar elde edilmiştir. Katkı maddelerinin birçoğu yurtdışından temin edilmekte ve son derece pahalıdırlar. Bu nedenle ülkemizde de gerekli araştırma çalışmalarının yapılarak alternatif katkı maddelerinin üretilmesi önemli bir konudur. Bu çalışmanın amacı Pr Plast S katkı maddesinin asfalt kaplamaların özellikleri üzerindeki etkilerinin incelenmesidir. Teoride Pr Plast S katkı malzemesi tekerlek izine karşı direnci arttırmaktadır. Çalışmada öncelikle bitümlü sıcak karışımlarla ilgili genel bilgiler verilmiştir. Deneysel çalışma ikinci bölümünde ise orijinal katkısız, %0.40 Pr Plast S katkılı ve %0.80 Pr Plast S katkılı karışım Marshall numuneleri hazırlanmıştır. Her üç numune grubu için deney sonuçlarından elde edilen verilerle birim hacim ağırlık, stabilite, akma, boşluk, VMA (agregalar arası boşluk) ve Vb/VMA (bitümlü bağlayıcı ile dolu boşluk) oranları karşılaştırılmıştır. Orijinal katkısız, %0.40 Pr Plast S ve %0.80 Pr Plast S katkılı karışımların optimum bitüm yüzdeleri bulunmuştur. Optimum bitüm yüzdelerinde her üç karışım grubu için hazırlanan numunelerin tekerlek izinde oturmalara karşı direncinin ölçülmesi amacıyla Hamburg Tekerlek İzi Deneyi yapılmış ve birbirleriyle karşılaştırılmıştır.

13 3 2. KAYNAK ARAŞTIRMASI McDonald (1974) de penetrasyonlu bitümlü bağlayıcının içerisine bağlayıcı ağırlığının %33 ü kadar vulkanize (biçim alması ve geniş bir sıcaklık aralığında dayanıklılık göstermesi için ham kauçuğun kükürtle birleştirilmesi işlemi) edilmiş lastik parçalarını katmıştır. Lastik katkılı bağlayıcı 215 o C ye kadar ısıtılıp, jel kıvamına gelinceye kadar karıştırma işlemi sürdürülmüştür. Lav ve Sütaş (1993) de yaptıkları çalışmada, bitümlü karışımlarda filler malzemesi olarak kullanılan taş tozu ve portlant çimentosunun yanı sıra sülfirik asit üreten fabrikaların yan ürünü olan Pirit Kalsinesinin de yer alabileceği düşünülmüştür. Bu amaçla şartnamelere uygun şekilde hazırlanan numuneler Marshall deneyine tabi tutulmuştur. Sonuç olarak Pirit Kalsinesinin diğer filler malzemesi gibi esnek yol kaplamalarında kullanılabileceği kanısına varılmıştır. Sayed ve ark. (1995) de Bahreyn de kullanılan bitümlü yol karışımlarında mineral filler olarak pis su atığı külünün kullanılmasını araştırmışlardır. Atıkların kimyasal ve fiziksel özellikleri araştırılmış, atık içeren asfalt betonu karışımlar hazırlanmıştır. Marshall deney metodu asfalt betonunda filler olarak atığın uygunluğunun değerlendirilmesinde kullanılmıştır. Değerlendirme parametreleri, sıkışmış karışım yoğunluğu, karışımda hava katkılılarının yüzdesi, mineral agregalarda boşluk yüzdesi, bitüm ile dolu boşluk yüzdesi, Marshall stabilitesi ve akmadır. Optimum bitüm oranı ile hazırlanan numuneler, Bahreyn de hakim olan yüksek sıcaklıklarda karışımın çevre sıcaklığından etkilenme durumunun belirlenmesinde kullanılmış, 70 o C ve 80 o C de akma ve stabilite değerleri belirlenmiştir. Atık madde içeren numunelerin Bahreyn standart şartnamesinin minimum stabilite değerini sağladığı görülmüştür. Önal ve ark. (1998) de, Pr plast ile yaptıkları çalışmalarda, bitümlü sıcak karışımlara katıldığında stabilite değerlerinde artış olduğu, koşullandırma sonucunda stabilite değerlerinde önemli bir düşüş görülmediğini belirtmişlerdir. Yapılan araştırma da polimer ilave edilmesi durumunda, karışımın plastik deformasyonlara karşı direncinin büyük ölçüde arttığı ve uygulamada sıkça rastlanan fazla bitüm kullanımı durumunda dahi tekerlek izi oluşumu açısından karışımın performansında büyük bir kayıp olmadığını gözlemlemişlerdir. Aşık ve ark. (1998) de yaptıkları deneysel çalışmalarında Pr Plast katkılı karışım değerlerinin koşullandırılmış numunelerde dahil olmak üzere stabilite değerlerinde

14 4 %35 e varan artışlar sağladığı, indirek çekme mukavemetlerinde de artış olduğu gözlemlenmiştir. Sönmez ve ark. (1999) da yaptıkları deneysel çalışmalarda Pr plast katkısı içeren numunelerin bitümlü sıcak karışımların maruz kaldığı yükler, çevre ve diğer olumsuz etkiler karşısında farklılık arz etmekle birlikte, katkı maddesinin birden fazla olumlu etkisi olduğunu, tekerlek izi oluşumunda geleneksel karışımlara göre üstün performans sağladığını gözlemlemişlerdir. Çelik (2000) de atık otomobil lastiği ile modifiye edilmiş bağlayıcının asfalt betonunun yorulma davranışına etkisini değerlendirmiştir. Elde edilen sonuçlara göre atık lastik her iki cins bağlayıcının da viskozitesini arttırarak, karışımların yorulma ömürlerini kayda değer bir şekilde uzatmıştır. Lu ve Isacsson (2001) de bitümün modifiyesinde çeşitli termoplastik elastomerleri (SBS, SEBS, EVA, EBA) kullanmışlardır. Elde ettikleri ürünlerin temel özelliklerini 3 (morfoloji, reoloji, yaşlanma) floresans mikroskopisi, dinamik mekanik analiz, sünme testi ve jel permeasyon kromatografisini kullanarak çalışmışlardır. Modifiye bitümlerin morfolojik ve reolojik özelliklerinin polimer karakteristiği ile miktarından ve bitümün yapısından etkilendiğini bildirmişlerdir. Yeterli miktarda polimer içeriği kullanılarak (yaklaşık %6) sürekli polimer fazı oluşturulduğunda, karışımların reolojik özelliklerinin belirgin bir şekilde geliştiğini gözlemlemişlerdir. Belirli bir polimer miktarında, SBS ve SEBS içeren karışımların EVA ve EBA içeren karışımlara göre oldukça farklı reolojik davranışlarda bulunduğunu tespit etmişlerdir. Yağlanma özelliğinin de kullanılan polimer çeşidinden kuvvetlice etkilendiği belirttikleri sonuçlar arasındadır. Yaşlanma esnasında gerçekleşen reolojik değişimleri bitümün oksitlenmesine ve/veya polimerin bozulmasına bağlamışlardır. Ayrıca, yaşlanma etkisinin test koşullarından (örneğin sıcaklık) etkilendiği rapor edilen bilgiler arasındadır. Chen ve ark. (2003) de, modifiye bitüme katılması gereken polimer miktarının belirlenmesi adı altında bir araştırma yapmış ve belirtildiği gibi optimum polimer miktarının nasıl belirlenmesi gerektiği belirtilmiştir. Bu çalışmada iki tip bitüme farklı oranlarda SBS polimer malzemesi eklenmiş ve modifiye bitümlere yapılan testler ışığında araştırmacılara yol gösterilmiş, ayrıca elektron mikroskobu ile çekilen görüntülerle polimer malzemenin bitüm içerisine yayılışı incelenmiştir. Yapılan deneyler sonunda polimer modifiyeli bitümlerin malzemenin reolojik özelliklerini iyileştirdiği ve bununda bitümün içerisindeki polimer ağların dizilişiyle sağlandığı

15 5 belirtilmiştir. Bu ağ dizilimini iki farklı şekilde incelersek, düşük polimer oranlarında polimerlerin bitümün içinde dağıldığı ve bitüm özelliklerini çok fazla etkilemediğini ancak yüksek polimer oranlarında polimer ağının bitüm içerisinde şekillenmeye başlaması ve yoğunlaşmasıyla bitümün, kompleks modülü, yumuşama noktası ve tokluğunu arttırdığını göstermişlerdir. Elektron mikroskobu görüntülerine göre polimer malzeme miktarı arttıkça, SBS, karışım içerisinde daha dominant bir hale gelmekte ve modifiyeli bitümün mekanik özelliklerinde artış olduğu belirtilmektedir. Oluklanmaya karşı direnç deneylerinden %6 oranında SBS miktarının optimum şartları sağladığı bulunmuştur. Son olarak ise bütün deney sonuçlarından optimum polimer miktarının reolojik özellikler ve kritik ağ dizilimlerine göre belirlenmesi gerektiği, çok fazla polimerin bitümle polimerler arasında ayrışmaya yol açacağı ve optimum miktarın değişik polimer oranlarındaki bitümlerde yumuşama noktası sıcaklığının 2 C değişime uğradığı noktanın seçilmesi gerektiğini bulmuşlar, bu noktanın da kritik ağ dizilimi noktası 28 olduğunu belirtmişlerdir. Bu noktadan sonra polimer eklemenin malzemenin özelliklerini bozacağını belirtmişlerdir. Şengöz ve Topal (2004) de yaptıkları çalışmada, bitümlü çatı yalıtım malzemesi atıklarının sıcak karışım asfalt içerisinde kullanılması üzerine bir çalışma yapmışlardır. Servis ömürlerinin sonunda bu malzemeler diğer birçok malzemede olduğu gibi atık hale gelmekte ve zamanla çevre kirliliği yaratmaktadır. Çalışmada, atık malzeme asfalt betonu karışımına %1, %2, %3, %4, %5 oranlarında katılarak optimum binder içeriğinde en iyi stabilite değerine %5 oranında ulaşılmıştır. Eklenen atık malzemenin optimum yüzdesi belirlendikten sonra, numuneler lastik izi deformasyon testine tabi tutulmuşlardır. Yapılan hesaplamalar neticesinde, atık malzeme içeren asfalt betonunun bağlayıcı içeriği, bu malzeme katıldığı zaman %0.5-1 arasında azaltılabilmektedir. Deney sonuçları, bitümlü atık çatı yalıtım malzemesinin BSK da kullanıldığı zaman, karışımın Marshall stabilitesini ve lastik izi deformasyon direncini geliştirdiğini göstermiştir. Ceylan (2006) da, bitümlü sıcak karışımlarda filler olarak kullanılan Carboniferous-Triassic kayaç tozlarının (mor filler) etkisini incelenmiştir. %3,5, 4,0, 4,5 ve 5,0 bağlayıcı oranında ve %4, 6 ve 8 filler oranında Marshall numuneleri hazırlamıştır. Her bir bağlayıcı ve filler oranı için 4 er tane numune hazırlanmıştır. Filler olarak kırılmış kireçtaşı tozu kullanılarak hazırlanan kontrol karışımlar 48 adet ve filler olarak Carboniferous-Triassic kayaç tozları kullanılarak 48 adet olmak üzere toplam 96 adet numune hazırlanmıştır. Hazırlanan bu numuneler Marshall deneyine tabi

16 6 tutularak mor fillerin karışıma etkisi incelenmiştir. Farklı oranlardaki mor filler ile yapılan karışımlarda Marshall stabilitesi ve akma değerleri şartname kriterlerine uyması sebebiyle kullanılabilirliği anlaşılmıştır. Ahmedzade ve ark. (2007) de yaptıkları çalışmada, epoksi reçine ile modifiye edilen bitümler üzerinde kısa süreli yaşlanmanın etkisi araştırmışlardır. Saf bitüm üzerinde epoksi reçinenin etkilerini belirlemek amacıyla B 70/100 sınıfı bitüm ve dört farklı oranda (%0,75 - %1,0 - %2,0 ve %3,0) epoksi reçine kullanılarak hazırlanan modifiye bağlayıcılar üzerinde standart deneyleri (penetrasyon, yumuşama noktası, düktilite, Fraas kırılma noktası ve özgül ağırlık) uygulanmışlardır. Dönel İnce Film Halinde Isıtma (RTFO) yöntemiyle yaşlandırılmış saf ve modifiye bağlayıcılardan elde edilen numuneler üzerinde yaşlanmanın etkisi tespit edilmiştir. Termogravimetrik Analiz (TGA) ile bütün bağlayıcıların yaşlandırmadan önce ve sonraki bozulma sıcaklıkları tespit edilmiştir. Çalışma sonucunda elde edilen sonuçlardan %2,0 epoksi reçine modifiyeli bağlayıcının düşük ısı dayanımı ve elastikiyet özelliklerinin saf bağlayıcıya göre daha yüksek olduğunu belirtmişlerdir. Yılmaz ve Ahmedzade (2008) de bitümlü bağlayıcıların kısa dönem yaşlanmasını laboratuar ortamına yansıtmak amacıyla en çok kullanılan iki yöntem olan İnce Film Halinde Isıtma Deneyi (TFOT) ve Dönel İnce Film Halinde Isıtma Deney (RTFOT) yöntemleri karşılaştırmışlardır. Penetrasyonu 160/220 olan bitümlü bağlayıcıya dört farklı oranda (%1,5 3,0 4,5 6,0) Stiren-Butadiyen-Stiren (SBS) ilave edilerek modifiye bağlayıcılar hazırlanmışlardır. Saf ve modifiye bağlayıcılar TFOT ve RTFOT yöntemleriyle yaşlandırılmıştır. Yaşlandırılmamış ve TFOT ile RTFOT yöntemleri ile yaşlandırılmış bağlayıcılara penetrasyon ve yumuşama noktası deneylerini uygulamışlardır. Ayrıca bağlayıcıların ısıya karşı duyarlılıkları ve yaşlandırma etkisiyle meydana gelen kütle kayıplarını belirlemişlerdir. Elde edilen sonuçlardan yaşlandırmadan önce ve sonra SBS içeriği arttıkça bağlayıcıların yumuşama noktası değerlerinin arttığı, penetrasyon ve ısıya karşı duyarlılıklarının azaldığını belirtmişlerdir. TFOT yönteminde RTFOT yöntemine göre daha fazla yaşlanma meydana geldiği, penetrasyon değerlerinin daha düşük, kütle kaybı ve yumuşama noktası değerlerinin ise daha yüksek olduğu, ısıya karşı duyarlılıklarının benzer olduğunu tespit etmişlerdir. Şengöz ve ark. (2009) da yaptıkları araştırma ile farklı tip modifiye edicilerle (SBS, EVA ve EBA) 50/70 penetrasyonlu saf bitümü karıştırmışlardır. Yapılan konvansiyonel deneyler ve elektron mikroskobu görüntüleri ertesinde, modifiye edilmiş

17 7 bitümlerin ana özellikleri ve morfolojilerinin polimer tipine ve miktarına bağlı olduğunu belirtmişler, polimer modifiyesinin penetrasyon, yumuşama noktası ve sıcaklık hassasiyeti gibi konvansiyonel özelliklerini iyileştirdiğini göstermişlerdir. Son olarak ise polimer oranıyla polimerlerin yüzdece dağılma alanları arasında bir ilişki olduğunu belirtmişlerdir. Zhou ve ark. (2009) da yaptıkları bir çalışmada da PP (Polipropilen), selüloz ve polyester fiber katkılı numuneler kontrol numuneleriyle karşılaştırılmış, DSR (Dynamic Shear-Rheometer) deneyi ve tekerlek izi deneyi (Wheel-Tracking-Test) sonuçlarında bitüm-fiber katkısının anlık deformasyonlara karşı en güzel direnci sağladığı vurgulanmıştır Tapkın ve ark. (2009) da, asfaltın sünme davranışı ile ilgili bir çalışma hazırlamış bu çalışmada polipropilenin asfalt içerisindeki davranışı incelenmiştir. Bu çalışmada 50/70 penetrasyonlu bitüme modifiye yapıldıktan sonra Marshall stabilitesi deney aleti ile stabilite ve akma değerlerine bakılmış, UTM-5P deney aleti ile de modifiyeli ve modifiyesiz numunelerin reolojik davranışları incelenmiştir. Ayrıca çalışmada 3 tip polipropilen (M-03, M-09 ve atık polipropilen) kullanılmış, modifikasyon o C deki bitüm ile fiberlerin dakikada 500 devir yapan mikser ile 2 saat karıştırılmasıyla yapılmıştır. Tekrarlı sünme deneyi için numuneler 24 saat 50 o C de bekletilmiş, numunelerin farklı yükleme şekilleriyle nasıl davrandığını anlayabilmek için 3 farklı yükleme paterni seçilmiştir (100, 207 ve 500 kpa). 500 kpa lık yükleme paterni (yaklaşık 73 psi) standart yük olarak seçilmiştir çünkü 73 psi yükü bir kamyondaki dingil yükünü en uygun şekilde modellemektedir. Yükleme periyotları ise bütün yükleme numuneleri için 500 ms seçilmiş, dinlenme süreleri de 500, 1000, 1500 ve 2000 ms olarak seçilmiştir. Bütün bu çalışmalardan şu sonuçlara varmışlardır; En kullanışlı polipropilen M-03 tipli fiberlerdir. Asfalt karışımlara polipropilen eklenmesi numunelerin Marshall değerlerini yaklaşık %20 oranında arttırmıştır. Numunelerin rijitliklerinde gözle görülür bir şekilde olumlu yönde bir artış yaşanmıştır. Çeşitli tekrarlı yüklemeler altındaki sünme davranışı modifiyeli numunelerde 5-12 kat artış göstermiştir. Bütün analizlerin sonucu göstermiştir ki tekrarlı yükleme altında polipropilen fiber katkısı numunelerin ömrünü arttırmıştır. Atasağun (2009) da tarafından piroliz yöntemi kullanılarak elde edilen sıvılaştırılmış çörekotu küspesi ile modifiye edilen bitümlü bağlayıcının reolojik özellikleri araştırılmıştır. Reolojik özellikler üzerindeki etkiler penetrasyon, yumuşama noktası, dinamik kayma reometresi, dönmeli ince film halinde ısıtma deneyi ve eğilme

18 8 kirişi reometresi deneyi kullanılarak belirlenmiştir. Modifiye edilmiş bitümün penetrasyon derecesi yükselmiş, yumuşama noktası düşmüştür. Katkısız bitümün hem yağlandırılmadan önce hem de RTFOT yöntemiyle yaşlandırıldıktan sonraki DSR deney sonuçlarının daha iyi olduğu görülmüştür. Çörekotu ilavesinin bitümün yüksek sıcaklık performansına iyileştirme yapmadığı görülmektedir. Düşük sıcaklık dayanımında iyileşme olmaktadır. Keyf (2010) da yaptıkları çalışmada, kent içi karayollarında uygulanmakta olan asfalttaki bitümün modifiye edilerek özelliklerinin geliştirilmesini amaçlamışlardır. Bitümün sıcaklığa karşı duyarlılığını azaltmak ve üst yapının hizmet ömrünü artırmak amacıyla bitüme katkı maddesi ekleyerek yeni asfalt bileşimi oluşturmuşlardır. Yeni bir katkı malzemesi olarak DUPONT firması tarafından geliştirilen elastomerik reaktif terpolimer olan ELVALOY RET kullanıldı. Elvaloy RET ve SBS nin bitüme ilave edilmesiyle son üründe saf bitümlü bağlayıcıya göre penetrasyon değerinin azaldığı, penetrasyon indeksinin arttığını belirtmişlerdir. Gençtürk (2011) de yaptığı çalışmada katkı maddesi olarak sönmüş kireç, çimento ve Pr Plast kullanarak bitümlü sıcak karışımın performansına olan etkilerini araştırmıştır. Çalışmada sönmüş kireç ve çimento için filler oranı azaltılmak suretiyle katkılar adım adım %1, 1,5, 2, 3 ve 5 oranlarında, Pr plast ise karışımın %0,3 ve %0,6 oranında doğrudan granül agregaya karıştırılarak alternatif karışımlar üretmişlerdir. Optimum asfalt içeriğinde 72 adet özdeş briket hazırlanmış ve briketlerin yarısı; tekrarlı su hasarına maruz bırakıldı ve koşullandırma gerçekleştirildi. Bu verilerden yola çıkarak sönmüş kireç ve çimentonun aktif filler olarak kullanılabileceği, Pr Plast ın ise karışımı güçlendiren katkı olarak kullanılabileceği belirtilmiştir. Çubuk ve ark. (2011) deki çalışmada termoplastik polimerlerden ticari adıyla teflon olarak bilinen politetrafloretilen (PTFE) bitüme ilave edilerek bitümün modifiye edilmesi ve bu katkı maddesinin bitümün reolojik özelliklerine etkisini araştırmışlardır. Bitümün reolojik özelliklerini belirleyebilmek için orjinal ve modifiye edilmiş bitüme viskozite, penetrasyon, yumuşama noktası, dinamik kesme reometresi (DSR), döner ince film etüvü (RTFOT), basınçlı oksidasyon kabı (PAV) ve çubuk eğme reometresi (BBR) testleri ve performanslarına ilişkin ise Marshall stabilitesi ve soyulma deneylerini uygulamışlardır. Katkının bitümün camsı geçiş sıcaklığına etkisi fark taramalı kalorimetre (DSC), yüzey enerjisine etkisi ise diferansiyel yüzey analizi (DSA) ile tespit edilmiştir. Deneysel çalışmalar sonunda katkının, bitümün tekerlek izi

19 9 oluşumunu yaklaşık %54 oranında azalttığı, karıştırma prosesi sonrası yaşlanmış bitümün tekerlek izi oluşumunu ise yaklaşık %29 oranında azalttığı belirtilmiştir. Alataş ve Kirizgil (2012) deki çalışmalarında, saf ve iki farklı oranda SBS içeren bitümlü bağlayıcıları değerlendirmişlerdir. Öncelikle saf ve modifiye bitümlere kısa dönem yaşlanmadan önce ve sonra penetrasyon ve yumuşama noktası deneyleri uygulamışlardır. Böylece SBS katkı maddesinin bitümlü bağlayıcının kıvamı ve ısı hassasiyeti üzerindeki etkisi belirlenmiştir. Daha sonra saf ve SBS modifiyeli bağlayıcıların agregayla karıştırma ve sıkıştırma sıcaklıkları, AASHTO TP48 standardına göre belirlenen dönel viskozimetre deney sonuçlarından faydalanılarak tespit edilmiştir. Dönel viskozimetre deneyleri sonucunda SBS içeriği arttıkça hem 135 ºC sıcaklıkta hem de 165 ºC sıcaklıkta bağlayıcıların viskozite değerlerinin arttığı belirtilmiştir. Viskozite değerlerine bağlı olarak bağlayıcıların karıştırma ve sıkıştırma sıcaklıklarının arttığını tespit etmişlerdir. Yılmaz ve ark. (2013) de yaptıkları çalışmada saf ve %4 oranında üç farklı polimer (iki tür stiren-butadien-stiren ve bir tür etilen-vinil-asetat) içeren bağlayıcılarla hazırlanan karışımların kalıcı deformasyonlara karşı dayanımlarını incelemişlerdir. Numuneler merdaneli sıkıştırıcı kullanılarak %4 boşluk oranına sahip olacak şekilde hazırlanmıştır. Viskozite deney sonuçlarından özellikle etilen-vinil-asetat (EVA) kullanımı ile daha yüksek sıcaklığa ihtiyaç duyulacağı belirtilmiştir. Ayrıca tekerlek izi deneyleri neticesinde katkı kullanımı ile karışımların tekerlek izi oluşumuna karşı dayanımlarının arttığını tespit etmişlerdir. Tekerlek izi oluşumuna karşı en etkin katkı maddesinin EVA olduğunu belirtmişlerdir. Sönmez ve ark. (2013) de yaptıkları çalışma kapsamında, farklı katkı maddeleri kullanılarak hazırlanan aşınma tabakası numunelerin kalıcı deformasyonlara karşı gösterdikleri direnç, yüklü bir tekerleğin sabit sıcaklıkta tekrarlanan geçişleriyle test edilmiş ve kullanılan katkıların performansları mukayese edilmiştir. Yapılan deneyler sonucunda polimer katkılarla modifiye edilmiş asfalt karışımlarla, modifiye edilmemiş karışımların tekerlek izi performansları arasında belirgin bir farkın oluştuğu belirtilmiştir. En fazla kalıcı deformasyonun katkısız bitüm ile hazırlanmış olan karışımlarda oluştuğunu tespit etmişlerdir. Son olarak katkı maddeleri kendi aralarında karşılaştırıldığında, termoplastik poliolefin, polipropilen ve polietilen grubu katkıların diğer katkılara göre tekerlek izi oluşumlarına karşı daha iyi direnç gösterdiklerini belirtmişlerdir.

20 10 3. MATERYAL VE YÖNTEM 3.1. Karayolu Üstyapısı Yol üstyapısı, trafik yüklerini taban zeminine aktaran ve tabakalar halinde inşa edilen yapıdır. Üstyapı, taşıtların düzgün bir yuvarlanma yüzeyi sağlamak, karayolu üstyapısına gelen trafik yüklerini altyapının taşıyabileceği değerlere indirmek, altyapıyı dış etkilerden korumak amacıyla altyapı üzerine inşa edilen ve kaplama, temel ve alt temel tabakalarından oluşan tabakalı yol yapısına denir (Umar ve Ağar, 1985). Bir yol projelendirilirken öncelikle standartlara uygun olarak güzergâh seçimi yapılır. Güzergâh belirlendikten sonra araçların üzerlerinden istenilen hız, konfor ve güvenlikte geçişlerini sağlayabilmek için taban zemini istenilen kot seviyesine getirilir ve üzerine üstyapı inşa edilir. İnşa edilen tüm bu yapılar karayolu yapısını oluşturmaktadır. Ülkemizde son yıllarda karayolu yatırımlarına büyük bütçeler ayrılmakta ve büyük harcamalar yapılmaktadır. Bu harcamalar içerisinde yol üstyapısı büyük paya sahiptir. Bundan dolayı yolu oluşturacak uygun üstyapı sisteminin belirlenmesi önemli bir çalışma haline gelmiştir. Yol üstyapısı rijit ve esnek üstyapılar olmak üzere iki sınıfa ayrılmaktadır. Bu sınıflandırma kaplama tabakalarında kullanılan bağlayıcı malzemeye (çimento ve bitüm) göre yapılmaktadır. Uygulanacak olan üstyapı tipinin seçimi iklim, trafik ve taban zeminin sahip olduğu özellikler göz önüne alınarak yapılmaktadır. Rijit üstyapılar taban zemini üzerine inşa edilen beton plakalardan oluşur. Beton plaklar enine ve boyuna derzlerle birbirinden ayrılmıştır (Şekil 3.1). Şekil 3.1. Rijit üstyapı (Beton yol)

21 11 Beton yol olarak adlandırılan bu üstyapı tipinde bağlayıcı malzeme olarak çimento su karışımı kullanılır. Rijit üstyapıları esnek üstyapılardan ayıran ana özellik deforme olmadan gelen yükleri taşıyabilmesidir. Beton plakların temel görevi, üzerine gelecek trafik yüklerini sönümleyerek taban zemininin bozulmamasını sağlamaktır. Rijit üstyapıları oluşturan beton plakların kendisinden beklenen davranışı sergileyebilmesi, betonun özellikleriyle doğru orantılı olmakla birlikte kaplama altında oluşturulan temel, alttemel ve taban zemininin özellikleriyle de ilişkilidir. Bundan dolayı temel, alttemel ve taban zemininin özelliklerinin iyi belirlenmesi gerekir. Ülkemizde çok fazla beton yol uygulaması olmamakla beraber bazı illerimizde deneme yolları yapılmıştır. Örneğin Afyon ilimizde beton yol deneme kesiminde uzun dönemde performans gözlemleri yapılmış ve iyi sonuçlar elde edilmiştir. Esnek üstyapıyı oluşturan tabakalarda bitümlü bağlayıcı kullanılmaktadır. Esnek üstyapı, üzerine gelen trafik yüklerini taban zemininin taşıyabileceği seviyeye düşüren, altyapıyı koruyan ve düzgün bir yuvarlanma yüzeyi sağlayan tabakalı yapı olup; stabilitesi tane sürtünmesi, kohezyon ve bitümlü bağlayıcının özelliklerine bağlıdır (Şekil 3.2). Şekil 3.2. Esnek üstyapı - Asfalt yol Temel tabakası üzerine inşa edilen kaplama tabakasının görevi, üzerinde hareket edecek olan taşıtlara uygun bir yuvarlanma yüzeyi sağlamak, taşıtların aşındırma etkilerine karşı koymak ve temel tabakası üzerine etki edecek olan gerilmeleri azaltmaktır. Temel tabakası, belirli gradasyon aralıklarında bulunan malzemelerden oluşur ve görevi yol üstyapısının yük taşıma kapasitesini arttırmaktır. Günümüzde temel malzemesi temini çoğunlukla taş ocaklarından veya dere ocaklarından sağlanır.

22 12 Alttemel ise, trafik yüklerinin taban üzerine yayılımını sağlamak, ince taneli altyapıların temel tabakasına nüfuz etmelerini önlemek, ayrıca su ve don tesirlerine karşı direnim sağlamak, tampon bölge görevi yapmak için tesviye yüzeyi üzerine serilen tabakadır (Ilıcalı, 2001) Esnek üstyapılar Esnek üstyapı, üzerine etki eden trafik yüklerini kendisini oluşturan tabakalar aracılığıyla oturduğu taban zeminine aktaran nitelik ve taşıyıcılık bakımından en alt tabakadan en üst tabakaya doğru malzeme özelliklerinin iyileştiği üstyapı tipidir. Yük Üstyapı P0 P0 P1 P1 Şekil 3.3. Tekerlek yükü gerilme dağılışı Şekil 3.3 de görüldüğü gibi esnek üstyapıda trafik yüklerinden dolayı oluşacak gerilme yayılışı en üst tabakadan başlayarak aşağı tabakalara inildikçe azalacaktır. Oluşturulacak olan yol üstyapısı bu yükleri güvenli bir şekilde taşımalı ve gerilmeleri taban zemininin taşıyabileceği düzeye indirmelidir. Bir esnek üstyapı, proje ömrü, trafik hacmi, mevcut malzeme durumu ve taban zemini dayanımı gibi kriterler göz önünde bulundurularak tabakalı olarak projelendirilir. Bu tabakalar; üstyapının üst kısmından taban zeminine inildikçe, tabakalarda kullanılan malzemelerin mekanik özellikleri düşecek şekilde kaplama tabakası, temel tabakası, alttemel tabakası ve taban zemini olarak adlandırılır (Türel, 2002). Ayrıca projelendirilecek olan yolun platform genişliğinin, banket genişliklerinin,

23 14 13 yüzeysel suları uzaklaştıracak olan hendeklerin oldukça önemli bir yeri vardır (Şekil 3.4) Dolgu Şevi 2. Doğal Zemin 3. Seçme Malzeme Tabakası 4. Banket Kaplama 5. Alt Temel 6. Temel Tabakası 7. Kaplama Tabakası 8. Hendek Şevi 9. Yarma Şevi 10. Banket Temeli 11.Yolun Enine Eğimi 12. Taban Yüzeyi ( Tesviye Yüzeyi ) 13. Yol Gövdesi ( Taban Zemini ) 14. Üst Yapı Proje Kalınlığı 15. Banket Eğimi 16. Trafik Şeritleri Genişliği 17. Banket Genişliği 18. Yol Genişliği ( Platform Genişliği) 19. Üst Yapı Taban Genişliği 20. Taban Yüzeyinin Enine Eğimi Şekil 3.4. Tipik esnek üstyapı enkesiti (Ağar ve ark.., 1998) Bütün yapılarda olduğu gibi karayolu üstyapıları da taban zemini üzerine oturur. Taban zemini, sıkıştırılmış doğal zeminden oluşur. Bir esnek üstyapının davranışı taban zemininin taşıma gücü ile doğrudan doğruya ilişkili olduğundan, yapısal olarak en önemli tabakadır. Üstyapı yükü son olarak bu tabakaya iletilir. Bu tabakanın esas görevini iyi yapabilmesi için iyi bir drenaja ihtiyacı vardır (Karaşahin, 1993). Taban zemini ile temel tabakası arasına yerleştirilerek sıkıştırılmış daneli malzeme veya uygun bir bağlayıcı malzeme ile stabilize edilmiş malzeme tabakası alttemel tabakasıdır (Umar ve Ağar, 1991). Alttemel tabakasının esas görevi, bitümlü tabakaların inşası için çalışma platformu oluşturmaktır. Bu tabakada kullanılan malzemeler genel olarak temel tabakasına göre daha düşük kalitededir ve granüler malzemedir. Mümkün mertebe yerel malzemeler ve yol inşaatında kullanılmaya elverişli malzemeler (molozlar, cüruflar, inşaat atıkları gibi) kullanılmaya çalışılır (Saltan, 1999). Çizelge 3.1 de alttemel tabakasına şartname gradasyon limitleri verilmiştir.

24 14 Çizelge 3.1. Alttemel gradasyon limitleri (KTŞ, 2013) ELEK AÇIKLIĞI (mm) (inc) TİP A % GEÇEN TİP B % GEÇEN ½ ¾ / No No No No Kaplama tabakası altında inşa edilen temel tabakası; üstyapının oturacağı olan tabi zemini çevresel etkilerden koruyan, kaplamadan iletilen trafik yüklerini alt tabakalara aktaran, bir ya da daha fazla tabakadan oluşabilen karayolu üstyapısıdır. Temel tabakası duruma göre çimentolu veya bitüm bağlayıcılı karışım, stabilize edilmiş veya dikkatle seçilmiş granüler malzeme olabilir. Trafik hacminin yüksek olduğu kesimlerde bitümlü karışımlar daha yaygın olarak kullanılmaktadır. Çizelge 3.2 de temel tabakasına ait şartname gradasyon limitleri verilmiştir. Çizelge 3.2. Temel gradasyon limitleri (KTŞ, 2013) ELEK AÇIKLIĞI % GEÇEN (mm) (inc) A B C / / / No No No No

25 15 Yol üstyapısının trafik yüklerine doğrudan maruz kalan en üst tabakası kaplama tabakasıdır. Trafik yükleri nedeniyle oluşan basınç ve çekme gerilmelerinin en yüksek seviyede olması nedeniyle kaplama tabakası, üstyapının diğer tabakalarına göre daha yüksek bir elastisite modülüne sahip olmalıdır. Bu tabaka, aşınma ve binder olarak iki kısımdan oluşur. Aşınma tabakası çok kaliteli inşa edilmesi gereken, trafiğe dayanım yanında su geçirimsizliğini sağlamak ve sürtünme oluşturmakla görevlidir. Binder tabakası ise kaplama tabakasının kalın olması durumunda sıkıştırmada kolaylık ve ekonomi sağlamak için, aşınma tabakasına göre daha iri agregalardan inşa edilen tabakadır. Kaplama tabakasının trafiği emniyetli ve konforlu bir şekilde geçirebilmesi için yeterli pürüzlülükte üniform bir yuvarlanma yüzeyine sahip olması gerekir. Ayrıca, taşıtlardan su sıçramasını ve yol yüzeyindeki küçük havuzcukların oluşmasını önlemek için drenaj tesislerine de sahip olması gereklidir (Umar ve Ağar, 1991). Binder ve aşınma tabakasına ait şartname gradasyon limitleri Çizelge 3.3 de verilmektedir. Çizelge 3.3. Binder ve aşınma tabakası gradasyon limitleri (KTŞ, 2013) Elek Boyutları Binder Tabakası Aşınma Tabakası (inc) (mm) Tip 1 Tip 2 1 1/2 37, / /2 12, /8 9, No. 4 4, No. 10 2, No. 40 0, No. 80 0, No , Rijit üstyapı Rijit üstyapı oldukça yüksek eğilme momentine sahip, Portlant çimentosundan yapılmış tek tabakalı betonarme plak vasıtasıyla yükleri taban zeminine dağıtan üstyapı tipidir. Rijit üstyapı (Şekil 3.5) alttemel tabakası ve beton plak olmak üzere iki bölümden oluşmaktadır (Ağar ve ark., 1998).

26 16 Şekil 3.5. Rijit üstyapı kesiti Isı ve iklim değişikliklerinden dolayı gün boyunca veya iklimler süresince kaplama boylarında değişimler olur. Bu boy değişimlerinin etkilerini azaltmak için enine ve boyuna derzler bırakılır. Bu derzler arasında bağlantı ve yük transferi amacıyla çelik çubuklar bırakılır. Rijit kaplamalar, ülkemizde yapım zorluğu, maliyeti ve iklim değişkenlerinden fazlaca etkilenerek zarar görmesi gibi nedenlerle, fazla tercih edilmemektedir. 20 yıl proje ömrü içinde 8.2 ton standart dingil yükü sayısının 60 ile 75 milyondan fazla olan veya yolun trafiğe açıldığında tek yöndeki günlük ticari vasıtalarına sayısı 5000 den fazla olan yollarda ve büyük yolcu uçaklarının yıllık 5000 den fazla kalkış yapan havaalanlarında kaçınılmaz hale gelmiştir. Bu nedenle ülkemizde beton kaplamaların kullanımının gündeme gelmesi ve yaygınlaşması beklenmektedir (Tunç, 2001) Yarı rijit üstyapı Yarı rijit üstyapılarda, esnek üstyapılardan farklı olarak granüler temel veya alttemel yerine çimento bağlayıcılı granüler temel veya çimento ile stabilize edilmiş alttemel kullanılır (Şekil 3.6). Bu tabakaların üzerine sırasıyla bitümlü temel, asfalt betonu binder ve aşınma tabakaları serilir. Türkiye de dizayn trafik değerleri çok yüksek olan devlet ve otoyollarında bu tür üstyapılar kullanılmaktadır ( Önalp ve ark., 1993). Şekil 3.6. Yarı rijit üstyapı kesiti

27 Asfalt Betonu Kaplamalarda Oluşan Bozulma Türleri Bitümlü sıcak karışımlarla yapılmış karayolu üstyapılarında meydana gelen bozulmaların ana nedenleri temel, alttemel ve taban zemininin taşıma gücündeki yetersizlikler, trafik yüklerinin olumsuz etkileri ve asfalt betonuna ait özellikler olarak ele alınabilir. Asfalt kaplamalarda oluşan bu bozulmaları deformasyon, çatlamalar ve ayrışmalar olarak üç grupta sıralayabiliriz Deformasyon Deformasyon, asfalt kaplama tabakalarının inşa edildikten bir süre sonra ilk kotuna göre değişikliğe uğraması olarak tanımlanabilir. Oluşan bu şekil değiştirmeler kaplamanın bir bölümü veya tamamında görülebilir. Çoğu araştırmacı, asfalt mühendisliği ile ilgili çalışmalardaki öneminden dolayı, çalışmalarını esnek kaplamalarda meydana gelen kalıcı deformasyonlar (oluklanma ya da tekerlek izi) üzerinde yoğunlaştırmışlardır. Kalıcı deformasyonlar, kaplamanın servis yeteneğinde azalmaya neden olmaktadır. Tekerlek izlerinin zamanla çatlamaya uğraması ve su girişi ile birlikte kaplamada meydana gelen bozulma, bu duruma yardımcı olmaktadır. Bitümlü malzemelerde oluşan deformasyonlar daha çok ilkbahar sonlarında, yaz aylarında ve sonbahar başlarında oluşmaktadır. Bunun nedeni olarak, yılın bu dönemlerinde sıcaklıkların yükselmesi, don çözülmelerinin meydana gelmesi, yağmurlar, kanama ve kusma olaylarına eşlik eden oluklanmaların oluşması ve sonbaharda yinelenen yağışlar gösterilebilir. Kış aylarında ise zemin donarak asfalt kaplamaya destek olmaya başlamakta ve böylelikle kalıcı deformasyonların miktarında azalma görülmektedir (Özcan, 2008). Yük altında meydana gelen deformasyonlar, geçici (elastik) deformasyonlar ve kalıcı (plastik) deformasyonlar olmak üzere ikiye ayrılır. Stabilite yüksek olduğu sürece toplam deformasyon az olduğu gibi bu deformasyonun geçici kısmı fazla, kalıcı kısmı çok azdır. Stabilitenin düşük olması durumunda ise durum tersine döner. Sadece kalıcı deformasyonların oluşması halinde ise stabiliteden söz edilemez (Çetin, 1997). Deformasyonlar genel olarak düşük stabiliteli bitümlü sıcak karışımların imalatından kaynaklansa da;

28 18 Kaplama tabakalarının yetersiz sıkıştırılması Aşınma tabakasında aşırı filler ve bitümlü bağlayıcı kullanımı Alt tabakalarda ve zeminde aşırı hacim değişikliği olması Tabaka kalınlıklarının yetersiz oluşu Yetersiz drenaj gibi nedenler de önemli etkenlerdir (Tunç, 2001). Deformasyon çeşitleri oturmalar, yerel çökmeler, tekerlek izi oluşması, ondülasyonlar, kabarmalar, yığılmalar ve lastik deseni oluşması olarak yedi bölüme ayırabiliriz Tekerlek izi oluşumu Tekerlek izi oluşumu, özellikle sıcak havalarda ve ağır taşıt trafiğinin yoğun olduğu yollarda çok sık karşılaşılan, kalıcı deformasyonun en yaygın şeklidir ve aşağıdaki nedenlerden kaynaklanmaktadır (Asfalt El Kitabı, 2002). Ağır trafik yükü ve tekerrür sayısının fazlalığı ve ağır taşıtların hızı, Yüksek hava sıcaklığı ve düşük viskoziteli asfalt, Yetersiz temel tabakası kalınlığı ve zemin mukavemeti, Aşırı asfalt ve filler yüzdesi veya filler/bitüm yüzdesi, Yuvarlak dere malzemesi, Yetersiz sıkıştırma. Kalıcı bir şekil değiştirme olan tekerlek izi Şekil 3.7 de görüldüğü gibi genellikle ağır trafiklerin hareket ettiği şeritte oluşur. Şekil 3.7. Tekerlek izi oluşumu

29 19 Bitümlü sıcak karışım tabakaları, tekrarlı ağır yüklere maruz kaldıklarında bünyelerinde iki şekilde tekerlek izi oluşmaktadır. Birinci durumda tekerlek izi, Şekil 3.8 de gösterildiği gibi kaplama tabakasında meydana gelmiş ise sıcak karışımın, trafik yüklerine karşı koyacak kayma mukavemetine sahip olmaması veya plastik akma nedeniyle oluşur. Zayıf bir asfalt tabakasında, her ağır kamyon geçişiyle küçük ama kalıcı deformasyonlar oluşur ve bu deformasyonlar da karışımın aşağı ve kenarlara plastik yer değiştirmesini sağlayarak tekerlek izi oluşumuna neden olur. Plastik akma, karışımın yük altında yanal hareketidir ve karışımda aşırı asfalt ve yuvarlak agrega bulunması ve yetersiz sıkıştırma sonucu oluşmaktadır (Brown ve ark., 2001). Şekil 3.8. Zayıf bitümlü tabakada tekerlek izi oluşumu Tekerlek izi Şekil 3.9 da belirtildiği gibi sadece asfalt kaplama tabakasında değil aynı zamanda kaplama altındaki tabakalarda da meydana gelmiş ise bu olay yapısal bir bozulma olarak değerlendirilir. Bu tür bozulmaların nedeni, asfalt kaplama tabakası ve alt tabakaların yetersiz kalınlıkları, temel ve alttemel tabakalarının stabilitelerinin düşüklüğü, zemin tabakasının sağladığı desteğin azlığı ve kaplamanın maruz kaldığı yüklerin büyüklükleri ve şiddetidir (Balta, 2004). Şekil 3.9. Zayıf alt tabakalarda tekerlek izi oluşumu

30 20 Tekerlek izi oluşumu özellikle yaz aylarında daha da artmaktadır. Çünkü sıcaklığın artması ile asfaltın sertlik değeri düşmektedir. Viskozitesi yüksek bağlayıcı kullanarak sıcak havalarda kaplamanın deformasyona uğramaya yatkınlığının azaltılması, kalıcı tekerlek izi oluşumuna karşı kaplamanın direncinin artmasını sağlar (Kutluhan ve Ağar, 2004) Oturmalar ve çökmeler Oturmalar, kaplama altındaki alt tabakalarda meydana gelen bozulmaların satha yansıması olup bitümlü kaplamaya bağlı değildir. Bunlar 0,5 2 m yarıçaplı dairesel veya daireye yakın boyutta oluşur ve bitümlü tabakalar esneklikleri sayesinde genellikle çatlamadan alt tabakaların yeni kotuna intibak ederler ancak, kırılgan asfalt kaplamalarda çatlamalar görülür (Kuloğlu, 2000). Oturmaların nedenleri aşağıda sıralanmıştır (Sağlık ve Güngör, 2006). Alt tabakaların yetersizliği, Taban, alttemel veya temel tabakalarında yetersiz sıkıştırma, Üstyapı tabanın taşıma gücünün zayıf olması, Dolgu şevinde hatalar, Yer altı su seviyesinin yüksekliği, Yetersiz drenaj, Uygun olmayan bakım teknikleridir. Çökme, kaplama yüzeyinin ötelenmesini de içeren yerel bir plastik hareket biçimidir. Orijinal kaplama yüzeyine göre düşük kotta kalmış küçük çukurluklardır. Derinlikleri 2,5 cm ya da daha fazla olabilmekte ve yağmurlardan sonra içlerine su dolmaktadır. Çapları değişkendir. Nedenleri aşağıda sıralanmıştır (Sağlık ve Güngör, 2006). Temel ve alttemel tabakalarının stabilite yetersizliği, Kaplamanın yapım sırasında yetersiz olarak belirli bir bölgede sıkıştırılması, Yetersiz drenaj nedeniyle suyun temel altında birikimi,

31 21 Temel ve alttemel malzemelerinin kille karışması, Kaplamanın taşıyabileceğinden daha ağır trafik yükü ile karşılaşması, Kötü işçilik ve yapım hatalarıdır Ondülasyonlar ve kabarmalar Ondülasyonlar, yol üzerinde trafiğin akışına göre enine doğrultuda oluşan ve belirli biçimde dalgaya benzeyen, plastik bir hareket sonucu oluşan kaplama deformasyonlarıdır. Bu tip deformasyonlar kavşaklar, otobüs durakları, tırmanma şeritleri gibi kesimlerde ondülasyon şeklinde görülür. Genel olarak düşük stabiliteli karışım, yetersiz tabaka kalınlığı, düşük viskoziteli asfalt, aşırı asfalt miktarı, rutubet miktarı, zayıf yapıştırma tabakası ve ağır taşıtların yoğun durma-kalkma hareketi gibi nedenlerden kaynaklanmaktadır (Tunç, 2004). Kabarmalar ise yol sathının lokal bir bölgede yukarıya doğru hareket etmesidir. Bu hareket oluşum nedeni genel olarak tabii zeminin ve üst tabakaların şişmesiyle ortaya çıkar. Doğal zeminin şişmesi aşağıdaki durumlarda söz konusudur: Doğal zemindeki suyun donması ve çözülmesi Doğal zeminin, su etkisi ile şişme karakterine sahip olmasıdır (Özen, 2004) Çatlamalar Çatlamalar kaplama yüzeyinde trafik, çevre ve iklimin etkisi ile çok çeşitli şekilde, genişlikte ve derinlikte oluşan kusurlardır. Çatlaklar genel olarak; Stabilite çatlakları Yorulma çatlakları Yansıma çatlakları olarak sınıflandırılır (Atasağun, 2009). Stabilite çatlakları, trafik yükleri etkisi ile kaplamanın altında oluşan çekme gerilmelerinin kaplamanın çekme mukavemetini aşması halinde tabakanın alt tarafından

32 22 başlamakta ve zamanla kaplama yüzeyine çıkması sonucu oluşmaktadır. Bu nedenle stabilite çatlakları yapısal çatlaklardır. Çünkü kaplamaya etki eden trafik yükleri kaplamanın her tabakasında hem basınç hem de çekme gerilmeleri yaratmaktadır. Basınç gerilmeleri tabakanın üstünde maksimum iken çekme gerilmeleri ise tabakanın altında maksimumdur. Bu nedenle, stabilite çatlakları önce tabakaların altında oluşmakta ve trafiğin etkisiyle zamanla tabakaların üst tarafına doğru ilerlemektedir (Atasağun, 2009). Ağır dingil yüklerinin etkisiyle asfalt kaplama tabakasının zamanla direncini kaybetmesi sonucu oluşan bozulmalara yorulma çatlakları denir. Yansıma çatlakları, bozulmuş bir esnek veya rijit kaplama üzerine yeniden bir kaplama (takviye) yapıldığında veya çimento stabilizasyonlu yarı rijit bir temel tabakası üzerindeki esnek kaplamalarda veya bir şekilde fleksibilitesi çok düşük temel tabakasında oluşmuş çatlakların trafik ve iklim etkisi ile yaklaşık 45 o lik açıyla en üstteki tabakaya kadar ilerlemesi yani alttaki çatlakların yüzeye yansıması sonucu oluşmaktadır. Stabilite, yorulma ve yansıma çatlakları genel olarak trafik etkisi ile olurken çevre ve iklim etkisi ile (yani sıcaklık ve nemin değişmesi sonucu) oluşan büzülme çatlakları ise trafiğin etkisi ile büyüyerek belirgin hale gelir. Yorulma ve stabilite çatlakları kaplamanın mekanik özelliklerinden kaynaklanırken yansıma çatlağı ise alt tabakadaki çatlakların trafik ve iklim etkisi ile zamanla yüzeye çıkması sonucu oluşur. Esnek kaplamalarda oluşan çatlaklar daha ziyade yorulma çatlaklarıdır. Stabilite çatlakları kaplamanın düşük stabilitesinden kaynaklandığı için önlenebilmesi mümkün iken trafik hacminin büyük olduğu yollarda yorulma çatlakları kaçınılmazdır. Kaplamanın çatlaklarından hava ve suyun kaplama içine nüfus etmesi sonucu bitümlü bağlayıcının oksidasyonu (sertleşmesi) diğer kusurların oluşmasına ve/veya hızlanmasına neden olduğundan dolayı çatlakların varlığı çok sakıncalıdır (Atasağun, 2009). Bitümün çatlama bakımından en önemli özelliği olan gerilme direnci, diğer direnç özellikleri gibi yükleme hızı ve sıcaklığa bağlıdır. Gerilme direnci düşük sıcaklıklarda yüksektir, fakat yavaş yükleme hızları için düşüktür. Çok düşük sıcaklıklarda karışım aşırı kırılgan olabildiği için gerilme direnci azalabilir (Çubuk, 2001).

33 Ayrışmalar Kaplamayı oluşturan agreganın, iklim ve trafiğin mekanik etkileri nedeniyle koparak ayrılmasıdır. Ayrışma, ülkemizdeki karayolu kaplamalarında çok görülen bir bozulma türüdür. Asfalt kaplamalardaki ayrışmalara neden olan ana etmenler; Kalitesiz karışım kullanılması Drenaj yetersizlikleri Kötü hava koşullarında yapım Karışımın serimi sırasında segregasyon oluşması Sıkıştırmanın yetersiz yapılması Kaplama tabakasının ince yapılması Kimyasal maddelerin (tuz vb.) etkisi Kusma meydana gelmesi olarak sayılabilir. Tüm bu nedenlerin hiçbiri tek başına ayrışmaların oluşmasına neden olamaz. Sıralanan etmenlerin birkaçının bir araya gelmesi sonucu trafiğin mekanik etkisiyle ayrışma başlar. Başlıca ayrışma çeşitleri dağılmalar ve sökülmeler, soyulma, kayganlık, cilalanma ve kusma olarak sıralanabilir Dağılmalar ve sökülmeler Asfalt kaplamalarında dağılma, karışımda bulunan agregaların ufalanması sonucu agrega tanelerinin küçük çukurlar bırakarak sökülmesi şeklinde meydana gelir. Sökülmeler önce ince agregaların kaplamadan ayrılmasıyla başlar ve sonraki aşamada iri agrega tanelerinin ayrılması ile devam eder. Dağılma ve sökülmelerin en önemli nedenleri ise karışımda kullanılan agregaların temiz olmaması ve soğuk hava koşullarında yapım olarak sayılabilir Soyulma Bitümlü sıcak karışımlarda kullanılan bitümün, agregaların etrafını film şeklinde sarması istenir. Fakat kaplamalarda zamanla trafik yüklemeleri, su ve kil etkisi ile bu

34 24 film tabakası agregadan ayrılarak çıplak kalmasına neden olur. Ülkemizde soyulma olayı çok gerçekleşmediğinden dolayı bugün için büyük bir sorun haline gelmemiştir. Sıcak karışımda yüzeyde herhangi bir soyulma meydana gelmemesine rağmen, karışıma giren suyun bağlayıcının içsel kohezyon kaybına neden olduğu ve karışımın dayanımını düşürebildiği de görülmüştür (Little ve Epps, 2001) Kayganlık Kaplama tabakalarını kaygan duruma getiren temel neden yüzeyin pürüzsüz ve düzgün olmasıdır. Su, pürüzsüz ve düzgün olan yüzeylerde ince bir film tabakası oluşturarak yüzeyin kaygan olmasını sağlar. Bu nedenle karayolu üzerinde tekerlek ile yüzey arasındaki sürtünme azalacağından dolayı taşıtların kontrolsüz bir şekilde kaymaları söz konusu olacaktır. Bu olay don etkisinin fazla olduğu bölgelerde daha çok görülmektedir. Yol yapım çalışmaları sırasında gerekli enine ve boyuna eğimler verilerek veya kaba agregalar kullanmak suretiyle bu problem çözülebilmektedir Cilalanma Bazı agregalar trafiğin zamanla etkisinden dolayı aşınarak pürüzlülüklerini kaybederler. Özellikle kalker kökenli agregalar başlangıçta köşeli ve pürüzlü olmalarına rağmen bir süre sonra aşınarak pürüzlülüklerini kaybederek cilalı bir hale gelirler. Asfalt kaplama ile taşıt tekerlekleri arasındaki sürtünme katsayısı, özellikle yol yüzeyinin ıslak olması halinde düşer ve 60 km/h dan yüksek hızlarda kaymalara neden olur. Bu nedenle özellikle aşınma tabakasında kullanılacak olan agreganın iyi seçilmesi önemlidir Kusma Kusma yol kaplamasını oluşturan bitümün sıcaklıktan dolayı kaplamanın yüzeyine doğru yükselerek yüzeyde kalın bir film tabakası oluşturmasıdır. Oluşan film tabakasından dolayı yüzeyin sürtünme katsayısı azalmaktadır. Kusma daha ziyade asfalt yüzdesi yüksek karışımlarda ve sıcak havalarda ortaya çıkar. Çok ağır dingil yükleri altında da asfalt yüzeye çıkabilir. Asfalt yüzdesi optimum olmakla beraber, karışımda boşluk yüzdesi çok düşükse, sıcak havalarda genleşen ve

35 25 boşluk bulamayan asfalt yine yüzeye çıkma eğilimi gösterecektir. Çok kalın serilen astar veya yapıştırma tabakaları da kusmaya sebep olabilir. Karayollarımızın bakım görmüş kesimlerinde görülen kusma, bağlayıcı ve boşluk yüzdeleri konusunda dikkatli olmak suretiyle önlenebilir (Kırbaş, 1999). Yapılan çalışmalarda agrega gradasyonundaki ince malzeme miktarının kusma olayında etkili olduğu, kusma miktarının sıcaklık, trafik yükü ve bitüm miktarı arttıkça arttığı tespit edilmiştir (Kuloğlu ve ark., 2004) Bitümlü Sıcak Karışımların Fiziksel ve Mekanik Özellikleri Asfalt ve agrega karışımının yol kaplaması olarak kullanılabilmesi ve düşünülen hizmet ömrü boyunca bozulmaması için belirli bazı koşulları sağlaması gereklidir. Teknik şartnamelerde verilen bu koşullar ve bazı özellikler aşağıdaki gibi ele alınır. Stabilite Durabilite Esneklik Geçirimsizlik İşlenebilirlik Yorulmaya karşı direnç Kaymaya karşı direnç Stabilite Asfalt kaplamanın stabilitesi, trafik yüklerine, ötelenme ve tekerlek izleri oluşmayacak şekilde direnç gösterme yeteneğidir. Stabilite trafik yüklerini karşılayacak kadar yüksek olmalıdır. Ancak çok yüksek stabilite, çok sert bir karışım anlamına gelir ki bu tür kaplamalar trafik yükleri altında oluşan defleksiyonlara uyamayıp çatlarlar. Bu nedenle düşük stabilite gibi çok yüksek stabilite de zararlıdır (Koca, 1987). Karışımın stabilitesi agregalar arasındaki içsel sürtünmeye ve bağlayıcının kohezyonuna bağlıdır. Agregalar arasındaki içsel sürtünme agregaların şekilleri ve yüzey dokuları ile ilgilidir. Kohezyon ise yükleme hızı (trafik hızı) ve asfalt

36 26 bağlayıcının viskozitesi arttıkça artar, kaplamanın sıcaklığı arttıkça azalır. (Asphalt Institute, 1996). Düşük stabiliteye neden olan etkenler ve etkileri Çizelge 3.4 de verilmiştir. Çizelge 3.4. Düşük stabilite sebep ve etkileri Düşük Stabilite Sebep Yüksek asfalt % si Karışımda fazla kum % si Yuvarlak agrega, kırılmamış veya az kırılmış agrega yüzeyi Etki Oluklaşma, tekerlek izinde oturma ve kusma Sıkıştırma sırasında ve inşaat sonrasında yumuşaklık, sıkıştırma zorluğu Tekerlek izinde oturma Durabilite Asfalt kaplamalarının durabilitesi (çevresel dayanaklılığı) trafik, hava, nem ve sıcaklık değişikliklerinden meydana gelen etkilere karşı göstermiş olduğu direnci ifade eder. Yüksek durabilite, yüksek asfalt % si kullanarak, yoğun gradasyonlu, soyulma düzeyi yüksek agrega kullanarak ve karışımı en yüksek geçirimsizlik verecek şekilde dizayn edip sıkıştırarak sağlanır. Düşük durabiliye neden olan bazı sebepler ve etkileri Çizelge 3.5 de verilmiştir (Önal ve Karamangil, 1993). Çizelge 3.5. Düşük durabilite sebep ve etkileri Düşük Durabilite Sebep Düşük asfalt % si Yetersiz sıkışma ve dizayn hatası nedeniyle yüksek boşluk % si Soyulmaya karşı hassas agrega kullanılması Etki Kuru bir görünüş, agregaların sökülmesi Kırılma ve ayrışmaya neden olan asfaltın erken yaşlanması Asfaltın agregadan soyulması ve agregaların sökülmesi Karışımdaki bağlayıcı miktarı arttıkça durabilite artmaktadır. Çünkü agregaları saran asfalt film kalınlığı ne kadar yüksek olursa, karışımın yaşlanmaya karşı direnci de o kadar artar. Böylece kaplamanın orijinal halde kalma süresi uzamaktadır. Ayrıca

37 27 karışımdaki bağlayıcının miktarının arttırılması sonucunda, karışımdaki hava boşlukları azalacak ve sonuçta kaplamanın içine su ve hava girişi zorlaşacaktır (Kigguende ve Robert, 1998) Esneklik Asfalt kaplamanın, temel, alttemel ve tabanından gelen geçici oturma ve hareketlere karşı, çatlayama neden olmadan uyum gösterebilmesidir. Bitüm yüzdesi ve gradasyon esnekliği etkileyen faktörlerdir (Orhan, 2009). İdeal esnek bir asfalt karışımı dizayn edebilmek için yaz aylarında kıvamını koruyabilecek, kış aylarında ise kırılgan olmayacak ve yorulmaya karşı dirençli bir bağlayıcıya gerek vardır Geçirimsizlik Asfalt betonunun içine, hava ve su girişine karşı gösterdiği dirence geçirimsizlik denir ve karışımın içerisindeki hava boşluklarının oranı ile ilişkilidir. Hava boşluğu, kaplamaya su ve havanın girişine neden olsa da, bu boşlukların sayısından çok, boşlukların karakterleri, geçirimsizlik için daha önemlidir. Bu karakteristik özellikler boşlukların boyutu, boşlukların birbiri ile bağlantı seviyeleri ve bunların kaplama yüzeyine ulaşıp ulaşmadıkları olarak ifade edilebilir (Kurtis, 2003). Karışımları geçirimli yapan sebepler ve etkileri Çizelge 3.6 da verilmiştir. Çizelge 3.6. Geçirgenliğin sebep ve etkileri Geçirimlilik Sebep Düşük asfalt % si Karışımda yüksek hava boşluğu % si Yetersiz sıkıştırma Etki Sökülme Su ve hava kaplamaya kolayca girerek oksidasyona ve agregaların parçalanmasına neden olur Kaplamaya su girer ve dayanım azalır

38 İşlenebilirlik İşlenebilirlik, hazırlanan asfalt karışımının sıkıştırılmasında ve karıştırılmasındaki kolaylıktır. İşlenebilirliği yüksek olan karışımlar yumuşak karışımlardır ve bunların ağır dingil yükleri altında bozulmaları daha kolaydır. Yüksek oranda kaba agrega içeren sert sıcak karışımlar, taşıma sürecinde segregasyona eğilimlidirler ve bu tip karışımları sıkıştırmak oldukça zordur. Bunları işlenebilir hale getirmek amacıyla, karışıma ilave ince malzeme ve/veya bağlayıcı katılmaktadır. Elde edilen yeni karışımın da gerekli tüm dizayn kriterlerini mutlaka sağlaması gereklidir (Gardiner ve Brown, 2000). Yapılan bazı araştırmalarda, bitümlü karışımlar ne kadar çok işlenebilir ise o kadar kolay sıkıştırılabilmekte, kolay sıkışan karışımların da trafik altında o kadar çabuk oluklanmakta olduğu tespit edilmiştir (Uluçaylı, 1998). Bazı nedenlerle işlenebilirlik düşebilmektedir. Düşük işlenebilirliğin sebep ve etkileri Çizelge 3.7 de verilmiştir. Çizelge 3.7. Düşük işlenebilirliğin sebep ve etkileri (Kurtis, 2003) Düşük İşlenebilirlik Sebep Büyük miktarda kaba agrega Çok düşük karışım sıcaklığı Karışımda çok miktarda kum Etki Sıkıştırmada zorluk Kaplanmış agregalar, durabilite eksikliği, sıkıştırmak için fazla sert karışım Sıkıştırma sırasında karışımın hareketi Karışımda, az miktarda ince agrega Karışım çok geçirgen Karışımda, yüksek miktarda ince agrega Karışım çok kuru, yetersiz durabilite Yorulmaya karşı direnç Esnek üstyapıyı oluşturan kaplamanın trafik yüklerinden ötürü oluşan, tekrarlı deformasyona (eğilme) karşı olan dayanıklılığıdır. Yorulma bozulması olarak ifade edebileceğimiz deformasyonlar çevresel etkilerdeki değişimler ile birlikte, uygulanan gerilmenin üstyapının gerilme dayanımına eşit olması durumu olarak tanımlanabilir.

39 29 Gerek yetersiz sıkıştırma, gerekse dizayn hatalarından dolayı yüksek hava boşluğuna sahip kaplamaların yorulma ömürleri, bu nedenle şiddetle düşmektedir. Kaplamanın, yaşlanması sonucu sertleşmesi de yorulmaya karşı direnimi azaltmaktadır (Harol ve ark., 1995). Yorulmaya karşı direnci azaltan sebep ve etkileri Çizelge 3.8 de verilmiştir. Çizelge 3.8. Düşük yorulma direncinin sebep ve etkileri (Kurtis, 2003) Düşük Yorulma Direnci Sebep Karışımda gerekenden az asfalt % si Karışımdan yüksek hava boşluğu % si Yetersiz sıkıştırma Etki Yorulma çatlakları Erken yaşlanma ve buna bağlı yorulma çatlakları Erken yaşlanma ve buna bağlı yorulma çatlakları Yetersiz üstyapı kalınlığı Erken yaşlanma ve buna bağlı yorulma çatlakları Kayma direnci Kayma direnci üstyapı yüzeyinde hareket eden araçların lastikleri ile asfalt kaplama arasındaki sürtünme direnimine denir. Oluşan sürtünme kuvveti araçların emniyetli olarak durmasını ve kurblarda savrulmasını önlemelidir. Bitüm muhtevası açısından zengin karışımlarda ileriki zamanda, kusma meydana gelme ihtimali olduğundan kayma direnci düşebilir. Bu durum trafikte güvenlik açısından sakıncalar doğurabilir (Seçginli, 2007). Kayma direnci genel olarak; düşük asfalt miktarı, cilalanma direnci yüksek, kırmataş ve pürüzlü yüzeyli agrega ile açık ve kaba gradasyonlu karışım kullanılmasıyla artmaktadır. Asfalt kaplamaların kayma direnci Şekil 3.10 da görüldüğü gibi makro ve mikro pürüzlülüğüne bağlıdır. Mikro pürüzlülük agreganın yüzey yapısına bağlı iken makro pürüzlülük asfalt karışımında kullanılan agreganın nominal boyutu ile ilgilidir (Tunç, 2004).

40 30 Şekil Kaplama pürüzlülüğü Son yıllarda Türkiye de, gerek kaplama yüzeyindeki kayma direncini arttırmak gerekse kaplamanın hizmet ömrü süresince kendisinden beklenen performansı karşılayabilmesi amacıyla taş mastik asfalt uygulamaları yaygın hale gelmeye başlamıştır. Düşük kayma direncinin sebepleri ve etkileri Çizelge 3.9 da verilmiştir. Çizelge 3.9. Düşük kayma direncinin sebep ve etkileri Düşük Kayma Direnci Sebep Fazla asfalt % si Agrega gradasyonunun kötü olması Agrega cilalanma değerinin düşük olması Etki Kusma, düşük kayma direnci Çok düzgün yüzeyli kaplama, suyun yüzeyden drene olamaması Düşük kayma direnci 3.4. Asfalt Kaplamalarda Kullanılan Malzemeler Agregalar ve özellikleri Asfalt kaplamalarda kullanılacak olan agregalar, kökeni (tortul, magmatik, vb.) ne olursa olsun, kullanılacağı tabakanın şartnamelerde istenilen özelliklerini sağlaması gerekir. Şartname değerlerini sağlayan malzemenin kullanılması karayolu üstyapısı için aranan özelliktir. Asfalt yüzey kaplamasında kullanılan karışımın %90 dan fazlasını agregalar teşkil eder. Yolun servis ömrü boyunca agregalara hayati rol düşmektedir. Bu nedenle

41 31 kullanılan agregalar bazı temel özelliklere sahip olmalıdır. Yapılan dizaynın özelliğine göre agregalarda aranan özellikler de farklılık gösterecektir. Yol tabakası, çeşitli kalınlıkta ve farklı görevleri olan birden fazla katmandan meydana gelmektedir. En üst kısmı oluşturan ve en önemli katmanlardan biri olan aşınma tabakası, yol güvenliği açısından önemli parametrelerden birini meydana getirir. Yolun servis süresini güvenli bir şekilde tamamlaması ve arzu edilen özelliklerini uzun süre koruması için kullanılan agregaların, sürtünme katsayılarının yüksek olması ve servis ömrü boyunca cilalanmaya karşı yüksek dayanım sağlaması istenir (Avcı, 2009). Esnek üstyapıyı oluşturan alttemel ve temel tabakalarının tamamı agregadan oluşması, bitümlü sıcak karışımların ise ağırlık olarak %90-95 nin agregadan meydana gelmesi bu malzemeyi önemli bir hale getirir Gradasyon Farklı kalınlıkta da asfalt tabakalar yapıldığından dolayı farklı maksimum dane boyutu ve dolayısıyla da farklı tip gradasyonlara ihtiyaç vardır. Esnek kaplamaların tabaka kalınlığı arttıkça kullanılacak agreganın maksimum dane boyutu da artmaktadır. Zira genel bir kural olarak, bir defada serilip sıkıştırılmış tabakanın kalınlığı karışımdaki en büyük dane çapının 1,5 katından daha az ve 3 katından daha fazla olmamalıdır. Dolayısıyla maksimum dane boyutu kaplama kalınlığına bağlı olarak değişir (Tunç, 2004) Sağlamlık Agregalar sıkıştırma esnasında ve trafik yükleri altında kırılmaya, parçalanmaya ve gradasyonun bozulmasına karşı dirençli olmalıdır. Açık gradasyonlu agregalar aynı yük altındaki yoğun gradasyonlu agregalara nazaran gradasyon bozulmasına daha çok yatkındır. Bu nedenle esnek kaplamalarda daha çok gerilme alan üst tabakaların daha yoğun gradasyonlu olmaları zorunludur (Tunç, 2004) Dane şekli ve biçimi Açısal kenarlı ve kübik şekilli kırmataş agregaların içsel kilitlenme özelliği, yoğun gradasyonlu agregaların stabilitelerinin artmasında en önemli faktördür. Bu

42 32 nedenle, asfalt karışımları için mutlaka kırmataş agrega kullanılmalıdır. Ayrıca kırılmış ve açısal biçimli ince agregalar her türlü karışımın stabilitesini önemli ölçüde arttırmaktadır. Dere malzemesi dahi kullanılsa mutlaka kırılarak elde edilmeli ve danelerin en az iki yüzü kırılmış olmalıdır (Tunç, 2004) Porozite Porozite, agrega boşluk hacminin toplam agrega hacmine oranıdır. Porozite özelliği agreganın diğer özelliklerinden daha az önemli olsa da agreganın asfalt adezyonu için en önemli husustur. Çünkü porozitenin artması ile agrega asfalt adezyonu da artmaktadır. Ancak porozitenin %2-2,5 den daha fazla olması halinde adezyonu arttırmadığı gibi karışım için asfalt bağlayıcı ihtiyacını arttırmaktadır (Tunç, 2004) Yüzey dokusu Yüzey dokusu asfalt ile agrega arasındaki adezyona etki eden önemli bir faktördür. Cilalı yüzeyli agregaların asfalta kaplanması kolay olmakla beraber adezyonu zayıf olduğundan kolayca soyulabilmektedirler. Bu nedenle asfalt bağlayıcılı karışımlarda pürüzlü yüzeyli agregalar ile hem yüksek stabilite hem de yüksek soyulma direnci elde edilir. Pürüzlü yüzeyler kırma agregalarda daha fazla olduğundan dolayı asfalt kaplamalarda kırmataş agreganın kullanımı kaçınılmaz bir gereklilik olarak karşımıza çıkmaktadır (Tunç, 2004) Cilalanma direnci Özellikle aşınma tabakasında kullanılan agregaların trafiğin aşınma etkisi ile dane yüzey pürüzlülüğü giderek cilalı bir hal almakta ve kaplamanın sürtünme direnci azalarak sürüş emniyetini tehlikeye sokmaktadır. Bu nedenle aşınma tabakasında kullanılacak agregalar, sağlam ve dayanıklı olduğu kadar cilalanmaya karşı da dirençli olmalıdır (Tunç, 2004).

43 Bitümlü bağlayıcılar Bitüm (Bitümen) deyiminin orijini ise Sanskritçe dir. Sanskritçe de zift (Pitch) anlamındaki Jatu, Mamul Zift anlamındaki Jatu-Krit den gelmektedir, Latince de bunun karşılığı Zifte Ait anlamındaki Guitu-men sözcüğü orjin olup, diğer bir deyimle kaynamış zift anlamındaki Pixumen sözcüğü giderek Bitümen şeklinde İngilizce ve Fransızca dilinde benimsenmiş ve kullanıla gelmiştir (Ürünay, 1974). Şekil Bitüm üretiminin şematik gösterimi (Lav, 2004) Bitüm, doğal kökenli hidrokarbonların bir karışımı ya da pirojenik kökenli (doğal, ısı etkisiyle oluşan) hidrokarbonların bir karışımı ya da bunların her ikisinin bir kombinasyonu olup (Çizelge 3.10.) çoğunlukla bunların gaz, sıvı, yarı katı veya katı halde olabilen, metal dışı türevleriyle bir arada bulunan, yapıştırıcı özellikleri olan ve karbondisülfürde tamamen çözünen madde olarak tanımlanır (Şekil 3.11). Bitüm kısaca, bitümlü kaplamaların yapımında kullanılmak üzere kıvamlılık ve kalitesi bakımından özel olarak hazırlanmış olan yumuşatılmış veya yumuşatılmamış bir bağlayıcı olarak tanımlanabilir (Bitüm El Kitabı, 2002).

44 34 Çizelge Bitümün kimyasal bileşenleri Element Kütle Yoğunluk % Karbon Hidrojen 8-11 Nitrojen 0-1 Sülfür 1-6 Oksijen 0-1,5 Yol üstyapısında kullanılan bitümlü bağlayıcıların sınıflandırılması Şekil 3.12 de verilmiştir. Şekil Bitümlü bağlayıcı sınıflandırması Asfalt Asfalt, tabiatta doğal durumda bulunabilen veya ham petrolden damıtılması sonucunda elde edilen, rengi koyu kahve-siyah olan, genelde sıvı halde olmakla birlikte katı veya yarı katı halde olabilen, güçlü bir bağlayıcı özelliğine sahip bir malzemedir. Kökenlerine göre doğal asfaltlar ve yapay asfaltlar olmak üzere iki gruba ayrılmaktadır.

45 35 Doğal asfaltlar ham olarak çıkarıldıkları ve içerisinde farklı malzeme türleri olduğu için kullanılabilir hale getirmek için bazı işlemlerden geçmesi gerekir. Doğal asfalt kaynakları kaya asfaltları ve göl asfaltlarıdır. Kaya asfaltları genellikle gözenekli yapılara sahip kumtaşı veya kalker gibi malzemelerin asfaltı emmesi sonucu oluşurlar. Oluşan yapının %90 ı mineral madde, %10 u ise asfalttır. Göl asfaltları ise kaya asfaltlarından farklı olarak içerisinde esas madde asfalttır ve çok az miktarda mineral madde içermektedir. Göl asfaltı yapı olarak çok sert olduğundan dolayı bir yumuşatıcı ile rafine edildikten sonra yol asfalt kaplamalarında kullanılabilmektedir. Yapay asfaltlar, ham petrolün damıtılması sonucu elde edilmektedirler. Petrol içerisinde uçucu ve uçucu olmayan maddelerle beraber asfalt bulunur. Ham petrol kuyulardan çıkarıldıktan sonra rafineye getirilerek tanklara boşaltılır. Buradan ısıtma kulelerine gönderilen ham petrolün sıcaklığı yükseltilerek damıtma kulelerine gönderilir. Az uçucu özelliğe sahip kısımlar damıtma kulelerinin üst tarafından çıkar ve soğutucularda yoğunlaşarak ayrılırlar. Çıkan bu ilk maddeler hafif ürünleri oluştururlar. Aynı şekilde uçuculuklarına göre orta ve ağır ürünler elde edilirler. Kalıntı malzemeler ise damıtma kulelerinin dip kısmında birikir. Bu aşamalardan geçen ham petrol beş kısma ayrılmış olur. Benzin (Gazolin) Gazyağı (Kerosen) Dizel yağları (Mazot) Yağlama yağları Ağır kalıntı maddeleri Asfalt çimentoları Yol üstyapılarında kullanılan asfalt çimentoları, özellik ve kıvam bakımından doğrudan doğruya bitümlü kaplamalarda kullanılmak üzere hazırlanmış petrol kökenli asfalttır. Asfalt çimentosu, kullanılmak üzere akıcı hale getirilebilmesi için mutlaka ısıtılması gerekir. Soğuyunca tekrar sertleşerek bağlayıcılık işlevini yerine getirir. Asfalt çimentoları, kıvamlılığı gösteren ve arasında değişen penetrasyon derecelerine göre sınıflandırılırlar. Penetrasyon derecesi yükseldikçe asfalt çimentosu yumuşar

46 36 dolayısıyla bağlayıcılık gücü azalır. AC en sert, AC en yumuşak asfalt çimentosunu ifade eder. Asfalt çimentosu, katbek asfaltlar ve asfalt emülsiyonlarının da ana maddesidir (İsfalt A.Ş., 2002). Asfalt çimentolarının sınıflandırması malzemenin penetrasyon ve viskozite değerlerine göre yapılır. Penetrasyon dereceleri yüksek olan asfalt çimentoları daha yumuşaktırlar ve bağlayıcılık özellikleri azdır. Örneğin AC 60-70, AC ye göre daha sert bir asfalt çimentosu anlamına gelir. Asfalt çimentolarının sınıflandırması Çizelge 3.11 de verilmektedir. Çizelge Asfalt çimentolarının sınıflandırması Penetrasyon Sınıflandırması Viskozite Sınıflandırması Penetrasyonlu AC AC Penetrasyonlu AC AC Penetrasyonlu AC AC Penetrasyonlu AC AC Penetrasyonlu AC AC 20,5 Bitüm, reolojik yapı olarak visko-elastik özellik göstermektedir. Başta çatlama ve kalıcı deformasyon dayanımı olmak üzere, yol performansının birçok parametresinde büyük rol oynayan bitüm, asfalt karışımların da visko-elastik özellik göstermesine sebep olmaktadır (Jones, 1990) Sıvı asfaltlar Sıvı asfaltlar özellikle yüzeysel kaplamalı yollarda astar ve yapıştırma tabakalarında püskürtme yapılarak kullanılan, uygun katkı maddeleri ile sıvılaştırılan asfaltlardır. Sıvı asfaltlar; Katbek asfaltlar Asfalt emülsiyonları olmak üzere iki türdür. Katbek asfaltlar katı halde olan asfaltın ısıtılmasından sonra benzin, gazyağı veya madeni yağ gibi çözücülerin katılması ile elde edilen asfaltlardır. Geri kesilme (kür) sürelerine göre çabuk kür olanlar RC sınıfı, orta hızda kür olanlar MC sınıfı ve yavaş kür olanlar SC sınıfı olmak üzere 3 tiptir.

47 37 Her sınıfta kendi arasında kıvam derecesini belirten kinematik viskozite değerlerine göre de sınıflara ayrılır. RC, MC ve SC harflerinden sonra gelen sayılar o tipin kinematik viskozite alt sınırını gösterir. Bitümün viskozitesi yükseldikçe yani kıvamı arttıkça bu sayılar da büyür. Örneğin MC-30 katbek asfaltı, MC-3000 e göre çok daha ince ve akıcıdır (TS ). Çizelge 3.12 de katbek asfalt çeşitleri verilmiştir. Çizelge Katbek asfalt çeşitleri Çabuk Kür Olanlar Orta Hızda Kür Olanlar Yavaş Kür Olanlar MC -30 RC - 70 MC - 70 SC - 70 RC MC SC RC MC SC RC MC SC Çizelge 3.13 de çeşitleri gösterilen asfalt emülsiyonları asfaltın, çok küçük parçacıklara ayrıştırılarak suda dağıtılması sonucu elde edilirler. Asfalt parçacıklarının birbirine yapışmasını önlemek amacıyla gliserin gibi emülsif maddeler kullanarak küreciklerin etrafında bir film tabakası oluşturulur. Emülsiyon yola serildikten sonra parçacıkların etrafındaki film tabakası yoldaki agrega ve tozların etkisiyle kaybolur. Gerçekleşen bu olaya emülsiyonun kesilmesi denilmektedir. Çizelge Asfalt emülsiyon türleri Yavaş Kesilen Orta Hızda Kesilen Çabuk Kesilen Anyonik Asfalt Emülsiyonu Katyonik Asfalt Emülsiyonu SS - 1 MS - 1 RS - 1 SS 1h MS - 2 RS - 2 MS 2h CSS - 1 CMS - 2 CRS - 1 CSS 1H CMS 2h CRS - 2 Asfalt emülsiyonları, sathi kaplamalarda, astar uygulamalarında, penetrasyon makadamlı kaplamalarda, zemin stabilizasyonunda ve çok zayıf agregalarda emdirme işleminde kullanılırlar (Terrel ve Wang, 1971).

48 Katran Katran maden kömürünün karbonizasyonu sırasında çıkan buharın yoğunlaştırılması ile elde edilir. Katranı petrol kökenli ve doğal bitümlü bağlayıcılardan ayıran en önemli özellik özgül ağırlığının 1.25 t/m 3 olmasıdır. Petrol kökenli ve doğal bitümlü bağlayıcıların özgül ağırlığı yaklaşık 1.0 t/m 3 tür (Çelik, 2006). Agregalara yapışma özelliği asfalta nazaran daha iyi olan katran, sıcaklık değişimlerinden olumsuz etkilenerek daha hızlı bozulur. Bu eksikliği gidermek için katran içerisine ağır yağlar katılmaktadır. Katranın özelliklerini iyileştirmek amacıyla uygulanabilecek diğer bir yöntem ise %15-20 civarında asfalt ilave etmektir Bitümlü Bağlayıcıya Uygulanan Deneyler Bitümün özelliklerinin belirlenmesi, iyi bir asfalt kaplama dizayn etmenin temelini oluşturan önemli unsurlardan bir tanesidir. Bitüme uygulanacak olan deneylere teknik şartnamelerde bahsedilmektedir. Bu deneylerden bazıları aşağıdaki gibidir. Yumuşama noktası deneyi Penetrasyon deneyi Viskozite deneyi Düktilite deneyi Parlama noktası deneyi Özgül ağırlık deneyi Yumuşama noktası deneyi Standartlara uygun bir bilyenin yumuşatılmış bir bitümlü bağlayıcının zarını geçerek kabın dibine inmesi durumundaki sıcaklık değeridir. Yumuşama noktası genel olarak, bir su banyosu içine yerleştirilmiş ve üzerinde bir bilye bulunan standart bir kalıp içerisindeki bitümlü malzemenin, belirli bir hızla ısıtılması sonucunda yumuşayan malzemenin tabana değdiği anda termometreden okunan sıcaklıktır (TS 120 EN 1427, 2002). Deney cihazı Şekil 3.13 de verilmiştir.

49 Kullanılan aletler Isıtıcı düzenek: Otomatik veya yarı otomatik deney aleti. Bilyeler: İki adet 9,50±0,05 mm çelik bilye. Halkalar: İki adet, uygun ebatlarda, pirinçten yapılmış. Su: Damıtılmış ve yeni kaynatılmış. Beherler: 600 ya da 800 cm 3 lük. Karıştırıcı: Her yerde aynı düzenli bir sıcaklık oluşturmak için, beherin alt kısmında dönecek bir mıknatıs Termometre: Cıvalı bir termometre Şekil Yumuşama noktası tayin cihazı (URL 1 ) Deneyin yapılışı Pirinç halkalar bağlayıcı ile doldurulur ve yüzeyi düzeltilir. Deney kapına halkaların yüzeyinden 5 cm geçecek şekilde su doldurulur. Suyun sıcaklığı 5 o C dir. 15 dakika geçtikten sonra halkaların merkezlerine bilyeler konulur. Suyun sıcaklığı dakikada 5 o C arttırılır. Halkalar içerisindeki bağlayıcının sarkan kısmı taban yüzeyinde değdiği anda sıcaklıklar okunarak deneye son verilir. Okunan bu değerler yumuşama noktası olarak kaydedilir.

50 Sonuçlar İki bilyeden her biri için elde edilen sıcaklıklar arasındaki fark, yumuşama noktası 80 o C nin altında olan numuneler için 1 o C, 80 o C nin üzerinde olan numuneler için 2 o C yi geçerse deney tekrar edilmelidir (Özen, 2005) Penetrasyon deneyi Penetrasyon, standart bir iğnenin belirli bir yük altında ve belirli bir süre içinde, asfalt numunesi içerisine düşey olarak batma derinliğinin 0,1 mm cinsinden değeridir (TS 118 EN 1426). Penetrasyon kelime anlamı batma veya içe girme demektir. Penetrasyon değeri kıvamlılıkla ters orantılıdır. Penetrasyon yükseldikçe asfalt yumuşar. Şekil 3.14 de deneyin işleyişi görülmektedir. Şekil Penetrasyon deneyinin işleyişi Kullanılan aletler Penetrasyon aleti : Kalibre edilmiş, şartnameler uygun, otomatik penetrasyon aleti (Şekil 3.15). İğne: Paslanmaz çelikten yapılmış ve TS 2535 e uygun temperlenmiş iğne. Numune kabı: Metal ya da camdan yapılmış silindirik kap. Derinlik 35 mm nin altında, iç çapı mm arasında olmalıdır. Aktarma kabı: Numune doldurulan kabın etrafını tamamen su ile çevirecek boyutlarda olmalıdır. Zaman ölçer: 0,1 sn hassasiyetli ölçüm yapabilecek alet.

51 41 Şekil Penetrasyon ölçüm cihazı (URL 2) Deneyin yapılışı Temiz iki numune kabı, tahmin edilen yumuşama noktasının üzerindeki bir sıcaklığa kadar ısıtılan bir numune ile, iğnenin tahmin edilen girme miktarından en az 10 mm fazla olacak şekilde doldurulur. Numunenin tozlanmamış ve kirlenmemiş olmasına dikkat edilir. İğne yuvası ve kılavuzu, su ve diğer harici maddelerle kirlenmemiş olup olmadığı yönünde kontrol edilir. Numune kaplarından biri penetrometreye yerleştirilir. Penetrasyon iğnesi, ucu numune yüzeyindeki yansıması ile temas edinceye kadar fakat numuneye batmayacak şekilde yavaşça aşağı doğru indirilir. İğnenin sıfır noktası kaydedilir ve belirlenen süre içerisinde iğne tutucusu seri bir şekilde serbest bırakılır. Numune kabı hareket ederse ölçüm dikkate alınmaz. Üç ayrı iğne ile numune kabı kenarlarından en az 10 mm mesafede ve birbirlerine 10 mm den yakın olmayan noktalardan en az üç geçerli ölçüm yapılır. 25 ºC de 100 gramlık kütle kullanılarak üç ölçümün 5 saniye içerisinde gerçekleştiği tayinlerde, ölçümler arasındaki fark Çizelge 3.14 de verilen değere karşılık gelen değeri aşmadığında deneyler geçerli sayılır (Özen, 2005). Çizelge Ölçümler arasında olabilecek en büyük fark (Özen, 2005) 0,01 mm olarak penetrasyon < >150 En büyük fark

52 Sonuçlar Ölçümlerden elde edilen değerlerin aritmetik ortalamasının, en yakın tam sayı değerine yuvarlatılmasıyla hesap edilir Viskozite deneyi Viskozite asfaltın kıvamlılığı ile ilgili ve akmaya karşı olan direncin bir ölçüsüdür. Kıvamlılık artıkça, yani asfalt yarı-katı hale yaklaştıkça viskozite değeri yükselir. Viskozite deneyinin amacı, asfaltların uygulama sırasında ısıtıldıkları sıcaklık sınırları içerisindeki akma özelliğini tayin etmektedir. Deney düzeneği Şekil 3.16 da görülmektedir. Şekil Viskozite deney düzeneği Saybolt-furol viskozite sıvı petrol asfaltları ve asfalt emülsiyonları için kullanılır. Asfalt çimentolarının, pompalama ve doldurma, boşaltma sırasındaki akma özelliğini belirlemek için Brookfield Viskozimetre aleti kullanılır. Ayrıca aynı aletle sıcak karışımların karıştırma ve sıkıştırma sıcaklıklarında viskoziteye bağlı olarak bulunur. Asfaltın viskozitesinin 170±20 santistok olduğu sıcaklık karıştırma sıcaklığı ve viskozitesinin 280±30 santistok olduğu sıcaklık sıkıştırma sıcaklığı olarak belirlenir Düktilite deneyi Düktilitenin kelime anlamı uzama veya çekebilme demektir (Orhan, 2012). Asfalt çimentolarının önemli özelliklerinden biridir. Uzama yeteneği fazla olan asfalt çimentoları, düktilite değeri daha düşük asfalt çimentolarına göre, daha üstün bir

53 43 bağlama yeteneğine sahiptirler. Diğer yandan çok yüksek düktilite değerine sahip asfaltlar ise, ısı değişimlerine karşı fazla duyarlılık gösterirler bu nedenle çeşitli asfaltların düktilite değerleri sınıflandırılmıştır. Düktilite bitümün, uzama veya çekebilme özelliğini ifade etmektedir. Tanım olarak, bitümlü bağlayıcıdan yapılmış standart bir briketin, belirli sıcaklık ve hızda kopmadan çekilebildiği uzunluğun cm cinsinden ifadesi olarak tanımlanabilir (Orhan, 2005). Deney düzeneği Şekil 3.17 de görülmektedir Kullanılan aletler Kalıp: Standartlara uygun boyutlardaki düktilite kalıplarının en dar kesiti 1 cm 2, uzunluk 7,45-7,55 cm civarında, maşalar arasındaki mesafe 2,97-3,03 cm dir. Şekil Düktilite cihazı mekanizması ve kalıplar (Kuloğlu, 2006) Su banyosu: En az 10 litre hacminde istenilen deney sıcaklığını 0,1 o C duyarlılıkta ayarlayabilen ayrıca numuneyi alttan 5 cm yukarıda ve su yüzeyinden de 10 cm derinlikte tutabilecek delikli rafı bulunan banyodur. Düktilite cihazı: Kalıpların her iki parçasını düzgün bir hızda ve zıt yönlerde çekebilecek cihaz (Şekil 3.18). Şekil Düktilite cihazı (URL 3)

54 Deneyin yapılışı Asfalt çimentosu ısıtılarak akışkanlaştırılır. 280 mikrometre elekten süzülerek düktilite kalıplarına dökülür. Kabın iç yüzeyleri ve altta konulan pirinç levha (vazelinle yağlanmış olmalıdır) numune kalıbının içine üstü geçinceye kadar doldurulur dakika oda sıcaklığında ve 30 dakika süre ile 25 o C lik su banyosunda bekletilir. Su banyosundan çıkarılmış numunelerin fazlalıkları ısıtılmış bir spatula yardımıyla kesilerek yüzeyi düzeltilir. Daha sonra 1,5 saat süreyle 25 o C su banyosunda bekletilen numunelerin alt levhaları ayrılır, kalıbın yan parçaları sökülür ve numune hızlıca düktilite cihazına konulur. Dakikada 5 cm hızla briket numuneleri kopuncaya kadar çekilmeye devam edilir. Numune briketi koptuğu anda cihazın kenarındaki cetvelden uzama miktarı cm cinsinden okunur Sonuçlar Deneye tabi tutulan 3 adet numune değerlerinin ortalaması düktilite olarak kaydedilir. Deney esnasında numune briketleri su yüzeyine çıkar ya da dibe çökerse deney geçerli olmaz Parlama noktası deneyi Deneyin amacı, petrol ürünlerinin yanma ve parlama noktalarının Cleveland açık kap metodu ile tespit edilmesidir. Bu metot parlama noktası 79 o C nin üstünde olan petrol ürünlerine uygulanabilir (Özen, 2005). Parlama noktası, bir maddenin alev temasında geçici olarak parladığı fakat yanmaya devam etmediği en düşük sıcaklık olarak tanımlanır (Orhan, 2005). Parlama noktasının tayini için çeşitli yöntemler vardır. Parlama noktası C arasında olan bitümlü maddelerin parlama noktaları Tagliabue açık kap deneyi ile saptanırken (TS 1080 EN, 1993), daha yüksek parlama noktasına sahip asfalt çimentoları ve SC sıvı

55 45 petrol asfaltları gibi bitümlü maddeler için Cleveland açık kap deneyi (TS EN ISO 2592, 2006) kullanılır. MC ve RC sıvı petrol asfaltlarında ise Tagliabue kapalı kap (15-74 C aralığı için) deneyi ile parlama noktası belirlenmektedir (TS 1171, 2006). Mevcut bir malzemenin parlama noktasının biliniyor olması, imalat uygulamaları sırasında ısıtılırken oluşabilecek herhangi bir tutuşma ve yangın durumlarının önlenmesi yönünden çok önemlidir Kullanılan aletler Cleveland cihazı: Deney kabı, ısıtıcı, ısıtma levhası ve destekten meydana gelir (Şekil 3.19). Kalkan: 46*46*61 cm ebatlarında amyanttan veya saçtan yapılmış, altı üstü ve ön cephesi açıktır. Termometre: o C aralığında ölçüm yapabilecek termometre. Şekil Parlama noktası deney cihazı Deneyin yapılışı Bitümlü malzeme uygun bir akıcılığa kadar ( o C) ısıtıldıktan sonra, kap yüzeyinde hava kabarcıkları görülmeyecek şekilde kabın düzey çizgisine kadar doldurulur. Deney alevciliğinin çapı 4 mm olmalıdır. Deney başlangıcında uygulanan sıcaklığın hızı, parlama noktasına yaklaşıncaya kadar dakikada o C olmalıdır. Parlama noktasına 280 o C yaklaşıldığı andan başlayarak ısıtma hızı dakikada ortalama 5,5 o C olmalıdır. Parlama noktasına 280 yaklaşıldığı andan başlayarak termometrenin her 3 o C yükselişinin o C

56 46 ardından deney alevciği numunenin üstünden bir kes geçirilir. Alev kabın üzerinde yaklaşık bir saniye içinde geçmelidir. Numune yüzünün herhangi bir noktasında, parlama görüldüğü anda termometrede okunan sıcaklık parlama noktası olarak kaydedilir. Bazı durumlarda deney alevciğinin çevresinde oluşan mavimsi alev gerçek parlama ile karıştırmamak gerekir. Parlama noktası tespit edildikten sonra ısıtmaya aynı hızla devam edilir. Alev temasında numune, 5 saniyeden fazla süre ile yandığı anda termometreden okunan sıcaklık yanma noktası olarak kaydedilir (URL 4) Sonuçlar Deney numunesinin en az 5 sn süre ile yandığı andaki sıcaklık değeri asfalt çimentosunun parlama noktasıdır Özgül ağırlık deneyi Bitümlü maddelerin özgül ağırlığı, bunların 25 C de hacmi bilinen bir miktarının ağırlığının, aynı sıcaklıkta ve aynı hacimdeki suyun ağırlığına bölünmesinden elde edilen orandır. Bir bağlayıcının özgül ağırlığı başlıca iki bakımdan önemlidir. Birincisi; çok defa ağırlıkla hacim arasındaki bağıntının bilinmesi faydalıdır. Bitümlü kaplamalara ait şartnamelerde oranlar ağırlıkça yüzde cinsinden belirtilir. Buna karşılık bağlayıcılar çok defa hacimce ölçülür. Sıcak karışımlarda ise bağlayıcının genleşme katsayısının belirlenmesi faydalıdır. Böylece herhangi bir sıcaklıktaki özgül ağırlık hesaplanabilir. İkincisi; hidrokarbonlu bağlayıcının cinsinin bilinmesi açısından özgül ağırlık önemlidir (Umar ve Yayla, 1994) Kullanılan aletler Piknometre: Camdan yapılmış, konik veya silindirik biçimde bir piknometre (Şekil 3.20).

57 47 Su banyosu: İstenilen sıcaklığa ± 0,5 ºC duyarlılıkla ayarlanabilecek bir su banyosu. Terazi: 0,1 mg hassasiyetle tartım yapabilen bir analitik terazi. Şekil Piknometre tüpü Deneyin yapılışı Piknometre analitik terazide tartılır ve bu tartım kaydedilir (a). Daha sonra 25 ºC de bulunan damıtılmış su ile doldurulur ve kapağı sıkıca kapatılır. Su ile dolu piknometre tekrar tartılır ve kaydedilir (b). Eğer deney numunesi yeterli akıcılığa sahip değilse bir miktar ısıtılarak yeterli akıcılığa getirilir. Piknometre yaklaşık olarak yarısına kadar bu numuneyle doldurulur. Piknometre daha sonra içindeki numune ile birlikte oda sıcaklığına kadar soğutulur ve kapağı ile birlikte tartılır (c). Teraziden alınan piknometrenin içerisindeki bitümlü maddenin üzeri damıtılmış su ile doldurulur ve kapağı sıkıca yerleştirilir. Sonra sıcaklığı 25 ± 0,5 ºC de tutulan su banyosuna tamamen batırılır. Piknometre bu durumda 30 dakika tutulduktan sonra dışı iyice kurulanır ve tartılır (Özen, 2005). (d) Sonuçlar Bitümün özgül ağırlığı;

58 48 c a b a d c (1) formülüyle bulunur. Bulunan özgül ağırlık değerler arasındaki farklar 0,005 gramı geçmemelidir Asfalt Katkı Maddeleri ve Bitümün Modifiye Edilmesi Asfalt katkı maddeleri kullanılan bitümün veya karışımın özelliklerini iyileştirmek amacıyla kullanılırlar. Ülkemizde son yıllarda katkı maddelerinin kullanımı artmış ve bu konu üzerinde yapılan çalışmalar çoğalmıştır. Bitümlü sıcak karışımlarda katkı maderinin önem kazanmasının sebepleri şöyle sıralanabilir. Ham petrol fiyatları her zaman yükseliş tehlikesi içerir. Asfalt kaplamaların uzun süre hizmet edebilmelerini sağlamak. Karışımların stabilitelerini arttırmak. Akmayı ve kusmayı azaltmak. Kayma direnci yüksek kaplamalar elde etmek. Yaşlanmaya karşı direncini arttırmak. Daha esnek kaplamalar dizayn ederek oluşabilecek kalıcı deformasyon miktarlarını minimize etmek. Düşük kaliteli olan agregaların kullanılabilirliği sağlamak. Yüksek dingil yüklerine karşı tekerlek izi oluşumunu azaltmak. Bazı maddelerin geri dönüşüm olarak kullanılmasına olanak sağlamak. Yakıt dökülmelerine karşı daha dirençli bir yapı meydana getirmek. Bağlayıcıya veya karışıma çeşitli katkı maddeleri ilave edilmesiyle bu özellikler tam olmasa da kısmen sağlanabilmektedir (Çubuk, 2007). Kullanılan birçok asfalt katkı malzemesi bulunmakla birlikte birçoğu kendilerinden beklenen iyileştirmeyi sağlayamamaktadırlar. Bu nedenle katkı maddeleri üretilmeden ve piyasaya sürülmeden teknik çalışmalar doğru yapılmalıdır.

59 49 Bitümlü sıcak karışımlar ile inşa edilmiş asfalt kaplamalarda oluşan problemlerin ortadan kalkması için: Çeşitli dizayn yöntemleri geliştirilebilir. Teknik şartnameler gözden geçirilebilir. Kalite kontrolün inşaat sırasında iyileştirilebilir. Kullanılan bağlayıcı sistemlerin geliştirilmesi iyi sonuçlar verebilir. Sayılan tüm bu etmenler bitümlü sıcak karışımların özelliklerini katkı maddelerine ihtiyaç duyulmadan doğal olarak iyileştirebilir. Bitümlü sıcak karışımlarda kullanılan katkı maddelerinin birçoğu bitümün özelliklerinin ve performansının yükseltilmesi için kullanılır. Yani katkı katılmak suretiyle bitüm modifiye edilir. Bitüm, tüm bitümlü karışımların viskoelastik karakteristiklerinden sorumlu olduğu için, üst yapının performansı üzerinde önemli bir rolü vardır. Kalıcı deformasyona ve çatlamaya karşı direnç tipik örneklerdir. Genel olarak, bitümlü bir malzemede viskoz akışa atfedilen geri dönmeyen deformasyon (şekil değiştirme), hem sıcaklık hem de yükleme zamanı ile birlikte artar. Bunun etkisi Şekil 3.21 de gösterilmektedir. Şekil 3.21 de bitümlü bir malzemenin basit sünme deneyine karşı tepkisini göstermektedir (Brown ve ark., 1990). Uygulanan yüklemeden kaynaklanan şekil değiştirme, anlık bir elastik tepki şeklinde olmakta ve ardından yük ortadan kaldırılana dek kademeli bir artış gözlenmektedir. Deformasyonun zamanla değişimi malzemenin viskoz davranışına bağlıdır. Yük kaldırıldığında, elastik deformasyon anında geriye çekilmekte, zaman geçtikçe de bir miktar daha toparlanma meydana gelmektedir. Bu durum, "gecikmiş elastisite" olarak adlandırılmaktadır. Sonunda, geri kazanılamayan kalıcı bir deformasyon kalmakta olup, bu doğrudan viskoz davranışın bir özelliğidir (Read ve Whiteoak, 2003). Bitümlü bir malzemenin elemanında araç tekerleklerinden oluşan bir yüklemeye karşı gösterdiği tepki Şekil 3.22 de verilmiştir. Burada, elastik tepkinin iki bileşenini birbirlerinden ayırt edebilmek imkânsız olmakla birlikte, küçük miktarda kalıcı şekil değiştirme ile daha büyük oranda elastik şekil değiştirme belirtilmektedir. Şekil 3.22 de tek bir yük darbesi için gösterilen kalıcı şekil değiştirme aslında çok küçüktür. Ancak kaplamaya buna benzer milyonlarca dingil yükü uygulanması sonucunda kalıcı şekil

60 50 değiştirmelerin toplamı büyük bir miktara ulaşacak ve kaplama yüzeyinde kalıcı deformasyon oluşacaktır (Brown ve ark., 1990). Yukarıda açıklananlardan, yüksek ortam sıcaklığında ve trafiğin yavaş hareket ettiği veya hareketsiz olduğunda neden daha fazla deformasyon olduğu anlaşılmaktadır. Şekil Statik yükleme viskoelastik tepki (Brown ve ark., 1990). Şekil Hareketli tekerlek yüküne viskoelastik tepki (Brown ve ark., 1990) Modifikasyon, yol üstyapılarında kullanılan bağlayıcının veya karışımın performansını arttırmak amacı ile bağlayıcının içine çeşitli katkı maddelerinin belirli oranlarda ve şartlarda karıştırılması olarak tanımlanmaktadır (Malkoç, 2002).

61 51 Son dönemlerde kullanımı hızla artmakta olan modifiye katkı maddelerinde hammadde olarak çoğunlukla polimerler kullanılır. Bu nedenle modifiye katkı maddeleri polimer olanlar ve polimer olmayanlar olarak sınıflandırılırlar. Çizelge 3.15 de bu sınıflandırma tipleri verilmiştir. Oldukça yüksek olan molekül ağırlıklı uzun zincirli polimerler, farklı ölçütlere dayanılarak sınıflandırılmaktadır. Yöntemlerden birisi, polimerleri elastomerler ve plastomerler olarak iki genel kısımda incelemektedir. İki kısım arasındaki temel fark, deformasyona karşı direnç mekanizmalarıdır. Elastomerlerin yük-deformasyon davranışı, kauçuk (rubber) bandın davranışına benzemektedir. Şöyle ki, çekme gerilmesinin artmasıyla uzama artmakta, yükün kalkmasıyla başlangıçtaki durumuna dönebilmektedir. Diğer yandan, plastomerler yüksek erken dayanım oluşturmakta fakat daha az esnek ve yüksek şekil değiştirmelerde elastomerlerden daha kırılgan olmaktadırlar (Mostafa, 2003). Çizelge Bitüm modifikasyon tipleri (Sağlık, 2006) Bitüm Modifikasyon Tipleri Modifikasyon Tipleri I. Polimer olmayan katkı ile modifikasyon 1. Filler 2. Soyulma önleyici katkılar 3. Ekstenderler 4. Anti-oksidananlar 5. Organo-mefal bileşimleri 6. Diğerleri Örnekler Kil, karbon siyahı, uçucu kül Organik aminler ve amidler, sülfür Çinko, antioksidanlar, Kurşun antioksidanlar, phenolikler, Organo manganez bileşimleri, Organo karbon bileşimleri II.Polimer Modifikasyon 1. Plastikler a. Termoplastikler b. Termosetler Polietilen (PE, Polipropilen (PP) Polivinil ktorid (PVC), Polistren (PS Etilen vinil asetat (EVA) Epoksi reçineler 2. Elastomerler a. Doğal kauçuklar b. Yapay elastomerler Sentetik-butodien kopolirner (SBR) Stranbutodianstran kopolimer (SBS), Etilen-procplendien harmoliper (EPDM) Isobüten-İsopren kopolirner (IIR) 3. İşlenmiş kauçuklar 4. Fiberler * Polyester, fiberler, Polipropan III. Kimyasal reaksiyon modifikasyonu Katkı reaksiyonu, Bitüm+Sülfürj, Bitüm+Nitrik asit

62 52 Kullanılan bazı fiber çeşitleri Çizelge 3.16 da verilmiştir. Çizelge Fiberler (*) (Sağlık, 2006) Bazı Başlıca fiber malzemeleri Yapay fiberler Doğal fiberler Organik tip İnorganik tip Selülöz Polipropilen Karbon Yün Polyester Poliüretan Cam Asbestler (Slikat) Aromatik polimidler Çelik Asfalt kaplamalarda kullanılan bazı modifiye katkıların bitümün özellikleri üzerindeki etkileri Çizelge 3.17 de verilmiştir. Çizelge Modifiyelerin etki alanları (Sağlık, 2006) Değişmiş Sonuç Özellikleri ile Bazı Yaygın Kullanılan Modifiyelere Etkidiği Özellikler Kimyasal katkıların rolü Yağ Filler tozu Fiberler Balmumu APP (Ataktik polipropilen) EVA (Etilen vini asetat) Bitümün yapısı Bağlayıcılık Viskozite Penetrasyon değeri Yumuşama noktası Yumuşama noktası Viskozite Sertlik Yoğunluk Maliyet Mekanik sağlamlık Tiksotropık Çatlak direnci Viskozite Viskozite (sıcak) Sertlik (soğuk) Bağlayıcılık Adezyon Sertlik Penetrasyon değeri Frass kırılma noktası Yumuşama noktası

63 53 SBS (stren-butodien-stren) Solvent Emülsifikasyon Islatma ajanları Penetrasyon değeri Yumuşama noktası Elastik geri dönüş Düşük sıcaklık kırılganlığı Viskozite Viskozite Islatma kabiliyeti Uygulama sıcaklığı Islatma kabiliyeti Adezyon Yol üstyapı kaplamalarında belli bazı sorunlara karşılık kullanılabilecek modifiye katkı türleri Çizelge 3.18 de verilmiştir. Çizelge Üstyapı problemlerine karşılık gelen modifiyeler (Sağlık, 2006) Üstyapının İyileştirilmesi İçin Kullanılan Katkılar Problem Türü Yaşlanma Yorulma Kalıcı deformasyon Isısal çatlamalar Modifiyeler SBR (Stren-butodien) Oksidan Antioksidan Mineral fiber SBR (Stren-butodien) EVA (Etil vinil asetat) Oksidan SBS (Stren-butodİen-stren) Mineral filler SBS (Stren-butodien-stren) Ekstender (Genleştirici) Pr Plast S ve bazı katkı maddeleri Ülkemizde bitümlü sıcak karışımlarda birçok katkı maddesi kullanılmaktadır. Bunlardan bir kısmı bitümü modifiye ederek karışım özelliklerini iyileştirir. Diğer katkı maddeleri de bitüm özelliklerinden bağımsız olarak karışım özelliklerini iyileştirir. En çok kullanılan katkı maddeleri aşağıda verilmiştir.

64 Pr Plast S PR PLAST S renkli 0/5 mm daneli halde, rejenere polyolefinden elde edilmekte ve bitümlü karışımlara doğrudan eklenmektedir. Tambur tipi plentler için büyük torbalar halinde ( kg), yığın tipi plentler için batch kapasitesine göre 7-12 kg eriyebilir torbalarda hazırlanmaktadır (URL 5). Şekil 3.23 ve Şekil 3.24 deki görünüme sahip bu katkı malzemesi karışıma % 0,4-1,0 arasında katılır. Şekil Pr Plast S katkı asfalt katkı maddesi Bitümlü sıcak karışımların birçok özelliğinde iyileştirme sağlamakla birlikte bazı avantajları aşağıdaki gibi sıralanabilir. Bitümlü sıcak karışımın tekerlek izi oluşumuna karşı mukavemetini önemli ölçüde arttırır. Düşük sıcaklıklarda karışımın esnekliğini ve kohezyonunu arttırır. Karışımın yorulmaya karşı mukavemetini iyileştirir. Üretimi ve kullanımı esnektir. Soğuk depolanabilir. Modifiye bitüm tesisi gerektirmez. Sert Çekirdek Etkisi Blok Etkisi Bitüm Etkisi Şekil Pr Plast S katkı malzemesinin karışımdaki etkisi

65 55 Katkı maddesi asfalt plenti tipine göre Şekil 3.25 ve Şekil 3.26 deki düzeneklerin kurulmasıyla karışımlarda kullanılabilir. Tambur Tipi Asfalt Plenti Pr Plast S İlavesi Şekil Tambur tipi plentler için katkı maddesi düzeneği Yığın Tipi Asfalt Plenti Pr Plast S İlavesi Şekil Yığın tipi plentler için katkı maddesi düzeneği Asfalt karışımının kalitesini optimize etmek için, Pr Plast S plentte karışım sırasında sıcak agregaya bitüm püskürtülmeden önce karıştırılır. Karıştırma sırasında agreganın sıcaklığı o C arasında olmalıdır Vestoplast Vestoplast plastomer grubunda bulunan etan-propan-buten den oluşan bir amorf polialfaolefindir (Şekil 3.27). Genellikle %5 oranında kullanılması önerilir.

66 56 Şekil Vestoplast asfalt katkı maddesi Elvaloy Elvaloy Dupont firması tarafından üretimi yapılmaktadır. Bitümlü bağlayıcının modifikasyonunda kullanılmak üzere geliştirilmiş olan bu katkı maddesi elastomerik termopolimerdir (Sönmez ve ark., 1999). Bu katkı maddesi bitüme %1,5-3,0 oranında ilave edilmektedir. Şekil 3.28 de katkı malzemesinin üretilmiş şekli görünmektedir. Şekil Elvaloy asfalt katkı maddesi Tnac Tnac 0-8 mm tane çapında kırılmış doğal asfalttır (Şekil 3.29). Bitümlü sıcak karışımlarda önerilen katkı miktarı, bitüm oranının %24 dür. Trinidad göl asfaltının kullanıldığı asfalt karışımlarında kaliteyi sağlamak ve sürekli kılmak için karışım süresi dikkatli bir biçimde gözlenirken ıslak karışım süresinin ( bitümün karışıma verildiği andan başlayan zaman süreci) en az 12 saniye uzatılması gerekmektedir (Sönmez ve ark., 1999).

67 57 Şekil Tnac asfalt katkı maddesi (URL 6) Gilsonite Doğal bir hidrokarbon olan Gilsonite, yapısında yüksek miktarda asfalt (%70) ve nitrojen bileşikleri (%3) ile düşük miktarlarda (%0.3) kükürt bulunmaktadır. Doğal halde (%99) saflıkta bulunmakla birlikte bitüm ile tamamen uyumludur. Bitüm içerisinde kararlı bir çözelti oluşturmakta ve uygun bir karıştırma prosesi ile homojen bir şekilde dağılmaktadır (Sönmez ve ark., 1999). Şekil Gilsonite asfalt katkı maddesi Gilsonite oldukça yüksek moleküler ağırlığa sahip, polar özellik taşıyan bir polynuclear hidrokarbondur (Şekil 3.30). Doğal bir asfalt olmasından dolayı yol yapım malzemelerinin içerisinde kolayca dağılabilmekte, sürekli ve kararlı bir asfalt bağ oluşturma görevini üstlenmektedir (Sönmez ve ark, 1999) Viatop Almanya da üretilen ve özellikle SMA (Stone Mastic Asfalt) karışımlar için kullanılan Viatop, Avrupa ülkelerinde ve Amerika da en yaygın kullanıma sahip selülozik elyaftır (Şekil 3.31). Elyaf bitüm ile karıştırılarak kullanılmaktadır. Böylece

68 58 elyafın karışım içinde topaklanmadan homojen bir şekilde dağılması sağlanır (Sönmez ve ark., 1999). Şekil Viatop asfalt katkı maddesi SBS SBS, elastomerik Stiren-Bütadiyen-Stiren blok kopolimeridir (Şekil 3.32). Uçlarda rigid polistirenlerin birbirlerine elastik polibutadiyen köprüleri ile bağlandığı sentetik kauçuklardır (Kara, 2009). Şekil SBS modifiye katkı maddesi SBS ile bitümün karışımı tamamen bir çözünme olayı olup, kimyasal bir reaksiyon değildir. SBS bitüme katıldığında, hacmi 10 kat artar ve üç boyutlu bir ağ yapısı oluşturur (Şekil 3.33). Böylece %5 oranında SBS bitüme katıldığında, %50 si polimer fazı olan bir karışım elde edilir. Böylece çok geniş bir sıcaklık aralığında viskoelastik bir yapı oluşur. Karışımın yüksek sıcaklıklarda kıvamı artarken, düşük sıcaklıklarda kırılganlığı azalır (Kara, 2009).

69 59 Şekil SBS nin yapısı SBS bitüme önceden katılarak, karıştırma yüksek sıcaklıklarda, özel modifiye bitüm tesislerinde gerçekleştirilir Forta-Fi Forta-Fi, güç dayanıklılık ve birleştirme özellikleri ile bilinen aramid, polyolefin fiberler ve diğer materyalleri içeren asfalt güçlendiricidir (Şekil 3.34). Katkı malzemesinin kullanım amacı aşağıdaki gibi sıralanabilir. Düşük maliyetle yüksek dayanımlı asfalt kaplama oluşturur. Asfalt kaplaması tabaka kalınlığını azaltır. Dayanımı arttırır. Tekerlek izi ve çatlak oluşmasını azaltır. Elastisite modülü yüksek bir asfalt karışımı oluşturur. Marshall stabilite değerini ve akma sayısını arttırır. Şekil Forta-Fi asfalt katkı maddesi (URL 7)

70 TeraGrip Bitümlü sıcak karışımlarda soyulma önleyici olarak kullanılan TeraGrip poifosforik asit esterinden oluşur (Şekil 3.35). Karışıma bitüm miktarının %0,1-0,3 ü oranında katılır. Şekil TeraGrip asfalt katkı maddesi Değişik aktiflik gruplarında sıvı veya katı halde olabilirler. Sıcak bitüm içinde uzun süre stabilitesi bozulmadan kullanılabilir. TeraGrip bitüm ile agreganın adezyonunu arttırarak indirekt çekme mukavemetini düzeltir ZycoTherm ZycoTherm nanoteknoloji, bitümün agregayı sarma özelliğini iyileştirir, sıkıştırma işleminin daha kolay ve daha sağlam olmasını, soyulmaya karşı direnci arttırır. Bitüm miktarının %0,1 i oranında karışıma ilave edilir Tekerlek İzi Oluşumu ve Tahmin Yöntemleri Tekerlek izi Tekerlek izi son yıllarda esnek yol üstyapıları için önemli bir sorun haline gelmiştir. Yolun boyuna profili doğrultusunda taşıt tekerlerinin üstyapıya temas ettiği bölümlerde oluşan kalıcı deformasyonlara tekerlek izi denilmektedir.

71 Kalıcı Deformasyon?p 61 Birinci Aşama İkinci Aşama Üçüncü Aşama Akma Noktası Yük Tekrarı Şekil Kaplama malzemelerinin tipik tekrarlı yüklemeli kalıcı deformasyon davranışı (Witczack ve El Basyouny, 2004) Yük tekrar sayısı arttığında, kalıcı deformasyon da artar (Şekil 3.36). Ancak bu artış, her bir yük tekrarında oluşan plastik deformasyonun azalması nedeniyle azalan bir artıştır. İkinci aşamada, yine hacimsel değişimden kaynaklanan sabit bir artış görülür. Bununla birlikte kayma deformasyonları da artar. Üçüncü aşamada ise, hacimsel değişme olmaksızın, yalnızca plastik kayma deformasyonları nedeniyle yüksek oranlı kalıcı deformasyon oluşur (Witczack ve El-Basyouny, 2004) Tekerlek izi türleri Zaman geçtikçe esnek yol üstyapılarında oluşan deformasyonlar, yol yapımının tamamlanması ile elde edilen yüzey kotu temel alınarak net bozulma olarak ifade edilirler. Şekil 3.37 de görüldüğü gibi net bozulmanın negatif olması çökmelerin, pozitif olması ise kabarmaların yüksek seviyede olması anlamına gelmektedir. Net Bozulma Negatif a) Alt tabakalardan kaynaklanan tekerlek izi Net Bozulma Sıfıra Yakın b) Kaplama tabakalarındaki tekerlek izi Net Bozulma Pozitif c) Üsta tabakalardaki tekerlek izi (yığılmalarla birlikte) Şekil Üstyapıda görülen bozulma şekilleri

72 62 Tekerlek izi oluşumları yapısal tekerlek izi, akma tekerlek izi, aşınma tekerlek izi ve oturma tekerlek izi olmak üzere 4 farklı biçimde gerçekleşir Yapısal tekerlek izi Bitümlü tabakaların altında bulunan bir veya daha fazla tabakada (temel, alttemel ve taban zemini), yüklerden dolayı malzeme dayanımının aşılması sonucu oluşurlar. Deformasyonlar Şekil 3.38 de gözüktüğü gibi sadece tekerlek yörüngesi etrafı boyunca oluşur ve tekerlek izi kenarlarında kabarmalar oluşmaz. Bu tür tekerlek izlerinde yüzeyde çatlaklarda oluşabilir. Şekil Yapısal tekerlek izi oluşumu Sadece tekerlek yörüngesi boyunca kaplamada oturma olmuşsa ve tekerlek yörüngesi dışında yol yüzeyinde hiçbir değişiklik yoksa yapısal tekerlek izi oluştuğu anlaşılmaktadır (Şekil 3.39). Bu tip bir tekerlek izi, daha rijit bir kaplama malzemesi kullanılması, alttaki tabakanın veya taban zemininin iyileştirilmesi ile azaltılabilmektedir (FHWA, 1995) Orjinal Profil Asfalt Kaplama Taban Zeminindeki Deformasyon Şekil Yapısal tekerlek izi

73 Tekerlek İzi Derinliği (mm) 63 Şekil 3.40 da esnek üstyapıyı oluşturan tabakaların (15 cm asfalt betonu, 20 cm bitümlü temel, 30 cm granüler alt temel) tekerlek izi oluşumundaki katkıları görülmektedir. Yük miktarı belirli bir sınırın üzerine çıktığında, yüzeydeki asfalt betonu tabakada tekerlek izi derinliği oldukça artmıştır. Bunun nedeni yüzeyde oluşan aşırı gerilme yoğunlaşmasıdır. Bitümlü temelde tekerlek izinin daha az görülmesi dikkat çekicidir (Chen ve ark., 2004) Asfalt Kaplama Bitümlü Temel Granüler Alttemel Taban Zemini 80 kn 100 kn Trafik Yükleri Şekil Esnek üstyapı tabakalarının tekerlek izi oluşumundaki katkıları (Deney yolu, Taiwan) (Chen ve ark., 2004) Akma tekerlek izi Bitümlü kaplamaların kendi içerisindeki deformasyonlar sebebiyle oluşan tekerlek izi türüdür. Daha çok ağır taşıtların tekrarlı yükleri altında düşük kayma dayanımına sahip bitümlü sıcak karışımlarda yüksek dingil yüklerinden dolayı meydana gelmektedir. Tekerlek izi etrafında kabarmalar oluşur. Akma tekerlek izi, en çok, çıkış eğimli kesimlerde, kavsak yaklaşımlarında ve kurblarda, yani ağır taşıtların hızlarını azalttığı kesimlerde ve lastik ile kaplama arasındaki değme alanında ortaya çıkan teğetsel gerilmelerin yüksek olduğu kesimlerde oluşur (Şekil 3.41). Bu tip tekerlek izi oluşumunda etkili faktörler, bitümlü karışımdaki bileşenlerin özellikleri ve karışım oranlarıdır (Verstraeten, 1995).

74 64 Orjinal Profil Zayıf Asfalt Kaplama Tabakası Kayma Düzlemi Şekil Akma tekerlek izi Bu tür tekerlek izleri daha çok karışım tasarım hatalarından kaynaklanmakla birlikte uygulamada serme ve sıkıştırma işleminin doğru bir şekilde yapılmaması da önemli bir faktördür. Deformasyonlar kayma dayanımı düşük olan bitümlü kaplamalarda yaz mevsimi boyunca yüksek sıcaklık altında, kaplama tabakasının yanal yer değiştirmesi şeklinde tekerlek yörüngesinde ortaya çıkmaktadır. Yük tekrarının artmasıyla deformasyonların ilerlemesi ve dolayısıyla akma tekerlek izinin oluşum süreci Şekil 3.42 de görülmektedir. Yük tekrar sayısı arttığında, tekerleğin altındaki kısımlarda çökmeler, kenarlarda ise yükselmeler artar. Belirli bir geçiş sayısına karşılık oluşan ortalama tekerlek izi enkesitinde, referans yol yüzeyine göre oluşan çökme ve kabarma alanları da Şekil 3.43 de görülmektedir. Alan oranı, yükselme alanlarının toplamının çökme alanına oranı olarak tanımlanır. Modifiye edilmemiş karışımlarda geçiş sayısının artmasıyla alan oranı artmaktadır. Bu durum, akma tekerlek izi oluşumunda kayma deformasyonlarının daha etkili olduğunu gösterir (Novak, 2007). Şekil Geçiş sayılarına göre ortalama tekerlek izi enkesiti (HVS, 50 o C) (Novak, 2007)

75 65 Belirli bir geçiş sayısına karşılık oluşan ortalama tekerlek izi enkesitinde, referans yol yüzeyine göre oluşan çökme ve kabarma alanları Şekil 3.43 de görülmektedir Şekil Tekerlek izi enkesitinde oluşan alanlar (HVS, 50 o C) (Novak, 2007) Aşınma tekerlek izi Taşıt lastiklerinin çivili olması nedeniyle asfalt kaplamada oluşan tekerlek izidir Şekil 3.44 de görüldüğü gibi tekerleğin yörüngesi boyunca çökme oluşurken yörüngesi dışındaki kesimde kabarmalar oluşmamaktadır. Orjinal Profil Asfalt Kaplama Şekil Aşınma ve oturma tekerlek izi Aşınma tekerlek izi asfalt kaplama yüzeyindeki agregaların kaybı nedeniyle oluşur. Agregalarda meydana gelen kayıplara genellikle mevsimsel faktörlerin ve trafik yüklerinin ortak etkisi sebep olur. Aşınma tekerlek izi oranını kış mevsiminde buzlanmanın önlenmesi için kullanılan aşındırıcı kumlar arttırabilmektedir. Ayrıca

76 66 kaplama yüzeyindeki agregaların bitüm içerisinden parçalanarak ayrılmasıyla, bu kesimlerde bitüm daha kırılgan hale gelmektedir (Foo, 1994). Çivili tekerlekler, Finlandiya, Norveç ve Romanya da ağır taşıtlarda kullanılmaktadır. Norveç, İsveç ve Finlandiya da daha hafif çivilerin kullanılmasına izin verilmiştir. Romanya da metal çivilerden lastik çivilere geçiş yapılmıştır. ABD de ise bazı eyaletlerde yalnızca hafif çivilerin kullanılmasına izin verilmiştir. Bu tekerlek izinin görülmesi nedeniyle, özellikle Kuzey Avrupa ülkelerinde daha iri tane boyutlu agrega gradasyonları kullanılmaktadır (Bowskill ve ark., 1999) Oturma (konsolidasyon-sıkışma) tekerlek izi Yüzeysel bir tekerlek izi türüdür. Asfalt kaplamaların yapımı sırasında sıkıştırmaların yetersizliğinden kaynaklanan oturmalar olarak tanımlanır. Şartnamede belirtilen sıkışma değerlerini sağlamayan bitümlü sıcak karışım uygulamaları, yüksek hava sıcaklığı altında, özellikle trafiğin yavaş hareket ettiği kavşak yaklaşımlarında ve keskin kurblarda oturma tekerlek izlerinin oluşma olasılığı yüksektir Tekerlek izi oluşum nedenleri Asfalt kaplamalarda tekerlek izi oluşumuna neden olan en önemli faktörler; agrega tipi, agrega gradasyonu, bitümlü bağlayıcı tipi, bitümlü bağlayıcı oranı, akma, stabilite değerleri, yüksek trafik hacmi ve yüksek lastik iç basınçları olarak sıralanabilir Agrega tipi ve gradasyonu Agrega kırmataş, kırılmış çakıl veya bunların karışımından ibaret olacaktır. Karışım içindeki kırmataş veya kırma çakıl temiz, sert, sağlam ve dayanıklı danelerden ibaret olacak, bütün malzemede kil topakları, bitkisel maddeler ve diğer zararlı maddeler bulunmayacaktır. Agrega sülfat, klorit, kurutma ve karıştırma sırasında veya sonradan hava etkisi ile kırılmaya yatkın olan ayrışma ürünü diğer maddeler bulunmayacaktır (KTŞ, 2013). Ağır trafikli yollarda yapılacak aşınma tabakasında, malzeme ocak durumunun uygun olması halinde, magmatik kayaçlardan üretilmiş agregalar kullanılacaktır (KTŞ, 2013).

77 67 Agrega gradasyonu hakkında çalışmalar yetersizdir. Bu yüzden agrega gradsyonunu oluşturan farklı granülometri sınıflarının, kendilerine ait oranlarının tekerlek izi oluşumuna etkisi ile ilgili genelleme yapılamamaktadır. Ancak yapılan çalışmalardan aşağıdaki sonular çıkarılmıştır (Brosseaud ve ark., 1993). 2 mm altındaki kum oranının %5 azaltılması (hava boşluğu oranındaki biraz artış), test sonundaki tekerlek izi derinliğinin %15 ile %25 arasında azalmasını sağlamaktadır. Kaba agrega oranındaki sistematik artış, tekerlek izi oluşumuna karşı direnci arttırmaktadır. Agrega gradasyonu eğrisindeki kesiklik (2/4 veya 4/6 arasında) küçük olsa bile kaplama dayanımını düşürmektedir. Bu nedenle, bu tip karışımların işlenebilirliğinin önemli olduğu ince veya çok ince tabakalarda kullanılması sınırlandırılmıştır Bitümlü bağlayıcı tipi ve oranı Bitüm asfalt kaplamalarda bağlayıcı olarak kullanılır. Uygulama yapılacak yöreye uygun bitüm sınıfının seçilmesi gerekir Asfalt kaplamalarda tekerlek izi oluştuğunda dizaynda düşünülen ilk değişiklik daha sert bitümün kullanılmasıdır. Doğru bir yaklaşım olmakla birlikte sert bitüm kullanılması, düşük sıcaklık altında asfalt kaplamada çatlakların oluşmasına neden olmaktadır. Son yıllarda dünyada asfalt katkı malzeme teknolojilerindeki gelişimle birlikte bitüm ve karışım özelliklerinde belirgin iyileştirmeler elde edilmiştir. Özellikle polimer esaslı katkılar ile modifiye edilmiş bitümlü bağlayıcıların kullanılması, daha ince tabakalar ile daha fazla tekerlek izi direncine sahip karışımların tasarlanmasını sağlamıştır. Bitümlü bağlayıcıları, tekerlek izi performansları açısından karşılaştırmak için kullanılan ölçütlerden bir tanesi yumuşama noktası (halka bilye sıcaklığı) olmaktadır. Çünkü bazı durumlarda Özellikle yumuşama noktası 60 o C den küçük ise sıcaklığa duyarlılığında göz önüne alınması gerekmektedir. Tekerlek izi oluşumuna duyarlı bitümlü bağlayıcılar için, yumuşama noktası ile tekerlek izi derinliği arasında çok yüksek bir korelasyon bulunmuştur. Yumuşama noktasındaki 5 ile 6 o C lik artış,

78 Tekerlek İzi Derinliği % 68 karışımın davranışı üzerinde önemli bir etkiye sahip olup tekerlek izi oluşumunun % 20 daha fazla oluşmasına neden olmuştur (Brosseaud ve ark., 1993). Bitümlü bağlayıcı oranı arttıkça, tekerlek izi oluşum hızı artmaktadır. Şekil 3.45 de %4, %5,3 ve %6,60 bitüm yüzdeli karışımlar sırasıyla A1, A2, A3 olarak isimlendirilmiş ve tekerlek izi deneyi için 100±5 mm kalınlığında kirişler üretilmiştir. Numunelere tekerlek geçişi uygulandığında % bitüm oranına sahip kirişte kiriş kalınlığının %4 ü, bitüm oranı %5,30 olan kirişte kiriş kalınlığının %5 i kadar tekerlek izi oluşmuştur. Bunun yanında 1000 tekerlek geçişi uygulanan ve %6,60 bitüm oranına sahip kirişlerde ise kiriş kalınlığının %10 u kadar tekerlek izi oluşmuştur A1 A2 A Deney Tekerleği Geçiş Sayısı Şekil Bitümlü bağlayıcı oranının tekerlek izi oluşumuna etkisi (Brosseaud ve ark., 1993). Karışımdaki bağlayıcı oranı optimum bağlayıcı oranından çok fazla ise karışımın stabilitesi ve rijitliği çok düşüktür. Trafik yükleri etkisiyle kaplamada derin tekerlek izi oluşur Hava boşluğu oranı Asfalt kaplamada hava boşluğu tekerlek izi oluşumuna neden olan en önemli faktörlerden biri olarak kabul edilmektedir. Hava boşluğu oranı, şartnamede belirtilen tolerans limitlerinin ne altında nede üstünde olmalıdır. Çünkü düşük hava boşluğu oranlarında agregalar arası boşluğun tamamına yakını bitümle dolmakta ve ağır trafik yüklerinden dolayı, kaplama sıvı gibi davranarak tekerlek izi oluşumuna karşı dayanımı azaltmaktadır. Yüksek hava boşluğu oranlarında da ağır trafik yükleri tekerlek izi oluşumuna neden olur. Brosseaud ve arkadaşları tarafından 1993 yılında yapılan

79 Tekerlek izi oranı 69 araştırma neticesinde Şekil 3.46 daki grafik elde edilmiştir. Bu grafiğe göre %4 hava boşluğu oranlarında asfalt karışımda en az tekerlek izi oluştuğu tespit edilmiştir Hava boşluğu oranı,% Şekil Tekerlek izi-hava boşluğu ilişkisi Karayolları Teknik Şartnamesine göre asfalt kaplama binder tabakasında hava boşluk oranları %4-6 değerleri arasında, aşınma tabakasında ise %3-5 değerleri arasında olması istenmektedir Stabilite ve akma Bitümlü sıcak karışım dizaynlarında genellikle Marshall Tasarım Yöntemi kullanılır. Son yıllarda tekerlek izi tahminlerinde çeşitli deney aletleri kullanılmakla birlikte önceki yıllarda ise asfalt karşımı stabilite ve akma değerleri kullanılmaktaydı. Akma değeri beton asfalt kaplamaların trafik yükleri altındaki davranışlarını belirleyen, beton asfaltların plastiklik ve esneklik özelliklerini yansıtan bir değeridir. Marshall numunelerinin kırıldığı yüke tekabül eden deformasyonunu temsil eden akmanın değeri sıkışmış karışımların iç sürtünmesinin bir ölçüsüdür ve akma değeri ile iç sürtünme arasında doğrusal ters bir ilişki vardır. Şartnamelerde belirtilen en yüksek akma değeri, karışımın plastikliğini ve kullanılabilecek en yüksek bağlayıcı yüzdesini, en alt değeri ise karışımın gevrekliğini ve dayanıklılığını kontrol eder (Umar ve Ağar, 1991). Karayolları Teknik Şartnamesine göre bitümlü sıcak karışım stabilite-akma değerleri binder ve aşınma tabakası için Çizelge 3.19 da verilmiştir.

80 70 Çizelge Şartname stabilite ve akma Değerleri (KTŞ, 2013) Özellikler Marshall stabiliesi, kg Binder Aşınma Min. Maks. Min. Maks Akma, mm Yüksek trafik hacmi ve lastik basınçları Geçtiğimiz son 30 yılda taşıt lastik basınçları artmıştır lı yıllarda AASHTO yol testlerinde lastik hava basınçları psi iken bugün 100 psi yi aşmıştır (Wang ve ark., 2003). Kamyon lastik tipleri yirmi yıl öncesine göre farklılık göstermektedir. Günümüzde ağır taşıtlarda yakıt tasarrufu ve yüksek güvenlik için radyal lastikler kullanılmaktadır (Myers ve ark., 1998) Tekerlek izi tahmininde yapılan deney çalışmaları Bu test yöntemlerinin her biri farklı bir sistemde sıcak karışım numuneleri üzerinde iz oluşturduğundan birbirlerinden farklı sonuçlar ortaya çıkmaktadır. Örneğin Almanya da metal tekerlek kullanılırken İngiltere, Fransa ve Amerika da lastik tekerlek kullanılmaktadır (Tayfur, 2001). Mühendisler bu deney yöntemlerini karışım dizaynlarını doğrulamak için kullanabilecekleri gibi kalite kontrol amaçlıda kullanabilirler. Deneyler gerçek tekerlek izi (arazi) tahmininde değil, karışım kriterlerini olumlu/olumsuz doğrulamak için kullanılır (Williams ve Prowell, 1999) Georgia tekerlek izi deney aleti Georgia tekerlek izi cihazı 1980 lerin ortalarında Georgia Teknoloji Üniversitesinin ulaşım bölümünde geliştirilmiştir (Choubane ve ark., 1998). Bu tekerlek izi testinde sınırlı asfalt kiriş numunelerinin kullanılabilmesi başlıca avantajlarındandır. Deney numuneleri üstünde monte edilmiş sert basınçlı bir hortum sayesinde asfalt betonu kirişleri test edilir (Şekil 3.47). Deneyde kullanılan kiriş boyutları genelde 300

81 71 mm uzunlukta, 125 mm genişlikte ve 75 mm yüksekliğe sahiptirler. Deney sıcaklığı 35 o C den 60 o C ye kadar değişmektedir. Numuneler %4-7 arası hava boşluğunu sağlayacak şekilde hazırlanarak 690 kpa basınçlı pnömatik lineer hortum üzerine 445 N yük uygulanarak gerçekleştirilir ve 8000 yük döngüsünde yapılır. Test işlemi tamamlandıktan sonra oluşan tekerlek izi miktarı ölçülerek tespit edilir. Şekil Georgia tekerlek izi deney aleti (Kandhall ve Cooley, 2002) Asfalt kaplama deney aleti (APA) APA, Georgia tekerlek izi cihazının modifiye edilmiş şeklidir ve ilk kez 1996 yılında APT (Asphalt Pavement Technology) tarafından üretilmiştir. APA, HMA karışımlarının tekerlek izi, yorulma ve su direncini değerlendirmek için kullanılmaktadır. APA, Georgia tekerlek izi cihazının yenisi olduğu için aynı tekerlek izi deney prosedürleri takip edilmektedir. Bir tekerlek, basınçlı lineer bir hortum üzerine yüklenir ve tekerlek izi oluşturmak için ileri geri yuvarlanır (Şekil 3.48). Çoğu deneyler 8000 yükleme döngüsünde gerçekleştirilir. Georgia tekerlek izi cihazından farklı olarak numuneler su içerisine batırılmış şekilde de test edilebilir (Kandhall ve Cooley, 2002). Şekil APA tekerlek izi deney aleti

82 72 APA için deney numuneleri, hem silindirik hem de kiriş şeklinde olabilmektedir. Günümüzde en çok kullanılan kiriş numune sıkıştırma metodu, asfalt vibratörlü sıkıştırıcıdır (asphalt vibratory compactor). Fakat bazı araştırmacılar, kirişler için lineer yoğurmalı sıkıştırıcılar kullanmaktadır. Silindirik briketler için en yaygın olarak kullanılan sıkıştırıcı, dönel sıkıştırmadır (gyratory compactor). Deneyler, ayrıca gerçek kaplamadan alınan silindirik veya levha karotlara da yapılabilmektedir. APA için deney sıcaklığı 40 ile 60 o C arasındadır. Tekerlek yükü ve hortum basıncı sırasıyla 445 N ve 690 kpa (100 psi) olarak Georgia tekerlek izi cihazı ile aynıdır (Cooley ve ark., 2000) Fransız tekerlek izi deney aleti Deney Fransa da geliştirilmiştir. Tekerlek izine maruz kalacak sıcak karışımları değerlendirmek amacıyla kullanılır (Şekil 3.49). Belirli bir sıcaklık altında, hareketli 2 adet tekerlek etkisiyle numuneler üzerinde oluşan deformasyonları ölçer. Laboratuvarda hazırlanmış numeneler üzerinde deney yapılabileceği gibi, bitmiş asfalt kaplamalardan kesilen numuneler üzerinde de bu deney yapılabilir. Kesilecek numuneler kalıp boyutları uygun olmalıdır. Şekil Fransız tekerlek izi deney aleti (LCPC) Bu test cihazı, aynı anda iki numuneyi test edebilmektedir. Isı ayarlı ana ünite ile numunenin hazırlandığı sıkıştırma ünitesi olmak üzere iki ayrı bölümden oluşmaktadır. Boyutları 500 mm x 180 mm x (20 100) mm olan numuneler, LCPC tekerlekli sıkıştırıcı (sıkıştırma ünitesi) da sıkıştırılır (Cooley ve ark., 2000). Binder ve aşınma tabakaları için genellikle 60 o C kullanılır. Yükleme 87 psi basınca sahip lastik tekerleğe 5000 N yük uygulanarak gerçekleştirilir.

83 73 Hazırlanan numuneler düzgün bir yüzeyli olmalıdır fakat maksimum dane boyutu 20 mm den büyük olan karışımlar, sıkıştırmadan sonra kaba bir yüzeye sahip olabilirler. Sıkıştırma işlemi dakikada tamamlanır. Sıkıştırılmış numuneler 7 gün oda sıcaklığında bekletilirler. Deneye başlamadan önce numunelerin birim hacim ağırlıkları hesaplanır. Deneyde iki numuneye de uygulanacak tekerlek yükleri, asimetrik basınçlardan kaçınmak için eşit olmalıdır. İki numunenin de aynı özelliklere sahip olması gerekmez. Başlangıçta karışımın sıkışması ve düzgün bir yüzeye sahip olması için 15~25 o C de 1000 devir uygulanır (yaklaşık 15 dk.). Bu işlemden sonra referans yüzeyi belirlemek için, hassasiyeti 0.1 mm olan bir ölçerle 15 standart noktadan ölçüm alınır. Numuneler 12 saat 60±2 o C ye kadar ısıtılır. Gerekli sıcaklığa ulaşıldığında deneye başlanır ve ortalama tekerlek izi derinlikleri elle ölçülür. Bu ölçümler: 50 mm kalınlık için 30, 100, 300, 1000 ve 3000 devirde; 100 mm kalınlık için 300, 1000, 3000, ve devirde alınır. 100 mm kalınlık için numunenin 3000 devirden önce bozulma durumu varsa, 30 ve 100 devirlerde de tekerlek izi derinliği ölçümü yapılır. Numunenin başlangıç kalınlığına göre, oluşan tekerlek izi derinliğinin ortalama yüzdesi hesaplanır. Fransız şartnamesine göre: 50 mm lik numune için 1000 devirde ortalama tekerlek izi derinliği %10 ve 3000 devirde ortalama tekerlek izi derinliği %20; 100 mm lik numune için devirde ortalama tekerlek izi derinliği %10 kabul edilebilir düzeydedir ( Purdue Üniversitesi laboratuar tekerlek izi deney aleti PurWheel olarak isimlendirilen bu deney aleti Purdue Üniversitesi tarafından geliştirilmiştir (Şekil 3.50). Purwheel cihazı tekerlek koşullarını simile etmek için geliştirilmiştir (Hua, 2000). Deney cihazında, asfalt kaplamadan kesilen veya laboratuvarda sıkıştırılan numuneler üzerinde deney yapılabilmektedir. Numuneler 310 mm uzunluğunda 290 mm genişliğindedir. Sıkıştırılan numuneler lineer bir kompaktör (sıkıştırıcı) kullanılarak hazırlanmaktadır. Bu kompaktör Hamburg Test numunelerinin hazırlanmasında kullanılan cihaza benzer özelliklerde geliştirilmiştir (Habermann, 1994). Ancak yapılan bazı değişikliklerle daha büyük numunelerin hazırlanması sağlanmıştır. 125 mm kalınlığa kadar deney numuneleri kompaktörle sıkıştırılabilmektedir. Test briketleri %6-8 hava boşluğunda sıkıştırılır.

84 74 Şekil PurWheel Deney Cihazı Numunelere hem kuru hem de ıslak koşullar altında deney yapılabilmektedir. Suya karşı duyarlılık; ıslak şartlarda 12,7 mm tekerlek izi oluşması için yapılan yükleme döngüsü sayısının, kuru koşulda 12,7 mm tekerlek izi oluşması için yapılan yükleme döngüsü sayısına oranı olarak tanımlanır. 12,7 mm tekerlek izi derinliği iyi ve kötü performanslı karışımlar arasında ayırt edici olarak kullanılmaktadır. Numunelerin yüklenmesi havalı tekerlek kullanılarak gerçekleştirilmektedir. Numuneye 620 kpa lık bir temas basıncı uygulanır. Bu, 793 kpa ile şişirilmiş tekerlek üzerine 175 kg lık yük uygulanarak gerçekleştirilmektedir. Deney tekerlek geçişi veya 20 mm tekerlek izi oluşana kadar devam ettirilir. 332 mm/sn yükleme hızı kullanılır. Pur Wheel, Hamburg tekerlek izine oldukça benzerdir ancak Pur Wheel de ayrı bir özellik, istenildiğinde tekerleklerin birleştirilebilmesidir (Brown ve ark., 2001) Hamburg tekerlek izi deneyi (HWTD) Hamburg tekerlek izi cihazı, sıcak su içerisine batırılmış asfalt betonu numunelerinin yüzeyleri boyunca, çelik bir tekerleğin hareketiyle oluşan tekerlek izi ve su hasarının birleştirilmiş etkilerini ölçer. Tekerlek geçiş sayısı den hemen sonra bazı karışımların sudan dolayı hasara uğradığı görülmüştür. Cihaz 1970 de Esso A.G. tarafından Hamburg da geliştirilmiştir (Romero ve Stuart, 1998). Araştırmacılar bitümlü sıcak karışımların nem duyarlılıklarının tahmininde Hamburg tekerlek izi deneyini kullanabilirler. Deney sonuçlarını etkileyen çeşitli değişkenler şunlardır:

85 75 agrega kalitesi, deney sıcaklığı, bitüm sertliğidir. Bu değişkenler arazi nem duyarlılığı tahmininde önemlidir yılında Colorado Ulaştırma Departmanında yapılan bir araştırmada nem hassasiyeti altında tekerlek izi için en iyi sonuçları Hamburg Tekerlek İzi Deneyi yönteminin verdiği tespit edilmiştir (Izzo ve ark., 1999). Şekil 3.51 de gözüken deney aletinde paslanmaz çelikten 203 mm çapında ve 47 mm genişliğinde iki adet tekerlek bulunmaktadır. Tekerlekler üzerine uygulanan yük 705 N dur. Uygulanan bu yük ile oluşan temas basıncı çift dingile sahip kamyon arka lastiğinde oluşan basıncı taklit eder. Deney işlemi tamamlandığında kaldırma sistemiyle tekerler yukarı kaldırılır. Tekerlek izi deneyi o C aralığında yapılabilmektedir ancak genellikle kullanılan sıcaklık 50 o C dir. Çelik tekerlerin kullanıldığı deneyler için EN ve AASHTO T324 standardı temel alınmaktadır. Şekil Hamburg tekerlek izi deneyi test aleti (HWTD) Çizelge 3.20 de deney aletine ait bağlantı noktaları verilmiştir. Bu bağlantılar sağlanmadan deney işleminin başlatılması mümkün değildir.

86 295 mm 76 Çizelge Cihaz bağlantı elemanları No Açıklama 1 Güç kablosu soketi 2 Bilgisayar USB bağlantısı 3 Su tahliye vanası 4 Su çıkış noktası 5 Su giriş noktası Deneyde kullanılan numuneler Şekil 3.52 de görülen çelik kalıp veya silindirik kalıp gibi olabilmektedir. Kalıpların boyutları mm dir. Kesit kalınlıkları mm arasındadır. Hazırlanan numuneler çelik kalıp içerisine yerleştirilerek aynı anda her iki numuneye de deney uygulanabilmektedir. Şekil Tekerlek izi deneyinde kullanılan çelik kalıplar (400x300 mm) (Anonymous, 2013) Silindirik briket şeklinde hazırlanan numuneler yüksek yoğunlukta polietilen kalıplar içerine de konulup deney yapılabilmektedir. Hazırlanan silindirik numene çapı 150 mm dir. Çelik tekerler Şekil 3.53 de görülen hareket yolunu izler ve yatayda ilerigeriye doğru 230 mm hareket eder. Tekerleğin ileriye ve geriye birer hareketi bir döngüyü ifade eder. Geçiş hızı dakikada döngü (40-60 geçiş) olarak ayarlanabilmektedir. Kalınlık = 60 mm Yüksek Yoğunlukta Polietilen Levha 152 mm kalıp 40 mm 40 mm 150 mm örnek Tekerlek yolu 7.5 mm 7.5 mm 365 mm (a) (b) Şekil Silindirik numune boyutları ve tekerlek hareket yolu

87 77 yerleştirilirler. Çelik kalıplara konulan numuneler deney cihazına Şekil 3.54 deki gibi Şekil Kalıplara konulan numunelerin deney cihazına yerleştirilmesi Deney aletinin kendine ait programı vardır. Program bilgisayarda aktif hale getirildikten sonra Şekil 3.55 de verilen ana modül görüntülenir. Şekil Tekerlek izi deneyi programı ana modülü Seçilen deney tipine göre ana modül ekran rengi değişmektedir. Yeşil ekran rengi deneyin sulu ortamda, mavi ise kuru ortamda yapıldığını ifade eder. Ana modülde aşağıda belirtilen fonksiyonlar kontrol edilir: A olarak gösterilen menü içerisinde Language sekmesinde programın dili değiştirilir (Şekil 3.56). Farklı dil seçenekleri kullanıcılar için avantaj sağlar. File sekmesinde ise diğer özellikler yanında çıkış komutu da yer alır.

88 78 Şekil Dil seçenekleri sekmesi B olarak gösterilen bölüm içerisinde deformasyon (mm cinsinden), sıcaklık ( o C cinsinden) ve deney hızı (döngü/dakika cinsinden) okunur (Şekil 3.57). Birimler genel ayarlar (general settings) kısmından değiştirilebilmektedir. Deney yapılırken her iki numuneye ait deformasyon, sıcaklık ve tekerlek hızı ekrandan okunabilmektedir. Stand-by (teste başlanılması uygun, komut bekleniyor), pre heating (ön ısıtma), delayed started (test başladı fakat cihaz hala ön ısıtma aşamasında ve tekerlekler hareket etmiyor), test running (tekerleklerin hareketi sonucu test süreci işliyor) ve test completed (test (max. devir sayısı veya max. tekerlek izi derinliği gibi ayar limitlerinin aşılması veya deneyin durdurulmasından dolayı) tamamlandı) olmak üzere 5 farklı uyarı deneyin çeşitli aşamalarında ekranda son gösterge kısmından okunur (Anonymous, 2013). Şekil Deformasyon ve sıcaklık takip sekmesi C olarak gösterilen bölümde programa ait ana komut sekmeleri yer alır. Ekranın yan kısmında alt alta dizilmiş 9 adet komut bulunmaktadır. Ekranın yan kesiminde bulunan butonlarda new test, start test, stop test, preheating function, list of tests, list of mixtures, list of procedures, list of costumers ve settings komutları vardır. Eğer deney kuru ortamda ise start test butonuna basılınca deney başlar, deney sulu ortamda yapılacaksa yine bu butona basıldığı cihaz otomatik olarak su seviyesini tespit eder ve eksik olan su miktarını tamamlayarak deneye başlar. preheating function komutuyla deney sıcaklığı ve zaman ayarları yapılır. list of tests butonu ile önceki deney verilerine ulaşmak mümkündür. Deney sonucu elde edilen raporlar ve grafikler bu kısımdan alınabilir. Deney sistemi içerisindeki verilerin

89 79 yönetiminde list of mixtures, list of procedures ve list of costumers komutları kullanılır. Şekil 3.55 de D olarak gösterilen new test butonu ile çıkan ekranda deneye ait parametreler girilir (Şekil 3.58). Ekranda kırmız olarak gösterilen bölümlerdeki verilerin girilmesi mecburidir. Yine bu menüden deney cihazındaki teker sistemi kontrol edilir. Tekerlek sisteminin bir tanesi veya her iki tanesi aktif hale getirilebilir. Gerekli veriler sisteme girildikten sonra deney sistemi uygun sıcaklığa gelmişse deney başlar. Şekil Yeni test verisi giriş sekmesi Deneyin başlatılmasıyla deney cihazı otomatik olarak tekerlek sistemini aşağıya indirir. Deney devam ederken Şekil 3.59 daki takip ekranı ortaya çıkmaktadır. Şekil Deneyin başlamasıyla oluşan ekran görüntüsü

90 80 Test devam ederken bu ekrandan tekerlek geçiş sayılarına göre sıcak karışım numunelerinde oluşan deformasyonlar sayısal ve grafiksel olarak anlık takip edilebilmektedir. Şekil 3.55 de E olarak gösterilen kısımda bulunan fonksiyonlar, deneyin devam ettiği süre boyunca alt ekrandan izlenmektedir. Sol kutuda bulunan ifade ( water veya air ) deney ortamını temsil etmektedir. USB kablosu aracılığıyla makine bilgisayara bağlandığında, Comm. (communication) göstergesi yeşil olarak yanar. Tekerlek kolu motoru aktif olursa, Motor göstergesi kırmızı olarak yanar. Tekerlekler numune üzerinde hareket ediyorsa, Arm wheels göstergesi kırmızı olarak yanar. Tekerlekler kaldırma cihazı aracılığıyla yukarı doğru kaldırıldığı zaman, Wheel 1 ve Wheel 2 göstergeleri kırmızı olarak yanar. Deney kabininde su seviyesi düşerse, Water level göstergesi kırmızı olarak yanar. Su seviyesi, deney kabininde bir su seviyesi ölçeri tarafından izlenir. Bu gösterge sadece su ayarı seçili iken aktiftir. Deney kabin kapısı veya kapıları açıksa, door göstergesi kırmızı olarak yanar. Motor bu durumda devre dışıdır. Makinenin yan tarafında bulunan emergency butonuna basılırsa, ekranda sağ köşede bulunan emergency göstergesi kırmızı olarak yanar. Bu butona basılmasıyla, su pompası ve hava sirkülasyon motoru ile su ve hava ısı düzenleyicilerinin ısıtma rezistansı ve tekerlek kolu motoru devre dışı kalır (Anonymous, 2013). Tekerlek izi deneti neticesinde bazı numuneler Şekil 3.60 (a) da gibi başarılı sonuçlar verirken bazı numunelerde (b) de olduğu gibi başarısız sonuç verebilmektedir. a)başarılı numune b) Başarısız numune Şekil Farklı tekerlek izi derinliğine sahip tipik deney numuneleri (Yıldırım ve ark., 2007) HWTD den elde edilen şematik bir sonuç Şekil 3.61 de verilmektedir. Sünme eğimi, ilk sıkıştırmadan sonra ve soyulmadan önce (eğer soyulma var ise), deformasyon eğrisinin lineer bölgesinin içinde, deformasyon oranının tersidir. Soyulma eğimi, soyulma başladıktan sonra, deformasyon eğrisinin lineer bölgesinin içinde, deformasyon oranının tersidir. Soyulma eğrilme (büküm) noktası (stripping inflection

91 Tekerlek İzi (mm) 81 point) sünme eğimi ve soyulma eğiminin kesiştiği noktadaki tekerlek geçiş sayısıdır. Bu değer hasara neden olan suya karşı HMA briketlerinin nispi direncini tahmin etmede kullanılmaktadır (Cooley ve ark., 2000) İlk Sıkışma Oturması Ters Sünme Eğimi 3729 geçiş/mm Ters Soyulma Eğimi 442 geçiş/mm Soyulma Noktası 7800 Geçiş Geçiş Sayısı Şekil Hamburg tekerlek izi deneyinde oluşan deformasyon eğrisi ( Bitümlü Sıcak Karışımların Tasarımı Bitümlü sıcak karışımlar, belli bir gradasyona sahip agrega ile bitümün belli oranlarda karıştırılmasıyla elde edilirler. Asfalt kaplama tasarımında temel hedef, inşaat işleri bittikten sonra amaçlanan özellikleri sağlayabilecek malzemelerin seçilmesi ve karışım oranlarının tepsi edilmesidir. Kaplama tasarımının amacı: İyi bir mukavemete sahip karışım elde etmek için yeterli olan bitüm oranını, Esnek üstyapıya etkiyecek trafik dingil yüklerini bozulma oluşturmayacak karışım stabilitesini, Karışımın stabilite ve akma değerlerini azaltmayacak oranda boşluğu, Kaplama serimi sırasında segregasyon oluşturmayacak düzeyde işlenebilirliği,

92 82 sağlayabilecek bir karışımın tasarlanması olarak tanımlanabilir. Bitümlü sıcak karışım tasarımında birçok yöntem kullanılmakla birlikte, ülkemizde yaygın olarak Marshall Deneyi kullanılmakta ve yaptığımız bu çalışmada bu deney yönteminden faydalanılacaktır Marshall deneyi Bitümlü karışımlar için en uygun bağlayıcı oranı Marshall deneyi ile bulunur. Optimum bitüm oranının tespitindeki yöntemlerden birisi olan Marshall yönteminin amacı, sağlam ve durabil bir üstyapı elde etmek, trafik yükleri altında deformasyon göstermeyecek bir karışım stabilitesi oluşturmak, sıkıştırılmış karışımda kusma, akma ve stabilite düşüklüğü olmaksızın çok az miktardaki sıkışmaya imkân verecek, ancak karışım içinde rutubet ve fazla hava barındırmayacak ölçüdeki boşluğu sağlamak ve segregasyona uğramaksızın uygun serimi ve işlenebilirliği sağlayacak bir karışım oluşturmaktır. Ancak Marshall tasarım yönteminde, bitümün sıcaklık ve yükleme şartlarına bağlı olarak gösterebileceği farklı davranışlar göz ardı edilmektedir (Önal ve Kahramangil 1993). Marshall deneyi deneme numunelerinin hazırlanması ile başlar. Bu iş için her şeyden önce aşağıdaki koşullar sağlanmış olmalıdır; Malzeme kalite olarak ilgili şartnamelerde istenilen özelliklere uygun olmalıdır. Hazırlanmış agrega karışımları elek analizi şartnamesine uygun olmalıdır. Boşluk ve yoğunluk analizleri için, karışımda kullanılan bütün agregaların özgül ağırlıkları bulunmuş olmalıdır. Tüm bu hususlar şartnamelerin gerekleri olarak yapılması şart koşulan koşullar olup, kullanılan hesap metoduna göre değişen durumlar değildir. Marshall numuneleri, bitüm-agrega karışımlarının belirli bir ısıtma, karıştırma ve sıkıştırma işlemi sonunda hazırlanır. Bu metodun başlıca iki özelliği sıkıştırılmış numunelerde, yoğunluk-boşluk analizi ve stabilite-akma denemesidir.

93 Deney aletleri Tepsiler ve kaplar: Agrega ve bitümlü bağlayıcıyı ısıtmak ve karıştırmak için, Etüv ve elektrikli ısıtma kabı: Agregayı, bitümlü bağlayıcıyı ve aletleri ısıtmak için, Kürek, spatula: Karıştırma işleri için, Termometre: Cam veya metal gövdeli ºC sınırlarını taşımalıdır, Terazi: Agrega ve bitümlü bağlayıcıyı tartmak için, Mekanik karıştırıcı: 2,5 kg kapasiteli, Bitüm ve agregayı karıştırmak için, Su banyosu: Numuneleri ısıtmak için, Sıkıştırma tablası: Numuneleri sıkıştırmak için, Sıkıştırma kalıbı: Bir taban levhası, şekil verme kalıbı ve bir üst parçadan oluşur, Kriko: Deney numunelerini kalıptan çıkartmak için, Stabilite ölçüm kalıbı: İç eğrilik yarıçapları 5 cm olacak şekilde hassasiyetle işlenmiş alt ve üst dairesel parçalardan oluşmuştur (Ceylan, 2010) Karışımların hazırlanması Agrega ve mineral filler sıcaklıkları karıştırma sıcaklığına gelinceye kadar ısıtılır. Bitümlü bağlayıcının sıcaklığı da karıştırma sıcaklığına gelinceye kadar ısıtılır. Bağlayıcının uzun müddet ve tekrar tekrar ısıtılmasından kaçınılmalıdır. Bitümlü bağlayıcı ve agregalar bir mala veya mekanik bir karıştırıcı ile karıştırılır ve bu işlem mümkün olduğu kadar çabuk tamamlanmalıdır. Karıştırma işleminin 2 dakika içinde bitmesi gerekir. Karıştırmanın sonucunda, karışımın sıcaklığı grafikle bulunacak sıkıştırma sıcaklığı alt limit değerinin altına düşmemelidir. Şayet sıcaklık, bu değerin altına düşmüşse karışım atılmalı ve işlem

94 84 tekrarlanmalıdır. Karıştırma sırasında ve karıştırmadan sonra malzemenin yeniden ısıtılmasına müsaade edilmemelidir (Ceylan, 2010) Numunelerin hazırlanması Özel bir karışım veya agrega granülometrisi için Marshall metodu ile optimum bağlayıcı miktarı tayininde, çeşitli bağlayıcı oranlarına sahip numune serileri hazırlanır. Bu numunelerin belirli bazı deneylere tabi tutulması sonucu saptanan değerlere dayanılarak çizilen deney eğrilerinden bir optimum değer bulunur. Deney numuneleri, bitüm oranını her numune serisinde %0,5 artırarak ve tahmin edilen optimum bitüm oranının en az %2 aşağısından başlayarak, yine tahmin edilen optimum değeri % 2 aşacak şekilde değişik yüzdelerde hazırlanır (Taşçı, 2010). Optimum bitüm oranının bulunabilmesi için deney öncesinde karışımda kullanılacak olan bitüm oranının tahmin edilmesi gerekir. Deney sonuçlarından sağlıklı veri elde edebilmek amacıyla genellikle her bir bitüm oranı için en az 3 adet numune hazırlanmaktadır. Örneği 7 farklı bitüm oranı için karışım tasarımında en az 21 adet bitümlü sıcak karışım numunesine ihtiyaç olacaktır. Hazırlanacak olan sıcak karışım numuneleri için yaklaşık olarak 1200 gr agregaya ihtiyaç olacaktır Numunelerin sıkıştırılması Karışım hazırlanmadan önce, sıkıştırma tokmağı ve sıkıştırma kalıbının iç yüzü temizlenmeli ve bir etüvde ºC ye kadar ısıtılmalıdır. Isıtılmış kalıp taban levhası üzerine yerleştirilerek içine 10,16 cm çapında filtre kâğıdı konulmalıdır. Karışım, sıkıştırma kalıbı içine yerleştirilerek ısıtılmış bir demir çubuk ile 25 defa şişlenir, kalıp içindeki numune üzerine 10,16 cm çapında filtre kâğıdı konulur ve sıkıştırmaya geçilir. Sıkıştırma tokmağı ile numuneye, trafik değeri 100 psi lastik basıncı olması için 50 darbe, trafik değeri 200 psi lastik basıncı olması için 75 darbe vurulur.

95 85 Numuneler sıkıştırıldıktan kısa bir müddet sonra kalıptan çıkarılarak, düz bir satıh üzerine dikkatlice konur ve oda sıcaklığında bir gece soğumaya bırakılır. Sıkıştırılmış numunelerin yüksekliği 6,35 ± 0,8 cm olmalıdır. Numuneler, birim ağırlığının tayin edilebilmesi için havada ve suda tartılır. Tartılmış ve ölçülmüş numuneler 60 ºC lik su banyosu içinde 30 dakika bekletilerek, deneye hazır hale getirilir (Taşçı, 2010) Deneyin yapılışı Deneye başlamadan önce, deney kalıbının alt ve üst çenelerinin iç yüzleri ve kılavuz çubukları ince bir yağ tabakası ile yağlanmalıdır. Numune su içinden dikkatlice çıkarılarak, kurutulur ve aletin çenesi içine deney vaziyetine uygun şekilde konur. Numune deney makinesine uygun şekilde yerleştirilir, flowmetre de deney durumuna uygun konulduktan sonra alet çalıştırılır. Numunenin üzerinde bulunduğu çene, numunede kırılma oluşuncaya kadar dakikada 2 inçlik bir hızla yükseltilir. Stabiliteyi saptayan kırılma, yük ölçme göstergesinde varılan en yüksek değerde meydana gelir. Bu değer o numunenin stabilitesi olarak kaydedilir. Numunede meydana gelen akma ise akma göstergesinde mm olarak okunur. Örneğin göstergede herhangi bir numune için 0,16 inç değeri okunuyorsa, onun akma değeri 16 olarak kaydedilir (Ceylan, 2010) Deneyden elde edilen sonuçlar ve optimum bitüm oranı tayini Deney sonucunda; a. Bitümlü bağlayıcı yüzdesi-birim ağırlık, b. Bitümlü bağlayıcı yüzdesi-stabilite, c. Bitümlü bağlayıcı yüzdesi-akma, d. Bitümlü bağlayıcı yüzdesi-boşluk yüzdesi,

96 86 e. Bitümlü bağlayıcı yüzdesi-vb/vma, f. Bitümlü bağlayıcı yüzdesi-vma, eğrileri çizilmektedir. Bu eğrilerden yola çıkarak optimum bitüm oranı tespit edilir. Aşağıdaki sayılan beş koşulu sağlayan bitüm oranlarının ortalaması alınarak optimum bitüm oranı olarak kaydedilir; b. Maksimum birim ağırlığının verdiği bitüm oranı, a. Maksimum stabilitenin verdiği bitüm oranı, c. % 4 boşluk oranının verdiği bitüm oranı, d. % 80 Vb/VMA değerinin verdiği bitüm oranı, e. Minimum VMA değerinin verdiği bitüm oranı.

97 87 4. DENEYSEL ÇALIŞMA SONUÇLARI VE TARTIŞMA Katkı maddeleri, bitümlü sıcak karışımların özelliklerinin iyileştirilmesi amacıyla kullanılırlar. Piyasada birçok katkı maddesi üretilmektedir. Bu nedenle ülkemizde katkı maddelerinin bitümlü sıcak karışımların özellikleri üzerindeki etkilerinin incelenmesi önemli bir çalışma alanı haline gelmiştir. Son yıllarda asfalt kaplama tabakalarında tekerlek izi oluşumları artmıştır. Bu nedenle tekerlek izi oluşumunun önlenmesi amacıyla uygulamada birçok katkı maddesi kullanılmaktadır. Bu çalışmada, Pr Plast S katkı maddesi kullanımının bitümlü sıcak karışımların mühendislik özellikleri üzerindeki etkileri incelenmiştir. Laboratuvar ortamında farklı bitüm oranlarında sıcak karışım numuneleri hazırlanmıştır. Katkı maddesi olarak da Pr Plast S kullanılmıştır. Deneysel çalışmada bağlayıcı olarak 50/70 penetrasyonlu bitüm, rejenere polyolefinden elde edilen Pr Plast S katkı maddesi ve agrega kullanılmıştır. Kullanılan bağlayıcı, agrega ve katkı maddesi Biberci İnş. Nak. Pet. San. ve Tic. Ltd. Şti. firmasından temin edilmiştir. Üretilen numuneler Karayolları Teknik Şartnamesinin Tipi 1 aşınma tabakasına uygun şekilde üretilmiştir. Yapılan deneysel çalışmalar Selçuk Üniversitesi İnşaat Mühendisliği Bölümü Ulaştırma Anabilim Dalı Laboratuvarlarında yapılmıştır. % bitüm yüzdelerinde orijinal katkısız, %0.40 Pr Plast S katkılı ve %0.80 Pr Plast S katkılı numuneler hazırlanmıştır. Her bitüm oranı için 4 adet, her grup için 28 adet olmak üzere toplamda 84 adet numune hazırlanmıştır. Marshall deneyi ile elde edilen sonuçlar göz önüne alınarak katkılı ve katkısız numunelerin özellikleri karşılaştırılmıştır. Ayrıca her üç karışım grubu için optimum bitüm yüzdeleri tespit edilmiş ve optimum bitüm yüzdelerindeki karışım özellikleri kıyaslanmıştır. Çalışmanın ikinci bölümünde optimum bitüm muhtevalarında orijinal katkısız, %0.40 Pr Plast S katkılı ve %0.80 Pr Plast S katkı ilaveli sıcak karışım numuneleri hazırlanarak Hamburg Tekerlek İzi Deneyi (HWTD) yapılmıştır. Böylece Pr Plast S katkı maddesinin, bitümlü sıcak karışımlarda tekerlek izi deformasyonlarına karşı nasıl bir fayda sağladığı ve kullanılabilirliği irdelenmiştir.

98 Bitümün Fiziksel Özelliklerinin Belirlenmesi Bitümlü bağlayıcı fiziksel özelliklerinin belirlenmesine yönelik çalışmalar Karayolları 15. Bölge Müdürlüğü Laboratuvarında yapılmıştır. Penetrasyon deneyi, yumuşama noktası deneyi ve özgül ağırlık deneyi yapılmıştır. Penetrasyon deneyinde Şekil 4.1 deki tam otomatik cihaz kullanılmıştır. Bölmeye yerleştirilen numuneye 4 farklı noktadan okuma yapılmıştır. Şekil 4.1. Kullanılan penetrasyon cihazı Yapılan okumalar neticesinde elde edilen değerler Çizelge 4.1 de görülmektedir. Bulunan değerlerin ortalaması alınarak bitümlü bağlayıcıya ait penetrasyon değeri olarak tespit edilmiştir. Çizelge 4.1. Penetrasyon deneyi sonuçları Okunan penetrasyon değerleri Ortalama penetrasyon değeri Yumuşama noktası deneyinde Şekil 4.2 deki test cihazı kullanılmıştır. Cihaz ayarlarında bitüm yumuşama noktası aralığı o C olarak seçilerek deney başlatılmıştır.

99 89 Şekil 4.2. Kullanılan yumuşama noktası cihazı Test tamamlandığında deney cihazında ilk okuma değeri 50.1, ikinci okuma değeri de 50.1 olarak tespit edilmiştir. Bitümlü bağlayıcıya ait yumuşama noktası değeri 50.1 o C olarak bulunmuştur. Standartlara uygun olarak yapılan deney sonucu kullanılan bitüm özgül ağırlığı 1.02 gr/cm 3 olarak bulunmuştur Elek Analizi Deneysel çalışma için Tip-1 aşınma tabakası 3 grup malzemeden kullanılmıştır. 0-5 mm, 5-12 mm ve mm olan agrega grupları kullanılarak elde edilen elek analizi grafiği Şekil 4.3 de görülmektedir. Şekil 4.3. Agrega granülometri eğrisi

100 Marshall Briketlerinin Hazırlanması Gradasyonu belli olan agrega ve bitüm etüve konularak uygun sıcaklığa kadar ısıtılmıştır. Katkı maddesi olarak kullanılacak olan Pr Plast S katkı maddesi karışımdaki agrega miktarının %0.40 ü ve %0.80 i oranında tartılmıştır. Hazırlanan 2400 gr agrega içerisine ilk olarak Pr Plast S katkı maddesi eklendi ve bir süre karıştırıldı. Ardından bitümlü bağlayıcı eklenerek 2 dakika boyunca karıştırılmıştır. Karışımın soğumaması için numunenin içerisinde bulunduğu kap ısıtmalı kaptan dışarı çıkarılmamıştır. Etüvde ısıtılan numune kalıpları çıkarılarak içerisine yağ sürülmüştür. Karışım ikiye bölünerek önceden altına cm boyutlarında filtre kâğıdı yerleştirilmiş olan numune kalıplarına yerleştirilerek 25 kez şişlenmiştir. Numuneler sıkıştırma tokmağına konularak her iki tarafına 75 darbe vurularak sıkıştırılmıştır. Şekil 4.4 de Marshall numunesi hazırlık aşamaları verilmiştir. Şekil 4.4. Numune hazırlık aşamaları Bir gün boyunca oda sıcaklığında bekletilen numuneler kriko sistemi yardımıyla kalıplardan sökülerek düzgün bir yüzey üzerine Şekil 4.5 de olduğu gibi yerleştirilmiştir.

101 91 Şekil 4.5. Numunelerin çıkarılması ve dizilmesi 4.4. Briket Ölçümlerinin Kalıplardan çıkarılan 3 grup sıcak karışım numunelerinin kumpas yardımıyla üç tarafından yüksekliği ölçülür. Daha sonra numunelerin havada ve sudaki ağırlıkları tartılır (Şekil 4.6). Elde edilen sonuçlar EK-1, EK-2 ve EK-3 de görülmektedir. Şekil 4.6. Numunelerin yükseklik ve ağırlık ölçümleri 4.5. Marshall Test Cihazında Stabilite ve Akma Değerlerinin Belirlenmesi Briketler Şekil 4.7 deki numune havuzunda 60 o C sıcaklığındaki su içerisinde 30 dakika boyunca bekletilmiştir.

102 92 Şekil 4.7. Su banyosu Marshall test cihazına Şekil 4.8 de görüldüğü gibi numuneler çeneye yerleştirilmiştir. Yükleme işlemi başlatılmadan dijital göstergeden yük ve deplasman değerleri sıfırlanmıştır. Sabit bir yük uygulanarak numuneler kırılana kadar devam etmiştir. Test bittiğinde stabilite ve akma değerleri ekrandan okunarak kaydedilmiştir. Deney sonuçlarına göre oijinal katkısız, %0.40 Pr Plast S katkılı ve %0.80 Pr Plast S katkılı numunelere ait stabilite ve akma değerleri Çizelge 4.2., Çizelge 4.3. ve Çizelge 4.4 de verilmiştir. Şekil 4.8. Marshall stabilite cihazı deney düzeneği

103 Çizelge 4.2. Orijinal katkısız numunelerin Marshall deney sonuçları 93

104 Çizelge 4.3. %0.40 Pr Plast S katkılı numunelerin Marshall deney sonuçları 94

105 Çizelge 4.4. %0.80 Pr Plast S katkılı numunelerin Marshall deney sonuçları 95

106 Optimum Bitüm Muhtevalarının Bulunması Orijinal katkısız, %0.40 Pr Plast S katkılı ve %0.80 Pr Plast S katkı ilaveli 3 grup numune için stabilite, akma, boşluk, birim hacim ağırlık, agrega içerisindeki boşluk oranı (VMA) ve bitümlü bağlayıcı ile dolu boşluk oranı (Vb/VMA) değerleri EK4-EK6 de verilmiştir. Maksimum stabiliteyi veren bitüm oranı, maksimum birim hacim ağırlığı veren bitüm oranı, %4 boşluk oranını veren bitüm oranı, %80 Vb/VMA değerini veren bitüm oranı ve minimum VMA değerini veren bitüm oranı bulunarak ortalamaları alınmış ve 3 grup numune için Çizelge 4.5 deki optimum bitüm yüzdeleri bulunmuştur. Çizelge 4.5. Optimum bitüm yüzdeleri Maksimum stabilite, kg Maksimum birim hacim ağırlık, gr/cm3 % 4 Boşluk oranı % 80 Vb/VMA Minumum VMA, % Optimum bağlayıcı oranı, % Orijinal bitüm oranı % 0.40 Pr Plast S katkılı karışım bitüm oranu % 0.80 Pr Plast S katkılı karışım bitüm oranu Tespit edilen optimum bitüm oranları incelendiğinde, katkı maddesi kullanımının bitümlü sıcak karışımdaki bitüm oranını arttırdığı anlaşılmıştır. En düşük bitüm muhtevası katkısız hazırlanan numunelere aittir. En yüksek bitüm muhtevası ise %0.80 Pr Plast S katkı ilaveli numunelere aittir.

107 Optimum Bağlayıcı Oranlarının Karşılaştırılması Deneysel çalışmalar sonucu elde edilen verilere göre orijinal katkısız, %0.40 Pr Plast S katkılı ve %0.80 Pr Plast S katkılı bitümlü sıcak karışım numunelerine ait optimum bitüm yüzdesi oranları Şekil 4.9 da görülmektedir. En yüksek bağlayıcı oranının %0.80 Pr Plast S katkılı karışım numunelerinde olduğu anlaşılmıştır Orijinal Katkısız %0.4 Pr Plast S Katkılı %0.8 Pr Plast S Katkılı Şekil 4.9. Optimum bitüm yüzdelerinin karşılaştırılması 4.8. Birim Hacim Ağırlık Değerlerinin Karşılaştırılması Çalışmada yapılan deney sonuçları incelendiğinde, orijinal katkısız olarak hazırlanan numunelerin birim hacim ağırlık değerlerinin %0.40 ve %0.80 Pr Plast S katkılı numunelere kıyasla daha yüksek çıktığı tespit edilmiştir. Şekil 4.10 daki grafik incelendiğinde, katkısız olarak hazırlanmış numunelerin birim hacim ağırlık değerleri başlangıçta düşük olmakta fakat sürekli artış göstermektedir. Pr Plast S katkılı numunelerin birim hacim ağırlık değerleri ise başlangıçta yüksek iken sonrasında dalgalı bir artış grafiği göstermektedir. En yüksek birim hacim ağırlık değeri (2.431 gr/cm 3 ) katkısız olarak hazırlanan karışım numuneleriyle elde edilmiştir.

108 98 Birim Hacim Ağırlık, gr/cm Bitüm Oranı, % Orijinal Katkısız %0.4 Katkılı %0.8 Katkılı Şekil Bitüm oranı-birim hacim ağırlık ilişkisi Grafik üzerinden yapılan okumalar, sıcak karışımla ilgili önemli öngörüler yapmaya imkân vermektedir. Bununla birlikte optimum bitüm muhtevalarındaki karışım birim hacim ağırlık değerlerinin de karşılaştırılması önemli bir yere sahiptir. Şekil 4.11 deki grafik incelendiğinde optimum bitüm muhtevasında, en yüksek birim hacim ağırlık değerinin katkısız karışım numunelerine ait olduğu tespit edilmiştir Orijinal Katkısız %0.4 Pr Plast S Katkılı %0.8 Pr Plast S Katkılı Şekil Optimum bitüm oranlarında birim hacim ağırlık ilişkisi

109 Stabilite, kn Marshall Stabilite Değerlerinin Karşılaştırılması Orjinal katkısız, %0.40 Pr Plast S katkılı ve %0.80 Pr Plast S katkı ilaveli bitümlü sıcak karışım numunelerinin stabilite değerlerine ait Şekil 4.12 deki grafik incelendiğinde şartname stabilite değerlerini sağladıkları görülmektedir. En yüksek stabilite değerine %0.80 Pr Plast S katkı ilaveli numunelerde ulaşılmıştır. Grafik incelendiğinde üç grup karışım için başlangıç stabilite değerlerinin yüksek olduğu fakat kullanılan bitüm oranı arttıkça stabilite değerlerinde azalma meydana geldiği anlaşılmaktadır. Stabilite değerlerindeki azalma doğrusal olmayıp dalgalı bir seyir izlemektedir. En yüksek stabilite ( kn) değerine %0.80 Pr Plast S katkı ilaveli karışım numuneleriyle ulaşılmıştır. Katkı ilaveli bitümlü sıcak karışım numunelerinin stabilitesinin katkısız numunelere ait stabilite değerlerine kıyasla daha yüksek olduğu görülmektedir Orijinal Katkısız %0.4 Katkılı %0.8 Katkılı Bitüm Oranı, % Şekil Bitüm oranı-stabilite ilişkisi Katkı ilaveli ve katkısız sıcak karışım numunelerinin optimum bitüm muhtevalarındaki stabilite değerleri Şekil 4.13 de verilmektedir. Optimum bitüm muhtevasındaki en yüksek stabilite değerinin %0.80 Pr Plast S katkı ilaveli numunelerde olduğu görülmektedir. Yüksek stabilite değerlerinin asfalt kaplama numunelerinde tekerlek izi deformasyonu oluşumuna karşı direnci arttıracağı düşünülmektedir.

110 Orijinal Katkısız %0.4 Pr Plast S Katkılı %0.8 Pr Plast S Katkılı Şekil Optimum bitüm oranlarında stabilite değerleri Akma Değerlerinin Karşılaştırılması Akma değeri, bitümlü sıcak karışımların plastiklik ve esneklik özelliklerini ifade etmektedir. Karayolları Teknik Şartnamesine göre aşınma tabakasında 2-4 mm arasında akma değerleri istenmektedir. Burada 2 mm olan alt sınır değeri karışımın gevrekliğini, üst sınır değeri olan 4 mm ise karışımın plastikliğini kontrol eder. Şekil 4.14 de katkı ilaveli ve katkısız numunelere ait akma değerlerine ait grafik verilmektedir. Grafik incelendiğinde katkısız ve %0.40 Pr Plast S katkı ilaveli numunelerin akma değerlerinin birbirine yakın olduğu görülmektedir. Özellikle başlangıç ve bitiş akma değerleri birbirine çok yakındır.. Ayrıca grafikte dikkat çeken diğer önemli bir nokta ise, %0.80 Pr Plast S katkı ilaveli numuneler için %5.0 bitüm yüzdesinden sonra karışımın akma değerlerinin şartname üst sınırını aştığı anlaşılmıştır. Bu nedenle yüksek bitüm oranlarında bitümlü sıcak karışımlarda kullanılan katkı miktarı arttıkça akma değerinde artış olacağı tespit edilmiştir. Asfalt kaplamanın akma değerinin yüksek olması sıcaklık ve yük etkisi altında tekerlek izi oluşumuna karşı direnci azaltacaktır.

111 Akma Bitüm Oranı, % Orijinal Katkısız %0.4 Katkılı %0.8 Katkılı Şekil Bitüm oranı-akma ilişkisi Katkısız ve katkı ilaveli sıcak karışım numunelerinin optimum bitüm muhtevalarındaki hesaplanan akma değerleri Şekil 4.15 deki grafikte verilmektedir. Grafik incelendiğinde katkısız ve %0.40 katkılı numunelerin akma değerlerinin birbirine yakın oldukları görülmektedir. Bunun yanında %0.80 Pr Plast S katkı ilaveli karışımın akma değerinin daha yüksek çıktığı anlaşılmıştır Orijinal Katkısız %0.4 Pr Plast S Katkılı %0.8 Pr Plast S Katkılı Şekil Optimum bitüm oranlarında akma değerleri

112 Boşluk, % Boşluk Değerlerinin Karşılaştırılması Ülkemizde Tip-1 aşınma tabakası için şartname boşluk oranı %3-5 arasında istenmektedir. Boşluk oranının ne çok fazla nede çok az olması uygun değildir. Genellikle %4.0 civarında tutulmaya çalışılmaktadır. Deneysel çalışma neticesinde katkı ilaveli ve katkısız sıcak karışım numunelerinin hesaplanan boşluk yüzdesi değerleri Şekil 4.16 daki grafikte görülmektedir. Grafik incelendiğinde her üç grup sıcak karışım tipi için, kullanılan bitüm oranı arttıkça boşluk yüzdesi azalmakta ve sonunda minimum değere ulaşmaktadır. Her üç karışım tipi için çok yüksek ve çok düşük bitüm oranlarında, numunelerin hesaplanan boşluk yüzdeleri şartname sınır değerleri dışında kalmaktadır Bitüm Oranı, % Orijinal Katkısız %0.4 Katkılı %0.8 Katkılı Şekil Bitüm oranı-boşluk ilişkisi Bitümlü sıcak karışım numunelerinin optimum bitüm muhtevalarındaki boşluk oranları Şekil 4.17 de verilmektedir. Grafik incelendiğinde Pr Plast S katkı ilaveli numunelerin boşluk oranlarının yakın çıktığı görülmektedir. Orijinal katkısız sıcak karışım numunelerinin boşluk yüzdesi katkılı olanlara kıyasla daha küçük bir değer (3.889) çıkmıştır. En yüksek boşluk oranına ise %0.80 Pr Plast S katkı ilaveli karışım numunelerinde ulaşılmıştır.

113 Orijinal Katkısız %0.4 Pr Plast S Katkılı %0.8 Pr Plast S Katkılı Şekil Optimum bitüm oranlarında boşluk değerleri VMA (Agrega İçerisindeki Boşluk Oranı) Değerlerinin Karşılaştırılması Agregalar arasındaki boşluk yüzdesi (VMA), sıkıştırılmış kaplama karışımın agrega daneleri arasındaki boşluk olarak tanımlanır. VMA toplam hacim yüzdesi olarak hesaplanır. Karışımda ince agrega miktarı fazla olduğunda bitüm, bu ince agregaları emmektedir. Kaba agregalar ise yeterince bitüm ile sarılamamaktadır ve bu da durabilite sorununu yaratmaktadır. Bitüm film kalınlığı arttıkça durabilite artmaktadır. Ancak, bitümlü karışımın kusmasına neden olmadan, yeterli bir bitüm film kalınlığına ulaşmak için uygun seviyede mineral agregalar arasında boşluk değeri (VMA) temin edilmesi gerekmektedir (Skok ve ark., 2000). Çok fazla taş tozu veya No: 200'ü geçen malzemeyi ihtiva etmeyen uygun gradasyonlu malzemeler sıkıştırıldıklarında genellikle %15 dolaylarında (VMA) verirler. (VMA) yi %10 dan aşağı düşürmek nadiren arzu edilir. Karayolları Teknik Şartnamesine göre aşınma tabakası için istenilen VMA oranı %14-16 arasındadır. Şekil 4.18 deki grafik, deney sonucu hesaplanan VMA (agregalar arası boşluk) yüzdelerini vermektedir. Genelde, agregalar arası boşluk oranı minimum bir değere ulaştıktan sonra karışımda kullanılan bitüm oranı arttıkça yükselmektedir. Grafik incelendiğinde orjinal katkısız karışımın bu harekete uygun bir seyir izlediği görülmektedir.

114 VMA, % Bitüm Oranı, % Orijinal Katkısız %0.4 Katkılı %0.8 Katkılı Şekil Bitüm oranı-vma ağırlık ilişkisi Optimum bitüm yüzdelerindeki VMA değerleri ise Şekil 4.19 daki grafikte verilmektedir. Orjinal katkısız, %0.40 Pr Plast S katkılı ve %0.80 Pr Plast S katkılı karışımların agregalar arası boşluk oranlarının birbirine yakın oldukları anlaşılmıştır Orijinal Katkısız %0.4 Pr Plast S Katkılı %0.8 Pr Plast S Katkılı Şekil Optimum bitüm oranlarında VMA değerleri Vb/VMA (Bitümlü Bağlayıcı İle Dolu Boşluk Oranı) Değerlerinin Karşılaştırılması Agregalar arası bitümle dolu yüzdesine bitümlü bağlayıcı ile dolu boşluk oranı denilmektedir. Karayolları Teknik Şartnamesinde aşınma tabakası için bu oranın %65-75 arasında olması istenmektedir.

115 Vb/VMA, % 105 Eğer VMA bir kıstas olarak kullanıyorsa ve yapım esnasında boşluk kontrolü sağlanıyorsa, Vb/VMA kıstası, yoğun gradasyonlu karışım için gereksizdir (NAPA, 1994). Deney sonuçlarından elde edilen sonuçlara göre Şekil 4.20 deki grafikte görüldüğü gibi bitümle dolu boşluk oranı orjinal katkısız, %0.40 Pr Plast S ve %0.80 Pr Plast S katkılı karışımlar için birbirine çok yakındır. Fakat orjinal katkısız karışım numunelerindeki bitümlü bağlayıcı ile dolu boşluk oranının daha yüksek olduğu görülmektedir Bitüm Oranı, % Orijinal Katkısız %0.4 Katkılı %0.8 Katkılı Şekil Bitüm oranı-vb/vma ilişkisi Orijinal katkısız, %0.40 Pr Plast S katkılı ve %0.80 Pr Plast S katkılı sıcak karışım numunelerinin optimum bitüm yüzdelerindeki Vb/VMA oranları Şekil 4.21 deki grafikte verilmiştir. Verilen grafikte görüldüğü gibi en küçük oran %0.80 Pr Plast S katkılı numuneye, en büyük oran orijinal katkısız numuneye aittir Orijinal Katkısız %0.4 Pr Plast S Katkılı %0.8 Pr Plast S Katkılı Şekil Optimum bitüm oranlarında Vb/VMA değerleri

116 Tekerlek İzi Deneyi ve Tekerlek İzi Miktarlarının Değerlendirilmesi Deneysel çalışmada Şekil 4.22 de görülmekte olan ve 112M116 numaralı Piroliz Yöntemi Kullanılarak Sıvılaştırılmış Atıklar İle Modifiye Edilen Bitümlü Karışımların Mühendislik Özellikleri başlıklı proje kapsamında TÜBİTAK desteği ile alınan Controls marka GYROCOMP, Gyratory Compactor yoğurmalı sıkıştırıcı ile numuneler hazırlanmıştır. Şekil Gyrocomp yoğurmalı sıkıştırıcı Orijinal katkısız ve Pr Plast S katkılı bitümlü sıcak karışım numuneleri, agrega gradasyonuna uygun olarak optimum bitüm içeriklerinde 12 adet numune olarak hazırlanmıştır. N olarak ifade edilen numuneler orijinal katkısız, A olarak ifade edilen numuneler %0.40 Pr Plast S katkılı ve B olarak ifade edilen numuneler ise %0.80 Pr Plast S katkılıdır. Yoğurmalı sıkıştırıcıda hazırlanan 150 mm çapa sahip numuneler Şekil 4.23 de görülmektedir.

117 107 Şekil Tekerlek izi deneyi numuneleri 150 mm çapında, yoğurmalı sıkıştırıcıda hazırlanan bitümlü sıcak karışım numunelerini deney kalıplarına uygun boyuta getirmek amacıyla Şekil 4.24 de görülen kesme makinesinde 60 mm kalınlık ve kenar uçlarından 7,5 mm olacak şekilde kesilmiştir. Şekil Asfalt kesme makinesi ile kesilen numuneler Asfalt kesim makinesi ile kesilen numuneler Şekil 4.25 de görüldüğü gibi düzgün bir yüzeye konularak tekerlek izi deneyine hazır hale getirilmişlerdir.

118 108 Şekil Numunelerin gruplar halinde düzgün bir yüzeye konulması Polietilen kalıplara yerleştirilebilecek uygun ebatlara getirilen numunelerin dijital kumpas ile üç noktadan yükseklikleri ölçülmüştür. Hassas kantar yardımıyla her bir numunenin ağırlıkları tartılarak kayıt edilmiştir (Çizelge 4.6). Çizelge 4.6. Tekerlek izi numunelerinin yükseklik ve ağırlıkları Katkı durumu Orijinal katkısız numuneler % 0.40 Pr Plast S katkılı numuneler % 0.80 Pr Plast S katkılı numuneler Numune No Ağırlık (gr) İki numune ağırlığı(gr) H1 (mm) H2 (mm) H3 (mm) N ,50 57,74 59,82 57, N ,10 57,84 56,89 56,13 N ,20 55,86 54,77 54, N ,20 55,55 55,53 56,83 N ,60 55,68 53,03 54, N ,80 56,11 57,57 55,50 N ,10 55,72 55,36 56, N ,60 58,18 54,88 56,48 A ,50 55,07 53,93 51, A ,30 54,81 55,91 55,63 A ,50 57,24 57,63 57, A ,10 54,32 55,69 57,80 A ,00 58,11 55,11 54, A ,10 55,36 55,36 57,55 A ,80 58,53 58,53 59, A ,70 53,42 53,42 55,61 B ,50 56,37 57,77 59, B ,50 57,92 56,76 54,54 B ,30 59,06 59,07 57, B ,40 54,89 55,46 56,48 B ,30 54,01 54,76 55, B ,50 55,72 54,35 55,90 B ,50 58,07 57,65 57, B ,00 54,59 54,95 56,04 Ortalama H (mm) 57,70 55,46 55,42 56,14 54,48 56,73 55,84 56,87 57,08 57,10 55,07 56,55

119 109 Tekerlek izi deneyi için 112M116 numaralı Piroliz Yöntemi Kullanılarak Sıvılaştırılmış Atıklar İle Modifiye Edilen Bitümlü Karışımların Mühendislik Özellikleri isimli proje dâhilinde TÜBİTAK desteği ile alınan, Controls marka 77- PV31A05 PAVELAB DWT Hamburg Type double wheel tracker tipi deney cihazı kullanılmıştır. Deney cihazı ile aynı anda iki numune test edilebilmektedir. Deney kabinine çelik kalıplar içerisinde konulan numuneler Şekil 4.26 da olduğu gibi yerleştirilmiştir. Deney sıcaklığı 50 ºC olarak ayarlanmıştır. Şekil PAVELAB DWT Hamburg tekerlek izi cihazı Öncelikle karışımların pekleşmesi ve düzgün bir yuvarlanma yüzeyine sahip olması için 25 ºC de 100 devir uygulanmıştır. Orijinal katkısız ve Pr Plast S katkılı numuneleri 30 dakika 50 ºC test sıcaklığında bekletilerek koşullandırılmıştır. Tekerleklerin devir hızı 26 devir/dakika ve uygulanan yük 705 N olarak ayarlanmıştır. Numunelerde meydana gelen tekerlek izi derinlikleri Şekil 4.27 de görülen sensör ile otomatik olarak ölçülmektedir. Şekil Hamburg tekerlek izi cihazı deformasyon ölçer sensör

120 110 Hamburg tekerlek izi cihazında orijinal katkısız ve Pr Plast S katkılı numunelerinin deney öncesi ve deney sonrası durumları Şekil 4.28 ve Şekil 4.29 da verilmiştir. Şekil Tekerlek izi deneyi öncesi ve sonrası numunelerin durumu Şekil Tekerlek izi deneyi sonrası numuneler ve kesitleri Trafik ve su etkisi asfalt betonu kaplamalarının bozulmasında en önemli faktörlerdendir. Tekerlek izi deneyinde, tekerlek geçişleri ile birlikte su hasarı da

121 111 deformasyonların artmasında etkili olmuştur. Su, bitüm ile agrega arasındaki adezyonu zayıflatarak deformasyonları hızlandırmaktadır (Lorasokkay, 2014) Bitümlü sıcak karışım numunelerinde tekerlek izi derinliği ve su hasarından kaynaklanan asfalt ve agreganın adezyon kaybı Şekil 4.30 da görülmektedir. Şekil Deney numunelerinde meydana gelen tekerlek izi derinliği Hamburg tekerlek izi deneyi başlatıldıktan sonra 50 ºC deki ortalama deformasyonlar otomatik sensörlerden okunmuştur. 30, 50, 100, 200, 300, 500, 1000, 2000, 3000, 4000 ve 5000 devirdeki ortalama tekerlek izi derinlikleri kayıt edilmiştir. Ayrıca oluşan deformasyon miktarının numune kalınlığına bölünmesi ile ortalama tekerlek izi derinliği yüzdeleri hesaplanmıştır. Çizelge 4.7. ve Çizelge 4.8 de orijinal katkısız olan ve N olarak isimlendirilen bitümlü sıcak karışım numunelerinin tekerlek izi deneyi sonucu oluşan deformasyon miktarları ve yüzdeleri verilmiştir. Çizelge 4.7. Orjinal katkısız karışım numunelerinde oluşan ortalama tekerlek izi derinlikleri (mm) Karışım Tipi Sıcaklık, ºC Devir Sayıları N2-1 N ,86 1,125 1,656 2,831 3,699 5,450 10,923 20,00 20,00 20,00 20,00 N3-1 N ,14 1,584 2,375 3,391 4,23 5,512 9,20 16,345 17,837 18,14 18,121 N4-1 N ,375 1,113 1,521 2,819 3,419 4,453 7,751 19,354 20,00 20,00 20,00 N5-1 N ,177 1,529 2,184 2,99 3,846 4,661 7,713 16,848 18,244 18,686 18,688

122 Tekerlek İzi Derinliği (mm) 112 Çizelge 4.8. Orjinal katkısız karışım numunelerinde oluşan ortalama tekerlek izi değerleri (%) Numune Adı Numune Kalınlığı, mm Devir Sayıları N2-1 N2-2 57,70 1,493 1,951 2,87 4,907 6,411 9,446 18,932 34,662 34,662 34,662 34,662 N3-1 N3-2 55,46 2,056 2,857 4,283 6,115 7,627 9,939 16,589 29,472 32,162 32,708 32,675 N4-1 N4-2 55,42 0,669 1,983 2,711 5,023 6,09 7,933 13,808 34,476 35,625 35,625 35,625 N5-1 N5-2 56,14 2,096 2,724 3,891 5,326 6,851 8,303 13,738 30,01 32,497 33,284 33,288 Orijinal katkısız bitümlü sıcak karışım numunelerinin Hamburg Tekerlek İzi Deneyi sonucu oluşan tekerlek izi performansları ve tekerlek izi yüzdeleri aşağıda verilen şekillerde (Şekil 4.31 Şekil 4.38) görülmektedir 20 ORJİNAL KATKISIZ KARIŞIM TEKERLEK İZİ DERİNLİĞİ (mm) Devir Sayısı Şekil N2-1 ve N2-2 katkısız numunelerinin ortalama tekerlek izi derinlikleri (mm)

123 Tekerlek İzi Derinliği (mm) Tekerlek İzi Derinliği (%) ORJİNAL KATKISIZ KARIŞIM TEKERLEK İZİ DERİNLİĞİ (%) Devir Sayısı Şekil N2-1 ve N2-2 katkısız numunelerinde oluşan ortalama tekerlek izi değerleri (%) 20 ORJİNAL KATKISIZ KARIŞIM TEKERLEK İZİ DERİNLİĞİ (mm) Devir Sayısı Şekil N3-1 ve N3-2 katkısız numunelerde oluşan ortalama tekerlek izi derinlikleri (mm)

124 Tekerlek İzi Derinliği (mm) Tekerlek İzi Derinliği (%) 114 ORJİNAL KATKISIZ KARIŞIM TEKERLEK İZİ DERİNLİĞİ (%) Devir Sayısı Şekil N3-1 ve N3-2 katkısız numunelerinde oluşan ortalama tekerlek izi değerleri (%) 20 ORJİNAL KATKISIZ KARIŞIM TEKERLEK İZİ DERİNLİĞİ (mm) Devir Sayısı Şekil N4-1 ve N4-2 katkısız numunelerde oluşan ortalama tekerlek izi derinlikleri (mm)

125 Tekerlek İzi Derinliği (mm) Tekerlek İzi Derinliği (%) 115 ORJİNAL KATKISIZ KARIŞIM TEKERLEK İZİ DERİNLİĞİ (%) Devir Sayısı Şekil N4-1 ve N4-2 katkısız numunelerinde oluşan ortalama tekerlek izi değerleri (%) 20 ORJİNAL KATKISIZ KARIŞIM TEKERLEK İZİ DERİNLİĞİ (mm) Devir Sayısı Şekil N5-1 ve N5-2 katkısız numunelerinde oluşan ortalama tekerlek izi derinlikleri (mm)

126 Tekerlek İzi Derinliği (%) ORJİNAL KATKISIZ KARIŞIM TEKERLEK İZİ DERİNLİĞİ (%) Devir Sayısı Şekil N5-1 ve N5-2 katkısız numunelerinde oluşan ortalama tekerlek izi değerleri (%) Çizelge 4.9. ve Çizelge 4.10 de %0.40 Pr Plast S katkılı olan ve A olarak isimlendirilen bitümlü sıcak karışım numunelerinin tekerlek izi deneyi sonucu oluşan deformasyon miktarları ve yüzdeleri verilmiştir. Çizelge 4.9. %0.40 katkılı karışım numunelerinde oluşan ortalama tekerlek izi derinlikleri (mm) Karışım Tipi Sıcaklık, ºC Devir Sayıları A1-1 A ,321 1,638 2,315 3,354 3,985 5,00 7,76 15,83 20,00 20,00 20,00 A2-1 A ,302 1,54 2,299 2,592 3,373 3,827 5,639 8,425 12,43 17,64 18,073 A3-1 A3-2 A4-1 A ,068 1,286 1,962 2,92 3,57 4,595 6,268 10,811 15,764 16,562 17, ,549 2,126 3,035 4,254 5,292 6,889 13,059 20,00 20,00 20,00 20,00

127 Tekerlek İzi Derinliği (mm) 117 Çizelge %0.40 katkılı karışım numunelerinde oluşan ortalama tekerlek izi değerleri (%) Numune Adı Numune Kalınlığı, mm Devir Sayıları A1-1 A1-2 54,48 2,424 3,007 4,25 6,155 7,315 9,178 14,243 29,057 36,711 36,711 36,711 A2-1 A2-2 56,73 2,294 2,714 4,053 4,569 5,946 6,747 9,939 14,851 21,911 31,095 31,858 A3-1 A3-2 A4-1 A4-2 55,84 1,913 2,303 3,513 5,23 6,393 8,228 11,046 19,361 28,23 29,66 30,59 56,87 2,723 3,738 5,337 7,481 9,306 12,114 22,964 35,168 35,168 35,168 35,168 %0.40 Pr Plast S katkılı bitümlü sıcak karışım numunelerinin Hamburg Tekerlek İzi Deneyi sonucu oluşan tekerlek izi performansları ve tekerlek izi yüzdeleri aşağıda verilen şekillerde (Şekil Şekil 4.46) görülmektedir 20 %0.40 PR PLAST S KATKILI TEKERLEK İZİ DERİNLİĞİ (mm) Devir Sayısı Şekil A1-1 ve A1-2 katkılı numunelerinde oluşan ortalama tekerlek izi derinlikleri (mm)

128 Tekerlek İzi Derinliği (mm) Tekerlek İzi Derinliği (%) 118 %0.40 KATKILI TEKERLEK İZİ DERİNLİĞİ (%) Devir Sayısı Şekil A1-1 ve A1-2 katkılı numunelerinde oluşan ortalama tekerlek izi değerleri (%) 20 %0.40 PR PLAST S KATKILI TEKERLEK İZİ DERİNLİĞİ (mm) Devir Sayısı Şekil A2-1 ve A2-2 katkılı numunelerinde oluşan ortalama tekerlek izi derinlikleri (mm)

129 Tekerlek İzi Derinliği (mm) Tekerlek İzi Derinliği (%) 119 %0.40 PR PLAST S KATKILI TEKERLEK İZİ DERİNLİĞİ (%) Devir Sayısı Şekil A2-1 ve A2-2 katkılı numunelerinde oluşan ortalama tekerlek izi değerleri (%) 20 %0.40 PR PLAST S KATKILI TEKERLEK İZİ DERİNLİĞİ (mm) Devir Sayısı Şekil A3-1 ve A3-2 katkılı numunelerinde oluşan ortalama tekerlek izi derinlikleri (mm)

130 Tekerlek İzi Derinliği (mm) Tekerlek İzi Derinliği (%) 120 %0.40 PR PLAST S KATKILI TEKERLEK İZİ DERİNLİĞİ (%) Devir Sayısı Şekil A3-1 ve A3-2 katkılı numunelerinde oluşan ortalama tekerlek izi değerleri (%) 20 %0.40 PR PLAST S KATKILI TEKERLEK İZİ DERİNLİĞİ (mm) Devir Sayısı Şekil A4-1 ve A4-2 katkılı numunelerinde oluşan ortalama tekerlek izi derinlikleri (mm)

131 Tekerlek İzi Derinliği (%) 121 %0.40 PR PLAST S KATKILI TEKERLEK İZİ DERİNLİĞİ (%) Devir Sayısı Şekil A4-1 ve A4-2 katkılı numunelerinde oluşan ortalama tekerlek izi değerleri (%) Çizelge ve Çizelge 4.12 de %0.80 Pr Plast S katkılı olan ve B olarak isimlendirilen bitümlü sıcak karışım numunelerinin tekerlek izi deneyi sonucu oluşan deformasyon miktarları ve yüzdeleri verilmiştir. Çizelge %0.80 katkılı karışım numunelerinde oluşan ortalama tekerlek izi derinlikleri (mm) Karışım Tipi Sıcaklık, ºC Devir Sayıları B1-1 B ,475 1,603 2,274 1,703 3,442 4,498 5,405 14,876 20,00 20,00 20,00 B2-1 B ,338 1,655 2,396 3,114 3,729 4,419 5,525 7,813 10,793 14,577 15,784 B3-1 B3-2 B4-1 B ,036 1,361 1,827 2,389 2,746 3,318 4,902 8,911 13,299 17,448 18,044 50

132 Tekerlek İzi Derinliği (mm) 122 Çizelge %0.80 katkılı karışım numunelerinde oluşan ortalama tekerlek izi değerleri (%) Numune Adı Numune Kalınlığı, mm Devir Sayıları B1-1 B1-2 57,08 2,584 2,809 3,984 2,984 6,03 7,88 9,47 26,062 35,039 35,039 35,039 B2-1 B2-2 57,10 2,342 2,898 4,196 5,454 6,531 7,739 9,676 13,683 18,902 25,528 27,642 B3-1 B3-2 55,07 1,882 2,471 3,317 4,339 4,987 6,025 8,902 16,182 24,150 31,683 32,766 B4-1 B4-2 %0.80 Pr Plast S katkılı bitümlü sıcak karışım numunelerinin Hamburg Tekerlek İzi Deneyi sonucu oluşan tekerlek izi performansları ve tekerlek izi yüzdeleri aşağıda verilen şekillerde (Şekil 4.47-Şekil 4.52) görülmektedir 20 %0.80 PR PLAST S KATKILI TEKERLEK İZİ DERİNLİĞİ (mm) Devir Sayısı Şekil B1-1 ve B1-2 katkılı numunelerinde oluşan ortalama tekerlek izi derinlikleri (mm)

133 Tekerlek İzi Derinliği (mm) Tekerlek İzi Derinliği (%) %0.80 PR PLAST S KATKILI TEKERLEK İZİ DERİNLİĞİ (%) Devir Sayısı Şekil B1-1 ve B1-2 katkılı numunelerinde oluşan ortalama tekerlek izi değerleri (%) 20 %0.80 PR PLAST S KATKILI TEKERLEK İZİ DERİNLİĞİ (mm) Devir Sayısı Şekil B2-1 ve B2-2 katkılı numunelerinde oluşan ortalama tekerlek izi derinlikleri (mm)

134 Tekerlek İzi Derinliği (mm) Tekerlek İzi Derinliği (%) 124 %0.80 PR PLAST S KATKILI TEKERLEK İZİ DERİNLİĞİ (%) Devir Sayısı Şekil B2-1 ve B2-2 katkılı numunelerinde oluşan ortalama tekerlek izi değerleri (%) 20 %0.80 PR PLAST S KATKILI TEKERLEK İZİ DERİNLİĞİ (mm) Devir Sayısı Şekil B3-1 ve B3-2 katkılı numunelerinde oluşan ortalama tekerlek izi derinlikleri (mm)

135 Tekerlek İzi Derinliği (%) %0.80 PR PLAST S KATKILI TEKERLEK İZİ DERİNLİĞİ (%) Devir Sayısı Şekil B3-1 ve B3-2 katkılı numunelerinde oluşan ortalama tekerlek izi değerleri (%) Tekerlek izi deneyi sonucu elde edilen verilere göre, en yüksek tekerlek izi miktarı orijinal katkısız karışım numunelerinde oluşmuştur. En yüksek ikinci tekerlek izi miktarı %0.40 Pr Plast S katkılı karışım numunelerinde görülmüştür. En düşük tekerlek izi miktarı ise %0.80 Pr Plast S katkılı karışım numunelerinde görülmüştür. Veriler değerlendirildiğinde, tekerlek izi oluşumuna karşı en yüksek dirence %0.80 Pr Plast S katkılı numunelerin sahip olduğu anlaşılmıştır. Şekil 4.53 de katkılı ve katkısız numunelerin 5000 devirdeki ortalama deformasyon değerleri gösterilmiştir Orijinal Katkısız %0.4 Pr Plast S Katkılı %0.8 Pr Plast S Katkılı Şekil Katkılı ve katkısız bitüm numunelerinin ortalama tekerlek izi derinlikleri (mm)

136 SONUÇLAR VE ÖNERİLER Bu deneysel çalışmada bitümlü sıcak karışımlarda, daha çok tekerlek izi oluşumuna karşı asfalt kaplamaların direncini arttırdığı düşünülen Pr Plast S asfalt katkı maddesinin bitümlü sıcak karışımların mühendislik özellikleri üzerindeki etkileri incelenmiştir. Tez çalışmasının uygulama kısmında aynı agrega gradasyonuna sahip orijinal katkısız ve katkılı numuneler hazırlanmıştır. %3.0 den %6.0 ya kadar olan bitüm oranlarında katkısız, %0.40 ve %0.80 Pr Plast S katkı ilaveli Marshall briketleri hazırlanarak 3 grup karışım tipi için optimum bitüm muhtevaları bulunmuştur. Bu amaçla 50/70 penetrasyonlu bitümlü sıcak karışıma katkısız, agrega ağırlığının %0.4 ü Pr Plast S katkısı ilaveli ve agrega ağırlığının %0.80 i oranında Pr Plast S katkı maddesi ilave edilerek Marshall Tasarım Yöntemiyle optimum bitüm muhtevaları tespit edilmiştir. Daha sonra numunelerin mühendislik özellikleri karşılaştırılmıştır. Deneysel çalışmanın ikinci bölümünde ise üç grup karışım tipi için optimum bitüm muhtevalarında hazırlanan numunelerine Hamburg Tekerlek İzi Deneyi (HWTD) uygulanarak katkılı ve katkısız karışımlarda oluşan tekerlek izi derinlikleri karşılaştırılmıştır. Marshall Tasarım Yöntemi sonucu 3 grup numune için farklı bitüm muhtevaları tespit edilmiştir. Buna göre orijinal katkısız karışımda optimum bitüm oranı %4.62 olarak, %0.40 Pr Plast S katkı ilaveli karışımda %4.75 olarak ve %0.80 Pr Plast S katkı ilaveli numunelerde ise %4.91 olarak bulunmuştur. Elde edilen optimum bitüm oranları, Pr Plast S katkı maddesi ilavesinin bitümlü sıcak karışımlarda kullanılan bitüm miktarını arttırdığını göstermiştir. Marshall Stabilitesi yönünden bakıldığında her üç karışım grubu için stabilite değerleri farklı olmakla birlikte Karayolları Teknik Şartnamesinin minimum değerinin üstünde çıkmaktadır. En yüksek stabilite değerlerine %0.80 Pr Plast S katkılı numunelerde ulaşılmıştır. Hesaplanan akma değerleri de şartname sınır değerleri içerisindedir fakat %0.80 Pr Plast S katkılı sıcak karışım numunelerinde %5.0 ve üzeri bitüm içeriğinde akma değerleri şartnameye uygun değildir. Buradan yola çıkarak, yüksek bitüm oranlarında gereğinden fazla Pr Plast S katkı ilavesi kaplamanın deformasyonlara karşı dayanımını azaltacağı sonucuna varılmıştır. Hamburg Tekerlek İzi Deneyi (HWTD) 50 ºC deney sıcaklığında yapılmıştır. Hazırlanan numuneler 50 ºC suda 30 dakika boyunca koşullandırılmıştır. Tekerlek izi

137 127 deneyi sonucu elde edilen tekerlek izi derinlikleri incelendiğinde, Pr Plast S katkı ilaveli bitümlü sıcak karışım numunelerinin katkısız karışım numunelerine göre tekerlek izi oluşumuna karşı daha dirençli oldukları tespit edilmiştir. Sonuçlara göre %0.80 Pr Plast S katkı ilaveli karışım diğer katkılı karışıma kıyasla tekerlek izi oluşumuna karşı yaklaşık %4.0 daha dirençli, katkısız karışıma kıyasla ise %9.0 daha dirençli olduğu tespit edilmiştir. Buna göre bitümlü sıcak karışımlarda, katkı olarak kullanılan Pr Plast S maddesi miktarı arttıkça üstyapıda tekerlek izi meydana gelme olasılığının azaldığı anlaşılmaktadır. Pr Plast S kullanımı sıcak karışım numunelerinde oluşan boşluk miktarını arttırmıştır. En yüksek boşluk oranı %0.80 Pr Plast S katkılı numunelerde, en düşük boşluk oranı ise orijinal katkısız sıcak karışım numunelerinde oluşmuştur. Yüksek boşluk oranının tekerlek izi oluşumunu arttırdığı düşünüldüğünde Pr Plas S katkı maddesi kullanımının agregalar arasında oluşturduğu bağ ile bunu engellediği anlaşılmaktadır. Deney sonuçlarından elde edilen verilere göre orijinal katkısız numunelerde, oluşan tekerlek izinin %90 lık kısmı ilk 2000 devirde, %0.40 Pr Plast S katkı ilaveli numunelerde yaklaşık ilk 3000 devirde ve %0.80 Pr Plast S katkı ilaveli numunelerde ise ilk 3800 devirde oluşmuştur. Bu nedenle katkı maddesi kullanılmadan hazırlanan bitümlü sıcak karışım uygulamalarında tekerlek izi oluşumunun, daha düşük sayıdaki araç geçişlerinde meydana geleceği düşünülmektedir. Sonuç itibariyle, ülkemizde karayolu üstyapılarında çokça görülen ve daha çok yüksek taşıt yükleri, yüksek sıcaklık ve malzeme özelliklerinden dolayı oluşan tekerlek izi deformasyonlarının önlenmesi amacıyla, Pr Plast S katkı maddesinin uygulamada bitümlü sıcak karışımın mühendislik özelliklerini iyileştirdiğinden dolayı katkı maddesi olarak kullanılması önerilmektedir. Deney sıcaklığı tekerlek izi miktarını etkileyen önemli faktörlerden biridir. Bu nedenle farklı sıcaklıklarda Hamburg Tekerlek İzi Deneyinin yapılarak çıkan sonuçların karşılaştırılması yapılabilir. Bu çalışmada, laboratuvar ortamında hazırlanan katkı ilaveli bitümlü sıcak karışım numunelerinde %0.40 ve %0.80 oranında Pr Plast S kullanılmıştır. Farklı oranlarda katkı maddesi kullanılarak karışımın mühendislik özelliklerindeki değişimler incelenebilir.

138 128 KAYNAKLAR Ahmedzade, P., Yılmaz, M. ve Yılmaz, M., 2007, Epoksi reçine ile modifiye edilen bitümlerin fiziksek özellikleri üzerinde yaşlanmanın etkisi, Fırat Üniversitesi Fen ve Mühendislik Bilimleri Dergisi, 19(2), Alataş, T. ve Kirizgil, M.E., 2012, Saf ve polimer modifiyeli bitümlü bağlayıcıların karıştırma ve sıkıştırma sıcaklıklarının dönel viskozimetre deneyi ile belirlenmesi, Erciyes Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi, 28(3), Albayrak, A., 1975, Beton asfalt karışımlarının deformasyona karşı dirençlerine etkiyen faktörlerin incelenmesi, Yüksek Lisans Tezi, Karayolları Araştırma Fen Heyeti Müdürlüğü, Ankara. Asphalt Institute, 1996, Mix design methods for asphalt concerete and other hot mix types, Asphalt Institute, Manuel Series No.2 (MS-2), Kentucky. Asfalt El Kitabı, 2002, İstanbul Büyükşehir Belediyesi, İsfalt Bilimsel Yayın, No:2, İstanbul. Aşık, İ., Aray, S. ve Önal, M.A., 1998, Bitümlü sıcak karışımların plentte modifiye edilmesinde kullanılan katkıların karışımların laboratuar koşullarındaki performansına etkisinin incelenmesi, 2. Ulusal Asfalt Sempozyumu, Ankara, Bildiriler Kitabı, Atasağun, N., 2009, Piroliz Yöntemi kullanılarak sıvılaştırılmış çörekotu küspesi ile modifiye edilen bitümlü bağlayıcıların reolojik özellilkleri, Yüksek Lisans Tezi, Selçuk Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Konya, Avcı, E., 2009, Sıcak iklimli bölgelerde kullanılan asfalt betonu karışım değişkenlerinin kaplama tabakası performansına etkisi, Yüksek Lisans Tezi, Süleyman Demirel Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Isparta. Balta, İ., 2004, Bitümlü sıcak karışımların sudan kaynaklanan bozulmalara karşı duyarlılığı, Yüksek Lisans Tezi, Dokuz Eylül Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, İzmir, 224s. Bowskill, G., Herbst, G. and Said, S., 1999, Choice of materials and design of flexible pavements for severe traffic and climates, PIARC Technical Committee on Flexible Roads, United Kingdom. Brosseaud, Y., Delorme, J.L., and Hiernaux, R., 1993, Use of LPC Wheel-tracking rutting tester to select asphalt pavement resistant to rutting, Transportation Research Record, 1384, Brown, S.F., Rowlett, R.D. and Boucher, J.L., 1990, Asphalt Modification, Thomas Telford, London. Brown, E.R., Kandhal, P.S. and Zhang, J., 2001, Performance testing for hot mix asphalt, NCAT Report 01-05, Auburn University, Alabama, USA, 79p.

139 129 Ceylan, S., 2006, Bitümlü sıcak karışımlarda filler olarak carboniferous-triassic kayaç tozlarının kullanılması ve etkisi, Yüksek Lisans Tezi, Selçuk Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Konya, 72s. Chen, J.S., Liao, M.C. and Lin, C.H., 2003, Determination of polymer content in modified bitumen, Materials and Structures, 36, Chen, J. S., Lin, C. H., Stein, E. and Hothan, J., 2004, Development of mechanistic empirical model to characterize rutting in flexible pavements, Journal of Transportation Engineering, 130, 4, Choubane, B., Page, G.C. and Musselman, J.A., 1998, Investigation of the suitability asphalt pavement analyzer for predicting pavement rutting, Researc Report, Cooley, L. A., Kandhall, P. S., Buchanan, M. S., Fee, F. and Epps, A., 2000, Loaded wheel testers in the United States: State of the practice, NCAT Report 00 04, Transportation Research E Circular E C016, Auburn University, Alabama, USA. Çelik, O.N., 2000, Öğütülmüş atık otomobil lastiğiyle modifiye edilmiş bitümler ile yapılan asfalt betonunun yorulma davranışı, Turk. J. Engin. Environ. Sci., TÜBİTAK, 25, Çelik, O.N., 2006, Karayolu ders notları, Selçuk Üniversitesi Mühendislik-Mimarlık Fakültesi İnşaat Mühendisliği Bölümü, Konya. Çetin, A., 1997, Endüstriyel atıkların asfalt beton kaplama karışımında değerlendirilmesi, Yüksek Lisans Tezi, Anadolu Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Eskişehir. Çubuk, M., 2007, Katkı maddeleri ile bitümün reolojik özelliklerinin geliştirilmesi ve esnek kaplama malzeme oluşumunda problemlerin giderilmesi. Çubuk, M.K., 2001, Karayolları üstyapısında meydana gelen bozulmalar ve çözüm önerileri, Gazi Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi, 14, Çubuk, M., Gürü, M. ve Çubuk, M.K., 2011, Politetrafloretilen bileşiğinin bitümün reolojik özelliklerine etkisi, Gazi Üniversitesi Mühendislik-Mimarlık Fakültesi Dergisi, 26(3), FHWA, 1995, Background of suparpave asphalt mixture design and analysis, FHWA- SA , National Research Council, Washington DC. Foo K.Y., 1994, Predicting rutting in hot mix asphalts, Ph.D. diss., Auburn University. Gardiner, S.M. and Brown, E.R., 2000, Segragation in hot-mixasphalt pavements, National Cooperative Highway Research Program, NCHRP Report 441.

140 130 Gençtürk, G., 2011, Sönmüş kireç ile çimento ve Pr Plast kullanımın asfalt kaplamaların mekanik özellikleri üzerindeki etkileri, Yüksek Lisans Tezi, Karadeniz Teknik Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Trabzon. Habermann, J.A,. 1994, Design features and a preliminary study of Purdue Linear Compactor of the PURWheel Tracking Device, M.S.Thesis, Purdue University. Hua, J., 2000, Finite element modeling and analysis of accelerated pavement testing devices and rutting phenomenon, Ph.D. Thesis, Purdue University, West Lafayette, IN University, August. Harol, R., Paul, P.E. and Chris, P.E., 1995, Pavement distress, Technical Assistance Report, LTRC. Ilıcalı, M., 2001, Asfalt ve Uygulamaları, İsfalt Bilimsel Yayınları, İstanbul, 280s. Izzo, Richard P., and M. Tahmoressi, 1999, Use of the Hamburg wheel-tracking device for evaluating moisture susceptibility of hot-mix asphalt, In Transportation Research Record 1681, TRB, National Research Council, Washington, D.C. İsfalt A.Ş., 2002, Bitüm el kitabı, İsfalt A.Ş. Yayınları. Jones, R., 1990, Modifiers for asphalt concrete, Air Force Engineering and Service Center Project, No:ESL-TR-88-32, s.39. Kara, S.K. ve Vonk, W., 2009, Yeni geliştirilmiş bir SBS tipi ile polimer modifiye bitümde performans etkinliğinin arttırılması, 5. Ulusal Asfalt Sempozyumu, Ankara, Karaşahin, M., 1993, Resilient behaviour of granular materials for analysis of highway pavements, PhD thesis, Department of Civil Engineering University of Nottingham, England, 312 p. Keyf, S., 2010, SBS ve reaktif terpolimer ile modifiye edilmiş bitümde penetrasyon ve penetrasyon indeksinin incelenmesi, Mühendislik ve Fen Bilimleri Dergisi, 28, Kandhall, P. S. and Cooley, L. A., 2002, Evaluation of permanent deformation of asphalt mixtures using loaded wheel tester, NCAT Report 02 08, Annual meeting of the association of asphalt paving technologists, Auburn University, Alabama, USA. Karayolları Genel Müdürlüğü Yayınları, 2006, Karayolları teknik şartnamesi, Karayolları Genel Müdürlüğü, Ankara. Karayolları Genel Müdürlüğü Yayınları, 2013, Karayolları teknik şartnamesi, Karayolları Genel Müdürlüğü, Ankara.

141 131 Kırbaş, H., 1999, Asfalt kaplamalarda bozulma sebepleri ve oluşan yüzeysel soyulmalar ile çatlakların modern malzemelerle onarım yöntemleri, Dumlupınar Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Yayınları, Kütahya, 3-5. Kiggunde, B.M. and Robert, F.L., 1998, Stripping in HMA mixtures: State of the art and critical review of test methods, National Center for Asphalt Technology, NCAT Report, No Koca, İ., 1987, Bitümlü kaplamalar yapım tekniği, T.C.K. 14. Bölge Müdürlüğü, Bursa. Kurtis, K., 2003, Asphalt and asphalt concerete, Schooll of Civil Engineering, Georgia. Kuloğlu, M., 2006, Bitümlü sıcak karışımlarda bitüm film kalınlığının stabilite ve rijitliğe etkisi, Yüksek Lisans Tezi, Fırat Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Elazığ. Kuloğlu, M., Kök, B.V. ve Öndaş, M., 2004, Sathi kaplamalarda kusma olayına etki eden faktörler, 4. Ulusal Asfalt Sempozyumu, Ankara, Kuloğlu, M., 2000, Bitüm ve bitümlü sıcak karışımların rijitliğine etki eden parametreler, Türk J Engin Environ Sci, Kutluhan, S. ve Ağar, E., 2004, Bitümlü sıcak karışımlarda tekerlek izi oluşumunun incelenmesi, 4. Ulusal Asfalt Sempozyumu, Ankara, Lav, A.H. ve Sütaş, İ., 1993, Pirit Kalsinesinin esnek yol kaplamalarında filler olarak kullanılması, Teknik Dergi, 4, 1. Lav, A.H. ve Lav, M.A., 2004, Shell bitüm el kitabı, İSFALT Bilimsel Yayınları, Yayın No:3, İstanbul. Little, D.N. and Epps, J.A., 2001, The benefits of hydrated lime in hot mix asphalt, National Lime Association and The Versalite Chemical, Washington D.C., Lorasokkay, M.A., 2014, Piroliz yöntemi kullanılarak sıvılaştırılmış atık lastikle modifiye edilen bitümlü karışımların mühendislik özellikleri, Doktora Tezi, Selçuk Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Konya. Lu, X. and Isacsson, U., 2001, Modification of road bitumens with thermoplastic polymers, Malkoç, G., 2002, Yol üstyapılarında kullanılan modifiye asfaltlar ve modifiye bitüm şartnamesi, Karayolları Genel Müdürlüğü, Ankara. McDonald, 1974, High temperature performance of scrap tire rubber modified asphalt concrete. Mostafa A.E., Gerardo W.F. and Imad L.A., 2003, Quantitative effect of elastomeric modification on binder performance at intermediate and high temperatures. Journal of Materials in Civil Engineering, 15, 1,

142 132 Myers, L., R. Roque R, and B.E., 1998, Ruth, Mechanisms of surface-initiated longitudinal wheel path cracks in high-type bituminous pavements, Journal of the Association of Asphalt Paving Technologists, Vol. 67, pp NAPA, 1994, Hot mix asphalt materials mixture design and construction, Education Foundation Lanham, Marylan, pp Novak, M., 2007, Creation of a laboratory testing device to evaluate instability rutting in asphalt pavements, PhD Thesis, University of Florida, USA. Orhan, F., 2005, Bitümlü karışımlar laboratuarı çalışmaları, Karayolları Genel Müdürlüğü, Ankara, Orhan, F., 2009, Bitümlü karışımlar laboratuarı çalışmaları, KGM Teknik Araştırma Dairesi Başkanlığı, Ankara, 23. Önal, M.A. ve Karamangil, M., 1993, Bitümlü karışımlar laboratuar el kitabı, KGM Teknik Araştırma Dairesi Başkanlığı, Ankara. Önal, M.A., Aray, S. ve Orhan, F., 1998, Polimer ile modifiye edilmiş sıcak karışımların bitüm yüzdesi değişiminin karışımların laboratuar koşullarındaki performansına etkisinin incelenmesi, 2. Ulusal Asfalt Sempozyumu, Ankara, Bildiriler Kitabı, Önalp, A. ve ark., 1993, Yol esnek üstyapı tasarım yöntemlerine Türkiye açısından bir bakış. Özcan, Ş., 2008, Polipropilen fiber katkısının bitümlü karışımların statik sünme davranışına reolojik davranışına etkisinin araştırılması, Yüksek Lisans Tezi, Anadolu Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Eskişehir. Özen, H., 2004, Karayolları üstyapı ders notları. Özen, H., 2005, Ulaştırma laboratuar deneyleri, YTÜ Basın Yayın Merkezi, İstanbul. Read, J. and Whiteoak, D., 2003, The Shell Bitumen Handbook, Fifth Edition, Thomas Terford, London. Romero, P. and Stuart, K., 1998, Evaluating accelerated rut testers, Public Roads, Vol. 62, No. 1, pp Sağlık, A. ve Güngör, G.A., 2006, Karayolları esnek üstyapılar projelendirme rehberi, KGM Teknik Araştırma Dairesi Başkanlığı, Ankara. Saltan, M., 1999, Esnek üstyapıların analitik değerlendirilmesi, S.D.Ü. Fen Bilimleri Enstitüsü, Doktora Tezi, Isparta, 202s. Sayed, M.H., Madany, I.M. and Buali, R.M., 1995, Use of sewage sludge ash in asphaltic paving mixtrures in hot regions, Construction and Building Materials, 9,

143 133 Seçginli, M., 2007, Karayolu esnek üstyapılarında sönmüş kireç katkısının düşük sıcaklık çatlama direncine etkisi, Yüksek Lisans Tezi, Fen Bilimleri Enstitüsü, İstanbul. Skok, E. A., Chadbourn, B.A., Crow, B. L. ve Spindler, S., 2000, The Effect of voids in mineral aggregate (VMA) on hot-mix asphalt pavements, Minnesota Department of Transportation Research Service, 1:13. Sönmez, İ., Deniz, M.T., Tayfur, S., Özen, H., Yıldırım, S.A. ve Eren, B.K., 1999, Modifiye katkı maddelerinin bitümlü sıcak karışıma etkisi ve performans üstünlükleri. Sönmez, İ, Yıldırım, S.A., Nacar, F.H. ve Bayraklı, Y., 2013, Farklı katkılarla modifiye edilmiş bitümlü karışımların kalıcı deformasyonlara karşı direnç özelliklerinin karşılaştırılması, 6. Ulusal Asfalt Sempozyumu, Ankara, Şengöz, B., Topal, A., 2004, Morğhology image analysis of polymer modified bitumens, Construction and Building Materials. Şengöz, B., Topal, A., Işıkyakar, G., 2009, Use of asphalt roofing shingle waste in HMA, Construction and Building Materials, Elsevier Science, Article in press. Tapkın, S., Uşar, Ü., Tuncan, A., Tuncan, M., 2009, Repeated creep behavior of polypropylene fiber-reinforced bituminous mixtures, Journal of Transportation Engineering, Taşçı, A., 2010, Piroliz edilmiş atık araç lastiklerinden elde edilen atık yağ ve karbon siyahı ile modifiye edilmiş bitümlü bağlayıcının reolojik özellikleri, Yüksek Lisans Tezi, Selçuk Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Konya, 107s. Tayfur S., 2001, Taş mastik asfalt (SMA) kaplamalar için uygun karışımın Araştırılması ve bir hizmet ömrü modeli geliştirilmesi, Doktora Tezi, Yıldız Teknik Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, İstanbul, 15, 107. Terrel, R.L., Wang, C.K., 1971, Early curing behaviour of cement modified asphalt emulsion mixtures, Proc., AAPT, Vol. 40, pp Tunç, A., 2004, Kaplama Mühendisliği ve Uygulamaları, Asil Yayın Dağıtım, Ankara. Tunç, A., 2001, Yol Malzemeleri ve Uygulamaları, Atlas Yayınevi, İstanbul. Türel, Ö., 2002, Antalya ve çevre illerdeki bölgesel devlet yollarının mevcut üstyapı uygulamalarının incelenmesi, Rijit Üstyapı formunda yeniden çözülmesi, maliyet karşılaştırmalarının yapılabilirliğinin araştırılması. A.Ü. Fen Bilimleri Enstitüsü, Y. Lisans Tezi, Antalya, 236s. TS EN ISO 2592, 2006, Petrol ürünleri-parlama ve yanma noktası tayini-cleveland açık kap metodu, Türk Standartları Enstitüsü, Ankara.

144 134 TS 1080 EN, 1993, Sıvılar-Parlama ve yanma noktası tayini-tag açık kap cihazı ile, Türk Standartları Enstitüsü, Ankara. TS 1083 EN 12591, 2002, Bitümler ve bitümlü bağlayıcılar-kaplama sınıfı bitümler- Özellikler, Türk Standartları Enstitüsü, Ankara. TS 118 EN 1426, 2002, Bitümler ve bitümlü bağlayıcılar-yumuşama noktası tayini- Halka ve bilya metodu, Türk Standartları Enstitüsü, Ankara. TS 1171, 2006, Parlama noktası tayini-tag kapalı kap cihazı ile, Türk Standartları Enstitüsü, Ankara. TS 120 EN 1427, 2002, Bitümler ve bitümlü bağlayıcılar-iğne batma derinliği tayini, Türk Standartları Enstitüsü, Ankara. Uluçaylı, M., 1998, Modifiye bitüm ve modifikasyon katkıların kullanımı, 2. Ulusal Asfalt Sempozyumu, Uluçaylı, M., 1997, Bitümlü karışımların tasarımında yeni gelişmeler yoğurmalı pres, Yollar Türk Milli Komitesi, Ankara. Umar, F., Ağar, E., 1985, Yol üstyapısı, İTU İnşaat Fakültesi, İstanbul. Umar, F., Ağar, E., 1991, Yol üstyapısı, İ.T.Ü. İnşaat Fakültesi Matbaası, İstanbul. Umar, F., Yayla, N., 1994, Yol inşaatı, İ.T.Ü. İnşaat Fakültesi Matbaası, İstanbul. Ürünay, N., 1974, Bitüm ve bitümlü yalıtım örtüleri, Ankara, 2-6. Verstraeten, J., 1995, Bituminous materials with a high resistance to flow rutting, PIARC Technical Committee on Flexible Roads, Belgium. Wang, J.N., Yang, C.K., and Luo, T.Y., 2001, Mechanisic analysis of asphalt pavements, using superpave shear tester and Hamburg wheel-tracking device, Transportation Research Record No.1767, Transportation Research Board, Washington, D.C., pp Williams, R.C., and Prowell, B.D., 1999, Comparison of laboratory wheel-tracking test results with westrack performance, In Transportation Research Record 1681, TRB, National Research Council, Washington, D.C. Witczack, M.W. and El-Basyouny, M.M., 2004, Guide for mechanistic-empirical design of new and rehabilitated pavement structures, final document, Appendix GG-1: Calibration of permanent deformation models for flexible pavements, prepared for NCHRP, submitted by ARA Inc. ERES Division, Champaign, Illinois, USA. Yayla, N., 2004, Karayolu Mühendisliği, Birsen Yayınevi, Ankara. Yıldırım, Y., Jayawickrama, P., Hossain, S., Alhabshi, A., Yıldırım, C., Smith, A., and Little, D., 2007, Hamburg wheel-tracking database analysis, Department of Transportation, Texas, USA.

145 135 Yılmaz, M, KÖK, B.V., Alataş, T., Kuloğlu, N., 2013, Saf ve modifiye bitümlerle hazırlanan karışımların kalıcı deformasyonlara karşı dayanımlarının belirlenmesi, 6. Ulusal Asfalt Sempozyumu, Ankara, Yılmaz, M., Ahmedzade, P., 2008, Saf ve SBS modifiyeli bitümlü bağlayıcıların kısa dönem yaşlanmadan sonraki özelliklerinin iki farklı yaşlandırma yöntemi kullanılarak incelenmesi, Gazi Üniversitesi Mühendislik-Mimarlık Fakültesi Dergisi, 23(3), Zhou, L., Li, P., Zhang, Z., 2009, Investigation of high temperature properties of asphalt mixture containing fibers, GeoHunan International Conference. URL 1: URL 2: URL 3: 05f92f156c67 URL 4: URL 5: URL 6: URL 7:

146 136 EKLER EK-1 Marshall deneyinde orijinal katkısız bitümlü karışım numune boyutları ve ağırlıkları.

147 EK-2 Marshall deneyinde orijinal %0.40 Pr Plast S katkılı bitümlü karışım numune boyutları ve ağırlıkları. 137

148 EK-3 Marshall deneyinde orijinal %0.80 Pr Plast S katkılı bitümlü karışım numune boyutları ve ağırlıkları. 138