3.2 Bitümlü Bağlayıcılar

Transkript

1 3.2 Bitümlü Bağlayıcılar Bitümlü karışımlarda agrega danelerini bir arada tutmak, geçirimsizliği sağlamak, dayanımı artırmak gibi bazı özelliklerin kazandırılması için bitümlü bağlayıcılar kullanılır. Agregalar karışımın içsel sürtünme direncinden ve stabilitesinden sorumlu iken, karışımın kohezyonu (kohezyon: bir malzemenin kopmaya karşı koyan moleküller arası çekimi) bitümlü bağlayıcılar tarafından sağlanır.

2 Bitümlü bağlayıcı agrega danelerini birbirine bağlayarak ; - trafik yükleri altında dağılmasını önlemekte - yarattıkları düzgün yüzeyler ile sürüş konforu sağlamakta - kohezyonu ile karışımın stabilitesini artırmakta - karışımın boşluklarını doldurarak geçirimsizliğini sağlamaktadır. Karışımda kullanılan bitüm; - ağırlıkça en fazla %5 7 - hacimce en fazla %13 15 gibi küçük oranlarda kullanılsa da esnek kaplamalar için önemli bir yol malzemesidir

3 Bir beton asfalt karışımdaki bitümlü bağlayıcının miktarı önemlidir. Karışımdaki bitüm miktarı gerekenden (optimum bağlayıcı oranından) çok fazla ise; - karışım stabilite özelliğinden yoksun olur - rijitliği çok düşer - trafik yüklerinin etkisi ile kaplamada derin izler oluşur, - özellikle ıslak iken tehlikeli olan yağlı ve kaygan bir yüzey oluşur.

4 Karışımda yeteri kadar bağlayıcı yoksa kaplama içindeki agregayı yerinde tutmak için gerekli bağlama, yapıştırma özelliği eksilir. Bu durumda trafiğin etkisi ile agrega daneleri kaplamadan kopup ayrılır (kaplamanın sökülmesi).

5 İyice karıştırılmış bir beton asfalt karışımındaki agrega danelerinin herbiri asfalt filmi ile sarılmış ve karışımın boşluklarının bir kısmı asfalt ile dolmuş durumda ise karışıma katılan asfalt doğru oranlanmış demektir. Beton asfalt kaplamalarda kullanılacak asfalt çimentosu oranı: - aşınma tabakaları için: %4 7 - binder tabakaları için :%

6 Bitümlü bağlayıcılara ait tanımlar: Bitüm: Karbondisülfit (CS2) içerisinde tamamen eriyebilen ve hidrokarbonlardan oluşmuş likit, yarı katı ve katı halde bulunan organik kökenli maddelerdir. Yol kaplamalarında kullanılan bitümlü bağlayıcılar, bitkisel kökenli kömürden elde edilen katranlar ile hayvansal kökenli petrolden elde edilen asfaltlardır. Katran: Kömürün damıtılmasıyla elde edilen sıvıdan yarı katıya kadar değişen bitümlü malzemelerdir.

7 Asfalt: - Rengi siyahtan koyu kahverengiye kadar, - Katılıkları katıdan yarı katıya kadar değişebilen - ısıtılarak veya çözücü katılarak sıvılaşabilen - tabi halde veya petrolün damıtılmasından elde edilen bitümlü malzemelerdir.

8 Esnek kaplamalarda bağlayıcı olarak kullanılan asfalt çimentosu ise - Penetrasyon derecesi arasında değişen bitümlü bir malzemedir. Kullanılmaları için; - ısıtılarak doğrudan - uygun çözücü (benzin, gazyağı vb.) ile karıştırılarak - ufak partiküller halinde parçalayıp suyla karıştırarak akıcı hale gelmesi sağlanır.

9 3.2.2 Bitüm Üzerine Uygulanan Deneyler a- Özgül Ağırlık Deneyi Değişik özellikte kaplama türlerinin karışım hesaplarında bağlayıcının özgül ağırlığının bilinmesinin büyük önemi vardır. Bir bağlayıcının özgül ağırlığı bunun belli bir hacminin ağırlığının aynı hacimde su ağırlığına oranıdır. Asfaltların özgül ağırlığı 1 civarındadır.

10 Özgül ağırlık tayini için piknometre metodu kullanılır. - Boş kap kuru olarak tartılır - Su ile doldurulur tartılır - Boşaltılır kurutulur - Sonra içine uygun miktarda bağlayıcı konulur(genellikle 2/3 yüksekliğine kadar ya küçük parçalar halinde veya eritilmiş malzemeyi akıtarak). - 2/3 yüksekliğinin üstü de su ile doldurulur, tartılır. - Deney genellikle 25 C de yapılır. PİKNOMETRE Katı veya sıvıların yoğunluğunu ölçmekte kullanılan şişe. (YOĞUNLUK ŞİŞESî de denir.)

11

12 Kap: A Kap+Su:B Kap+Asfalt:C Kap+Asfalt+Su:D Özgül Ağırlık = B (C A) A (D C) Bağlayıcı için yapılan özgül ağırlık deneyinin amacı düzgün bir geometrik şekli olmayan numunenin hacminin bulunmasıdır. Bu numunelerin hacimleri suya batan cisimler hacimleri ağırlığındaki suyun taşmasına neden olurlar ilkesine göre bulunur.

13 A B C D A A C B-A C-A D-C Özgül Ağırlık = B (C A) A (D C)

14 b- Penetrasyon Deneyi - Penetrasyon deneyi ile asfalt çimentolarının sertlik veya kıvamlılıkları belirlenir. - Penetrasyon, batma anlamındadır. - Standart bir iğnenin belirli bir yük altında ve belirli bir süre içerisinde asfalt numunesine düşey yönde batma mesafesi olarak ölçülür.

15 Deneyin Yapılışı: Deney koşullarının belirtilmediği durumlarda; gr ağırlık - 25 C sıcaklık - 5 saniye süre dikkate alınır. 1 penetrasyon birimi = 0.1 mm olarak alınır. Örneğin deney sonunda okunan değer 100 ise, iğne 10 mm asfaltın içerisine batmış demektir.

16 Penetrasyon değeri kıvamla ters orantılıdır. Penetrasyon yükseldikçe, asfalt yumuşar. Bu deney sonuçları ile penetrasyon değeri uygun olan bağlayıcının seçimi yapılabilir.

17 100gr Penetrasyon İğne Asfalt Çimentosu 25 o C

18

19 Penetrasyon derecesi yükseldikçe daha yumuşak bağlayıcı söz konusudur. Buna karşılık viskozite de durum terstir(viskozite düştükçe yumuşaklık artar). Penetrasyonu aynı olan iki asfalttan yumuşama noktası yüksek olan sıcağa daha dayanıklıdır. Penetrasyon arttıkça adezyon artar.

20 c- Viskozite Deneyi Bir bağlayıcının viskozitesi onun akışkanlık özelliğinin bir ölçüsüdür. Bu özellik bağlayıcının kullanılacağı bitümlü kaplamanın başarısına önemli derecede etkir. Viskozitenin ölçülmesi için viskozimetre adı verilen aletler geliştirilmiştir.

21 Deneyin Yapılışı: - Standart boyutlu bir delikten önceden belirtilmiş herhangi bir ısı derecesinde (25, 50, 60 ve 80 C) 60 cm 3 sıvının akması için geçen zaman saniye cinsinden saptanır. - Bu süre ne kadar uzunsa asfaltın viskozitesi o kadar yüksektir. Isı yükseldikçe asfaltın viskozitesi azalır.

22

23 * Viskozite bir bağlayıcının en önemli fizik özelliklerinin başında gelir. * Düşük viskoziteli bağlayıcı halinde çalışma düşük sıcaklıkta yapılabilir. * Karıştırma sırasında düşük viskoziteler agreganın daha kolay ve çabuk asfaltla sarılmasını sağlar * Viskozite çok düşük ise, özellikle karışımın yola taşınması sırasında bağlayıcı akarak agregadan ayrılır. * Viskozite çok yüksek ise, karışım kısa zamanda işlenebilme yeteneğini yitirir.

24 d- Yumuşama Noktası Deneyi Asfaltların ısı değişimine karşı duyarlılıkları en basit ve en kısa şekilde halka ve bilye yöntemi ile yumuşama noktası tespit edilerek değerlendirilir. Bazı asfalt tiplerinin 25 C deki penetrasyon değerleri aynı olabilir. Fakat sıcaklık artırılmaya başlandığında özelliklerde farklılıklar görülebilir.

25 Deneyin Yapılışı: Su banyosu içine belirli bir yüksekliğe yerleştirilen içinde asfalt numunesi bulunan halkanın üzerine bilye yerleştirilerek suyun sıcaklığı artırılmaya başlanır. Numunenin sıcaklığının artması ve üzerindeki bilyenin ağırlığı ile tabana değmesi sırasındaki sıcaklık yumuşama noktası sıcaklığı olarak saptanır.

26

27

28

29 e- Düktilite Deneyi Düktilite, yavaş etkiyen yükler altında bağlayıcının esneme kabiliyetinin bir ölçüsüdür. Bitümlü kaplamalar genleşme ve büzülmeler doğuran ısı değişikliklerine karşı olduklarından bağlayıcıların belli bir düktilite özelliğine sahip bulunması gerekir.

30 Trafik yüklerinden doğan gerilmeler de kaplamalarda bazı deformasyon hareketleri oluşturur. Bu hareketler rijit olmayan bağlayıcı-filler karışımında meydana gelir. Bu nedenle karışımın bünyesindeki bağlayıcı-filler karışımı yeterli bir düktilite değerine sahip değilse özellikle soğuk havalarda çatlaklar görülür. Düktilite sıcaklıkla ilgilidir ve her malzeme için düktilitenin maksimum olduğu bir sıcaklık sınırı vardır.

31 Deneyin Yapılışı: Eritilmiş numune 8 şeklindeki kalıp içine doldurulur ve oda sıcaklığında soğumaya bırakılır. Kalıp içindeki numunenin minimum kesit alanı 1 cm 2 dir. sonra kalıplar deney sıcaklığındaki su banyosuna konulur. Kalıbın yan parçaları çıkarılır. Deney numunesi düktilite deney aletine yerleştirilir. Burada 5cm/dakikalık sabit bir hızla çekilir. Asfalt ipliğinin kopmasına kadar katedilen yol (düktilite) ölçülür. Deney su içinde yapılır. Deney sıcaklığı 25 C dir.

32

33 f- Yanma Noktası Deneyi Asfalt yanabilir bir maddedir. Bu bakımdan yüksek sıcaklık derecesinde çalışırken, yeterince dikkatli olunmazsa parlama tehlikesi söz konusudur. Parlama noktasının belirlenmesi için çeşitli yöntemler vardır. Bunlardan biri açık kap yöntemidir.

34 Deneyin Yapılışı: - Bu yöntemde küçük bir kap numune ile doldurulur. - Sıcaklık dakikada C yükseltilir. - Çapı 4 mm olan küçük bir alev kaptaki sıvının yüzeyine zaman zaman yaklaştırılır. - Yüzeyin herhangi bir noktasında alevin görüldüğü andaki sıcaklık belirlenir. Bu sıcaklık asfalt numunesinin yanma noktası değeridir.

35

36

37