T.C. YILDIZ TEKNİK ÜNİVERSİTESİ FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ

Transkript

1 T.C. YILDIZ TEKNİK ÜNİVERSİTESİ FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ TAŞ MASTİK ASFALT KARIŞIMLARDA İSTANBUL ÇEVRESİNDEKİ CEBECİ- DOLAMİTLİ KİREÇTAŞI, GÖLCÜK - KUMTAŞI VE KARATEPE - BAZALTI KULLANIMININ İNCELENMESİ FUNDA ARSLAN YÜKSEK LİSANS TEZİ İNŞAAT MÜHENDİSLİĞİ ANABİLİM DALI ULAŞTIRMA PROGRAMI DANIŞMAN YRD.DOÇ. DR. MUSTAFA SİNAN YARDIM İSTANBUL, 2014

2 T.C. YILDIZ TEKNİK ÜNİVERSİTESİ FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ TAŞ MASTİK ASFALT KARIŞIMLARDA İSTANBUL ÇEVRESİNDEKİ CEBECİ - DOLAMİTLİ KİREÇTAŞI, GÖLCÜK - KUMTAŞI VE KARATEPE -BAZALTI KULLANIMININ İNCELENMESİ Funda ARSLAN tarafından hazırlanan tez çalışması 11/02/2014 tarihinde aşağıdaki jüri tarafından Yıldız Teknik Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü İnşaat Mühendisliği Anabilim Dalı nda YÜKSEK LİSANS TEZİ olarak kabul edilmiştir. Tez Danışmanı Yrd. Doç. Dr. Mustafa Sinan YARDIM Yıldız Teknik Üniversitesi Jüri Üyeleri Yrd. Doç. Dr. Mustafa Sinan YARDIM Yıldız Teknik Üniversitesi Doç. Dr. Murat ERGÜN İstanbul Teknik Üniversitesi Doç. Dr. Mustafa GÜRSOY Yıldız Teknik Üniversitesi

3 ÖNSÖZ Son yirmi yıldır küresel bir karışım haline gelen Taş Mastik Asfalt (TMA karışımının yüksek dayanım özelliği, taşın taşa temasının yüksek oranda sağlandığı bir karışım reçetesi ilkesine dayanmaktadır. TMA nın ağırlık ve hacim olarak yüksek agrega oranına sahip olması araştırma yapmama ilham kaynağı olmuş böylece, değişik agrega cinslerinin karışıma olan etkisi, bu tez çalışmasında irdelenmeye çalışılmıştır. Bu tezin yapılmasında bana her türlü desteğini, bilgilerini, imkânı ve kendi konumda derinleşmemi sağlayan, hoşgörüsünü esirgemeyen, pozitif bakış açısıyla ve etrafa yaydığı aurasıyla sakinleştiğim Sayın, değerli ve sevgili hocam, Yrd. Doç. Dr. M. Sinan YARDIM a, bu tezin her aşamasında desteklerini esirgemeyen değerli ve Sayın Başmühendislerim Beyhan YARAMAN a ve Osman SEÇİL e, Sayın Kontrol Şeflerim Sezgin KILIÇ ve Sonat GÜNER e, Araştırma Başmühendisliğinde çalışan Şeflerim Hüseyin ÇELİK e, Gönül YÖNTER e, İSFALT AŞ. nde Sayın Dr. İbrahim SÖNMEZ e, M. Fatih TÜRKMEN e, analizini yaptığım projelerin yüklenici firmalarında görevli Sayın Kolin İnşaat A.Ş. Proje Müdürü Ersan SEVİM e, Makyol İnşaat A.Ş Yassıören şantiyesinde çalışan Laboratuar Şefi sevgili Necati DENİZ e, çalışmalarımın çıkış noktasını belirleyen Sayın Bursa Araştırma Başmühendisi Ali Osman BAKİ ye, sıkıntılarıma ortak oldukları için işyerindeki oda arkadaşlarım Nurgun YAVUZ a, Şengül KAYA ya ve Melek TÜRER e, yoğun doktora tezi sürecini yaşamasına rağmen İngilizce tercümeleriyle bana destek olan sevgili Kıvılcım YAVUZ a, çevreci arkadaşım Ebru HEPENSON a, sevgili arkadaşım Aynur ÇİÇEK e, benim bu günlere gelmemde her türlü maddi manevi desteği sağlayan ve hep yanımda olan sevgili anneciğime, yine yanımda her türlü sıkıntıma ortak olan, bana güç veren değerli ev arkadaşım aynı zamanda kardeşim, sevgilim Dilek ARSLAN a, tez çalışmam sırasında müziği ile bana eşlik eden Farid Farjad a, ayrıca ASMÜD bünyesinde çalışan henüz kendisiyle yüz yüze tanışma şerefine nail olamadığım Zeliha TEMREN e, tezimin son aşamalarında eksikliklerimi tamamlama konusunda nazımı çeken sevgili Kontrol Şefi Kemâl ÇETİN e ve Laboratuar Teknisyeni bi okadar sevgili Serkan KIRTAŞ a teşekkürü bir borç bilirim. Şubat, 2014 Funda ARSLAN

4 İÇİNDEKİLER iv Sayfa SİMGE LİSTESİ... x KISALTMA LİSTESİ... xi ŞEKİL LİSTESİ... xiii ÇİZELGE LİSTESİ... xvi ÖZET... xviii ABSTRACT... xxi BÖLÜM 1 GİRİŞ... 1 BÖLÜM Literatür Özeti Tezin Amacı Hipotez LİTERATÜR İNCELEMESİ Karayolu Yapısı ve Üstyapısına Genel Bakış Rijit Üstyapı Esnek Üstyapı Karayolu Esnek Üstyapısının Projelendirilmesi Kaplama Tipi Seçimi Bitümlü Sıcak Karışımlar Bitümlü Sıcak Karışımların Yol Üstyapısındaki Yeri Bitümlü Sıcak Karışım Tipleri Bitümlü Sıcak Karışımların Özellikleri ve Performansını Etkileyen Bitümlü Sıcak Karışımların Kaplama Problemleri Taş Mastik Asfalta Genel Bakış Taş Mastik Asfalt Tanımı Taş Mastik Asfalt Tarihi Taş Mastik Asfaltın Kullanım Amacı ve Uygulama Alanları... 38

5 2.5.4 Taş Mastik Asfaltın Olumlu Tarafları Taş Mastik Asfaltın Olumsuz Tarafları Taş Mastik Asfalt Üretimi Modifiye Bitüm Tipinin Seçimi Modifiye Bitüm Üretimi Taş Mastik Asfalt Depolama-Taşıma-Serme-Sıkıştırma Taş Mastik Asfalt İçin Gereklilikler Karışım Dizaynı Hacimsel Yapısı İri Agrega İskeleti Mineral Agregalar Arası Boşluk (VMA) Tayini Mastik Kaplama Kalınlığı Yüzey Dokusu Agrega Gradasyonu Malzeme Olarak Agrega Standardı Bitümlü Bağlayıcı Standardı Yapıştırma Tabakası Katkı Maddeleri Elyaf Standardı Kalite Kontrol Taş Mastik Asfalt Kaplama Maliyeti Malzeme Bitümlü Bağlayıcılar Sıvı Petrol Asfaltları Bitüm Emülsiyonları Bitüm Sınıfı Seçimi Sıcaklık Etkisi Altında Bitümün Davranışları Polimer Modifiye Bitümler Polimer Modifiye Bitümlerde Kullanılan Katkılar Agrega Genel Bilgiler Doğal Agregalar Tortul (Sedimanter) Kayaçlar Püskürük (Mağmatik/Volkanik) Kayaçlar Başkalaşmış (Metamorfik) Kayaçlar Yapay Agregalar Dane Boyutlarına Göre Sınıflandırma Bitümlü Sıcak Kaplamalarda Kullanılacak Agreganın Fiziksel ve Minerolojik Özellikleri İstanbul Çevresindeki Taş Ocaklarının Genel Durumu Cebeci Bölgesi Karatepe Bölgesi Gölcük Bölgesi Taş Ocakları ile İlgili Karşılaşılan Problemler ve Öneriler Metot Agrega Deneyleri v

6 BÖLÜM Elek Analizi Deneyi (Gradasyon) Los Angeles Aşınma Deneyi Hava Tesirlerine Karşı Dayanım Deneyi Yassılık İndeksi Deneyi Cilalanma Deneyi Soyulma Mukavemeti Deneyi Özgür Ağırlık ve Absorbsiyon (Su emme) Deneyi Bitüm Deneyleri Penetrasyon Deneyi Yumuşama Noktası Deneyi Kuvvet Ölçümlü Düktilite Deneyi Elastik Geri Dönme Deneyi Parlama Noktası Deneyi Özgül Ağırlık Deneyi Modifiye Bitümlerde Depolama Stabilitesi İnce Film Halinde Isıtma Deneyi (TFOT) ve Dönmeli İnce Film Etüvü Deneyi, RTFOT Basınçlı Yaşlandırma Kabı (PAV) Dinamik Kesme Reometresi Aleti ile Karmaşık Kesme Modülü ve Faz Açısı Tayini Deneyi (DSR) Kiriş Eğme Reometresi Aleti ile Eğilme-Sünme Rijitliğinin Tayini Deneyi (BBR) Agrega Karışım Oranlarının ve Gradasyonunun Belirlenmesi Sıcak Karışımların Marshall Metodu İle Dizaynı Giriş Sıcak Karışımın Tanımı Karışım Dizaynının Amaçları Sıkıştırılmış Kaplama Karışımı Analizi Yönteminin Anahatları Hesaplamalar için Gerekli Kavramlar ve Formüller Marshall Dizayn Metodu (Ana Hatlarıyla) Marshall Dizayn Metodu ile Sıcak Karışım Dizayn Örneği Karışımın Şantiyede Uygulanması ve İşyeri Karışım Formülünün (İKF) Hazırlanması Nükleer Yoğunluk Metodu Ekstraksiyon Deneyi Schllenberger Bitüm Süzülme Deneyi Taş Mastik Asfalt Karışımlarına Uygulanan Performans Deneyleri Tekerlek İzinde Oturma Tayini Deneyi (RUTTING) Sıkıştırılmış Bitümlü Karışımların Sudan Kaynaklanan Bozulmalara Karşı Direnci İçin Standart Deney Metodu (İÇM= İndirekt Çekme Mukavemeti) ARAŞTIRMA BULGULARI Dizayn Çalışmaları Bitüm Deneyleri Agrega Deneyleri vi

7 3.1.3 Marshall Karışım Dizaynı İşyeri Karışımının Kalite Kontrol Deneyleri Sıcak silo Gradasyon Kontrolü için Elek Analizi Deney Sonuçları Karışımın Fiziksel Özelliklerinin Kontrolü Deneyleri (Marshall Dizaynı). Sonuçları Segregasyon Kontrolü İçin Bitüm Yüzdesi ve Gradasyon Tespiti. (Ekstraksiyon Sonuçları) Tabakanın Sıkışma ve Kalınlık Kontrolü Sonuçları Bitüm Süzülme Deney Sonuçları Performans Deneyleri Tekerlek İzinde Oturma Deneyi İndirekt Çekme Mukavemeti Deneyi (İÇM) Mevcut Yol Satıh Durumu BÖLÜM 4 SONUÇ VE ÖNERİLER KAYNAKLAR EK-A Marshall Karışım Dizaynları EK-B EK - A1 Cebeci - Dolamitli Kireçtaşlı TMA'ya Ait Marshall Karışım Dizaynı EK - A2 Gölcük - Kumtaşlı Karışımın TMA'ya Ait Marshall Karışım Dizaynı EK - A3 Karatepe - Bazaltlı Karışımın TMA'ya Ait Marshall Karışım Dizaynı Karışımlara Ait Performans Deney Sonuçları EK - B1 Cebeci - Dolamitli Kireçtaşlı TMA'ya Ait Performans Deney Sonuçları. 237 EK - B2 Gölcük - Kumtaşlı Karışımın TMA'ya Ait Performans Deney Sonuçları. 241 EK - B3 Karatepe - Bazaltlı Karışımın TMA'ya Ait Performans Deney Sonuçları 245 ÖZGEÇMİŞ vii

8 SİMGE LİSTESİ D p Briketin hacim özgül ağırlığı D t Briketin maksimum teorik özgül ağırlığı G sb Agreganın hacim özgül ağırlığı G sa Zahiri özgül ağırlık G sb Hacim özgül ağırlığı G se Efektif özgül ağırlığı G ef Agreganın efektif özgül ağırlığı G b Bitümün özgül ağırlığı G ef Agreganın efektif özgül ağırlığı G sb Agreganın hacim özgül ağırlığı G b Bitümün özgül ağırlığı LAV Los angeles aşınma değeri P ba Agreganın ağırlıkça yüzdesi olarak absorbe edilen bitüm P be Agreganın yüzdesi olarak efektif bitüm miktarı VMA Mineral agregalar arası boşluk yüzdesi VCA ag İri agregalar arası boşluk yüzdesi (Voids in the Coarse Aggregate) VCA mix Karışımdaki iri agregalar arası boşluk yüzdesi VFA Asfaltla dolu boşluk yüzdesi Vf Asfaltla dolu boşluk Wa Agrega ağırlığına göre bitüm yüzdesi viii

9 KISALTMA LİSTESİ AASHTO American Association of State Highway and Transportation Officials ASTM American Society for Testing and Materials ASCE American Society of Civil Engineers AC Asfalt Çimentosu AB Asfalt Betonu AAPA The Australian Asphalt Pavement Association BSK Bitümlü Sıcak Karışım CEN European Committee for Standatization ÇBGT Çimento Bağlayıcılı Granüler Temel DLH T.C. Ulaştırma, Denizcilik ve Haberleşme Bakanlığı DSR Dinamik Kayma Reometresi EAPA European Asphalt Pavement Association EN European norm FHWA Federal Highway Administration FLRT French Laboratory Rutting Tester FI Flakiness Index GT Granüler Temel HMA Hot Mix Asphalt IRI International Roughness Index ICAR International Center For Aggregate Research İSFALT İstanbul Asfalt Fabrikaları Sanayi ve Ticaret A.Ş. İÇM İndirekt Çekme Mukavemeti KGM Karayolları Genel Müdürlüğü KTŞ Karayolu Teknik Şartnamesi NCHRP National Cooperative Highway Research Program NAPA The National Asphalt Pavement Association NCAT National Center for Asphalt Technology MR Resilient Modulus PMB Polimer Modifiye Bitüm PMT Plent-Miks Temel SMA Stone Matrix Asphalt ix

10 SBS Styrene Butadiene Styrene SN Skid numberı Superpave Superior Performing Asphalt Pavements TÜBİTAC Türkiye Bilimsel ve Teknolojik Araştırma Kurulu TAC Transportation Association of Canada TSE Türk Standartları Enstitüsü TİO Tekerlek İzi Oturma TMA Taş Mastik Asfalt TPE Termoplastik Elastomerler ULAKBİM Ulusal Akademik ve Bilim Merkezi WMA Warm Mix Asphalt FT Fischer-Tropsch PSV Polishing Stone Value, (Cilalanma Direnci) YÖK Yüksek Öğretim Kurumu YFŞ Yollar Fenni Şartnamesi YOGT Yıllık Ortalama Günlük Trafik ZVS Zero Shear Viskosite (Sıfır Kesme Viskozite) x

11 ŞEKİL LİSTESİ xi Sayfa Şekil Yol üstyapısı tip enkesiti Şekil Rijit ve esnek üstyapılarda yük dağılımı Şekil Tipik bir yol üstyapı kesiti ve gerilme dağılımı Şekil Asfalt betonu, taş mastik asfalt ve poroz asfalt yapısal farkları Sekil 2.5 Tekerlek izi hasarı örnegi Şekil TMA (solda)geleneksel BSK (sağda) yüzey dokuları Şekil TMA üretimi Şekil SİEFER marka high shear (yüksek devirli parçalayıcı) Şekil Modifiye bitüm üretimi Şekil TMA karışım dizaynının akış şeması Şekil Taş Mastik Asfalt birleşimi.61 Şekil TMA agrega iskeleti...63 Şekil TMA bileşenleri...64 Şekil Uzun ömürlü üstyapı tabakaları Şekil Çeşitli sıcak karışımların gradasyon eğrileri Şekil fiyatlarıyla asfalt betonu ve TMA maliyet analizi (TL/m 2 ).81 Şekil Bitümlü bağlayıcı sınıflandırması Şekil Bölgelere göre bitüm sınıfı seçimi Şekil Bitümün farklı sıcaklıklardaki kıvamı Şekil SBS (Stiren-Butadien-Stiren) görünüşü Şekil Elyaf görünüşü Şekil Yol yapımında kullanılan agregalar Şekil Doğal taşların sınıflandırılması Şekil Dane boyutuna göre agregalar Şekil Dane şekli 115 Şekil Köşeli ve yuvarlak agregada temas noktaları Şekil Dane yüzey yapısı..116 Şekil Dane gözenekliliği..116 Şekil İstanbul ili maden haritası Şekil Jeolojik devirler Şekil Cebeci bölgesi çevresinin genelleştirilmiş stratigrafik sütun kesiti Şekil Çorlu-Karatepe haritası Şekil Kocaeli ili maden haritası Şekil Mekanik elek sarsıcı...127

12 Şekil Los Angeles aşınma deney cihazı Şekil Yassılık indeksi şablonu Şekil Cilalanma deney cihazı Şekil Tel sepet ve su sızdırmaz tank Şekil Metal koni Şekil Piknometre Şekil Özgül ağırlık şişesi Şekil Karışım oranlarını bulma amaçlı örneğe ait gradasyon eğrisi Şekil Agrega danesinin farklı özgül ağırlıkları arasındaki ilişki Şekil Agregaların ısıtılması Şekil Bitümlü malzemenin ısıtılması Şekil Karışımın karıştırılması Şekil Karışımın kalıba dökülmesi ve, Marshall tokmağı ile briketin sıkıştırılması153 Şekil Hidrolik numune çıkarıcı ve briketlerin yüksekliklerinin ölçülmesi Şekil Su banyosunda deney için beklemeye alınmış numuneler Şekil Marshall deney aleti Şekil Marshall örneğine ait grafikler Şekil Fransız tekerlek izinde deformasyon ölçme cihazı Şekil İÇM deneyinde kullanılan yükleme ünitesi Şekil Karışım gradasyonları ve şartname değerleri eğrisi (Dizayn) Şekil Sıcak silo ortalama gradasyon eğrileri Şekil Ekstraksiyon metodu ile gradasyon eğrileri Şekil Tekerlek izinde oturma tayini deney sonuçları genel karşılaştırma Şekil Koşullu-koşulsuz İÇM değerleri Şekil İndirekt çekme mukavemeti yüzde değerleri Şekil 3. 7 TEM Otoyolu (Avcılar-Kınalı istikameti), KM: de tarihi itibariyle mevcut yol durumu Şekil 3. 8 TEM Otoyolu Selimpaşa Kavşağı (Avcılar-Kınalı istikameti), KM: de... Şekil tarihi itibariyle mevcut yol durumu TEM Otoyolu (Avcılar-Kınalı istikameti), KM: de tarihi itibariyle mevcut yol durumu Şekil TEM Otoyolu (Avcılar-Kınalı istikameti), KM: de tarihi.. itibariyle mevcut yol durumu Şekil Anadolu Otoyolu (O4) Dilovası Kavşağı (Ankara-İstanbul istikameti), KM: de tarihi itibariyle mevcut yol durumu Şekil Anadolu Otoyolu (O4), Dilovası Kavşağı sonrası (Ankara-İstanbul istikameti) KM: de tarihi itibariyle mevcut yol durumu Şekil Anadolu Otoyolu (O4), (Ankara-İstanbul istikameti) KM: de tarihi itibariyle mevcut yol durumu Şekil Anadolu Otoyolu (O4), (Ankara-İstanbul istikameti) KM: de tarihi itibariyle mevcut yol durumu Şekil Anadolu Otoyolu (O4), Hamzadere Viyadüğü (Ankara-İstanbul istikameti).. KM: de tarihi itibariyle mevcut yol durumu Şekil Hasdal Kavşağı K1 Kolu (Ankara istikameti), Km: Arası tarihi itibariyle mevcut yol durumu Şekil 3. 17a Hasdal Kavşağı K4 Kolu (Kağıthane-Kemerburgaz istikameti), Km: Arası tarihi itibariyle mevcut yol durumu xii

13 Şekil 3. 17b Hasdal Kavşağı K4 Kolu (Kağıthane-Kemerburgaz istikameti), Km: Arası tarihi itibariyle mevcut yol durumu Şekil Seyrantepe A Kolu Km: Arası tarihi itibariyle... mevcut yol durumu Şekil Seyrantepe D Kolu Km: Arası tarihi itibariyle... mevcut yol durumu Şekil Boşluk yüzdeleri Şekil Agregalar arası boşluk, (VMA) % Şekil Akma değerleri mm (10-²inç) Şekil Marshall Stabilitesi değerleri, kg xiii

14 ÇİZELGE LİSTESİ Sayfa Çizelge 1. 1 Yurt içinde yapılan literatür tarama alanı...3 Çizelge (Mart) yılları arası TMA konusunda yurt içi literatür türü bilgisi Çizelge (Mart) yılları arası TMA konusunda Türk yazarlarının yabancı. dergilerdeki yayını...4 Çizelge 1. 4 Yurt dışında literatür taraması yapılan kurumlar...8 Çizelge 2. 1 Türkiye de yıllar itibariyle KGM nin yüksek performanslı BSK üretimleri 21 Çizelge 2. 2 Düşük kayma direnci etkileri...32 Çizelge 2. 3 Avrupa'da TMA Kullanımı...36 Çizelge 2. 4 Asfalt plenti elemanları ve fonksiyonları Çizelge2. 5 Yol yapımında kullanılan kaplama sınıfı bitümlerin özellikleri Çizelge 2. 6 Modifiye bitümün fiziksel özellikleri Çizelge 2. 7 Performansa dayalı modifiye bitümün fiziksel özellikleri Çizelge 2. 8 KTŞ de TMA dizayn kriterleri Çizelge 2. 9 Avrupa ve Amerika da yaygın olarak kullanılan V h değişim aralığı (Marshall dizaynı esas alınarak üretilen karışımlar için) Çizelge TMA gradasyon ve tolerans sınırları Çizelge Karışım kompozisyonundaki değişim Çizelge KTŞ'ye kaba agrega özellikleri Çizelge KTŞ'ye ince agrega özellikleri Çizelge KTŞ'ye ilave mineral fillerin fiziksel özellikleri Çizelge Kalite kontrol deneyleri Çizelge TMA ve yoğun gradasyonlu sıcak karışım asfaltın yıllık maliyetlerinin karşılaştırılması Çizelge Geleneksel BSK ve TMA karışımlarının karşılaştırmalı maliyetleri Çizelge Bitüm emilsiyonları Çizelge Bitüm emülsiyonlarının kullanım yerleri Çizelge Bitüm modifikasyon tipleri Çizelge Fiber malzemeleri Çizelge Üstyapı problemlerine karşılık gelen katkılar Çizelge Doğal kırmataş hammaddelerinin yoğunlukları Çizelge Bazı kayaçların tipik L.A. aşınma kaybı değerleri Çizelge Elek açıklıkları ve deney numunesi ağırlıkları Çizelge Yassılık indeksi deneyi için gereken minimum malzeme miktarı xiv

15 Çizelge Karışım oranlarını bulma amaçlı örneğe ait elek analizi sonuçları Çizelge Karışım oranlarını bulma amaçlı örneğe ait karışım oranları hesabı Çizelge Karışım oranlarını bulma amaçlı örneğe ait gradasyon Çizelge Bilümlü temel Tip-A dizaynı örneğine ait elek analizi ortalamaları Çizelge Bilümlü temel Tip-A dizaynı örneğine ait karışım gradasyonu Çizelge Bilümlü temel Tip-A dizaynı örneğine ait tartılacak miktarlar Çizelge 2.33 Marshall örneği deney formu Çizelge Ekstrakte edilmiş TMA numunelerinde gradasyon toleransları Çizege 2.35 Avrupa standartları kapsamında asfalt betonu için gereklilikler ve test metotları Çizelge 3.1 İncelenen TMA kesimleri Çizelge 3.2 Projelerde kullanılan malzemeler Çizelge 3.3 Bitüm deney sonuçları Çizelge 3.4 Kaba agregalara uygulanan deney sonuçları Çizelge 3.5 İnce agregalara uygulanan deney sonuçları Çizelge 3. 6 Fillere uygulanan deney sonuçları Çizelge 3.7 Karışım gradasyonları (Dizayn) Çizelge 3.8 Karışım oranları (Dizayn) Çizelge 3.9 Laboratuar Marshal karışım dizaynı Çizelge 3.10 İşyeri karışımın kalite kontrol deneyleri Çizelge 3.11 Sıcak silo gradasyon kontrolü ortalama sonuçları Çizelge 3.12 İşyeri karışım oranları Çizelge Kalite kontrol deneylerine göre Marshall işyeri karışım ortalama... değerleri Çizelge 3.14 Ekstraksiyon metodu ile elek analizi sonuçları Çizelge 3.15 Ekstraksiyon metodu ile bitüm miktarı sonuçları Çizelge 3.16 Ekstraksiyon metodu ile karışım oranları sonuçları Çizelge 3.17 Karot sonuçları Çizelge 3.18 Bitüm süzülme deney sonuçları Çizelge 3.19 Tekerlek izinde oturma tayini deneyler sonuçları Çizelge 3.20 Çekme mukavemeti deney değerleri Çizelge 4. 1 Gebze Kavşağı -Körfez Kavşağı Otoyol Üstyapı İyileştirmesi İşi bünyesinde tekerlek izinde oturma probleminin görüldüğü kesimler xv

16 ÖZET TAŞ MASTİK ASFALT KARIŞIMLARDA İSTANBUL ÇEVRESİNDEKİ CEBECİ - DOLAMİTLİ KİREÇTAŞI, GÖLCÜK - KUMTAŞI VE KARATEPE -BAZALTI KULLANIMININ İNCELENMESİ Funda ARSLAN İnşaat Mühendisliği Anabilim Dalı Yüksek Lisans Tezi Tez Danışmanı: Yrd.Doç. Dr. Mustafa Sinan YARDIM Üstyapının yönetimi, karayolu idareleri tarafından önemsenmeli ve bu konuda ortak paydada hareket edilmelidir. Üstyapının yönetimi denince, sürdürülebilir (bugünkü ihtiyaçları, gelecek nesillerin ihtiyaçlarını tüketmeden karşılayabilen), kaliteli, uzun hizmet ömrüne sahip, az bakım-onarım gerektiren, hâkim iklim ve trafik paremetrelerine göre üstyapı tabakalarının seçilmesine dayalı, ülke ekonomisine katkı sağlayan bir yaklaşım ile planlama ve yatırım yapılması akla gelmelidir. Bu kapsamda, Ülkemizde de, bu tür bitümlü ince yüzey kaplamalarının kullanımının yaygınlaştırılacağı, Karayolları Genel Müdürlüğü nün Stratejik Planında belirtilmektedir. Ülkemizde 2013 yılı başı itibarıyla üstyapı satıh durumuna bakıldığında; yaklaşık km uzunluğundaki karayolu ağının km si (% 24) BSK kaplamalıdır yılından beri uygulanan, ince kalınlıkta bir BSK türü olan TMA karışımlarının laboratuar ve arazi performansının oldukça iyi olduğu gözlenmiştir. Karayolları Genel Müdürlüğü (KGM) sorumluluğundaki BSK lı yolların dayanımını, kaymaya karşı direncini, sürüş konforunu arttırmak, hizmet ömrünü uzatmak, bakım ve onarım maliyetlerini azaltmak amacıyla, ağır taşıt trafiği yüksek olan güzergâhlarda, aşınma tabakası olarak TMA kullanımının yaygınlaşması için, ocak durumunun da uygun xvi

17 olması halinde, yeni ihale edilecek işlerde KTŞ, Kısım 408 de belirtilen esaslar dâhilinde TMA uygulaması yapılması için sayılı bir iç genelge yayınlamıştır. Dünyada en fazla tüketilen maddeler arasında agreganın çok önemli bir ağırlığı bulunmaktadır. TMA kaplamasının da ağırlıkça ve hacimce önemli bir kısmını agrega oluşturur. Bu bakımdan agregaların karakteristik özellikleri (cinsi, yüzey pürüzlülüğü, yassılık durumu, dane büyüklüğü dağılımı) ile karışım içerisindeki davranışının bilinmesi, yol üstyapılarının projelendirilmesi için gereklidir. Son yıllarda İstanbul ili ve çevresinde, ağır taşıt trafiğinin yoğunlaşması ile bu bölgede yol üstyapısının aşınma tabakasınında TMA kullanımı hız kazanmıştır. TMA tabakalarından daha alttaki tabakalara olan yük aktarımı, geleneksel aşınma tabakalarında olduğu gibi bitüm+agrega bileşiminden çok, agrega iskeleti ile sağlanmaktadır. Dolayısıyla, TMA tabakalarında daha fazla ve daha kaliteli sert kayaçlar kullanılmaktadır. Fiziksel özellikleri nedeniyle, dünya çapındaki uygulamalarda, mağmatik kayaçlar genellikle TMA da kullanmak üzere tercih edilmektedir. Türkiye de ise KGM, kendi uygulamalarında volkanik kayaç dışındaki diğer türdeki agregaların kullanımını, ilgili şartnamelerin sağlanması koşuluyla idarenin iznine bağlamıştır. İstanbul ili ve çevresinde sert kayaç rezervi az bir alana yayılmıştır. Bu bölgedeki TMA uygulamalarında en yaygın olarak Çorlu da yer alan Karatepe - bazaltı kullanılmaktadır. Bazalt kayacının işletmesinin zor olması, rezervinin kısıtlı olması ve çevreye verilen zararlardan dolayı kaynak tüketiminin optimum seviyede tutulması gerekmektedir. Bu nedenle sert kayaç türleri dışındaki agrega tipinin kullanılabilirliği de araştırılması gereken önemli konulardan biridir. Bu çalışmada, bir BSK türü olan TMA da kullanılan agrega cinsinin kaplamanın fiziksel özelliklerine ve performansına olan etkisi irdelenmiştir. Bu amaçla, İstanbul ili çevresinde yer alan taş ocaklarından Çorlu ilçesinin güney batısındaki Karatepe taş ocağından temin edilen bazalt, İstanbul ili Cebeci yöresinden temin edilen dolamitli kireçtaşı ile Kocaeli ili Gölcük Halıdere mevkiinden temin edilen kumtaşı mineral agregalarından üretilen TMA karışımları irdelenmiştir. Birbirine olan üstünlükleri incelenmiş ve birbirlerine alternatif olup olamayacakları araştırılmıştır. KGM sorumluluğundaki birisi biten, diğer ikisi devam eden üstyapı iyileştirme projelerinde uygulanan TMA karışımlarına ait malzeme (agrega, bitüm) deney sonuçları, agrega gradasyonları, Marshall karışım dizayn (hedef bileşim) değerleri (hava boşluğu; Vh, asfaltla dolu boşluk; Vf, mineral agregalar arası boşluk; VMA, akma, stabilite, optimum bitüm miktarı), işyeri karışım formülüne (İKF) göre üretilen karışımın fiziksel özelliklerinin kontrolü için KTŞ ye göre yapılması gereken kalite kontrol deneyleri sonuçları, tekerlek izi oturma deneyleri (TİO) ve sudan kaynaklanan bozulmalara karşı dolaylı çekme mukavemeti deneyi (İÇM) sonuçları karşılaştırılmıştır. Elde edilen sonuçların KTŞ verileri ile uygunluğu, bu değerlerin kaplamanın fiziksel özellikleri ve performansı üzerindeki etkileri, birbirlerine olan üstünlükleri irdelenmiştir. Ayrıca imal edilen bu kesimlerin hâlihazır durumları gözlenerek bu tez kapsamında sunulmuştur. Agrega deney sonuçlarına göre yassılık indeksi ve soyulma mukavemeti değerleri hariç, bazalt taşı diğer taşlara göre daha iyi, karışımların dizayn ve İKF ne göre Marshall karışım değerlerine bakıldığında, stabilite hariç, Karatepe - bazaltlı karışım diğer karışımlara göre üstün gelmektedir. Ancak, performans deneylerine bakıldığında; Cebeci - dolamitli kireçtaşlı karışımdaki ve Gölcük - kumtaşlı karışımdaki TİO oranları, tekerlek izine karşı xvii

18 direncin kötü olmadığını ve hatta iyi seviyelerde olduğunu göstermiştir. Yine, İÇM deney sonuçlarında, Cebeci - dolamitli kireçtaşlı TMA karışımı ile Gölcük - kumtaşlı TMA karışımı arasında çok önemli bir fark görülmemiş, her iki karışım şartname sınır değerlerinin üstünde olduğu tespit edilmiştir. Elde edilen sonuçlar değerlendirildiğinde, TMA karışımında kullanılmak üzere, Cebeci dolamitli kireçtaşı ile Gölcük - kumtaşı, Karatepe - bazaltına alternatif kayaçlardır. Anahtar Kelimeler: Taş Mastik Asfalt, TMA, Stone Mastic Asphalt, SMA, agrega. YILDIZ TEKNİK ÜNİVERSİTESİ FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ xviii

19 ABSTRACT INVESTIGATING ON POSSIBLE USE OF CEBECI DOLAMİTE LIMESTONE, GOLCUK SANDSTONE AND KARATEPE BASALT IN STONE MASTIC ASPHALT IN ISTANBUL Funda ARSLAN Department of Civil Engineering MSc. Thesis Advisor: Assistant Prof. Dr. Mustafa Sinan YARDIM Highway authorities should consider the importance of superstructure management and observe a common denominator when taking action in this regard. The concept of superstructure management should reflect ideas of sustainable planning and investment (meeting present needs without exhausting the resources of future generations) through selection of high-quality pavement layers that have long service life, that require less maintenance and repair, and that are suitable for the dominating climate and traffic parameters, which would in turn provide a serious contribution to the national economy. In this context, that the use of this type of bituminous thin surface pavements shall be expanded in Turkey has been announced in the General Directorate of Highways Strategic Plan [142]. When the pavement surface condition in the country is examined, it is seen that by the beginning of 2013, approximately 15,718 km (24%) of the 65,491 km-long road network was HMA coated [107]. It has been observed that the Stone Matrix Asphalt (SMA) mixtures, a type of thin HMA, which has been applied since 1999, have high performance in both laboratory setting and the field. With the aim of improving durability and skid resistance, extending service life, and reducing maintenance and repair costs of HMA pavement roads that are under its xix

20 responsibility, the General Directorate of Highways has published an internal circular, numbered [27], that indicated that, when there is a suitable quarry, SMA should be used in forthcoming tenders in accordance with the principles specified in Section 408 of Technical Specifications for Highways in order to expand the use of SMA in those routes that have high volume of heavy-vehicle traffic. Aggregate is among the most-consumed materials in the world. A substantial portion of SMA pavements is also aggregate. In this respect, knowing the characteristics of aggregate (type, surface roughness, flatness index, gradation) and its behavior in the mixture is required for the project planning of road superstructures. With the increase in heavy-vehicle traffic in and around the province of Istanbul in recent years, the use of SMA in road surfacing has also accelerated. The load transfer from the SMA layers to the layers underneath is provided with the aggregate skeleton rather than through the bitumen and aggregate composition used in conventional wear layers. Therefore, in applications worldwide, magmatic rocks are generally preferred to use in SMA due to their physical properties. In Turkey, the General Directorate of Highways leaves the use of alternative types of aggregate other than magmatic rocks subject to the permission of respective administrations, provided that relevant specifications are met. Hard stone reserves in and around Istanbul are located in a small area. Karatepe Basalt from Çorlu is the one that is widely used in the SMA applications in this area. As basalt stone is difficult to operate, and because its reserves are limited around İstanbul, and due to the damage to the environment, resource consumption should be kept at an optimum level. Thus, use of alternative types of aggregate in SMA mixtures other than hard rocks is among the topics that require further investigation. This study investigates the impact of the type of aggregate used in SMA mixtures, a type of thin HMA, on the physical properties and performance of the surface pavement. In this respect, three quarries were selected from among the ones near the province of Istanbul and SMA mixtures produced by basalt from the Karatepe Quarry in the southwest of Çorlu, dolomite limestone from Cebeci area and sandstone mineral aggregates from the environs of Halıdere in Gölcük, Kocaeli were examined. The research discusses whether or not any of these has advantages over the others and whether they can be alternative to each other. This study considers three superstructure rehabilitation projects carried out by the General Directorate of Highways, one of which has come to a completion and the other two are still ongoing. With regard to the SMA mixtures used in these three projects, the results for material (aggregate, binder) tests, aggregate gradations, Marshall mix design (input target composition) values (Vh= air voids, Vf= voids filled with bitumen, VMA= voids in mineral aggregates, flow, stability, optimum bitumen), the results of the qualitycontrol test of the output mix that is required according to the Technical Specifications for Highways in order to control the physical properties of the output mixture, the results of the wheel tracking tests for measuring the resistance to permanent deformation (rutting) and indirect tensile strength (ITS) for measuring the tensile strength of diametrical specimen in dry state and also for obtaining the tensile strength ratio (TSR) after warm water conditioning were compared. As part of the comparison, it was examined whether or not these results were in compliance with the Technical xx

21 Specifications for Highways, what these values mean with regard to their impact on the physical properties and performance of the surface pavement, and whether or not any of these has advantages over the others. The current state of the projects were also observed and presented within the scope of current study. In conclusion, according to the aggregate test results, except for the flakiness index and stripping strength, basalt stone gives higher values in comparison to other stones. When the design and the Marshall mix values are considered, except for stability, Karatepe basalt mix is superior to other mixtures. However, in terms of resistance to permanent deformation, wheel tracking test results of Cebeci dolomite limestone mix and Gölcük sandstone mix show that their resistance to rutting is not bad, and in fact, in good levels. As regard to the ITSR values, no significant differences were observed between the Cebeci dolomite limestone mix and Gölcük sandstone mix, and that the levels for both SMA mixtures are higher than the technical specification limits. When these results are evaluated, Cebeci dolomite limestone, and Gölcük sandstone stand out as alternatives to Karatepe basalt stone for using in SMA mixtures. aggregate. Keywords: Stone Matrix Asphalt, SMA, Turkey, pavement performance, YILDIZ TECHNICAL UNIVERSITY GRADUATE SCHOOL OF NATURAL AND APPLIED SCIENCES xxi

22 xxiv

23 BÖLÜM 1 GİRİŞ 1.1 Literatür Özeti TMA, iri agregadan oluşmuş bir iskelet ile boşlukları dolduran ince agrega filler-bitüm harcının (mastik harç) karışımıdır. TMA aşınma tabakaları genel olarak % kaba agrega, % ince agrega ve % 6-7 gibi oldukça fazla asfalt içeren kesikli gradasyona sahip asfalt bağlayıcılı karışımlardan imal edilmektedir. TMA karışımlarında kullanılan kaba agrega asfalt betonunda kullanılan kaba agregaya nazaran daha sağlam ve filler yüzdesi daha fazla olup yüksek asfalt içeriğini sağlamak ve asfaltın dren olmasını önlemek amacıyla elyaf (fiber) türü stabilizör katılmaktadır. Ayrıca kesikli gradasyona sahip olduğundan dolayı boşluklar, mastik (yani asfalt+filler+ince agreganın küçük boyutlu kısımları) ile doldurulmaktadır [1], [2]. TMA, yol üstyapısının aşınma tabakasında kullanılan bir karışımdır. TMA kaplamalarının en önemli özelliği, kalıcı deformasyonlara karşı daha dirençli olmasıdır. TMA kaplamaları ile sürüş konforu ve emniyeti, durabilitesi daha fazla yüksek ve daha ince tabakalı yüzeyler elde edilmektedir. TMA, yüksek asfalt içeriği ve daha dayanıklı agrega kullanımının olarak kabul edilir. 1

24 Ancak, TMA nın performansı arttırıcı etkisi ile bu yüksek başlangıç maliyeti, orta ve ağır trafik koşullarının hâkim olduğu yollarda telafi edilebilir. Yüksek dayanım gibi yararlarına ek olarak, yorulmaya, tekerlek izine, iri yüzey dokusundan kaynaklanan yağışlı havalardaki kaymaya karşı gösterdiği direnç sayılabilir. TMA literatürde sessiz asfalt olarak ta anılmaktadır. [2], [3]. Daha önce belirtildiği gibi, TMA karışımlarının geliştirilmesinin esas amacı, tekerlek izine gösterdiği direnç ve dayanıklılıktır. TMA karışımlar başlangıçta Alman yüklenicileri tarafından 1970'lerde geliştirilmiş ve Avrupa ve İskandinavya genelinde çivili lastiklerin yol açtığı aşınmaya karşı direnç sağlamak için kullanılmıştır yılında çivili lastiklerin kullanımının yasaklanmasıyla, TMA kullanımı, yoğun gradasyonlu geleneksel BSK larına nazaran daha yüksek inşaat ve malzeme maliyetleri nedeniyle düşmüş; 1980'lerde ise, lastik basınçları, tekerlek yükleri ve trafik hacmi artışına bağlı olarak, artan tekerlek izi problemlerine karşı TMA kullanımı, Avrupa ülkelerinde canlanmaya başlamıştır [4], [5], [6]. TMA kaplama 1999 dan beri Türkiye de kullanılmaktadır. KGM nin, 1999 yılında yaptığı deneme kesimlerinden elde ettiği veriler, TMA nın kaplama performansına olumlu katkısı olduğunu göstermiş ve böylelikle Türkiye deki kullanımı başlamıştır. Daha sonraları İstanbul Asfalt Fabrikaları Sanayi ve Ticaret A.Ş. (İSFALT), bu konudaki çalışmalarına 2003 yılında başlamıştır. Günümüzde ise TMA, özellikle ağır trafik hacmine sahip olan yollarda ilk tercih edilen kaplama türü olarak karşımıza çıkmaktadır [7],[8], [9]. Agrega yol yapımında kullanılan en önemli malzemedir. TMA nın ağırlıkça ve hacimce önemli bir kısmını oluşturan agrega, yola etkiyen yüklerin oluşturduğu gerilmelerin karşılanmasında önemli bir rol oynamaktadır [10]. Bu nedenlerden dolayı, TMA nın yapısal hizmet ömrünü tasarlanan şekilde tamamlaması için TMA betonu yapımında kullanılan agregaların özellikleri, yol mühendisleri için çok önemli olup, değişik agrega tiplerinin kaplama performansına etkisinin bilinmesi, yol üst yapılarının sağlıklı bir şekilde projelendirilebilmesi açısından önemlidir. Bu çerçevede, TMA üzerine yapılan çalışmalar, yurtiçi ve yurtdışı olarak iki ayrı bölümde ele alınmıştırtır. 2

25 Yurtiçinde Yapılan Çalışmalar Ülkemizde, yol üst yapısı konuları, lisans sonrası olarak, üniversitelerimizin genelde İnşaat Mühendisliği Bölümlerindeki Ulaştırma Anabilim Dalı altında çalışılmaktadır. Yol üst yapısının üst tabakaları olan aşınma, binder ve bitümlü temel olan geleneksel asfalt kaplamalar ile ilgili olarak çok sayıda çalışma olmakla beraber, TMA kaplamaları ile ilgili olarak sınırlı sayıda çalışma bulunmaktadır. TMA konusu ile ilgili olarak yapılan çalışmalar, tarafımızdan erişebilirliği olan beş ana başlıkta taranmıştır (Çizelge 1.1). Bunlar; Çizelge 1. 1 Yurt içinde yapılan literatür tarama alanı [11] Yapılan Çalışma Tipi Yüksek Lisans ve Doktora Tezleri Bildiriler Yayınlanmış Makaleler Yayınlanmış Kitaplar, Tercümeler, Raporlar Yurtdışında Yayını olan Türk Yazarlar Taramanın Yapıldığı Yer Ulusal Tez Merkezi Sempozyum ve Kongre Bildiri Kitapları Hakemli Teknik Dergiler Kurumlara ait Siteler Çalışmalara ait kaynaklar 2013 yılı mart ayı itibariyle yapılan son tarama neticesinde, içerisinde TMA, SMA Taş Mastik Asfalt, Stone Mastik Asphalt ve Stone Matrix Asphalt kelimeleri geçen bütün tezler, bildiriler, makaleler, kitaplar, tercümeler ve raporlar incelenmiş bu kapsamda dikkate alınabilen Çizelge 1. 2 de görüldüğü gibi toplam 7 adet teze, 25 adet bildiriye, 3 adet makaleye, 2 adet kitap bölümüne, 3 adet rapor ve 2 adet şartnameye, 2 adet tercümeye ve 6 adet Türk yazarlarının yabancı dergilerdeki yayınına (Çizelge 1. 3) ulaşılmıştır. Çizelge (Mart) yılları arası TMA konusunda yurt içi literatür türü bilgisi [11] TMA İLE İLGİLİ KAYNAKLAR Makale Bildiri Tez Rapor / Şartname Kitap Bölümü Tercüme Türk Yazarlı Yabancı Yayınlar TOPLAM 48 3

26 Çizelge (Mart) yılları arası TMA konusunda Türk yazarlarının yabancı dergilerdeki yayını NO YAZAR ADI MAKALE ADI YIL YABANCI DERGİ/ SAYISI 1 Woodside, A.R., Woodward, W.D.H., and Akbulut, H. Stone Mastic Asphalt Assessing the Effect of Cellulose Fibre Additives, 1998 Proceedings of The Institution of Civil Engineers, Municipal Engineering, Vol. 127 No. 3. pp Hüseyin Akbulut, Woodside AR The Use of Cellulose Fibre in SMA and Thin Surfacing Conference of Stone Mastic Asphalt and Thin Surface, 20 th March Hüseyin Akbulut, Woodside AR Hüseyin Akbulut, Woodside AR, Woodward D Celaleddin E. Şengul, Şeref Oruc, Erol İskender, Atakan Aksoy 6 Askeri Karakuş SMA Performance in Great Britain SMA: Assessing the Effect of Cellulose Fibre Stabilising Additives Evaluation of SBS modified stone mastic asphalt pavement performance Investigating on possible use of Diyarbakir basalt waste in Stone Mastic Asphalt 1997 SMA Symposium, 20 th March st World Conference on Highway Surfacing, 13 May. Construction and Building Materials, Volume 41, Pages Construction and Building Materials, Volume 25, Issue 8, August, Pages Yapılan arşiv taramasında TMA konusu ile ilgili dikkate değer çalışmaların özeti, aşağıda verilmiştir. Taşdemir [12], TMA karışımını ayrıntılı olarak tanıtmış, karışımın tasarımı, üretilmesi, sıkıştırılması, bu karışımların üstünlükleri, sakıncaları hakında bilgi vermiştir. Ağar vd. [13], 1998 yılı 2. Ulusal Asfalt Sempozyumunda, ülkemizde artan trafik yüklerine karşı, geleneksel bitümlü karışımların bu değişime ayak uyduramaması sebebiyle TMA kaplamalarının uygulanabilirliği, yine aynı sempozyumda Önal [14] tarafından da tartışılmıştır. Ergün vd. [15], yol yüzeyi bozulmalarının önüne geçebilmek için, ince (5-4 cm kalınlığındaki geleneksel asfalt betonu ve yüzeysel kaplamalar), çok ince (3-2 cm kalınlığındaki TMA ve geçirimli kaplamalar) ve super ince bitümlü karışımların (< 2cm kalınlığındaki yüzeysel kaplamalar) fiziksel ve kimyasal özelliklerini irdelemişler, hizmet ömrü geleneksel asfalt betonundan çok daha yüksek olan bu tip karışımların deneylerinin yapılarak incelenmesi gerekliliğini vurgulamıştır. 4

27 Önal vd. [16], ileride yapılacak TMA karışımları için bilgi birikimi sağlamak ve oluşabilecek problemleri tahmin etmek amacıyla; Ankara yakınlarında iki farklı TMA karışımı ile deneme kesimleri oluşturmuşlar ve bu tabakaların performasını gözlemişlerdir. Tuğlu vd. [17] Tarsus-Adana-Gaziantep (TAG) Otoyolunda uygulanan ilk TMA karışımlarının hizmete girmesinden itibaren yaklaşık 5-6 sene geçmesine karşın henüz hissedilir bir tekerlek izi oluşmadığını, TMA tabakası sathının hala pürüzlü olduğunu, TMA ile sağlanan fren emniyetinin oldukça uzun ömürlü ve yeterli olduğunu belirtmişlerdir. Ayrıca iklim şartlarına göre modifiye bitüm kullanılmasını, normal asfalt betonu granülometrisinin TMA granülometrisi gibi kesikli granülometri haline getirilmesini, tabaka kalınlığının maks 4 cm olmasını, karışımda taşın taşa temasının sağlanmasını, tabakanın plastik deformasyon yerine elastik deformasyon yapacak şekilde davranması ve ve yaşlanmanın önüne geçebilmek için karışımda yüksek oranda (% 6 -% 7 gibi) bitüm kullanılmasını, bu yönde şartnamelerin geliştirilmesini önermişlerdir. Deniz vd. [18] metrobüs hattı üstyapısında kullanılan geleneksel karışıma göre farklı özelliklere sahip TMA betonunun analizini yapmışlardır. Bu karışım tasarımında, iri agrega olarak, Çorlu-Karatepe Taş ocağından elde edilen bazalt, ince agrega olarak İstanbul-Cebeci bölgesinden elde edilen kalker, filler olarak, Eskisehir den temin edilen kalsit kullanmışlardır. Bitümün karışımdan ayrışmasını önlemek amacıyla selülozik elyaf (viatop), bitüm modifikasyonunda ise SBS (Stiren-Bütadien-Stiren) blok kopolimerleri kullanılmışlardır. Karışımdaki SBS miktarını azaltmak ve karışımın işlenebilirliğini arttırmak amacıyla ek olarak Sasobit katkı maddesi ilave etmişlerdir. Ayrıca mineral agrega olarak kalkerin kullanıldığı kontrol amaçlı geleneksel karışımlar hazırlamışlardır. Ve bu iki karışımın birbirlerine üstünlükleri irdelenmiş ve çalışmanın sonucunda, TMA karışımlarında meydana gelen tekerlek izi derinliklerinin geleneksel karışımlara göre iki kat daha az olduğunu analiz etmişlerdir. Tayfur vd. [19] İstanbul ilinde yer alan taş ocaklarındaki agrega talebinin daha çok asfalt betonu için olması nedeniyle bu yönde üretim yapıldığını bildirmişlerdir. BSK larda kullanılan İstanbul çevresi taş ocaklarından elde edilen agregalarla Marshall Sıcak Asfalt Karışım Tasarım Yöntemi ile hazırlanan karışımların optimum bitüm ve stabilite sonuçlarını açıklamışlar ve İstanbul taş ocaklarının genel değerlendirmesini yapmışlardır. Sonuç olarak, en çok bitüme ihtiyaç duyan ve stabilitesi en yüksek olan Bazalt (Çorlu - 5

28 Karatepe) ve cüruf (Gebze)/Kalker(Gebze) agregası olmuş, Cebeci kalker 4. sırada yer almıştır. Ayrıca, Avrupa yakasında Çorlu'nun 10 km güney batısında Karatepe bölgesinde bazalt üreten ocakların azlığı ve İstanbul'daki asfalt üretim tesislerine uzaklığı ve yüksek taşıma maliyeti, yine Gaziosmanpaşa Cebeciköy bölgesinde rezervlerin sürekli azalmasını, kırmataş ocaklarında üretilen agregalar için genellikle beton ve asfalt agregası ayrımı yapılmadan hizmet sunulmasını ve bu yönde karşılaşılan problemleri vurgulamışlardır. Zarif vd. [20], İstanbul-Avrupa yakası Cebeci bölgesindeki kireçtaşlarının beton, asfalt, dolgu vb. için ideal bir malzeme olduğunu, Cebeci bölgesindeki kireçtaşlarının gerek kalitesi, gerekse de rezerv durumu ve şehir merkezine yakınlık durumu nedeniyle Avrupa yakası için önemli bir agrega kaynağı olmasına karşın, bu taşın üretildiği ocaklar yerleşim alanları içinde kalmaları nedeniyle yakın gelecekte kapatılacaklarını, Çatalca bölgesindeki taşların agrega olarak kullanılabileceğini ancak kireçtaşı- killi kireçtaşı ve marnlı geçişlerin agrega kalitesini önemli oranda düşürdüğünü, yine İstanbul çevresi Gebze, Ömerli, Hereke ve Şile de görülen yoğun tektonizma etkileri ile meydana gelen ayrışmanın agrega kalitesini etkilediğinden bu bölgedeki kireçtaşlarının genelde dolgu malzemesi olarak kullanılması gerektiğini bildirmektedirler. Kutluhan ve Ağar [21], tekerlek izi oluşumuna etki eden iç faktörlerden agregayı ve bitümlü bağlayıcıyı ele almışlardır. Agregaların sert ve dayanıklı olması, yabancı madde içermemesi, keskin köşeli, ayrıtlı (mikropürüzlülüğü yüksek), yuvarlak daneler yerine kırılmış daneler olması gerektiğini, iri agrega oranının yüksek olması karışımın akmaya ve plastik deformasyona karşı direncin fazla olmasına neden olduğunu, TMA kaplamanın tekerlek izine karşı daha dirençli olduğunu, fillerin karışımda iri ve ince agregalar arasındaki boşluğu doldurmasından ve bağlayıcı film kalınlığını azaltmasından dolayı tekerlek izi açısından önemli olduğunu belirtmişlerdir. Akbulut vd. [22], [23], yolun aşınma tabakasında kullanılacak agreganın, cilalanmaya karşı direncinin yüksek olması için, % 50 yumuşak ve % 50 sert minerallerden oluşması gerektiğini, Avrupa ile entegrasyon sürecinde, ülkemizde kaliteli agrega kullanımının, yol standartlarının yükseltilmesi ile giderek önem kazanacağından ve Avrupa ve ABD de kullanılan TMA olarak adlandırılan kaplama türünde kullanılan agreganın kaplama içerisindeki rolünün farklı bir öneme sahip olduğunu bildirmişlerdir. Topal vd. [24], göre her trafik ve iklim şartlarında kaplamanın performansını arttırmak için modifiye bitüm veya modifiye bitüm 6

29 katkılarına ihtiyaç yoktur. Kaplamanın performansını arttırmak için Türkiyede karışım gradasyonlarını değiştirmek, köşeli agrega kullanmak gerekmektedir. Aşınma tabakasında kullanılacak agregaların fiziksel özelliklerinin diğer tabakalarda kullanılacak agregalara göre üstün olması gerekmektedir. Sönmez vd. [25], yaptıkları çalışmanın sonucunda asfalt kalitesi bakımından en yüksek değerleri, bazalt agregalı karışımların verdiğini, iri agregaları yıkanmamış bazalt karışımların bitüm içeriklerinin, diğer karışımlara göre daha düşük olduğunu, buna karşılık en yüksek yoğunluk değerlerini ve en yüksek stabilite değerlerinini bu karışımların verdiğini tespit etmişlerdir. Alataş vd. [26], en ekonomik karışımın kalker, dayanımı en yüksek olan karışımın ise bazalt karışımı olduğunu, ekonomik karışımın kireçtaşlı karışım olmasına karşın uzun vadede yolun işletilmesi sırasında stabilite problemleri ile karşı karşıya kalınabileceği belirtilmektedirler. Kutluhan [27], Kutluhan ve Ağar [28], nominal (anma) maksimum agrega dane boyutunun büyük olmasının ve bağlayıcı modifikasyonunun, tekerlek izine gösterdiği dayanım açısından olumlu etkisi olduğunu belirtmişlerdir. Çetin [29], ise bitümlü bağlayıcıların TMA karışımların deformasyon direnci üzerindeki etkisinin, iri agrega miktarının olumlu etkisinden daha az olduğunu belirtmektedir. Almanyada yapılan bir araştırmada, özellikle TMA karışımlarda kullanılan selülozik elyaf olan Viatop ile Stiren-Butadin-Stiren (SBS) elastomeri olan Kraton katkı maddeleri, BSK üzerinde gösterdikleri performans açısından, diğer katkı maddelerin gerisinde kaldıkları tespit edilmiştir [30]. Yurt Dışında Yapılan Çalışmalar Tez konusu ile ilgili olarak, yurt dışı literatür taramasında Çizelge 1. 4 te yer alan kurumların internet erişim adreslerinde bulunan arama motorları kullanılarak sanal kütüphanelerine erişilmiştir. Ayrıca, kitap içeriklerine ve dergilerde yayınlanan makalelere erişim hizmeti veren, internet adresininden de önemli belgelere ulaşılmıştır. 7

30 Çizelge Yurt dışında literatür taraması yapılan kurumlar YURT DIŞI LİTERATÜR TARAMASI YAPILAN KURUMLAR ABD Ulaştırma İdaresi (Federal Highway Administration; FHWA) Amerikan İnşaat Mühendisleri Topluluğu (American Society of Civil Engineers; ASCE) Avustralya Asfalt Üstyapı Birliği (The Australian Asphalt Pavement Association; AAPA) Avrupa Asfalt Üstyapı Birliği (European Asphalt Pavement Association; EAPA) Kanada Ulaştırma İdaresi (Transportation Association of Canada; TAC) Ulusal Asfalt Üstyapı Birliği (The National Asphalt Pavement Association; NAPA) 1991 yılında Kanada da, yeni yapılacak yüzeylerde kullanılmak üzere maksimum dane çapı 6,7 mm den küçük agrega gradasyona sahip bir TMA tanıtımı yapılmıştır. Maksimum dane çapı 6,7 mm olan TMA kullanımı henüz Kuzey ABD de yaygın değildir. Bu kaplamalarda, termal çatlamayı ve kalıcı deformasyonu azaltmak için polimer modifiye bitüm kullanılmış ve bu kaplama tekerlek izi deneyine tabii tutulmuş, sarmal olarak dönen kompaktör ile de karışımın sıkışması tahmin edilmeye çalışılmıştır. Proje tamamlandıktan sonra sözkonusu yol gözlenmiştir. Bu çalışmadan elde edilen verilerin, ileri zamanlarda dünyanın değişik yerlerinde yapılacak bu tip karışımlar için son derece yararlı veriler sağlayacağı umulmaktaydı. Sonuç olarak, ince gradasyonlu TMA kaplamasının, kayma direnci ölçümleri dâhil olmak üzere gürültü, pürüzlülük, yapısal mukavemet açısından uzun vadede malzeme mühendisliği için yararlı bir imalat olacağı düşünülmektedir [31]. Brown ve Bassett [32] çalışmalarında, agrega gradasyonu olarak sırasıyla D max ları 3/8 ; 1/2 ; 3/4 ; 1, ve 1-1/2 olan beş farklı karışım tasarımı değerlendirmişlerdir. Karışımların hepsi için % 4 oranında hava boşluğu verecek bitüm içeriği seçilmiş ve karışımlar, 75 adet Marshall tokmağı ile sıkıştırılmıştır. Bu karışımlar üzerinde, Marshall stabilite and akma, dolaylı çekme mukavemeti, sünme ve esnek modülü testleri yapılmıştır. Test sonuçlarına göre, % 4 hava boşluğuna göre dizayn edilen kaba agrega oranı daha yüksek karışımlar, Marshall stabilitesi ve akma değerleri dışında, daha küçük agrega ile hazırlanan karışımlara göre daha üstün özellikler sergilemişlerdir. 8

31 Brown vd. [33], Amerika Birleşik Devletleri nde, tekerlek yüküne gösterdiği dayanım sebebiyle TMA kullanımının giderek yaygınlaştığını, bu dayanımın TMA iskeletini oluşturan kaba agrega ile sağlanan yüksek orandaki taşın taşa temasından kaynaklandığını belirtmektedirler. Ayrıca çalışmalarında, TMA karışımı içerisindeki kaba agregadaki taşın taşa temasının istenilen düzeyde olup olmadığını ölçmek için bir yöntem önermişlerdir. Ayrıca, Los Angeles aşınma deneyinin agrega kalitesini ölçmekte iyi göründüğünü, fakat kesin bir ölçü olmadığını belirtmektedirler. Mokhtari ve Nejad [34], daha verimli asfalt karışımları üretmek için, selilozik elyaf ve SBS, FT balmumu (wax) kullanarak TMA ve Warm Mastic Asphalt (WMA) karışımlar elde etmişler, balmumu etkisinin, TMA karışımlarının performans özellikleri üzerindeki çok anlamlı olmadığını, bağlayıcı malzemenin süzülmesini engellemesine rağmen, ikinci bir katkı malzemesi kullanımını gerektirdiğini, ancak TMA ve WMA karışımlarında Stiren- Butadien-Stiren (SBS), balmumu ve selilozik elyaf kullanımının kaplamanın hizmet ömrünü, sırasıyla 1,243; 1,154 ve 1,08 kat uzattığını belirtmektedirler. FHWA nın internet adresinden erişilen, BSK/TMA karışımlarını imal edecek yüklenicinin sözleşme onayından sonra doğan sorumluluklarını tanımlayan belge, ülkemizde bu konuda uygulanan işleyiş ile ilgili mukayese imkânı sağlayacağı gerekçesi ile irdelenmiştir. Belgeye [35] göre, yüklenicinin, kaplamanın trafiğe kesintisiz bir şekilde açılmasından 5 yıl sonrasına kadar yoldan sorumlu olduğu (ülkemizde bu sadece bir yıldır), bozulan kesimlerin iyileştirilmesi için gerekli her türlü işçilik, donanım, malzeme bedelleri için teminat tektubu sunması gerektiği, bu beş yıllık garanti sürecinin oluşturulmuş Uyuşmazlık Çözüm Kurulu tarafından yönetildiği, kaplama performansının; sürtünme sayısı (SN), düzgünsüzlük indeksi (IRI), boyuna çatlaklar, tekerlek izi, timsah çatlakları ve yansıma çatlakları gibi göstergeler ile ölçüldüğü anlaşılmaktadır. Blazejowski [36], 2011 yılında yayınlanan Stone Matrix Asphalt; Theory and Practice isimli kitabında, TMA kaplamaları hakkında kapsamlı bilgi vermiştir. TMA nın tasarımı ile ilgili olarak iskelet yapısındabi kaba agreganın önemini, mastik kısmını oluşturan ince agreganın pasif durumunu, fillerin - bağlayıcının ve bitümün drenajını engelleyen fiberlerin TMA daki etkisini çeşili kaynaklara atıfta bulunarak kitabında sunmuştur. Dünyada uydulanan metotları (Alman, Amerika, Hollanda, İrlanda vb.) karşılaştırmıştır. İmalat, nakliye, serme ve sıkıştırma gibi süreçlerde karşılaşılan problemleri incelemiştir. 9

32 TMA nın tekerlek izine, çatlamaya, yorulmaya ve kaymaya karşı direnci üzerinde durmuştur. Bu bölümde, TMA nın işlenebilirliği, sıkışabilirliği, suya ve donmaya karşı dayanımı, ışık yansıtma özelliği, geçirgenliği, bitüm tüketimi ve ekonomik etkinliğini ayrıca ele almıştır. Blazejowski nin [36] bu kitabının, TMA konusunda başvurulacak önemli bir kaynak olduğu düşünülmektedir. Hafeez vd. [37] çalışmalarında, agrega maksimum boyutunun, özellikle yüksek sıcaklıklardaki taş mastik asfaltın kalıcı deformasyon özelliklerine olan etkisini araştırmışlardır. Bunun için, D max ları sırasıyla 9,5 mm; 12 mm; 19 mm ve 25,4 mm olan dört ayrı karışım hazırlanmıştır. Karışımlar üzerinde, 25; 40 and 60 o C sıcaklıklarda tekerlek izi deneyi yapılmıştır. Bu çalışma, taş mastik asfaltın (herhangi bir tekerlek sayısı geçişi için), tekerlek izine karşı gösterdiği duyarlılığın, agreganın en büyük boyutu ile test sıcaklığının bir fonksiyonu olduğunu ortaya koymaktadır. Sonuçlara göre sıcaklığın artması ile özellikle küçük agrega boyutuna sahip TMA karışımlarında tekerlek izi artmakta, agreganın boyututu artıkça tekerlek izi azalmaktadır. 1.2 Tezin Amacı Kaliteli, uzun hizmet ömrüne sahip, az bakım onarım gerektiren yol üstyapı tabaka yapımının seçilmesi ülke ekonomilerine katkı sağlayan bir yaklaşımdır. Bu kapsamda, Ülkemizde de, bu tür bitümlü ince yüzey kaplamalarının kullanımının yaygınlaştırılacağı, Karayolları Genel Müdürlüğü nün Stratejik Planında belirtilmektedir [38]. Ülkemizde 2013 yılı başı itibarıyla üstyapı satıh durumuna bakıldığında; yaklaşık km uzunluğundaki karayolu ağının km si (% 24) BSK kaplamalıdır [39]. Aşınma tabakası, BSK ının en az kalınlıktaki tabakası olmakla beraber yüzey sularına, iklim koşullarına, sürtünmeye ve tekerlek yüklerine en fazla maruz kalan tabakadır. Dolayısı ile aşınma tabakasının, temas basıncı denilen tekerleğin değme alanında oluşan ilk şoku atabilmesi için çok sağlam agregalardan yapılması ve bu tabakada yüksek sıkışma sağlanması gerekir. Ayrıca işçiliğin en iyi olması gereken tabakadır. Aşınma tabakasının düzgünsüzlüğü doğrudan trafik konforunu ve emniyetini etkiler. Sıkışmada yapılan bir işçilik hatası deformasyon olarak, sermede yapılan bir işçilik hatası segragasyon (ayrışma) olarak ortaya çıkar. Şartnamelerine uygun olarak imal edildiğinde, dayanımı arttırır, trafik konforuna olumlu katkı sağlar, kaymaya karşı direnç gösterir. Bu 10

33 nedenle mümkün şartların sağlanması halinde aşınma tabakasının modifiye bitüm, sert taş gibi malzemelerden oluşturulması gerekmektedir. Karayollarımızın en üst tabakası olarak inşaa edilen aşınma tabakası, ya geleneksel asfalt betonu şeklinde ya da önemli ve ağır trafikli yollarımızda TMA betonu olarak dizayn edilmekte, yolun yapılacağı yörenin iklim koşullarına uygun bitüm sınıfı seçilmekte, gerekli durumlarda modifiye bitüm kullanılmaktadır. Dünyadaki yol üstyapı otoriteleri TMA yı, trafik hacminin ve sık bakım gerektirmesi nedeniyle işletme maliyetlerinin yüksek olduğu yollarda kullanılması elzem kaliteli bir karışım olarak görmektedir. Almanya daki deneyimler, yıllık hizmet ömrünün TMA için şaşırtıcı olmayacağını tespit etmişlerdir. ABD de yapılan çalışmalar, TMA karışımlarının, yoğun gradasyonlu karışımlara nazaran tekerlek izi oturmasının % 30-% 40 daha az olduğunu, yine yorulma çatlağına karşı direncin 3 5 kat daha az olduğunu, TMA karışımlarında sökülmenin, trafik ve sıcağlığın her ikisine bağlı olan yüzey çatlakların oluşmadığını tespit etmişlerdir [40]. Ayrıca TMA nın % 100 geri dönüştürülebilen bir karışım olması nedeniyle [41], ülkemizin ekonomisine sağlayacağı yarar gözardı edilmemelidir. Karayolları Genel Müdürlüğü (KGM) sorumluluğundaki BSK lı yolların dayanımını, kaymaya karşı direncini, sürüş konforunu arttırmak, hizmet ömrünü uzatmak, bakım ve onarım maliyetlerini azaltmak amacıyla, ağır taşıt trafiği yüksek olan güzergâhlarda, aşınma tabakası olarak TMA kullanımının yaygınlaşması için, ocak durumunun da uygun olması halinde, yeni ihale edilecek işlerde KTŞ, Kısım 408 de belirtilen esaslar dahilinde TMA uygulaması yapılması için sayılı bir iç genelge [7] yayınlamıştır BSK ların performansını etkileyen ana değişkenler arasında agrega cinsi ve karışım gradasyonu çok önemli yer tutmaktadır. TMA nın iri agregadan oluşmuş iskelet yapısı incelendiğinde; yüksek kaba agrega oranı ile trafik yükleri, yüksek dane teması ile taşınmaktadır. Diğer geleneksel aşınma tabakalarına nazaran yüksek bitüm oranına sahip mastik harç da boşlukları doldurarak, ağır dingil yükleri nedeniyle oluşan tekerlek izi (oluklaşma) gibi plastik (kalıcı) deformasyonlara karşı dayanımı arttırmaktadır. Kesikli gradasyon nedeniyle de geleneksel karışımlara göre daha iyi yüzey pürüzlülüğü oluşturarak, yol yüzeyi ile tekerlek arasında kaymaya karşı direnci arttırmaktadır. 11

34 KTŞ nde Kaba agrega temiz, sert, dayanıklı olacak ve bitümlü malzemelerin agregaya yapışmasını önleyecek kil topakları, organik malzemeler ve diğer zararlı ve gevrek malzemeleri içermeyecektir. TMA kaba agregası granit, bazalt veya diğer yüksek kaliteli mağmatik kayaçların kırılmasından elde edilen agrega olacaktır. Kaba agrega olarak kırmataş kireçtaşı ancak İdare nin yazılı izni ile kullanılabilecektir denilmektedir. Dolayısı ile TMA da kaba agrega olarak, bazalt gibi mağmatik kayaçlar dışındaki, sedimanter (tortul) kayaçların (dolamitli kireçtaşı ve kumtaşı vb.) kullanılması İdare nin iznine bağlanmıştır. Bu çalışmada; üç farklı cinsteki mineral agregadan imal edilen TMA karışımları karşılaştırmalı olarak irdelenmiştir. Bunlar, bazalt, dolamitli kireçtaşı ve kumtaşı dır. Mağmatik kayaç olan bazalt, İstanbul iline en yakın olarak 140 km uzaklıktaki Çorlu da bulunmaktadır. Çorlu ilçesi civarındaki taş ocakları ile yapılan şifai görüşmelerden, bazalt kapasitesinin az olması, kayacın kaliteli olması, sert taş olmasından dolayı konkasörlerin aşınmasının işletme masraflarını artırması ve İstanbul ili için nakliye mesafesinin uzun olması nedeniyle bazalt kayacı maliyetinin ton başına 60 TL ye (30 $/ton; 01 Aralık 2013 TL/$ paritesi 2) denk geldiği ortaya çıkmıştır. Sedimanter kayaç olan dolamitli kireçtaşı; İstanbul ili Cebeci bölgesi civarındaki taş ocaklarından, kumtaşı ise; Kocaeli ili Gölcük Halıdere mevkiinden sağlanabilmektedir. Mevcut taş kapasitesinin yeterli olması, bazalt taşından daha az sertlikte olmasından dolayı da işletme masrafının az olması bu kayaçların maliyetini düşürmektedir. Cebeci bölgesi, İstanbul iline yakınlığı nedeniyle tekel bir yapılanma meydana getirmekte, dolayısı ile bu taş ocaklarından alınan dolamitli kireçtaşı kayacının ton maliyeti nakliye hariç 8,5 TL (4,25 $/ton) olup bu bedel Gölcük Halıdere mevkiinde yer alan taş ocaklarından alınacak kumtaşının ton maliyeti nakliye hariç 6,5 TL (3,25 $/ton) değerinden daha yüksektir. Ayrıca Gölcük Halıdere mevkiinde birçok taş ocağının bulunması bu fiyatın Cebeci bölgesinden daha az olmasını sağlamaktadır. Dolayısı ile bu çalışmasının amacı, İstanbul ili ve çevresindeki ocaklardan elde edilen dolamitli kireçtaşı nın ve kumtaşı nın TMA karışımına etkisinin genel hatları ile tespit edilerek bu kayaçlardan üretilen TMA karışımlarının bazalt lı TMA karışımına alternatif olup olamayacağının araştırılmasıdır. KGM nin sorumluluğunda, üç ayrı proje olarak ihale edilip ikisi devam eden birisi biten üstyapı iyileştirmesi işlerinde imal edilen üç ayrı TMA 12

35 karışımı, fiziksel ve performans açısından, minereal agrega odaklı olarak birbiriyle karşılaştırılmıştır. 1.3 Hipotez İstanbul ili çevresinde yer alan taş ocaklarından İstanbul ili Cebeci yöresinden temin edilen dolamitli kireçtaşı ile Kocaeli ili Gölcük Halıdere mevkiinden temin edilen kumtaşı mineral agregalarından üretilen TMA karışımlarının, Çorlu ilçesinin güney batısındaki Karatepe Taş Ocağı ndan temin edilen bazalt lı TMA karışımlara alternatif olma ihtimalleri vardır. Tezin Amacı kısmında ifade edildiği gibi bu ihtimalin olup olamayacağı çeşitli deneysel yöntemlerle araştırılmıştır. 13

36 BÖLÜM 2 LİTERATÜR İNCELEMESİ 2.1 Karayolu Yapısı ve Üstyapısına Genel Bakış Yol gövdesi altyapı ve üstyapı olmak üzere iki kısımdan oluşur. Altyapı toprak işleri ve sanat yapılarından oluşur. Üstyapı ise trafik yüklerini altyapıya (taban zeminine) yayarak ileten tabakalı bir yapıdır. Üstyapı, trafik yüklerini altyapının taşıyabileceği değerlere indirmek, altyapıyı korumak ve düzgün bir yuvarlanma yüzeyi sağlamak amacı ile altyapı üzerine yerleştirilen, alt temel, temel ve kaplamalardan oluşan tabakalı yol yapısıdır [42], [43]. Üstyapılar, kullanılan malzemelerin niteliklerine göre esnek ve rijit olmak üzere iki ana sınıfa ayrılır. Taban zeminine, trafiğe, çevre şartlarına ve ekonomik faktörlere bağlı olarak en uygun üstyapı seçilir [43] Rijit Üstyapı Yüklerin büyük bölümünün portland çimentosundan yapılmış beton plaka tarafından taşındığı, kalan kısmının altyapıya aktarıldığı üstyapı tipine rijit üstyapı denir. Rijit üstyapılar, taban zemini üzerine yapılan donatılı beton plaktan oluşur. Beton yol olarak da adlandırılan rijit üstyapının taşıma kapasitesi, elastisite modülü ve dolayısıyla rijitliği çok yüksek olan beton plağın eğilme direncine dayanır. Yük altındaki beton plak eğilir ve yük, esnek kaplamaya oranla daha büyük bir alana yayılır, beton kaplamanın elastik bir temel üzerine yüklenmiş bir kiriş olarak düşünülmesi sonucunda yayılışı ortaya çıkar. 14

37 Rijit üstyapılarda, sıcaklık ve nem farkından, trafik yüklerinden ileri gelen gerilmeler altında beton plak çatlayabilir. Çatlamayı önlemek veya çatlakların belirli yerlerde oluşmasını sağlamak amacıyla derzler yaparak kaplamayı serbest hareket eden plaklar halinde bölmek gerekir. Rijit üstyapılar yıllık hizmet süreleri için projelendirilir. İlk yatırım maliyetleri esnek üstyapılara oranla yüksek olmasına karşın, beton yollar tüm hizmet ömürleri boyunca az miktarda bakım gerektirirler [1], [44] Esnek Üstyapı Karışımlarında bağlayıcı olarak bitümün kullanıldığı kaplama tabakalarıyla teşkil edilen üstyapılara esnek üstyapı denir. Tesviye yüzeyi (Şekil 2. 1), yol üstyapısı ve banketlerin oturduğu altyapı zeminin üst yüzeyidir. Esnek üstyapı, tesviye yüzeyi ile sıkı bir temas sağlayan ve trafik yüklerini, kaplama, temel ve alt temel tabakaları yolu ile tabii zemine dağıtan bir üstyapı şekli olup, stabilitesi; adezyon, dane sürtünmesi ve kohezyon gibi faktörlere bağlıdır. Şekil 2. 1 Yol üstyapısı tip enkesiti [45], [43] Esnek kaplamalar genel olarak; Karışım tipi kaplamalar (bitümlü sıcak karışımlar), Sathi kaplamalar (soğuk karışımlar), olarak iki sınıfa ayrılırlar [1]. En önemli esnek kaplama malzemesi olan agrega, tek başına bir temel görevi gördüğü gibi çok basit asfalt uygulamaları (örneğin; penetrasyon makadam, sathi kaplama, vb.) ile 15

38 düşük trafik hacmine sahip yollar için kaplama görevi de görmektedir. Agregadan imal edilen stabilize kaplama, taşıma gücü açısından bir sorun yaratmaz iken, bağlayıcısı olmadığından dolayı taşıt tekerlekleri tarafından sökülmesi, derin tekerlek izi olukları oluşması, kuru havalarda çok ince danelerin toz yapması, çok ıslak iken yeterince stabil olmaması, vb. nedenlerden dolayı kaplama olarak görevini yerine getirememektedir. Zaten yol mühendisliğinin babası sayılan Mcadam, stabilize kaplamadaki bu olumsuzlukları gidermek amacıyla, stabilize kaplama yüzeyine akışkan katran tatbik ederek kendi adıyla anılan makadam kaplamayı ortaya koymuştur. Tüm esnek kaplamaların stabilitesinden sorumlu olan agreganın, hem miktar hem de fonksiyonel olarak önemli bir görev üstlenmesinden dolayı iyi bilinmesi zorunludur [2]. Esnek ve rijit üstyapılar, trafik yükünü taban zeminine iletme şekilleri (Şekil 2. 2) yönünden farklılık gösterir. YÜK YÜK RİJİT KAPLAMA ESNEK KAPLAMA TEMEL TABAN TABAN Şekil 2. 2 Rijit ve esnek üstyapılarda yük dağılımı 2.2 Karayolu Esnek Üstyapısının Projelendirilmesi Yol üstyapısı, trafik yüklerinin ve doğal şartların etkisi altındadır. Esnek üstyapı tasarımı; kaplama tabakalarının yapısal tasarımı (tabaka kalınlıkları ve cinsi) ve karışım tasarımı olmak üzere iki kısımdan meydana gelir. Bir esnek üstyapısı Şekil 2. 3 te görüldüğü gibi tabakalı olarak projelendirilir. Trafik yüklerinin bu tabakalardan geçerek taban zeminine iletilmesi, zemin içindeki klasik yük dağılışı gibidir. Yani tekerlek yükleri altında esnek üstyapı deforme olur ve her tabaka, üzerine gelen yükü bir alttakine biraz daha yayarak 16

39 iletir. Böylece, taban zeminine ulaşan yük kısmen büyük bir alana yayılmış olur. Esnek üstyapıda oluşan gerilmelerin değeri yolun en üst tabakasından alta inildikçe düştüğü için, kullanılacak malzemelerin mekanik özellikleri de bu gerilme dağılışına uygun olarak seçilir [43],[46], [47]. Şekil 2. 3 Tipik bir yol üstyapı kesiti ve gerilme dağılımı [10] Belirli tipteki malzemelerin statik (durağan) yükler altında davranışını esas alan eski projelendirme yöntemi (AASHTO 1972), günümüz teknolojik gelişmesine bağlı çeşitlilik arz eden malzemeleri ve güncel trafik şartlarını temsil edemez duruma geldiğinden; ülkemiz projelendirme şartnamelerini daha ileriye götürebilmek için hem AASHTO 1993, hem de yeni Mekanistik-Ampirik projelendirme metodunun gerekli kıldığı ve malzemelerin dinamik yükler altındaki davranışını temsil eden esneklik modülünün belirlenmesi bir gereklilik olarak ortaya çıkmıştır. Bu nedenle, ülkemizdeki karayolu üstyapılarında kullanılan malzemelerin esneklik modüllerinin belirlenmesi ve şartnamelere kazandırılması için TÜBİTAK destekli bir proje yürütülmüştür. Bu kapsamda, Türkiye nin hemen her tarafından temin edilen pek çok çeşit üstyapı malzemesi üzerinde esneklik modülü ile birlikte likit limit, plastik limit, Kaliforniya Taşıma Oranı (CBR) ve kompaksiyon deneyleri yapılmış olup, elde edilen sonuçlar istatistiksel olarak analiz edilip, esneklik modülü ile malzemenin diğer özellikleri arasındaki bağıntı kurularak, esneklik modülünün kolayca tespit edilebilmesi sağlanmıştır. Aynı zamanda farklı tipteki bitümlü sıcak karışım (BSK) tabakaların da esneklik modülü deneysel olarak tespit edilmiş ve buna yönelik bağıntılar ortaya konularak üstyapı projelendirmesinde kullanımı sağlanmıştır. Bu çalışma sonunda, Karayolu Esnek üstyapılar Projelendirme Rehberi esneklik modülünün esas alındığı AASHTO 1993 e göre düzenlenerek 2008 yılında uygulamaya konmuştur. Esneklik 17

40 modülüne dayanan rehberle beraber üstyapı tabaka kalınlıkları yenilenerek, tüm ülkemiz karayolu uygulamalarında kullanımı sağlanmış, üstyapıların daha gerçekçi modellenmesi ile büyük bir ekonomi de sağlanmıştır [48]. Karayolu Esnek üstyapılar Projelendirme Rehberi [43] ne göre, tasarım yönteminde sırasıyla su işlemler yapılır: Üstyapı proje süresi belirlenir. Proje süresi boyunca karayolu üzerinden geçen çeşitli dingil yükleri (trafik yükleri), 8.2 ton eşdeğer standart dingil tekerrür sayısına çevrilerek, bulunur. Yolun trafiğe ilk açıldığı andaki hizmet kabiliyeti ile proje süresi sonunda beklenen hizmet kabiliyeti önceden belirlenir. Yolun yüksek hız ve hacimdeki trafiğe hizmet etme kabiliyeti olan hizmet kabiliyeti 0 ile 5 arasında değişen değerle tanımlanır. Güvenilirlik (projelendirilmesi yapılan üstyapıya ait proje ölçütlerinin, belirlenen proje süresi boyunca, hâkim trafik ve çevre koşulları altında, yoldan beklenen projelendirme şartlarını karşılama olasılığı) yüzde olarak belirlenir. Alttemel ve temel tabakalarına ait drenaj katsayıları ve izafi mukavemet sayıları malzeme cinsine göre belirlenir. Üstyapı sayısı (SN) belirlenir. Üstyapısı hesaplanacak yolun oturacağı doğal zeminin taşıma gücü (CBR=California Bearing Rate) belirlenir. Esneklik modülü belirlenir. Üstyapının dona karşı korunmasının gerekliliği araştırılır. SN sayısını gerçek kalınlığa dönüştürmek için, bulunan tabaka kalınlıkları, daha önce hesaplanmış olması gereken tabaka kalınlıklarını içeren tablolardan kontrol edilir. Yetersiz olan kalınlıklar arttırılır. Kum-çakıl alttemel tabakasının minimum kalınlığı 20 cm, kırmataş alttemel tabakasının minimum kalınlığı ise 15 cm olmalıdır. Minimum granüler ve plent-miks temel kalınlığı 15 cm, çimento bağlayıcılı granüler temel kalınlığı 20 cm. ve sıcak karışım bitümlü temel kalınlığı ise 8 cm olmalıdır [43]. 18

41 Önal vd. Türkiye de, Fransa da, Almanya da, İngiltere de ve İtalya da uygulanan esnek üstyapı tasarımlarını inceleyerek, benzer taban zemini dayanımı ve trafik koşulları altındaki tabaka kalınlıklarını karşılaştırmışlardır. Sonuç olarak, Türkiye toplam üstyapı kalınlığı en fazla, bitümlü temel kalınlığı en ince ülke olmuştur [49]. 2.3 Kaplama Tipi Seçimi Karayollarında üstyapı tipi seçimi önem verilmesi gereken bir konudur. Seçim yapılırken, üstyapı tipleri teknik ve ekonomik bakımdan karşılaştırılmalı ve ülke koşulları da dikkate alınarak, karara varılmalıdır [50]. Esnek üstyapı tabakaları, düşük standartlı esnek üstyapılar (sathi kaplamalar, makadam temeller, koruyucu satıh tabakaları) ve yüksek standartlı esnek üstyapılar (BSK tabakaları) olarak sınıflandırılmıştı. Karayolları Projelendirme Rehberine göre [43], sathi kaplama, yolun kabul edilen hizmet süresi boyunca geçecek, tek yönde toplam standart dingil (8,2 ton) sayısı 2x10 6 dan az olan yollarda uygulanmalıdır. Toplam standart dingil sayısı, 2x10 6-3x10 6 arasında olan yollarda ise sıcak karışım kaplama gerekmekte ise de, ekonomik durumlar göz önüne alınarak ve proje ömrü kısa tutularak çift kat sathi kaplama yapılabilir. Proje süresi içinde geçecek toplam standart dingil sayısı 3x10 6 dan fazla olan yollarda kaplama olarak asfalt betonu kullanılmalıdır. Ulaştırma Bakanlığı ile İstanbul Teknik Üniversitesi (İTÜ) Rektörlüğü arasında imzalanan, Ulaştırma Ana Planı Stratejisi Projesi kapsamında 2005 yılında yayınlanan rapor [50]; ağır taşıt (toplam yük ağırlığı 10 tondan fazla olan taşıtlar) trafiği yüksek olan sathi kaplamalı yolların kaplamasının çok sık yenilendiğini ortaya koymuştur. Dolayısı ile sathi kaplamalı yolların bakım maliyeti BSK kaplamalı yollara göre 4-5 kat daha fazla olmaktadır. Bunu önlemek için, sözkonusu raporda, proje ömrü boyunca Yığışımlı Eşdeğer Standart Dingil Yükü Sayısı (YESDYS) 3x10 6 nın üzerinde olan yolların, ağır taşıt trafiğine uygun olan asfalt betonu (BSK) ile kaplanması gerekliliği vurgulanmıştır. Karayolları Genel Müdürlüğü nün sorumluluğunda yer alan Bitümlü Sıcak Karışım (BSK) kaplamalı karayollarının en üst tabakası olarak inşa edilen aşınma tabakası karışımlarında, genellikle asfalt betonu karışımı ile önemli ve ağır trafikli yollarda Taş Mastik Asfalt (TMA) karışımı kullanılmaktadır. Ayrıca, aşınma tabakasında, yolun 19

42 yapılacağı yörenin iklim koşulları ve trafiğe uygun bitüm sınıfı seçilmekte, gerekli durumlarda modifiye bitümler kullanılmaktadır [51]. Temel olarak trafik ve yolun yapılacağı bölgenin iklim koşullarına bağlı olarak karışım ve bitümlü bağlayıcı tipinin seçilmesi gerekir. Sıcak bölgeler ile sıcaklık farkları fazla ve ağır taşıt trafiğinin yüksek olduğu yerlerde en uygun karışım Polimer Modifiye Bitümlü (PMB) TMA dır. Yaz sıcaklığı çok yüksek ve kış sıcaklığı çok düşük olmayan bölgeler için normal bitümlü TMA, hafif trafiği olan ve yaz kış sıcaklıkları yüksek, sıcaklık farkları fazla olan bölgelerde PMB li asfalt betonu, yaz ve kış sıcaklığı çok yüksek olmayan hafif trafikli yollarımızda ise normal bitümlü asfalt betonu tabakası kullanılabilir [51]. 2.4 Bitümlü Sıcak Karışımlar Bilindiği gibi beton, katı bir kütle halinde birbirine bağlanmış granüle agrega olarak tarif edilir. Betonun çeşitli tipleri, beton yapmada kullanılan bağlayıcı maddelerin cinslerine göre tanımlanır. Betonun iki esas sınıfı vardır. Bitümlü beton ve portland çimentolu beton gibi. Bitümlü betonun üretiminde üç tip bağlayıcı kullanılır. Bunlar; asfalt çimentosu, sıvı petrol asfaltı ve katranlardır. Sıcak karışım asfalt kaplama, asfalt çimentosu ile homojen olarak karışmış ve kaplanmış agregaların birleşmesinden oluşur. [52]. Agregaların kurutulması ve iyi bir karıştırma ve işlenebilirlik için ısıtılması, asfalt çimentosunun ise uygun bir akıcılığa gelmesi amacıyla ısıtılmasından sonra, agrega ve bitümün bir tesiste karıştırılması ile hazırlanan karışımlara bitümlü sıcak karışım (BSK) denilmektedir. Bitümlü sıcak karışım, dizaynına göre saptanmış bitümlü bağlayıcı, agrega ve fillerin, sabit veya mobil asfalt plentlerinde, sıcaklık, nem ve bileşim bakımından sıkı kontrol altında karıştırılmaları ile elde edilen, aşınma ve binder, bitümlü temel olarak inşa edilen yol kaplama malzemesidir. Asfalt betonu adı verilen karışımlar en gelişmiş kaplama türü olup, ağır trafikli yollarda, otoyollarda, hava alanı pistlerinde uygulanır ve maliyetleri oldukça yüksektir [1], [53], [54], [55], [56]. 20

43 2.4.1 Bitümlü Sıcak Karışımların Yol Üstyapısındaki Yeri Birçok karayolu mühendisi tarafından, en önde gelen ve her yerde bulunabilen kaplama malzemesi olarak kabul edilen bitümlü sıcak karışım ve sathi kaplamalı karışımlar Türkiye nin en yaygın kullanılan kaplama malzemesidir [52]. KGM nin sorumluluğundaki yollarda üretilen BSK miktarları x1000 ton cinsinden aşağıda Çizelge 2. 1 de verilmiştir [11]. Çizelge 2. 1.Türkiye de yıllar itibariyle KGM nin yüksek performanslı BSK üretimleri x1000 ton [11] ** Toplam BSK (Aşınma) PMB * li BSK (Aşınma) BSK (Binder+Bitümlü Temel) TMA (Aşınma) PMB li (Aşınma) TMA MASTİK ASFALT (Aşınma) Toplam BSK * PMB: Polimer Modifiye Bitüm; ** Türkiye deki tüm Devlet yolları+istanbul 1. Bölge sorumluluğundaki otoyollar Asfalt kaplamalı yol üstyapıları farklı özelliklere sahip tabakalardan meydana gelmektedir. Şekil 2. 3 de görüldüğü gibi, asfalt kaplamayı oluşturan en üst tabaka kaplama tabakasıdır. Kaplama tabakası, aşınma ve binder tabakası olmak üzere iki kısımdan oluşmaktadır. Bazı durumlarda asfalt kaplama yalnızca aşınma tabakasından oluşmaktadır. Binder tabakasının altında sırasıyla temel, alt temel ve taban zemini tabakaları bulunmaktadır [10]. Aşınma Tabakası, binder tabakası üzerine gelen ve üstyapının en üst tabakasını oluşturan bitümlü sıcak karışım tabakasıdır. Binder Tabakası, temel tabakası üzerine gelen bitümlü sıcak karışım tabakasıdır. Genellikle karayollarımızda üç farklı tip temel tabakası uygulanır. Bunlar: 21

44 Granüler Temel (GT), Plent-Miks Temel (PMT), Çimento Bağlayıcılı Granüler Temel (ÇBGT). Granüler temel tabakası, çakıl, kırılmış çakıl, kırılmış cüruf veya kırmataş ile ince malzeme kullanılarak belirli gradasyon limitleri içerisinde sürekli gradasyon verecek şekilde hazırlanan malzemenin, su ile karıştırılması ve şartnamesine uygun olarak hazırlanmış taşıma gücü yeterli taban veya alttemel tabakası üzerine bir veya birden fazla tabakalar halinde, projesinde belirtilen plan, profil ve enkesitlere uygun olarak serilip sıkıştırılmasıyla oluşturulan tabakadır. PMT tabakası, kırılmış çakıl, kırılmış cüruf, kırmataş ve ince malzeme kullanılarak belirli gradasyon limitleri içerisinde sürekli gradasyon verecek şekilde kaba ve ince olmak üzere en az üç ayrı dane boyutu grubunun uygun oranda su ile bir plentte karıştırılmasıyla hazırlanan malzemenin özel koşullarda hazırlanmış yüzey üzerine projesinde belirtilen plan, profil ve en kesitlere uygun olarak bir ya da birden fazla tabakalar halinde serilip sıkıştırılmasıyla oluşturulan tabakadır. Çimento Bağlayıcılı Granüler Temel (ÇBGT) ise tabakası çakıl, kırılmış çakıl, kırılmış cüruf, kırmataş ve ince malzeme kullanılarak, belirli verilen gradasyon limitleri içerisinde sürekli gradasyon verecek şekilde hazırlanan malzemenin uygun oranlarda çimento ve su ile bir plentte karıştırılmasıyla hazırlanan ve yeterli bir alttemel tabakası üzerine, bir veya birden fazla tabakalar halinde, projesinde belirtilen plan, profil ve enkesitlere uygun olarak serilip sıkıştırılmasıyla oluşturulan tabakadır [45]. İki farklı temel ve alttemel cinsleri arasından en ekonomik ve uygun temel cinsi, granüler temel, en uygun ve ekonomik alttemel cinsi ise kum-çakıl alttemel olarak tespit edilmiştir. Üstyapıda bitümlü temel kullanılması halinde temel ve alttemel kalınlıkları fazla değişmezken aşınma ve binder tabakası kalınlıkları % 50 oranında azalmaktadır [45]. Kök ve Kuloğlu nun yaptıkları çalışmada [57], Toplam Eşdeğer Standart Dingil Yükü (ESDY) 4000 den büyük ve zemin taşıma gücünün % 3 gibi düşük değerlerde olması halinde temel tabakasında ilave olarak bitümlü temel kullanılması zorunluluğu olduğu, ESDY nin 2000 ile 4000 değerleri arasında ve yine zemin taşıma gücünün düşük olduğu durumlarda ise bitümlü temel kullanılmamasının temel cinsi olarak granüler yerine 22

45 plentmix, alttemel olarak da kum-çakıl yerine kırmataş gerektirmesinden dolayı ekonomik olmadığı tespit edilmiştir. Yapılan analiz sonuçlarına göre zemin taşıma gücü artarken alttemel kalınlığı sürekli olarak azalmakta ve alt limit değerine ulaşmakta, fakat temel kalınlığı alt limite ulaşmadan belli değerlerde sabit kalmaktadır [57]. Kaplama tabakasının ana işlevi, trafik yüklerini taşımak, kaymaya (yeterli pürüzlülüğe sahip), trafiğin aşındırma ve iklim koşullarının ayrıştırıcı etkisine karşı koymak, seyahat konforu ve su yalıtımı sağlamaktır [1]. [10]. Şekil 2.3 de görüldüğü gibi, yol üst yapılarının en üst tabakası olan aşınma tabakası, en yüksek gerilmeye maruz kalan tabakadır. Dolayısıyla bu tabakada kullanılacak olan agregaların diğer tabakalara göre daha üstün fiziksel ve mekanik özelliklere sahip olması gerekir. Temel tabakası, alttemel üzerine, hesaplanan bir kalınlıkta inşa edilen, belirli fiziksel özelliklere sahip malzeme ile oluşturulan iyi bir drenaj sağlamak, don etkisini azaltmak gibi fonksiyonları olan bir üstyapı tabakasıdır. Alttemel tabakası ise, temel tabakasını taşımak üzere taban üzerine yerleştirilen, belirli fiziksel özelliklere sahip malzemeden oluşmuş bir üstyapı tabakasıdır. Temel ve alttemelin ana görevi, yüzeye uygulanan yükleri kendi içinde dağıtmak ve bu şekilde tabanda kesme ve oturma deformasyonlarının oluşmasını önlemektir [1], [10], [47] Bitümlü Sıcak Karışım Tipleri Sıcak karışım kaplamalar, karışımdaki agrega gradasyonuna ve kullanım amacına bağlı olarak; Açık Gradasyonlu Karışımlar, Kesikli Gradasyonlu Karışımlar, Yoğun Gradasyonlu Karışımlar, Harç Tipi Karışımlar, şeklinde sınıflandırılabilir. Bu karışımların dane dağılımı, boşluk miktarı, asfalt muhtevası ve yüzey dokuları farklılık arz eder (Şekil 2. 4) [40]. 23

46 Asfalt Betonu Taş Mastik Asfalt Poroz Asfalt Gradasyon Yüzey Dokusu Şekil 2. 4 Asfalt betonu, taş mastik asfalt ve poroz asfalt yapısal farkları [40] Açık gradasyonlu karışımlarda; ince agrega oranı çok az, boşluk yüzdesi fazladır. Poroz (geçirimli) asfalt örnek olarak verilebilir. Poroz asfalt kaplama, yüzeyi ve alt temeli asfalt, çakıl ve kırılmış agregadan oluşan, içindeki boşluk yüzdesi yüksek olan, yola gelen yağmur suyu veya eriyen kar suyunun hemen kaplama tabakası içine girmesine ve suyun drenaj tesisine ulaşmasından veya taban zeminine sızmasından önce üstyapı içinde geçici olarak depo edilmesine imkân veren bir kaplama türüdür. Kaplama içine sızan sular, uygun bir sistemle kaplama dışına atılmaktadır. Yüzeyinde su birikmediği için, yağışlı havalarda, kayma tehlikesini azalmaktadır [1], [53]. Kesikli gradasyonlu karışımlarda, malzeme, belirli elek aralarında fazla, belli elek aralıklarında yoktur ya da çok azdır. Bu tür karışımlar pürüzlü bir yüzey oluştururlar. Bunlara, TMA örnek olarak verilebilir. TMA, ince bir yüzey kaplamasıdır. Bu tip karışımlar, elde edilen agrega iskelet yapısı ile yüksek mukavemetli, tekerlek izi oluşumuna karşı dirençli, uygun sıkıştırılmaları durumunda yüksek bitüm oranı nedeni ile durabiliteleri çok yüksek karışımlardır. Boşluk oranı % 3-6 civarında olan TMA doğru tasarlanıp uygulandığında uzun ömürlü, dayanıklı ve stabilitesi yüksek bir kaplamadır [1], [45]. 24

47 Yoğun gradasyonlu karışımlarda agrega gradasyonu düşük boşluk verecek şekilde süreklilik gösterir. Yüzey pürüzlülüğü azdır. Bunlara, asfalt betonu veya beton asfalt, bitümlü makadam ve bitümlü temel örnek verilebilir. Asfalt betonu genel anlamı ile aşınma ve binder tabakasını veya bunların her ikisini birden kapsar. Asfalt betonununda, agrega gradasyonunun sürekliliği nedeniyle, karışımdaki mineral agregalar arasındaki boşluk değerleri az olmakta, dolayısı ile bu karışımların, ince asfalt filmi tabakası yüzünden durabiliteleri düşük olmaktadır. Ülkemizde, genel olarak kullanılan bitümlü sıcak karışım tipidir [1], [45], [53]. Harç tipi karışımlarda ince malzeme oranı fazla ve kaba malzeme ince malzeme-bitüm karışımı içinde dağılmış haldedir. Bu karışımlarda boşluk oranı az, pürüzlülük azdır. Beton ve çelik köprüler üzerinde kullanılabilen bu tür kaplamalara mastik asfalt örnek olarak verilebilir. Mastik asfaltın yollarda kullanımı ilk olarak Almanya da Gusasfalt olarak başlamıştır. Özellikle köprüler olmak üzere beton veya çelik yüzeyler üzerine uygulanan esnek, boşluksuz asfalt tabakasıdır. Dolayısıyla, su geçirmezdir. Karışım C arasındaki sıcaklıkta uygulanmaktadır. Mastik asfalt karışımında bitüm, filler, kum, taştozu ve kaba agrega kullanılmaktadır. Karışımın plentten çıktıktan sonra ısıtılabilir özel araçlarda (coocker) taşınması gerekmektedir. Serme işlemi özel finişerlerle veya mala kullanılarak el işçiliği ile yapılır. Yüksek bitüm içeriğinden dolayı kayganlığı önlemek için serim sonrasında üzerine chipping (bitümle kaplanmış agrega) yapılmaktadır. Çok büyük alanlara derzsiz serilebilme özelliği olan mastik asfalt beton gibi ek yeri oluşturmaz. Köprülerde koruyucu tabaka olarak da serilen mastik karışım; böylelikle köprünün çeliğini elverişsiz hava şartlarından korumaktadır [1], [58] Bitümlü Sıcak Karışımların Özellikleri ve Performansını Etkileyen Faktörler Sıcak asfalt karışımlar ile yapılan aşınma, binder ve bitümlü temel gibi esnek kaplama tabakalarının kaliteleri çeşitli özelliklere bağlıdır. TMA bir çeşit sıcak asfalt karışım olduğuna göre, kaplamaların stabilite, rijitlik, dayanıklılık, yorulma mukavemeti, esneklik, geçirimsizlik, işlenebilirlik ve kayma direnci özelliklerinin bilinmesi ve belirli koşulları sağlaması gerekir [2]. 25

48 Bu fiziksel ve mekanik özelliklerin tümünü ideal olarak sağlayabilecek BSK elde etmek bugün için hemen hemen mümkün değildir. Ancak optimum karışım hesaplarının yapılabilmesi için bu özelliklerin çok iyi bilinmesi gereklidir [2]. Stabilite: Stabilite terimi, mukavemet ile yakından ilgili olup kaplamaların trafik yükü altında oluşacak deformasyonlara karşı gösterdiği direnç olarak tanımlanmaktadır. Stabilite trafik yüklerini karşılayacak kadar yüksek olmalıdır. Karışımın stabilitesine etki eden faktörlerden bir; kullanılan bitümün sertliği, bir başka ifade ile penetrasyonudur. Daha düşük penetrasyonlu bitümlü bağlayıcı kullanıldığı zaman, kaplamanın stabilite değerinin daha yüksek olacağı düşünülebilir. Ancak çok düşük stabilite ne kadar istenmez ise aşırı yüksek stabilite de o kadar zararlıdır. Yüksek stabilite, çok sert bir karışım (gevrek karışım veya rijit karışım) anlamına gelir ki bu tür kaplamalar trafik yükleri altında oluşan davranış biçimlerine uyamayıp çatlarlar (esneklik azalır). Bu nedenle karışımların optimum stabilitede olması gerekir [1], [2], [54], [55]. Sıcak asfalt karışımların stabilitesine etki eden hususlar kayma mukavemeti, sıcaklık ve eylemsizlik direnci dir: Asfalt karışımların kayma mukavemeti, T= c + tan Ø (2.1) olarak tanımlanabilir. Bağlantıda ikinci terimin ( tan Ø) bir sürtünme direncini ifade ettiği açıktır. Burada, kaymaya neden olan gerilme, Ø agrega daneleri arasındaki sürtünmeden ve kilitlenmeden kaynaklanan içsel sürtünme açısıdır. c ise kohezyon olup agrega ile asfalt arasındaki adezyon yani bağ kuvvetini ifade etmektedir. Dolayısı ile içsel sürtünmeden agrega ve kohezyondan ise asfalt sorumlu olmaktadır. İçsel sürtünme direnci (veya agrega daneleri arasındaki sürtünme) ne kadar yüksek olursa deformasyona karşı gösterilen dirençte o kadar fazla olacaktır. Agreganın içsel sürtünme direnci; Danelerin yüzey pürüzlülüğü ve kırılmışlığı arttıkça Karışımın boşluğu azaldıkça önemli bir artış göstermektedir. 26

49 Sıcak asfalt karışımların kohezyonu (agrega asfalt arasındaki adezyon (bağ) kuvveti) genel olarak; Agreganın absorbsiyonu ve porozluğu arttıkça, Asfalt miktarı artıkça (optimum asfalt yüzdesine kadar), Asfaltın viskozluğu (akmazlığı=akışkanlığa gösterdiği direnç) arttıkça veya penetrasyonu düştükçe, Asfaltın sıcaklığı azaldıkça, Yükleme hızı arttıkça (çok kısa etki süresinde), Karışım ve serme-sıkıştırma sıcaklığı arttıkça, Filler/asfalt oranı azaldıkça, önemli bir artış göstermektedir. Asfalt karışımlarda sıcaklık nın etkisi, aşağıda sıralanmıştır. Karışımın sıcaklığı arttıkça, agreganın asfalt absorbsiyonu artacağından dolayı agrega/asfalt adezyonu artarak karışımın stabilitesi artmaktadır. Karışımın sıcaklığı arttıkça, işlenebilirlik artmaktadır. Yaz aylarında asfaltın termoplastik özelliğinden dolayı, ısıyı absorbe ederek deformasyon direncini arttırmaktadır. Sıcaklığın çok artması halinde kohezyon azalmakta dolayısı ile stabilite azalmaktadır. Düşük sıcaklıklarda, viskozluk artacağından, asfalt gevrekleşir ve kaplamada düşük sıcaklık çatlakları oluşur. Asfalt karışımlarda eylemsizlik direnci, asfalt karışım kütlesinin trafik yükleri altında yer değiştirmeye (ötelenmeye) karşı gösterdiği direnç olarak tanımlanır. Genel olarak; Yükün miktarı azaldıkça Yükleme hızı arttıkça Kaplamanın kalınlığı arttıkça eylemsizlik direnci artmaktadır. 27

50 Sonuç olarak sıcak asfalt karışımların stabilitesi son derece karmaşık olup belirli bir değerle belirleyebilmek mümkün olmamaktadır. Ancak birtakım testler (Örneğin; Marshall, Hveem, vb.) ile relatif bir stabilite tayin edilmektedir [2], [47], [55]. Rijitlik: Sıcak asfalt karışımlar, viskoelastik (zamana bağlı yerdeğiştirme ve elastik toparlanma) ve termoplastik (ısıtıldıklarında yumuşayan, soğutulduklarında tekrar sertleşen) malzemeler olduğundan dolayı mekanik özelliklerini belirlemek için Rijitlik Modülü kullanılmaktadır. Sıcak asfalt karışımların yükleme süresi (veya hızı) ve sıcaklık etkisi altında gerilme ve deformasyon arasındaki ilişkinin ifadesidir. Asfaltın sıcaklığı ve penetrasyonu azaldıkça rijitlik artar. Sıcak asfalt karışımların rijitliği aşağıdaki test metotları ile saptanabilir. Sünme testi Serbest basınç veya çekme testi Dinamik modülü testi (ASTM D 3497). Esneklik modülü testi (3-Eksenli test, tekerrür yüklü). Dolaylı çekme testi (ASTM D 4123) [2], [47], [55]. Dayanıklılık (Durabilite): BSK ların dayanıklılığı, trafik ve çevre şartlarının aşındırma etkisine karşı koyması (direnç göstermesi) olarak tariflenir. Karışımdaki asfaltın özelliklerinin değişmesine (oksidasyon, v.s.) agreganın kırılmasına ve asfaltın agrega yüzeyinden soyulmasına karşı gösterdiği dayanım olarak ifade edilir. Dayanıklılık genel olarak; Yüksek asfalt oranı Sert Asfalt (düşük penetrasyonlu) ve kalın film tabakası Yüksek soyulma direnci İyi sıkışma (düşük boşluk oranı ve permabilite) Yoğun gradasyon ile artış gösterir. Asfalt miktarının optimuma kadar artması halinde karışım içerisindeki boşluklar azalarak stabilite artarken su ve hava daha az gireceğinden dolayı asfaltın yaşlanması geciktirilerek durabilite arttırılmış olur. Asfalt miktarı azaldıkça agregalar 28

51 arasındaki bağ kuvveti azalacağından dolayı trafik etkisi ile agregalar karışımdan koparak kaplama yüzeyinde bozulmalara neden olur. Ancak asfalt miktarı fazla olursa sıcak havalarda kusma-terleme ile kaplamanın kayma direnci azalmaktadır. Sıcak asfalt kaplamalarının aşınması ağır taşıt trafiğinin hacmi ile artar. Bu nedenle ağır taşıt trafiğinin yoğun olduğu yollarda yüksek durabiliteli sıcak asfalt karışımların imal edilmesi gerekir. Ayrıca yüksek standartlı yollarda, ağır taşıt trafiğinin yoğun olduğu yollarda, tırmanma şeritlerinde, durma ve kalkmaların yoğun olduğu kavşak, otobüs durağı gibi yerlerde stabilitesi ve durabilitesi yüksek sıcak asfalt karışımlara kullanılmalıdır [1],[2], [47], [55]. Kutluhan ve Ağar [21] tekerlek izi oluşumuna etki eden iç faktörlerden agregayı ve bitümlü bağlayıcıyı ele almışlardır. Penetrasyonu düşük bağlayıcılı (sert bağlayıcı, 10/20 penetrasyonlu bağlayıcı vb.) karışımlar, 50/70 penetrasyonlu ve SBS li karışımlara göre daha düşük tekerlek izi deformasyonu vermişlerdir. Ancak sıcaklığın düşmesi ile gevrek bir yapıya dönüştüklerinden, bağlayıcı tipi seçimininde iklim özelliklerinin önemli rol oynamaktadır. Yumuşama noktası yüksek bağlayıcıların kullanılmasının karışımlarda tekerlek izi deformasyonunu azaltığı görülmektedir. Karışımdaki asfalt filminin ince olması kohezyonu arttıracak dolayısı ile dayanım yüksek olacaktır. Karışımdaki asfalt filminin kalın olması, plastik deformasyonu arttırıcı bir etki yapmaktadır. Optimum bağlayıcı oranını ve hava boşluğu karışım stabilitesinde önemli bir yer tutmaktadır. Agregalar arasındaki boşlukların gereğinden fazla bağlayıcı ile doldurulması, iskelet yapının yük transferinin etkinliğini kaybetmesine yol açmaktadır. Yeterince boşluk bırakılmadığı takdirde, sıcaklığın artması ile bağlayıcının tabakanın üst kısma doğru genleşecek, trafik etkisi altında agregalar bağlayıcı içine gömülecektir ve tekerlek izi oluşacaktır [21]. Yorulma Mukavemeti: Asfalt kaplamanın, trafik yükleri altında tekerrür eden eğilmeden dolayı çatlamalara karşı gösterdiği dirençtir. Karışımdaki, asfaltın viskozitesi, miktarı ve penetrasyonu artıkça yorulmaya karşı direnç te artmaktadır [1],[2], [47], [55]. Esneklik (Fleksibilite): Asfalt kaplamanın, temel, alttemel ve tabanından gelen geçici oturma ve hareketlere karşı, çatlamaya neden olmadan uyum gösterebilmesidir. Asfalt içeriği artıkça, relatif açık gradasyonlu karışıma sahip olundukça esneklik artar. Esneklik artarsa stabilitenin azalacağı da göz önünde tutulmalıdır [1], [2]. 29

52 Geçirimsizlik: Asfalt kaplamanın hava veya su geçişine olan direnci olarak tanımlanabilir. Geçirimsizlik, karışımdaki hava boşluğu yüzdesi ile belirlenir. Düşük asfalt yüzdesi ve dizayndaki yüksek boşluk tabakayı yüksek geçirimli yapar. Bu nedenle karışımlar belli esnekliği sağlayacak boşluk yüzdesinde dizayn edilir. Ayrıca kaplama yüzeyinin geçirimsizliği artıkça kayma direnci yani sürüş emniyetinin azalacağı, hava ve suyun etkisi ile asfaltın yaşlanmasının hızlanacağı, soyulma mukavemetinin azalacağı, göz önünde tutulmalıdır [1], [2]. İşlenebilirlik: Karışımın hazırlanması ve serilmesi ve sıkıştırılması sırasındaki kolaylık olarak ifade edilebilir. İşlenebilirlik genel olarak, kaba agrega miktarı arttıkça, maksimum dane boyutu arttıkça, kırmataş agrega kullanıldıkça, agrega yüzeyinin pürüzlülüğü ve kırılmışlığı arttıkça, karışım sıcaklığı düştükçe, asfalt penetrasyonu düştükçe, asfaltın viskozluğu arttıkça, filler miktarı aşırı arttıkça azalmaktadır. İşlenmesi zor olan karışım yeterli seviyede sıkıştırılamadığından, dolayı karışımın stabilitesi azalmaktadır. Bunun yanısıra, işlenebilirliği çok yüksek karışımlar genellikle içsel sürtünmesi az olan dere malzemesi agregalar ve yüksek penetrasyonlu asfaltlar ile üretildiklerinden dolayı, stabiliteleride düşük olmaktadır. İşlenebilirliği düşük karışımların sıkıştırılmaları esnasında, silindirin bandajları altında çok az çökme gösterdiklerinden ve kaba agreganın karışım içine gömülmesi az olduğundan dolayı yüzey pürüzlülüğü de fazla olmaktadır. Karışımda filler yüzdesinin düşük olması, geçirgenliğe yol açar. Filler yüzdesinin yüksek olması ise, karışımın durabilitesinin düşük olmasına ve işlenmesinin çok zor hale gelmesine sebep olur [1], [2], [54]. Bitümlü karışım ne kadar çok işlenebilir ise o kadar kolay sıkışmakta, kolay sıkışan karışımlar da trafik altında o kadar çabuk ve kolay oluklanmaktadır. Bu nedenle son zamanlarda üstyapı tasarımcıları zor sıkışan (işlenebilirliği az) bitümlü sıcak karışımı tercih etmektedir [24]. Kayma Direnci: Karayolu güvenliği genel olarak, bir yol yüzeyinde ıslak halde belirli bir seyir hızında olan taşıtın tekerlek lastiği ile yol yüzeyi arasında oluşan kayma-sürtünme katsayısının belirli bir seviyede olup olmadığı ile ilgili olup, tümüyle yol yüzey özelliklerinden kaynaklanan yol yüzeyinin mikrodokusuna ve makrodokusuna bağlıdır. Bir yol yüzeyinin mikrodokusu, yol yüzeyindeki su filmini parçalayarak, tekerlek lastiğinin agrega ile temasını sağlar. Yol yüzeyinin makrodokusu ise yol yüzeyi üzerinde yağmur 30

53 suyu veya başka nedenle biriken suyu uzaklaştırarak, su yastığı oluşmasını önler ve yüksek taşıt hızlarında yeterli seviyede kayma-sürtünme katsayısına ulaşılmasını sağlar. Diğer bir deyişle, iyi bir kayma direncine sahip asfalt kaplama; taşıtın, her hava koşulunda, kabul edilebilir bir mesafede durabilmesi için, yeterli sürtünmeye sahip kaplamadır. Yüksek kayma direnci, sert ve pürüzlü agrega kullanılarak ve karışım gradasyonunda orta malzeme miktarını arttırarak sağlanabilmektedir. Bitüm yüzdesi fazla ve yoğun gradasyonlu karışımlarda kayma direnci daha düşüktür. Çizelge 2. 2 de düşük kayma direncini oluşturan sebepler ve bunun etkileri verilmiştir [1], [59]. Çizelge 2. 2 Düşük kayma direnci etkileri [1] Sebep Etki Fazla Bitüm % si Kusma, düşük kayma direnci Agrega gradasyonun iyi olmaması Çok düzgün yüzeyli kaplama, suyun yüzeyden drene olmaması ve düşük kayma direnci Agrega cilalanma değerinin düşük Pürüzlülüğün azalması ve düşük kayma olması direnci Agrega boyutunun kayma direnci üzerinde çok önemli rol oynamadığı yol testlerinde görülmüş olsa da agrega boyutu artıkça kayma direnci artmaktadır. Nominal maksimum agrega dane boyutunun büyük olmasının, tekerlek izi dayanımına olumlu etkisi görülmüştür. Optimum asfalt miktarından daha fazla konulacak asfalt hem stabiliteyi düşürür hem de terleme-kusma ile kaplama yüzeyine çıkan asfaltın oluşturduğu film tabakası yağışlı havalarda ve hızlı yollarda önemli bir tehlike arz etmektedir. Bu nedenle aşınma tabakalarında kullanılan agregaların cilalanma direncinin yüksek olması ve asfalt miktarının da optimum veya optimumdan bir miktar daha az olması gerekir. Kayma direnci ile ilgili yol yüzey dokusu parametreleri mikrodoku ve makrodoku olduğunu yukarıda belirtmiştik. En yaygın kullanılan mikrodokuyu dolaysız ölçme yöntemi mikroskop, dolaylı ölçme yöntemi ise Portatif Kayma Direnci Ölçücü (Portable Skid Resistance Tester) dür. Makrodokuyu dolaysız olarak ölçmek için en sık kullanılan yöntemler kum yama, lazer ve üç boyutlu fotoğraflama yöntemleridir. Kum yama yöntemi en yaygın biçimde kullanılan yöntemdir. Bu şekilde kum yama denilen dairesl bir alan elde edilmektedir. Kum yayılma hacmi ve kaplanan yüzey alanı arasındaki oran, 31

54 çıkıntıların ortalama yüksekliğini vermekte ve buna geleneksel olarak kum yama yöntemine göre doku derinliği denilmektedir. Elde edilen değerler 0,5 ve 5 mm arasında değişmektedir. Bu yöntem ile denenen yol yüzeyi alanı çok sınırlı olduğu için, deneyin ortalama değer ve yol yüzeyi makrodokusunun dağılımı ile ilgili temsil edici nitelikte bir fikir vermek amacıyla birçok yerde yapılması gerekmektedir. Bu yöntem ile ilgili bazı sınırlamalar ve ulusal farklılıklar mevcuttur. Bunlar; ıslak koşullarda kullanımının zor olması, zayıf üretilebilirlik, zayıf işleyiş, kullanılan kumun dane dağılımı, kumun yayılma şekli, ölçümlerin yeri ve sayısı vb. şeklindedir. Son yıllarda ABD ve Avrupa da, kum yerine küçük cam boncuklar kullanma imkânı araştırmak üzere, çalışmalar yapılmıştır. Daha ileri varyasyonlar, yağ yama yöntemi ve silikon macun basma yöntemi olabilmektedir. Mikro pürüzlülük, agreganın yüzey yapısına bağlı iken, makro pürüzlülük ise asfalt karışımında kullanılan agreganın nominal boyutu ile ilgilidir [2], [27], [59]. Ergün vd. ülkemizde yetersiz kayma direnci nedeniyle meydana gelen kazaların önüne geçebilmek ve yoldan beklenen performansın gerçekleşmesini sağlamak için genel olarak ihmal edilen yol yüzey özelliklerinin hak ettiği öneme kavuşturulması, dünyada uygulanan kayma direnci ölçüm yöntemlerinin incelenerek en uygun yöntemin ülkemizde uygulanmasına imkân sağlanması gerektiğini belirtmişlerdir [59], [60]. Karaşahin vd. [61], Libya da rehabilitasyon projesi olarak uygulanan bir kesimde kısa sürede oluşan tekerlek izi problemini araştırarak bazı sonuçlara varmışlardır. Yoldan karotlar alınarak, sıkıştırılmış kaplamayı, ekstraksiyon metodu ile ayrıştırmışlar buna göre karışım içeriği olarak şartnamenin içerisinde kalınıp kalınmadığını incelemişlerdir. Sonuçta, bütün üretimin şartname limitleri içerisinde olmasına karşın bazı kesimlerde tekerlek izi oluşumunu, mevcut şartnamelerin güncellenmemesine ve performansa dayalı şartnamelerin hayata geçirilmesinine bağlamaktadırlar [61] Bitümlü Sıcak Karışımların Kaplama Problemleri Asfalt kaplama tabakası bünyesinde trafik hacmi ve buna bağlı olarak, trafikten kaynaklanan gerilmelerdeki artış, kaplama problemlerinin daha sık yaşanmasına, yolların servis ömürlerinde de azalmalara sebep olmaktadır. Bunun önüne geçebilmek için asfalt kaplamalardan yüksek performans elde edebilmenin yöntemleri araştırılmakta, hem ekonomik, hem de maksimum performans elde edilebilecek uygulamalar geliştirilmeye 32

55 çalışılmaktadır. Asfalt kaplamalarda üst düzey performans elde etmeye yönelik çalışmalarda çeşitli katkıların kullanımı, dane boyutu dağılımı, çesitli tasarım yöntemleri, malzeme seçimi ve kalite kontrolü gibi parametreler üzerinde performans yönlü araştırmalar yapılmaktadır. Bu araştırmalar neticesinde elde edilen sonuçlar ışığında kaplamaların servis ömürlerinde artış sağlanabilmesine yönelik önemli kazanımlar elde edilmektedir [62]. Yol üstyapısında meydana gelen bozulma türleri genel olarak; oturma, çökme, ondülasyon, çatlak, ayrışma, kabarma, cilalanma, kusma ve tekerlek izi şeklinde tanımlanırlar [62]. Kaplama bozulmaları başlı başına ayrı bir konu olmakla birlikte, ilgili şartname maddelerinden ayrı düşünmemelidir. Bu tez çalışmasının Mevcut Yol Sathı Durumu bölümünde, tez kapsamında yapılan inceleme çerçevesinde, yaklaşık iki yıldır trafik hizmetine açık bululan yol kaplamalarının incelenen mevcut durumu değerlendirilmiştir. Elde edilen veriler ışığında incelenen kesimlerin yol kaplamalalarında, sadece tekerlek izine rastlandığından, bu bölümde daha çok bozulma türlerlerinden biri olan tekerlek izi üzerinde durulmuştur. Oturmalar, kaplama altındaki malzemenin oturması sonucu oluşur. Çökmeler, çatlakları içeren ya da içermeyen ve orijinal kaplama yüzeyine göre düşük kotta kalmış küçük çukurluklardır. Ondülasyonlar, yol üzerinde trafiğin akışına göre enine doğrultuda oluşan ve aralıkları yaklaşık olarak eşit olan dalga seklinde ortaya çıkan satıh deformasyonları olarak tanımlanırlar. Çatlaklar, aşırı dingil yüklerinden ve bunların fazla tekrarından oluşurlar. Çatlaklar, dingil yükünün kaplama tabakası altında meydana getirdiği çekme gerilmeleri, kaplama malzemesinin çekme direncini astığı zaman oluşur. Ayrışma, asfalt tabakasında, agregaların hava etkisi ya da trafiğin aşındırma etkisi ile meydana gelir. Kabarmalar, satıh tabakasının lokal olarak yukarıya doğru hareketidir. Genellikle doğal zeminin ve üst tabakaların sişmesiyle ortaya çıkar. Cilalanma, genellikle, yüzeyde asfalt filminin oluşması ve mıcır danelerinin zamanla trafiğin etkisiyle cilalanması şeklinde ortaya çıkar. Kusma, bitümün yüzeye doğru hareketiyle oluşan asfalt filmi gözle görülebilecek biçimde oluşur [62]. 33

56 Tekerlek izi, kabaca; asfalt beton kaplamaların tekerleklerinin geçtiği kısımlarında oluşan uzunlamasına oturmalar olarak tanımlanabilir. Çoğu üstyapı tasarım metodu için yapısal performansın değerlendirilmesinde temel kıstastır [62]. Tekerlek izinin, asfalt beton kaplamaların tekerleklerin geçtiği kısımlarında oluşan uzunlamasına oturmalar olduğu, kaplamaya uygulanan tekrarlı yüklerin sonucu olarak küçük miktardaki geri dönmeyen deformasyonların birikmesi sonucu oluştuğu, trafik yüküne bağlı olarak oluşan plastik deformasyon, düşey yönde tekerlek izi oluşumu ya da yatay yönde itilme, birikme olarak kendini gösterdiği, kaplamanın altındaki bir ya da birden fazla tabakada, trafik etkisinin neden olduğu, yanal hareketlerle oluşan yer değiştirmeler olduğu, diğer bir ifade ile oluklanmaların, trafiğin izler boyunca meydana getirdiği kalıcı deformasyonların birikimi olduğu bilinmektedir [62]. Tekerlek izi derinliğinin, belirli bir düzeyi aşması durumunda, o yol bozulmuş kabul edilmektedir. Tekerlek izi derinliginin büyüklüğüne göre, bakım ya da onarım kararı verilmektedir. Tekerlek izinin belirli bir değeri (2,5 cm) geçtiği durumlarda hemen bakım yapılması gerektiği açıktır [62]. Şekil 2. 5 de bir otoyol kavşağı, gişe sahasında meydana gelen tekerlek izi hasarı görülmektedir. 2.5 Taş Mastik Asfalta Genel Bakış Şekil Tekerlek izi hasarı örneği Taş Mastik Asfalt Tanımı Bir bitümlü sıcak karışım türü olan TMA, iri agregadan oluşmuş bir iskelet, mastik harç ile hava boşluğundan oluşur. İskelet yapı, yük aktarımını sağlayan (aktif) uygun büyüklükteki 34

57 kaba agrega daneleri ile teşkil edilir. Mastik, TMA bileşiminin ikinci büyük içeriğidir. Mastik kısım, ince agrega (pasif; yük aktarmayan kısım), filler, stabilizör ve bitümlü bağlayıcıdan meydana gelir. Bağlayıcı ve filler beraberce harcı oluşturur. Uygun özellikte ve miktarda fillerin kullanımı, işlenebilirliğin; bağlayıcı kullanımı, dayanımın artmasına neden olur. İnce agreganın kullanılmasının birinci nedeni, kaba agrega daneleri arasındaki boşlukları doldurmak, ikinci nedeni ise kaba agrega danelerinin etkileşimlerine katkı sağlamaktır. TMA da, geleneksel asfalt karışımlara nazaran daha yüksek oranda bitümlü bağlayıcı kullanılmasından dolayı, depolama, nakil, serme, sıkıştırma sırasında bitümün karışımdan süzülmesini engellemek amacıyla stabilizör (fiber, polimer vb.) kullanılır [36]. TMA, TS EN e göre [63] de bir mastik harçla bağlanmış iri kırılmış agrega iskeletinden oluşan, bağlayıcı olarak bitümle hazırlanan kesikli derecelenmiş dane büyüklüğü dağılımına sahip asfalt karışımı şeklinde tanımlanmaktadır. TMA, yüksek kaba agrega gradasyonu, filler ve bağlayıcı içeriğine sahip boşluklu bir sıcak karışım olarak, geleneksel asfalt karışımdan ayrılır (Şekil 2. 6). Bu farklı içerik ile stabilite ve performans (sürüş konforu ve emniyeti) açısından daha üstün nitelikli bir aşınma tabakası elde edilir [64]. Şekil 2. 6 TMA (solda) ve geleneksel BSK (sağda) yüzey dokuları [64] Taş Mastik Asfalt Tarihi Almanya da, TMA karışımları, 1960 lı yılların ortalarına kadar SMA karışımı ya da Splittmastixasphalt olarak biliniyordu. O zamanlar, yüzey kaplamalarında, düşük kaba agrega oranına sahip asfalt betonu ve mastik (gussasphalt) asfalt kullanılıyordu. Bu kaplama türleri, çivili lastik basıncına sahip araçlardan dolayı hızlı aşındığından sık bakım gerektiriyordu. Ve böylece çivili lastiklerin yol açtığı aşınmaya karşı direnç sağlayan yeni 35

58 bir kaplama türü ihtiyacı doğdu de Alman mühendisi Dr. Zichner ve bir yüklenici firma tarafından ilk TMA geliştirildi. Çivili lastik kullanımının yasaklandığı 1975 li yıllarda TMA unutulmamış, çok olmasa da kullanımına devam edilmiş ve bugün TMA kaplaması, uzun hizmet ömrüne sahip, yüksek dayanımlı ağır hizmet tipi asfalt kaplaması olarak kabul edilmiştir. Böylece, tekerlek izi dayanımı için ideal bir kaplama türü denilince akla ilk gelen TMA tabakası olmaktadır li yılların başına kadar TMA sadece Almanya da biliniyordu. Avrupa ülkelerindeki kullanımı sınırlıydı yılında İsveç te birkaç yol kesimi, EAPA (European Asphalt Pavement Association; Avrupa Asfalt Üstyapı Birliği) tarafından TMA ile kaplandı. Uygulamalarda görülen birçok olumlu sonuçlar nedeniyle birçok Avrupa ülkesinde TMA kullanımı popüler olmaya başladı ve bugün bütün Avrupa ülkeleri TMA kullanmaktadır [4], [5], [6], [36]. EAPA nın 2010 yılı verilerine göre Avrupa da en fazla TMA üretiminde bulunan ülkeler sırasıyla, Danimarka, Lüksenburg, İsveç, Belçika, Almanya, İzlanda ve Hollandadır. Çizelge 2. 3 te Avrupa da TMA kullanımı ve kısa tarihçesi yer almaktadır [65]. Çizelge 2. 3 Avrupa'da TMA Kullanımı [66] Ülke Belçika Çek Cumhuriyeti Danimarka Faroe Adaları Finlandiya Fransa Macaristan Tarif Yenilenme ihtiyacı olan birçok yüksek trafik hacmine sahip yollar TMA ile tekrar kaplanıyor yılında kullanılmaya başlandı; TMA teknolojisi giderek yaygınlaşıyor yılında kullanılmaya başlandı; TMA yüksek trafik hacmine sahip yollarda, havalimanlarında, endüstriyel alanlarda kullanılıyor yılında yollarda TMA kullanmaya başladı. TMA özellikle trafiği yoğun olan yollarda kullanılır. TMA, çivili lastik kullanımı ve düşük sıcaklıklarda oluşan deformasyona karşı iyi bir direnç gösterdiğinden en iyi yol kaplaması olarak kabul edilir. İnce tabakalı yol yüzeylerinde TMA 'nın yanında iki ayrı karışım daha kullanılıyor yılında kullanılmaya başlandı. 36

59 İzlanda İtalya Norveç Portekiz İsveç Hollanda Sadece yollarda kullanılıyor yılında kullanılmaya başlandı yılında kullanılmaya başlandı.tma yüksek trafik hacmine sahip yollarda, havalimanlarında, endüstriyel alanlarda kullanılıyor yılında kullanılmaya başlandı. Araştırmalar 1974 yılında İsveç'te ele alınmıştır; 1988 yılından beri otoyollarda ve ana arterlerde standart aşınma tabakası olarak kullanılmaktadır. Yaklaşık olarak 1987 yılında kullanılmaya başlandı lı yılların başlarında TMA, Avrupa ülkeleri dışında da uygulanmaya başlandı. ABD de bu karışımın kullanılması, 1990 yılında Avrupa ya düzenlenen bir Asfalt Çalışma gezisi sonucu olarak gündeme gelmiştir. ABD de ilk TMA 1991 yılında Wisconsin de yapılmış ve ardından aynı yılda Michigan, Georgia ve Missouri de de uygulamalara başlanmıştır yazına kadar, en az 28 eyalette 100 ün üzerindeki projede TMA kullanılmıştır. Ulusal Asfalt Teknoloji Merkezi (NCAT) de Federal Karayolu İdaresi nin destekleriyle, 1997 yılında uygulanan TMA projelerinden elde edilen performansın belirlenmesi için etüt yapılmıştır. Etüt yapılan projelerin çoğunluğu yılları arasında inşa edilen ağır trafikli yol kesimleridir. Yapılan etütde, TMA karışımları, ağır trafikli yol kesimlerinde sürekli iyi bir performans sağlamaktadır. Yapımında gerektirdiği ek maliyet, performansındaki artışla fazlasıyla karşılanmaktadır sonucu ortaya çıkarılmıştır. Canada da ilk uygulama 1994 yılında metro ulaşım yolunda gerçekleşti. Kuzey ABD deki TMA popülaritesi, bu kaplamanın Avusturalya da, Yeni Zelanda da ve Çin de uygulanmasına yol açtı. Yeni Zelanda da ilk TMA projesi 1998 yılından itibaren uygulanmaya başlandı. Çin de yapılan bir çalışmada, yüksek veya düşük sıcaklıklardaki TMA performansının iyi olduğu belirtildi. İngiltere, TMA ya 1994 yılına kadar duyarsız kaldı. Güney Afrika daki kullanımı pek başarılı olmadı. Son yirmi yıl süresince, TMA küresel bir karışım haline geldi ve bu nedenle her yerde görülmeye başlandı [9], [36], [64], [65], [66]. Türkiye de ilk TMA uygulamalarına 1998 yılında KGM nin sorumluluğunda başlanmış olmakla beraber bu TMA lı kesimler 1999 yılından itibaren kullanıma açılmıştır. 37

60 Karayolları Genel Müdürlüğü (KGM), 1997 yılında Alman TMA şartnamesinden faydalanarak Türkiye için geçerli ilk TMA şartnamesini yayınlamıştır. KGM, 2002 yılında Yollar Fenni Şartnamesi ne yaptığı bir ek ile aşınma tabakası ile ilgili şartnameyi revize etmiştir. Bu yıllarda, TMA maliyetinin yüksekliği, modifiye bitüm imalatında ve teminindeki zorluklar, konunun müteahhitler tarafından iyi anlaşılamaması, yeni birim fiyat tespitinde karşılaşılan zorluklar, önerilen malzemelerin çokluğu ve yaratılan spekülasyonlar nedeni ile TMA, birkaç istisna dışında yaygın olarak uygulanamamıştır. Türkiye de ilk TMA deneme kesimleri, Ankara-Polatlı-Sivrihisar Yolu (1999), Bala Ayrımı - Kulu Ayrımı Devlet Yolu (1999) kesimleridir. Deneme kesimi dışındaki uygulamalar, Tarsus-Adana-Gaziantep otoyolu, Pozantı-Tarsus otoyolu, Tarsus-Mersin otoyolu, İzmir Çevre otoyolu, Gebze-İzmit otoyolu, Haydarpaşa-Gebze Ekspres yolu, Antalya-Alanya Devlet yolu, Adana-Tarsus-Mersin Devlet yoludur [7], [8], [9] [17]. KGM dışında, İstanbul da ikinci asfalt üreticisi durumunda olan İstanbul Asfalt Fabrikaları Sanayi ve Ticaret A.Ş. (İSFALT), TMA üretimi çalışmalarına 2003 yılında başlamıştır. İlk olarak Küçükçekmece Çobançeşme Kavşağı (havaalanı kavşağı) ve Bakırköyde Ataköy Kavşağı yapılmıştır (2003) yılında Metrobüs hattı Avcılar-Cevizlibağ kesimi yapılmıştır yılında Metrobüs hattı Cevizlibağ-Zincirlikuyu arası ve Vatan Caddesi, Millet Caddesi yapılmıştır yılında Metrobüs hattı Zincirlikuyu-Söğütlüçeşme arası yapılmıştır. TMA ya ilgi özel sektör asfalt üreticileri arasında da yaygınlaşmaktadır. Türkiye TMA üretiminde Avrupa ülkeleri sıralamasında 11. sıradadır [8], [66] Taş Mastik Asfaltın Kullanım Amacı ve Uygulama Alanları TMA iskeletindeki kaba agrega, yüksek dane teması ve iç kenetlenme ile trafik yüklerini taşır. Mastik harç ise boşlukları doldurarak yüksek bitüm oranı nedeniyle dayanımı arttırır. Geleneksel aşınma tabakalarına nazaran daha yüksek oranda asfalt içeriğine sahip olması nedeniyle, daha kalın film tabakası oluşmakta dolayısı ile dayanım da artmaktadır. Daha fazla asfalt bağlayıcı kullanıldığından ötürü serme ve sıkıştırma anında bağlayıcının drenajını önlemek amacıyla karışıma katılan stabilizör (selüloz veya mineral elyaf), karışımın segragasyonunu önleyerek karışımın daha homojen olmasını sağladığı gibi daha çok asfalt bağlayıcı kullanılmasına imkân sağlamaktadır. Böylece hem stabilite hem de performans (sürüş konforu ve emniyeti) açısından daha üstün nitelikli bir aşınma 38

61 tabakası elde edilebilmektedir. Zira TMA karışımında boşluklu gradasyona sahip yüksek oranda kırılmış agrega kullanılmasından dolayı içsel sürtünme direnci artmakta ve tekerlek izi deformasyonlarına karşı daha dirençli olmaktadır. Ancak karışıma pahalı stabilizör katılması, daha çok bağlayıcı kullanılması ve daha dayanıklı agrega kullanmak zorunluluğu nedeniyle maliyeti nispeten (% 20 ila % 30) daha fazla olmaktadır. TMA tabakası geleneksel asfalt aşınma tabakasından daha ince olarak yapılabilmesi nedeniyle, daha çabuk imal edilmekte ve daha az bakım gerektirmektedir. Dolayısı ile TMA tabakası, kalıcı deformasyonlara, aşınmaya karşı daha dirençli, homojen ve geçirimsiz oluşu nedeniyle yüksek kaliteli aşınma tabakası olarak kullanılmaktadır [1], [2], [41]. TMA karışımları önceleri yüzey kaplamaları için dizayn edilmelerine karşın Almanya ve Amerika Birleşik Devletleri gibi ülkelerde, binder (orta) tabakalarında da (Splittmastixbinder adıyla) denenmeye başlanmıştır. Ancak halen bu özel karışımların bu tabakalarda uygulanmasının getirdiği ilâve maliyete karşılık elde edilen fayda konusunda bazı tereddütler vardır. TMA nın esas avantajı, sağladığı yüksek kaliteli yüzey özelliği, dayanımı ve kalıcı deformasyona karşı yüksek performansı ile çatlak oluşumuna karşı gösterdiği dirençtir. Binder ve temel tabakaları kalıcı deformasyona karşı yüksek direnç gerektirmezler [41], [36]. TMA nın potansiyel uygulama alanları aşağıda belirtilmiştir: Havaalanı kaplamaları: Yüksek performanslı TMA kaplamalarının, havaalanı idarelerinin dikkatini çekmesiyle, havaalanı pistlerinde, TMA uygulaması ile yeni bir değişim süreci başlamıştır. Çok sayıda başarılı uygulama, giderek yaygınlaşmıştır. (Frankfurt ta Fraport, Oslo da Gardermoen, Güney Afrika da Johannesburg). Özellikle Fraport Havaalanı, devâsâ trafik kapasitesi ve yılda den fazla olan uçak kalkış-iniş miktarları bakımından, dünyanın en büyük havalimanlarından biridir. Burada uygulanan TMA kaplaması sasobit ile modifiye edilmiştir. Yıpranmış beton kaplamanın sökülmesi ve TMA ile yenilenmesi iki yıl sürmüş ve bu arada havaalanı hizmet vermeye devam etmiştir [36]. Köprü döşemeleri: Köprülerde kullanılacak kaplamaların, toprak zeminde uygulanan kaplamalardan farklı olması gerekir. Çünkü köprülerde uygulanacak döşemeler, soğuma ve ısınma etkilerine daha hassastır. Örneğin, kış şartlarından kaynaklanan buzlanma, köprü kaplamasında, toprak zemindeki asfalt kaplamadan daha önce, hızlı ve yoğun bir şekilde kendini gösterir. Dolayısı ile köprü kaplamalarında yorulma direncine karşı 39

62 yüksek dayanımlı modifiyeli yüksek bağlayıcı oranına sahip mastik asfalt kullanılır. Bazı ülkelerde, ince dereceli TMA da kullanılmaktadır (Hollanda, Danimarka, Polonya) [36]. İnce takviye tabakaları: İnce TMA tabakaların teknolojisi göz önüne alındığında, sadece agrega gradasyonunun değil, aynı zamanda bağlayıcı tipi ve kalitesinin de, standart bir finişerle, 3 cm den küçük sıkışma kalınlığının elde edilebilmesine izin vermesi gerekir. Normal TMA tabakalarının sahip olduğu performansa benzer özeliklere sahip olmalıdır. İnce TMA tabakaları dünyanın birçok yerinde kullanılmaktadır. Örnek olarak, ABD, Arjantin, İngiltere, İsveç, Polonya verilebilir yılında, Polonya da yapılan 2,5-3 cm kalınlıkta TMA tabakası üzerinde 13 yıl sonra yapılan bir değerlendirmede çok iyi şartlarda olduğu gözlenmiştir [36]. Tipik olmayan TMA lar: Orta tabakalarında kullanılan TMA (binder tabakası), sessiz kaplamalar, Kjelbase ve renkli TMA, tipik olmayan TMA tabakalarına örnek olarak gösterilebilir. Binder tabakalarında kullanılan TMA karışımları ABD ve Almanya da denenmiş ve yorulma performansı bakımından kesinlikle geleneksel karışımlara oranla üstünlük sağladığı ispatlanmıştır. Almanya da bu tabakalar Splittmastixbinder (SMB) olarak anılmaktadır. Poroz (boşluklu) karışımlar, trafik gürültüsünü engelleyen en etkin karışımlardır. Bu tabakalar bazen iki tabaka olarak inşa edilirler. Ancak bu çözümler pahalıdır. Diğer yandan, kentsel alanlarda uygulanmak üzere, poroz asfalta alternatif olarak von Bochove ve Hamzah tarafından 2008 yılında TMA karışım dizaynına benzer, hava boşluğu % 9-16 oranında olan karışım bulunmuştur. Sessiz TMA, Almanya da geliştirilmiş ve bugün başarılı uygulamaları gerçekleştirilmektedir. Güçlü mineral agregadan oluşan iskelet yapısıyla TMA, bazı takipçilerin ilgisini çekmiştir. Bu takipçilerden Kjell Sardal ve S. Gouw, Kjellbase olarak isimlendirdikleri bir karışım yapmışlardır (1997). % 79 mıcır, % 15 kırılmış kum, % 6 filler, % 5 oranında modifiyeli bitümden oluşan karışımın, geleneksel karışım ile karşılaştırıldığında, kalıcı deformasyona karşı daha yüksek direnç gösterdiği tespit edilmiştir. Renkli TMA göze hitap eden estetik kaygısı ile üretilen bir karışımdır. İşaretlenmesi gereken yaya geçişlerinde veya emniyetle ilişkili özelliklerin öne çıkarılması gereken yerlerde kullanılır [36]. Çivili lastik aşınmasına karşı direnç gerektiren kesimler: Çivili lastik kullanımının yasal olduğu ülkelerde ise bu amaçla TMA uygulanmaktadır. İsveç teki çalışmalarda, nominal 40

63 agrega boyutu 12 mm den 16 mm ye çıkarılmış olan TMA karışımlarında çivili lastik aşındırmasının % 40 daha düşük olduğu saptanmıştır [64] Taş Mastik Asfaltın Olumlu Tarafları Polimer modifiyeli veya modifiyesiz bitümlü TMA karışımları, artan dingil yüklerine ve trafik hacmine sahip yollarda, uygun maliyetli olabilen yenilikçi karışımlardır. TMA karışımı sahip olduğu yüksek dayanım özelliğinden dolayı yenilenme süresi daha uzundur. Dolayısı ile yoğun gradasyonlu sıcak karışım asfalta göre geliştirilmiş üstyapı performansıyla TMA'nın en önemli avantajı sağladığı uzun hizmet ömrüdür [2], [40], [66]. TMA nın olumlu tarafları aşağıdaki gibi sıralanabilir [64]. Geliştirilmiş üstyapı performansı: TMA dizaynı, taşın taşa teması özelliğinin sağlanması ve zengin bir bağlayıcı harcıyla da dayanımın elde edilmesi düşüncesine dayanır. Bu hedefler, genellikle kesikli gradasyonlu agrega, elyaf ve/veya polimer modifiyeli yüksek oranda bağlayıcı içeriği ile sağlanmaktadır. TMA tabakası, kalıcı deformasyonlara ve aşınmaya karşı daha dirençli, dayanımı fazla, daha homojen ve geçirimsiz oluşu nedeniyle yüksek kaliteli aşınma tabakası olarak kullanılmaktadır. TMA da boşluklu gradasyona sahip yüksek oranda kırmataş agrega kullanıldığından, içsel kilitlenme direnci artmakta ve bu karışımlar, tekerlek izi deformasyonlarına karşı daha dirençli olmaktadır. Geleneksel aşınma tabakalarına nazaran daha yüksek oranda asfalt içeriğine sahip olması nedeni ile daha kalın film tabakası ve boşlukları daha çok bağlayıcı ile doldurulması sonucu dayanımı da artmaktadır. Daha fazla asfalt bağlayıcı kullanıldığından ötürü serme ve sıkıştırma anında bağlayıcının drenajını önlemek amacıyla karışıma stabilizör (seliloz veya mineral elyaf) karışımın segregasyonunu önleyerek karışımın daha homojen olmasını sağladığı gibi daha fazla asfalt bağlayıcı kullanılmasına imkân sağlamaktadır. Böylece hem stabilite açısından hem de performans (sürüş konforu ve emniyeti) açısından daha üstün nitelikli bir aşınma aşınma tabakası elde edilmektedir [2], [40], [64]. ABD de uygulanan 85 TMA projesinde üstyapı performansı ve Almanya daki deneyimler değerlendirildiğinde; TMA kaplamaları kalıcı deformasyon, tekerlek izine dayanıklılık, yorulma çatlağına karşı direnç açısından yoğun gradasyonlu asfalttan çok daha iyi 41

64 sonuçlar vermektedir. Soyulma, yüzey çatlağı (sıcaklık ve trafiğin etkisine bağlı) ve sökülme gibi bozulmalara genellikle TMA da rastlanmamıştır. Dolayısı ile bu kaplamalar uzun hizmet ömrüne sahiptirler ve az bakım gerektirirler. Düşük sıcaklıklarda iyi performans gösterirler. Uzun vadede daha ekonomiktir [40], [41], [36], [64] [66]. TMA karışımlarının yüksek sıcaklıklardaki sünme deformasyonlarının daha düşük ve rijitlik modüllerinin daha fazla oluşu geleneksel aşınma tabakalarına nazaran olumlu bir özelliktir [2]. Gürültü seviyesinin düşüklüğü: Almanya da ve İtalya da yapılan çalışmalara göre, yoğun gradasyonlu sıcak karışım asfalt yerine, TMA kullanıldığında gürültü seviyesinde önemli mertebede azalma olmaktadır. İngiltere de yapılan çalışmada bazı karışımlar için agrega boyutu ile gürültü seviyesi arasındaki ilişkiyi değerlendirilmiş ve nominal maksimum dane boyutu yüksek olan TMA karışımlarının geleneksel sıcak karışım asfalta göre daha sessiz olduğu saptanmıştır. SMA nın akustik özelliklerinin de iyi olduğu tespit edilmiştir. TMA kaplamalarında her ne kadar yüzey pürüzlülüğü bir miktar daha fazla olsa da yapılan ölçümlerde gürültü seviyesinin 2 ila 5 db azaldığı saptanmıştır [2], [40], [41], [36], [64]. Yüksek kayma direnci: Kaplamanın kayma direncinin arttırılması için TMA karışımlarında; kaba agreganın cilalanma direncinin yüksek olması ve yüzey dokusunun boşluklu olması gerekir. Bu nedenle, kullanılacak kaba agrega muhakkak kırmataş olmalı ve aşınma-cilalanma direnci yüksek kayaçlardan elde edilmelidir. Kaplamanın yüzey yapısı (yani dokusu), hem tekerlek/kaplama arasındaki sürtünme kuvvetine hem de tekerlek arasından parçalanan su filminin yüzeysel boşluklara penetre olmasına etki eden önemli bir husustur. Ancak sürüş konforu açısından kaplama yüzeyinin pürüzsüz ve çok düzgün yüzeyli olması istenirken sürüş emniyeti açısından yüzeyin belirli oranda boşluk ihtiva etmesi gerekmektedir. Bu nedenle birçok TMA şartnamesinde yapımı tamamlanmış yüzeyde kum yama metodu (Sand Patch Method, ASTM E-965) ile makro pürüzlülüğün yani pürüzlülük derinliğinin tayin edilmesi ve belli bir değerden daha az olmaması şart koşulmaktadır [2] 42

65 TMA yol uygulamalarının birçoğu, gerekli olan kayma direnci düzeyini sağlayacak şekilde dizayn edilebilir. Bu dizayn, agrega boyutunun ve boşlukları dolduran harcın bir fonksiyonudur. Yüzey suyu, TMA içinden drene olmamasına rağmen, TMA nın yüzey dokusu, açık gradasyonlu karışımlara benzemektedir. Bu nedenle TMA yüzeyi, ıslak kaplama üzerinde seyreden motorlu taşıtların güvenliğini sağlayacak şekilde yüksek sürtünme direncine sahiptir. Ayrıca trafik altında doku kaybının olmaması için, karışımın aşırı derecede harç ile doldurulmaması gerekmektedir. TMA karışımları, diğer geleneksel asfaltlara göre yüzeyde daha kalın bağlayıcı filmi oluşturmaktadır. Bu nedenle birçok ülkede, ilk birkaç aylık trafik süresince TMA nın kayma direnci beklenilenden daha düşük olabilir. Zamanla trafiğin aşındırma etkisiyle yüzeydeki agregayı saran aşırı asfalt filmi azalacaktır. Ancak bu varsayımı destekleyen çok az sayıda kanıt vardır. Yine de bazı ülkelerde bu problem olasılığına karşı serim sırasında yüzeye 0-2/5 mm lik kırmataş mıcır uygulanmaktadır [2], [40], [41], [64]. [66]. Görünürlük: Yoğun gradasyonlu sıcak karışım asfalta göre daha iri yüzey dokusuna sahip olan TMA, yüzeyinde daha fazla su tutabilmektedir. Sonuçta, yüzeyde daha az su göründüğünden, gece seyreden araçların farlarının yansıması ile oluşan parlama azalır, yol işaretlerinin görünürlüğü artar ve su sıçraması da kısmen önlenmiş olur [40], [41], [64]. Çevresel yararları: İnce tabaka halinde uygulanması nedeniyle TMA da daha düşük oranda agrega kullanılır. Uzun hizmet ömrü nedeni ile daha düşük bakım ihtiyacı gerektirdiğinden, uzun vadede yol trafiğe az kapatılır ve trafik sıkışıklığı engellenir; böylece yüksek seviyede hava kirliliği de önlenmiş olur. Ayrıca genelde bakım işlemleri sırasında kaza sıklığının daha fazla olmasından dolayı, yol kullanıcıları ve bakım operatörleri için TMA daha güvenli bir kaplama olarak görülmektedir. TMA nın doğal yüzey yapısı sonucu görünürlüğün artması ile yol ve can güvenliği de artmaktadır. Deformasyonlara gösterdiği direnç sayesinde TMA, sürüş konforuna ve güvenliğine önemli katkılar sağlamakta ve sürücü yorgunluğunu azaltmaktadır. Ayrıca TMA yüzeylerinin gürültü seviyesinin düşük olması, yolun geçtiği çevredeki yerleşim yerleri için müspet bir katkı olarak görülmektedir. TMA % 100 e yakın düzeyde geri dönüştürülebilir bir karışım türüdür [41]. 43

66 2.5.5 Taş Mastik Asfaltın Olumsuz Tarafları Pek çok yapısal ve işlevsel olumlu tarafları nedeniyle TMA, ağır trafik yüküne sahip yollardaki kaplamalar için en iyi mühendislik seçim olarak kabul edilmektedir. Ancak, kendine has birleşimi ve malzeme özelliği nedeni ile üretim, nakliye ve serme açılarından bazı önemli olumsuz tarafları da bulunmaktadır. Bunlar ana hatları ile şu şekilde sıralanabilir [40], [36], [66], [67]: Yüksek oranda bağlayıcı ve filler ile stabilize edici katkı gereksinimi nedeniyle maliyeti daha yüksektir. Fazladan filler eklenmesi gerektiğinden, plent verimliliği daha düşüktür. Ancak, bu uygun plent modifikasyonları ile üstesinden gelinebilecek bir durumdur. Bağlayıcının yüzeyde toplanmaması için TMA karışımının 40 C'a kadar soğumadan trafiğe açılmaması gerekir. Bu yüzden yolun trafiğe açılması gecikecektir. Yüzeyde biriken kalın bağlayıcı filmi trafikle yok oluncaya kadar tabakanın başlangıç kayma direnci daha düşük olabilmektedir. Bu nedenle trafiğe açılmadan önce, ince temiz bir mıcırın yüzeye serilmesi veya düşük hızla seyir için sürücülerin işaretlerle uyarılması gerekebilir. TMA yapımında üretim, depolama, taşıma ve serme-sıkıştırma işlemleri büyük bir itina gerektirir. Ancak uygulamada yeterli deneyim kazanıldığında diğer kaplama işlemlerinden daha zor değildir. Ayrıca TMA nın yüksek bağlayıcı içeriğinden ve boşluk yapısından dolayı, üretim, nakliye ve serme sırasında bitümün süzülmesi söz konusu olabilir. Bitümün süzülmesini engellemek için karışıma elyaf eklenir. Karışıma elyafın ilave edilmesi, özel bir ilave donanımı gerektirir. Bu hassas işlem, genellikle operasyonel sorunlar yaratmaktadır. Polimer kullanıldığında asfaltın sıcaklığı daha yüksek olması gerektiğinden, taşıma mesafesine sınırlamalar getirilebilir. TMA diğer asfalt karışımlarına göre daha sert ve işlenebilirliği düşüktür. Bu nedenle özellikle modifiye bitüm kullanıldığında, işlenebilirliği düşük olduğundan, sıkıştırma işlemi daha fazla itina gerektirmektedir. 44

67 Yüksek yoğunluklu bağlayıcı (genellikle bu modifiye bitümlerde) ve mastik içindeki elyaftan dolayı, karışım sıcaklığı artar. Geleneksel BSK lara nazaran, TMA çok sıcak bitümlü karışımdır (karışım sıcaklığı C arasındadır) Taş Mastik Asfalt Üretimi TMA, sıcak karışım asfalt için kullanılan standart ekipmanla üretilir ve serilir. Ancak TMA da üretim ve serim özel itina gerektirir [41]. Bu nedenle aşağıda, BSK üretim aşamaları anlatılmakta, gerekli yerlerde ise farklılıklardan bahsedilmektedir. Kırılarak elde edilen her bir agrega grubuna ait elek analizleri yapılarak istenilen gradasyona göre oranları saptanır. Kullanılacak asfalt, agrega ve karışıma ait gerekli deneyler yapılır. İşyeri karışım formülü hazırlandıktan sonra bitümlü sıcak karışımların plentte üretilmesine geçilir. Asfalt plentleri çok karmaşık ve çok pahalı tesisler olup karışımın kaliteli üretilebilmesi için her türlü hassas donanıma sahiptirler. Günümüzde piyasada üç tip asfalt plenti mevcuttur. Bunlar: Harman tipi karışım (Batch-mix) Sürekli tip karışım (Continuous-mix) Kazan tipi karışım (Drum-mix) olup en hassas ve en iyi sonuç harman tipi plentlerden sağlanır. Bu nedenle, yüksek standartlı yollarda ve otoyollarda harman tipi karışım yapan plentler kullanılmaktadır. Sürekli tip karışım plentleri açık gradasyonlu karışımlar veya düşük standartlı yollarda kullanılır. Kazan tipi plentler ise çoğunlukla geri kazanım (recyling) işlerinde kullanılmaktadır. Asfalt plentleri başlıca 6 kısımdan oluşur. Bunlar: Soğuk agrega besleme, Cehennem (dryer), Sıcak elek ve sıcak agrega besleme, Asfalt besleme, Filler besleme, 45

68 Mikser, kısımlarıdır. Asfalt plentlerin otomatik kontrolleri vasıtasıyla istenilen kalitede bitümlü karışımlar elde edilebilmektedir. Bunlar Çizelge 2. 4 te görülmektedir [68]. Çizelge 2. 4 Asfalt plenti elemanları ve fonksiyonları [68] Karıştırıcıdan çıkan malzeme, agregası bağlayıcı ile tamamen kaplanmış görünümde olmalı ve içinde ince agrega topakları bulunmamalıdır [63]. Asfalt plentinden kaliteli karışım elde etmek için aşağıdaki kontrollerin yapılması gerekir: Plentteki tüm ölçüm cihazları (agrega ve asfalt tartısı, filler tartısı, ısı göstergeleri vb.) kalibre edilmiş olmalıdır. Karıştırıcı, kazan ve paletleri uygun çalışıyor olmalıdır (Kazan ısıtıcıları, paletlerin konumu ve sayısı, boşaltma kapağı vs). Asfalt püskürtme sistemi üniform püskürtme yapmalıdır (Memelerin çapı, püskürtme süresi, açısı, basıncı vb). Karıştırma süresi yeterli olmalıdır. Agrega doğru olarak oranlandırılmalı, kurutulmalı ve tüm daneler asfaltla kaplı olmalıdır. Asfalt miktarı hassas olarak tartılmalı ve uygun viskozite için gerekli ısı sağlanmalıdır. 46

69 Asfalt plentlerinde kaliteli karışımlar elde edebilmek için yukarıdaki hususlara daima azami gayret gösterilmelidir. Ancak yine de istenmeyen nitelikte karışımlar üretiliyorsa nedenler araştırılarak, kusurlar ve muhtemel nedenleri giderilmelidir [44]. Batch ve drum miks plentlerde agrega beslemesinin kontrolüne yeterince dikkat edilmelidir. TMA nın performansı açık gradasyonlu iyi bir agrega kompozisyonuna bağlıdır. Agrega kompozisyonu içindeki iri agrega ve diğer kısmının hacimsel oranlarının değişimi, karışımın boşluk oranını doğrudan etkiler. Prensip olarak belirtilen kesiklilik aralığında üst ve alt sınır eleklerde kalan ve geçen malzeme miktarlarının belirtilen değerler arasında olup olmadığının doğru ve hassas bir şekilde kontrolü gerekir. Pratikte, 2 mm elek üzerindeki agrega oranının değişimi TMA içindeki boşluk oranıyla doğru orantılıdır (asfalt betonunda bu elekteki değişim karışım içindeki boşlukları fazla etkilemez). Bu nedenle, gradasyon değişimi çok fazla olmayan agrega fraksiyonlarının (dane sınıflarının) kullanılması için agrega üretiminin çok iyi kontrol edilmesi gerekir. TMA agrega boşluklarının harç ile aşırı derecede doldurulmasına karşı çok hassastır. Karışım, aşırı harç ile doldurulursa, harç üzerine yük biner ve bu durumda modifiye edilmemiş karışımların deformasyona karşı yeterli direnci olmadığından agregadaki iskelet yapı çöker. Sonuç olarak düşük seviyede de olsa tekerlek izinde oturma meydana gelir. TMA karışımların hazırlanmasında üretim aşamaları bir zincir oluşturur (Şekil 2. 7). Bu üretim zincirinde süreler ve sıcaklıklar önemlidir. Bunlara azami düzeyde uyulması üretim kalitesini artırır [8]. 47

70 AGREGANIN ISITILMASI C AGREGA VE FİLLERİN ALINMASI ELYAFIN ALINMASI BİTÜMÜN ALINMASI KARIŞTIRMA C 0 SN 3.SN 7.SN 52.SN BİTÜMÜN ISITILMASI 180 C 45 SANİYE KARIŞTIRMA SÜRESİ MİKSER KAPAĞININ AÇILIP ASFALTIN SİLOYA BOŞALTILMASI 64.SN Şekil 2. 7 TMA üretimi [8] KTŞ de karışım konusu aşağıdaki şekilde kesin kurallara bağlanmıştır [45]. Buna göre; Bitümlü bağlayıcı ve mineral agrega en az 165 C lik, en fazla 180 C lik, bir karışım sıcaklığı elde edilecek şekilde karıştırılacaktır. Plent; elyaf katkıyı ve filler malzemeyi otomatik olarak istenilen ağırlıkta besleyecek donanıma sahip olacaktır. Elyaf katkı için yeterli miktarda kuru depolama yapılacak ve elyafın karışıma uniform biçimde orantılı olarak ve istenilen miktarlarda verilmesi için önlemler alınacaktır. Plentte, elyaf karıştırıcıya, tartım sistemi ile otomatik olarak doğrudan doğruya ilave edilecektir. Elyafın karışıma ilave edilmesinin zamanı ve elyaf ilavesi nedeniyle artan karıştırma süresi, elyaf üreticisinin önerdiği şekilde olacaktır. Modifiye bitüm kullanılması halinde; karıştırma ve sıkıştırma sıcaklıkları modifiye bitüm üreticisinin önerilerine göre ayarlanacaktır. Karışımın plentte modifiye edilmesi halinde, karıştırma süreleri, karıştırma ve sıkıştırma sıcaklıkları, katkı üreticisi firmanın önerilerine göre olacaktır. 48

71 Modifiye Bitüm Tipinin Seçimi TS 1081 EN e göre [69] de her bir ülkenin, kendi şartlarına en uygun bitüm sınıfını belirlemesine müsaade edilmektedir. Ülkemizde kullanılan asfalt betonu aşınma, binder tabakalarının yapımı için agregaya ilave edilmek suretiyle hazırlanacak karışımda bitümlü bağlayıcı olarak, KTŞ ye göre [45], TS 1081 EN Bitümler ve Bitümlü Bağlayıcılar - Kaplama Sınıfı Bitümler Özellikler standardına uygun 40/60, 50/70 ve 70/100 penetrasyonlu bitüm (Çizelge 2. 5); Tip-1, Tip-2, Tip-3 ve Tip-4 limitlerine uygun polimer modifiye bitüm (Çizelge 2. 6; Çizelge 2. 7 ) kullanılmaktadır. Ayrıca modifiye bitüm; malzemenin serileceği bölgenin iklim koşullarına (en yüksek ve en düşük hava sıcaklıkları esas alınarak) yolun yapılacağı bölgenin ağır taşıt trafiğine ve bitümlü kaplamanın tipine bağlı olarak belirlenmelidir. Genel olarak Akdeniz ikliminin hüküm sürdüğü bölgelerde ve Güney Doğu Anadolu nun güney kesimlerinde Tip-1 veya Tip-2, Karadeniz, Marmara, İç Anadolu, İç Batı Anadolu, Güney Doğu Anadolu nun kuzey kesimlerinde ve Doğu Anadolu nun batı kesimlerinde Tip-3, Doğu Anadolu nun diğer kesimlerinde Tip-4 Modifiye bitüm kullanılmalıdır [1], [45], [69]. PMB sınıfı ise, ile geometrik profiline göre seçilmektedir.. 49

72 Çizelge 2. 5 Yol yapımında kullanılan kaplama sınıfı bitümlerin özellikleri [45]. 50

73 Çizelge 2. 6 Modifiye bitümün fiziksel özellikleri [45] 51

74 Çizelge 2. 7 Performansa dayalı modifiye bitümün fiziksel özellikleri [45] 52

75 Modifiye Bitüm Üretimi TMA içindeki bitüm, rafineride veya özel istasyonlarda modifiye edilebilir. Bazı durumlarda sıcak karışım plent içine modifiye edici katkı ilâve edilerek de karışım iyileştirilebilir [64]. Önal vd. [70] yaptıkları çalışma sonucunda, bazı malzemelerin karışımı modifiye etmek üzere plent mikserine beslenmesi durumunda gerçekten de karışımın bazı özelliklerini olumlu anlamda değiştirdiğini saptamışlardır [70]. Modifiye bitüm, kullanılan polimerin erime noktasının üzerinde bir sıcaklıkta bitüm ile tamamen karışımını sağlayacak uygun karıştırıcı ile homojen olarak karıştırılması sonucu üretilir. Belirlenen sıcaklığa kadar ısıtılmış bitüm içerisine, katkı malzemesi belirlenen oranda eklenerek, karıştırılır ve genellikle bu karışım bir değirmenden geçirilerek fazların karışması ve homojenlik sağlanır [45]. Polimer bitüm karışımlarının etkili olabilmesi için, kullanılan polimerin bitümle çok kuvvetli bir etkileşim içinde olması gerekmektedir. Kullanılan polimerler kendi ağırlıklarının 9 katına kadar bitüm bileşenlerini içine katarak, hacim yönünden 10 kat kendilerini çoğaltabilmektedirler. Bu özellikten dolayı asfalt çimentosuna katılan polimer malzemenin, asfaltın içinde mükemmel dağılımının sağlanması gerekmektedir. Polimer malzemenin bitümü modifiye etmesinde en yüksek performans, mutlaka bir ön karıştırma ve ardından da yüksek devirli parçalayıcı (high-shear) kullanılarak sağlanmaktadır (Şekil 2. 8) [53]. Şekil 2. 8 SİEFER marka yüksek devirli parçalayıcı (high shear) [53] 53

76 Modifiye bitüm üretimi de aşamalı bir süreçtir (Şekil 2. 9). Her kademede harcanan süreler, sistemin verimli çalışması için dikkatli bir şekilde belirlenmelidir. Şekil 2. 9 Modifiye bitüm üretimi [8] Kaplama tabakası ise trafik yüklerine ve çevresel şartların olumsuz etkilerine doğrudan maruz kalmaktadır. Bu nedenle, üstyapının ömrünün uzatılması açısından kaplama tabakasında bağlayıcı olarak kullanılan bitümün bileşiminin ısıl değişikliklere, havaya, neme, güneş ışığına (oksidasyona) karşı dayanımının yüksek olması önemlidir. Oksidasyon, buharlaşabilen parçacıkların kaybı ve yapısal sertleşme, genel olarak yaşlanmadan dolayı meydana gelen sertleşmeye etki eden üç ana etken olarak kabul edilmektedir. Bu etkilere karşı dayanımının arttırılması için bitümün modifiye edilmesi çalışmaları oldukça önemlidir [62], [71]. Sönmez vd. [30] çalışmalarında, dünyada en çok kullanılan plastomer, elastomer, doğal hidrokarbonlar, trinidad göl asfaltı ve selülozik elyaf esaslı katkı maddelerinin BSK performansı üzerindeki etkileri ve birbirlerine karşı üstünlükleri incelemişlerdir. Marshall Stabilitesi açısından tüm modifiye katkılı karışımların stabilite değerlerinin şartname sınır değerinin üzerinde olduğunu, dolaylı çekme mukavemetinde, katkılı karışımların 25 C sıcaklıkta geleneksel karışıma nazaran büyük üstünlük gösterdiğini, tekerlek izi oluşumunda bütün modifiye katkılı karışımların geleneksel karışımlara nazaran üstün performans sağladığını tespit etmişlerdir. 54

77 2.5.7 Taş Mastik Asfalt Depolama-Taşıma-Serme-Sıkıştırma Sıcak karışımın depolandığı silolar, uygun ısıtma ve izolasyon ekipmanı ile donatılmış olmalıdır. Hiçbir durumda TMA gece boyunca veya bir sonraki günün kaplaması için depoda bekletilmemelidir. Silindirleme işlemine, karışım sıcaklığı 145 C ye düşmeden minimum 150 C de başlanmalıdır. Statik ağırlığı minimum 10 ton olan en az iki adet çelik bandajlı silindir sıkıştırma işlemi için idealdir. Çok ağır bir silindir (yüksek basınç yapan silindirlerle, vibrasyonlu silindirler) aşırı oranda agrega kırılmasına neden olabilir. Genelde silindir faktörü (P/LxD 2 ; P: silindir yükü, L: silindir genişliği D: silindir çapı) yaklaşık 22 olarak tavsiye edilir. Ancak düşük stabiliteli yumuşak karışımlar için daha düşük bir faktör gerekebilir. TMA üzerinde lastik tekerlekli silindir kullanılması ve vibrasyon uygulanması, aşırı sıkıştırmaya neden olur. Bu da kaba agrega danelerinin karışıma gömülerek kayma direncinin azalmasına ve bağlayıcı veya bağlayıcı ile karışık fillerin yüzeye çıkmasına neden olmaktadır. Silindirler, sericinin arkasındaki en fazla 100 m lik mesafede konumlanmalı, silindirlerde, karışımın bandajlara yapışmasını önlemek için, sulama sistemi olmalıdır. Silindirleme işlemine silindir izleri kayboluncaya ve gerekli yoğunluk elde edilinceye kadar devam edilmeli, silindir hızı 5 km/saat i aşmamalı ve yönü sericiye doğru olacak şekilde sıkıştırma yapılmalıdır. Gerekli yoğunluğu elde etmek için ön silindirlemede 6-8 geçiş yeterlidir. Sıkıştırma şeridinin serbest olan yanlarında silindir altında karışım akmayacak şekilde sabit olmalıdır. Silindirlerin çalıştırılmadan bekletilmesi gerekiyorsa, mümkünse yeni serim yapılmış tabaka üzerinde bekletilmemelidir. Silindirleme işlemi, serilen karışımın sıcaklığı 115 C ye düşmeden önce (ideal olan 130 C) tamamlanmalıdır. Gereken minimum yoğunluğun elde edildiğinden emin olmak amacıyla, nükleer yoğunluk ölçme aletleri ile yoğunluğu izlenebilir. Esasen TMA tabakalarında % 97 den daha fazla sıkışma elde edilmesi genellikle mümkün olamamaktadır. Bu nedenle karışım-serme-sıkıştırma sıcaklığı geleneksel beton asfalta nazaran 10 ila 20 C daha fazla olmalıdır [2], [41], [45], [64]. Yoğun gradasyonlu karışımlar, 5 cm lik sıkıştırılmış kalınlığı elde edebilmek için 6,35 cm kalınlığında serilirler ve kalınlığın 2,5 cm si başına 0,64 cm sıkıştırılırlar. Buna başparmak kuralı denir. Diğer yandan TMA karışımları, yoğun gradasyonlu karışımların yarısı kadar sıkıştırılır. TMA karışımları, açık gradasyonlu karışımlar gibi davranır ve kalınlığın 2,5 cm si başına 0,32 cm sıkıştırılır [12]. 55

78 TMA da yüksek oranda bağlayıcı kullanıldığından, depolama-taşıma-serme-sıkıştırma sırasında bağlayıcının drenajı test edilerek saptanmalıdır. Bu amaçla Schellenberg asfalt süzülme testi yapılarak asfalt bağlayıcının karışımdan dren olma miktarı saptanmaktadır. Bağlayıcının dren olma miktarı karışımın % 0,1 ila 0,3 ünden daha fazla olmaması gerekir [2]. Modifiye bağlayıcılar hariç, drenaj önleyici maddelerin birçoğunun serimden sonra performans üzerine çok az etkisi vardır. Kaplamada fiber birikimini önlemek için fiberin çok iyi karıştırılması gerekmektedir [41]. Genellikle polimer modifiye bitümlü karışımın sıcaklığı 138 C altına düşmeden sıkıştırmanın tamamlanmış olması gerekir [64]. İnce tabaka uygulamalarında, özellikle de hızlı soğumanın olduğu durumlarda silindiraj özel itina gerektirir ve hızlı sıkıştırma gerektirir [41] Taş Mastik Asfalt için Gereklilikler TMA kaplamaların mekanik özellikleri ve dayanım açısından diğer üstyapılara göre daha iyi bir performans gösterdiği ispatlanmıştır [41], [36], [64]. Optimum performans için kaliteli bir inşaatın yanı sıra en uygun üstyapı seçimi ve karışım dizaynı gerekir. Ağır yüklere maruz üstyapılarda başarıyla kullanılan TMA kaplamalarından beklenilen performansın elde edilebilmesi için aşağıdaki şartların yerine getirilmesi gerekmektedir. Çeşitli ülkelerde, TMA için farklı standartlar öngörülmüştür. Farklılıkların arkasındaki neden, iklim ve yasal aks yükü ağırlıklarındaki farklılıklardır. Örneğin Güney Avrupa da 130 kn olan yasal aks yükü, Kuzey Avrupa da 100 kn dur. Soğuk ve yağışlı bölgelerde daha düşük boşluk oranı ve daha yüksek oranda bağlayıcı kullanılmaktadır (daha çok drenaj önleyici katkı ve modifiye bitüm gerekir). Buna karşılık kurak ve ılıman iklim bölgelerinde boşluk oranı daha yüksek ve daha düşük oranda sert bağlayıcı kullanılmaktadır. Avrupa da agregadaki gradasyon farklılıkları çok değildir; ancak İskandinav ülkelerinde çivili lastik nedeniyle bazı yerlerde 0/16 mm lik iri boyutlu TMA kullanılmaktadır [41]. 56

79 Karışım Dizaynı Karışım dizayn işleminin ilk aşaması şartname gereklerine uygun agreganın seçimidir (Şekil ). Bu agrega özellikleri son derece önemlidir. Ayrıca agrega sertliği ve şekli, yoğun gradasyonlu geleneksel karışımlardan daha önemlidir. Agrega seçiminden sonra bitümlü bağlayıcı ve elyaf seçilir. Hacim özgül ağırlığı 2,75 gr/cm 3 ten az olan agregalar için, 2,75 gr/cm 3 değerinin altındaki her % 5 lik azalışta bitüm içeriği yaklaşık % 0,1 arttırılabilir. Agreganın hacim özgül ağırlığı 2,75 gr/cm 3 ten büyük ise, 2,75 gr/cm 3 üzerindeki her % 5 lik artış için bitüm oranı % 0,1 azaltılabilir [40], [64]. 1 UYGUN AGREGA SEÇİMİ 2 UYGUN AGREGA GRADASYONU TAYİNİ 3 HAVA BOŞLUĞU ORANI ve ASGARİ VMA ŞARTI 4 OPTİMUM BİTÜM BULUNMASI 5 SU HASSASİYETİ ve BİTÜM SÜZÜLMESİNİN DEĞERLENDİRİLMESİ Şekil TMA karışım dizaynının akış şeması Taşın-taşa teması, TMA karışımının sağlanması gerekli en önemli şartıdır. Uygun bir kaynaktan hazırlanan agrega için optimum gradasyon ve bir bitüm içeriği seçilir. Dizaynda uygun agrega karışımının ilk seferde tayini büyük bir başarıdır. Taşın taşa temasının sağlandığı agrega iskeletini elde etmek ve karışımda istenilen veya daha yüksek VMA (mineral agregalar arası boşluk) şartının sağlanması için karışım gradasyonu, şartnamesinde belirtilen gradasyona uygun olmalıdır. Agrega karışımı farklı hacim özgül ağırlığına sahip agregalardan (mineral filler dahil) oluştuğundan, önce gradasyonun hacimsel yüzde esasına göre tayin edilmesi önerilir ve daha sonra karışım dizayn işlemi için kütlesel esaslı gradasyona dönüştürülür. Bazı agregalarla özellikle de yumuşak taşlarla, agrega karışım oranları ayarlanarak VMA şartının sağlanması mümkün olmayabilir. TMA karışımında uygun olmayan agregaların kullanılması halinde, agregalar 57

80 aşırı derecede kırılarak VMA şartı sağlanamayabilmektedir. Bu nedenle, VMA kriterinin sağlanması için gerekli şartlar yerine getirilmelidir [64]. KTŞ ye göre [45] de karışım dizaynı için Marshall Karışım Dizaynı Yöntemi kullanılmaktadır. Marshall yönteminde, normal bitümlü numuneler 135 C ± 5 C de, modifiye bitümlü numuneler 145± 5ºC de her iki yüzeyine 50 darbe uygulanarak hazırlanmaktadır. Ülkemizdeki karayolları idaresinin sorumluluğundaki yollarda uygulanan TMA karışımın dizayn değerleri Çizelge 2. 8 de verilmiştir. Çizelge 2. 8 KTŞ de TMA dizayn kriterleri [45] ÖZELLİKLER ŞARTNAME LİMİTLERİ Briket Yapımında Uygulanacak Darbe Sayısı 50 Hava Boşlukları, (%) Sıcak İklim Bölgelerinde Hava Boşlukları, (%) Agregalar Arası Boşluk (VMA) (% ), min. TİP 1 16 TİP 2 17 Tekerlek İzinde Oturma* ( devirde, 60 C de), (% ), maks. 6 Elyaf Miktarı, % 0,3-1,5 Schellenberger Bitüm Süzülme Deneyi, (% ), maks. 0,3 * Fransız NF P deneyi ile tespit edilecektir. Marshall karışım tasarımında, 75 darbe daha fazla yoğunluk sağlayamadığı ve agregaların kırılmasına neden olduğu için kullanılmamaktadır. Birçok ülkede (Almanya, ABD gibi) 50 darbenin yeterli olduğu belirlenmiştir. Bazı ülkelerde ise düşük ve orta trafik hacimli yollarda 50 darbe, ağır trafik hacimli yollarda ise 75 darbe uygulanması TMA şartnamesine dâhil edilmiştir. Marshall testi sonucunda, TMA karışımlarının Marshall stabilitelerinin geleneksel asfalt betonu karışımlarından daha düşük olduğu gözlenmiştir. Bu yüzden, Marshall stabilitelerine bakarak bir değerlendirme yapılmamalıdır. Zaten ABD de hazırlanan şartnamelerde öngörülen stabilite diye şartnameye konmuş, kesin bir rakam verilmekten kaçınılmıştır [12], [36]. Numuneler genellikle darbeli sıkıştırıcı (Marshall tokmağı) ile hazırlanmaktadır. Ancak bazı ülkeler, darbeli sıkıştırıcının yolda uygulanan gerçek sıkıştırma tekniğine uygun 58

81 olmadığını belirtmişlerdir. Danimarka, ABD, Güney Afrika ve Hollanda da kullanılan tablalı veya yoğurmalı (gyratory) sıkıştırıcının daha gerçekçi yoğunluk sonuçları verdiği tespit edilmiştir. Numuneler sıkıştırılıp soğutulduktan sonra, kalıptan çıkarılır ve hacim özgül ağırlığı (AASHTO T166) tayini için deneye tabi tutulur. Sıkıştırılmamış numuneler ise, teorik özgül ağırlığın (AASHTO T209) tayininde kullanılır [41], [64]. Birçok karışım için en az % 6 bitüm içeriği ile % 4 hava boşluğunda dizayn hazırlanması, ve üretimde en az % 17 VMA elde edilecek şekilde dizaynın yapılması gerekmektedir. Virginya daki son çalışmalarda, TMA karışımını oldukça geçirimsiz hale getirmek için % 6 dan daha düşük hava boşluğunda sıkıştırılması gerektiği tespit edilmiştir. NCAT nin TMA kaplamalarındaki performans değerlendirmesinde, özellikle sıcak iklim bölgelerinde yağlı noktaların (kusmalar) oluşmasının önlenmesi ve tekerlek izi oturmasına karşı direnç sağlanması için yaklaşık % 4 hava boşluğunu sağlayacak bitüm içeriğinin seçilmesi tavsiye edilmiştir. Soğuk iklim bölgelerinde yaklaşık % 3,5 hava boşluğu kullanılabilir [64]. Danimarka da VMA, V f (bitümle dolu boşluk) ve V h (hava boşluğu) için şartlar vardır. Diğer ülkelerde ise sadece V h için kriterler mevcuttur. Boşluk oranındaki sınır değerler Çizelge 2. 9 da verilmiştir. Bu durum farklı ülkelerde boşluk hesabı esaslarının farklı olabildiğini göstermektedir. Teorik olarak boşluk oranı % 1 ile % 12 (özel karışımlarda) arasında değişmektedir. Ancak % 3 ün altındaki boşluk oranı, stabilite problemi nedeniyle risklidir ve genellikle % 6-8 boşluk normal bir değerdir [41]. Çizelge 2. 9 Avrupa ve Amerika da yaygın olarak kullanılan V h değişim aralığı (Marshall dizaynı esas alınarak üretilen karışımlar için) [41] TMA tipi 0/5-0/6 0/8 0/9-0/10 0/11-0/12 0/14 0/16 Boşluk oranı, V h % a

82 Karışım, tekerlek izi oluşmasına karşı dayanıklı olmalıdır. Dizayn sırasında, Schellenberg bitüm süzülme deneyi ile mineral agregadan bitüm ve bitüm harcının ne miktarda süzüldüğü belirlenmelidir. Süzülme, karışımın bir kısmının (ince malzemeler ile bitüm) ayrışması ve aşağıya doğru akması şeklinde tanımlanabilir [40], [45], [64]. Bir karışım dizaynı raporunda, kullanılan modifiye bitüm tipi, karışımın tekerlek izine karşı dayanıklılığı ile ilgili laboratuar sonuçları ve karışımın diğer özellikleri, kullanılan elyafın tipi ve oranı yer almalıdır [45]. Belirli kabullerden yola çıkarak üstyapı tasarımı yapmak yerine malzeme karakteristiklerini doğrudan dikkate almak ve başlıca bozulmalara dayanıklı üstyapı tabakaları dizayn etmenin daha uygun ve mantıklı olduğu söylenmektedir. Tekerlek izi direncinin, dayanımın, su geçirimsizliği ve su tesirlerine karşı dayanıklılığın zorunlu olduğu durumlarda TMA kullanılması zorunlu hale gelmektedir. TMA nın kullanılması, özellikle kamyon trafik hacmi yüksek yollarda ve şehir içi yollarda gerekmektedir. Uygun şekilde dizayn etme kapsamında özellikle yük taşıma kapasitesinin yeterli olması için TMA tasarımında, sert iskelet yapısının sağlanması çok önemlidir. TMA daki mastik (bağlayıcı ve filler karışımı) ise karışımın sertlik ve su geçirmezliliğinin artmasına yardımcı olmaktadır [72]. TMA dizaynı için, Blazejowski kitabında Genel kurallar başlığı altında, Zichner oranları olarak adlandırılan birtakım öneriler sunmuştur. Bunlar: Karışımda kullanılacak taşların, tercih edilen miktarı % i oranında sadece kırılmış taşlardan oluşmaıdır. Ana kural, esas karışım gradasyonunda, kaba agrega oranı ince agrega oranından fazla olmalıdır. Mastik (Harç) % oranında olmalıdır. Mastiğin % oranı ise bağlayıcı (bitüm) olmalıdır. Değişik tabaka kalınlıkları için değişik tipte agrega tipi olmalıdır. Şöyle, aşağıdaki gibi özetlenirse; 3 cm den küçük tabaka kalınlıkları için agrega fraksiyonları 2/5,6 mm agrega; % 25 ve 5,6/8 mm agrega; % 75 oranında olmalıdır. 60

83 3 4,5 cm tabaka kalınlıkları için agrega fraksiyonları 2/5,6; 5,6/8 ve 8/12 mm ya da sadece 5,6/8 ve 8/12 mm olmalıdır. 4,5 cm den büyük tabaka kalınlıkları için agrega fraksiyonları 2/5,6; 5,6/8; 8/12 mm ve 12/18 mm olmalıdır. Mastiğin içinde sadece işlem görmüş kum kullanılmalıdır [36] Hacimsel Yapısı TMA, iri agregadan oluşmuş bir iskelet ile boşlukları dolduran ince agrega+filler+bitüm+elyaf harcının (mastik harç) karışımıdır (Şekil 2. 11). TMA aşınma tabakları genel olarak % kaba agrega, % ince agrega ve % 6-7 gibi oldukça fazla asfalt içeren kesikli gradasyona sahip asfalt bağlayıcılı karışımlardan imal edilmektedir. TMA karışımlarında kullanılan kaba agrega asfalt betonunda kullanılan kaba agregaya nazaran daha sağlam ve filler yüzdesi daha fazla olup yüksek asfalt içeriğini sağlamak ve asfaltın dren olmasını önlemek amacıyla elyaf türü stabilizör katılmaktadır [1], [2], [12]. Taş iskeleti Hava boşluğu Hava boşluğu Mastik Kaba agrega Mastik Şekil Taş mastik asfalt bileşimi [11] TMA ile yoğun gradasyonlu asfalt betonu karışımlar arasındaki esas fark, agrega iskelet yapısı içindeki yüksek boşluk oranı için gerekli olan kesikli derecelenmiş gradasyon eğrisidir. İri agrega, iskelet yapıyı oluşturur. Harcın bir kısmını teşkil eden ince agreganın ise prensip olarak iskelet yapının oluşturulmasında herhangi bir rolü yoktur [41] İri Agrega İskeleti TMA da daneler arası temas basıncı asfalt betonundan daha fazla olduğundan dolayı, TMA nın iri agrega iskelet yapısı çok önemlidir. Hacimsel açıdan TMA, iri agrega ile 61

84 oluşturulan iskelet yapısı ile poroz asfalta benzer. Poroz asfaltta boşluk oranı % 20 olacak şekilde harç ile doldurulurken, TMA karışımında istenilen boşluk oranı % 3 6 seviyelerindedir. Sıkıştırılmış iri agregadaki boşluk hacmi içindeki harç hacminden daha yüksek olmalıdır. TMA nın hacimsel tasarımı geleneksel asfalt betonu ile karşılaştırıldığında en büyük fark, agrega iskeletini oluşturan danelerin birbirleriyle temas halinde olacak şekilde ayarlanmasıdır [41]. BSK larda kullanılan agrega cinslerinin kaplamanın fiziksel özelliklerine etkisi ihmal edilmemelidir. Tekerlek izine dayanım yönünden, nominal maksimum agrega dane boyutu ve iri agrega oranı yüksek olan gradasyonlar tercih edilmelidir. Örneğin, nominal maksimum agrega dane boyutu 12,7 mm den büyük, iri agrega oranı yüksek olan ve modifiye edilmiş TMA karışımının, daha yüksek tekerlek izi performansı sağlayabileceği düşünülmektedir. Karışım içerisinde, yassı dane miktarının artmasıyla karışım performansının doğru orantılı olarak azaldığı dolayısıyla yassı dane miktarının karışım performansı üzerinde büyük bir etkiye sahip olduğu söylenmektedir. Ayrıca, yassılık oranı artıkça bitüm miktarı da artmaktadır [26], [27], [73], [74]. Ağır, orta ve düşük taşıt hacmine sahip yollarda TMA kullanımı: Kaba dereceli karışım, iskeleti güçlü yapar. Karışım seçileceği zaman, kabul edilen bir çözümün güçlü ve zayıf yönlerininin her ikisi de düşünülmelidir. Maksimum dane çapı 10 mm den büyük olan bir karışım, yüksek tekerlek izi direnci ile birlikte düşük gürültü giderme yeteneği ve zayıf kayma direnci ile karakterize edilir. Dolayısıyla, olası tüm TMA 0/11, kademeli olarak TMA 0/8 için terk ediliyor [36]. Almanya da TMA 0/8 ve TMA 0/11, daha çok ağır trafik hacmine sahip yollarda kullanılmıştır. Bu karışımlar, daha düşük trafik hacmine sahip olan yollarda kullanılan üstyapı tabakalarından daha farklıdır (daha düşük filler içeriği, sınır gradasyon eğrilerinden daha düşük bir eğri ve doğal kumun kullanılmaması). Diğer bazı ülkelerde, ağır trafik hacmine sahip yollarda ise durum şöyledir: Amerika da TMA 0/9,5; TMA 0/12,5 ve TMA 0/19, Canada da TMA 0/9,5; TMA 0/12,5 ve TMA 0/19, Slovakya da TMA 0/8; TMA 0/11 ve TMA 0/16, Polonya da TMA 0/8 ve TMA 0/11, Slovenya da TMA 0/8 ve TMA 0/11, Avustralya da TMA 0/10 ve TMA 0/14. Düşük ve orta trafik hacmine sahip yollarda ise durum şöyle özetlenebilir. Almanya da TMA 0/8ve TMA 0/5, Amerika da, Canada da ve Slovakya da TMA kullanılmıyor, Polonya da TMA 0/5 ve TMA 0/8, 62

85 Slovenya da TMA 0/4; TMA 0/8 ve TMA 0/11, son olarak Avustralya da ise TMA 0/8 ve TMA 0/10 kullanılmaktadır [36]. Taşın taşa teması: Uygun bir gradasyon seçilerek taşın taşa temasının sağlanması gerekmektedir. TMA daki taşın taşa temas kavramı, Şekil de gösterilmiştir. TMA karışım dizaynının esası, iri agregaların teması ile elde edilen ve genellikle taşın taşa teması olarak tanımlanan agrega iskeletinin öncelikle sağlanmasıdır. İri agregalar arası boşluk-vca (Voids in the Coarse Aggregate), karışımın iri agrega fraksiyonunda tespit edilir. Daha sonra agrega karışımı bitümle karıştırılarak sıkıştırılır. Sıkıştırılan karışımlar analiz edilerek, karışımın hacimsel özellikleri arasında optimizasyon sağlanır. Gerekli ise, gradasyon ve/veya bitüm içeriği değiştirilir. Taşın taşa temasın sağlandığı iri agrega iskeleti ancak, karışımın VCA sının, kuru şişlenmiş birim ağırlık deneyiyle (AASHTO T19) tayin edilen iri agrega fraksiyonunun VCA sına eşit veya daha küçük olduğunda elde edilebilir [64]. Aktif (yük aktaran) iri agrega daneleri Boşluk Pasif (yük aktarmayan) ince agrega daneleri Şekil TMA agrega iskeleti Kuralı; taşın taşa temasının uygun olarak sağlandığı formülü ifade ederki bu şekilde izah edilebilir: 0,075mm; 2,36 mm ve 4,75 mm eleklerden geçen agrega oranı sırasıyla, % 10; % 20 ve % 30 a eşit ise gradasyonun kesikli olduğunu ifade eder ki bu da taşın taşa temasının istenilen oranda gerçekleştiğini ifade eder. Amerika da bazı ilk inşa edilen bölümler bu kural ile üretilen TMA larla teşkil edilmiştir [36] Mineral Agregalar Arası Boşluk (VMA) Tayini Şekil te görüldüğü gibi VCA ag iri agreganın kuru şişleme metoduyla tayin edilen birim ağırlığından elde edilir. VCA mix ise, iri agrega hariç karışımın içindekiler dâhil edilerek hesaplanır. VMA ise, agrega hariç (iri ve ince agrega) karışımın içindekileri 63

86 kapsar. VCA mix ve VMA hesaplamalarında agrega tarafından absorbe edilen bitüm agreganın bir parçası olarak düşünülür [40], [64]. Şekil TMA Bileşenleri [40] KTŞ ye göre [45] te VMA TİP 1 için; minimum % 16 ve TİP 2 için; minimum. % 17 olmalıdır. VMA, agreganın 4,75 mm elekten geçen kısmının oranı arttırılarak veya 0,075mm elekten geçen kısmı azaltılarak arttırılabilir. VMA yı arttırmanın yollarından biri de agrega kaynağının değiştirilmesidir [64]. TMA karışımındaki VMA yı kontrol ederek yüksek bitüm içeriği hedefine ulaşılmasının daha doğru olacağı teknik açıdan önerilmektedir. TMA dizaynı ve kontrolünde, VMA kontrolünün bitüm kontrolü yerine kullanılması için, minimum kabul edilebilir değerlerin saptanması amacıyla çok sayıda veri toplanması gerekir. Amerika Birleşik Devletleri ndeki deneyimlere göre halen % 17 VMA değeri kullanılmaktadır. Ancak VMA, Almanya ve İsveç te TMA nın tanımlanmasında kullanılmamaktadır [64]. Brown vd. [33], Amerika Birleşik Devletleri nde, tekerlek yüküne gösterdiği dayanım sebebiyle TMA kullanımının giderek yaygınlaştığını, bu dayanımın TMA iskeletini oluşturan kaba agregadaki yüksek orandaki taşın taşa temasından kaynaklandığını belirtmekte ve bunu sayısal olarak ölçecek herhangi bir nicel yöntemin olmadığını vurgulamaktadırlar. TMA karışımı içerisindeki kaba agregadaki taşın taşa temasının istenilen düzeyde olup olmadığını ölçmek için bir yöntem önermişlerdir. Önerilen bu metotta, VCA, karışımın iri agrega farksiyonunda tespit edilir, ikinci olarak, TMA karışımındaki VCA belirlenir. Taş- taşa temas iri agrega iskeletinin, ancak karışımdaki 64

87 VCA mix değerinin, iri agreganın VCA ag değerine eşit veya daha küçük olduğunda elde edildiğini söylemektedirler. Hangi metodun en iyi performansı sağladığını ve en pratik olduğunu görmek amacıyla; VCA değerini bulmak için beş farklı sıkıştırma metot şeklini kullandılar. Superpave Gyratory Kompactor (Superpave Dönel; Yoğurmalı Pres) ve Dryrodded Metodunun, Marshall tokmağından daha iyi sonuç verdiğini ortaya çıkarmışlardır. Ayrıca çok geniş bir yelpazede araştırma yapabilmek için beş farklı agrega üzerinde çalışmışlardır (Volkanik karataş, granit, kireçtaşı, Florida kireçtaşı, silisli çakıl). Agregaların fiziksel özelliklerini belirlemek için yapılan deney sonuçlarına göre, Florida kireçtaşı (% 3,7) hariç diğerlerinin su emmeleri çok azdır. Granit ve volkanik karataşın su emme değerleri % 1 dir. En iyi Los Angeles aşınma değerlerini, volkanik karataş ve silisli çakıl vermiştir. Ayrıca, Los Angeles aşınma deneyinin agrega kalitesini ölçmekte iyi göründüğünü, fakat kesin bir ölçü olmadığını belirtmektedirler [33] Mastik TMA da, kaba agrega hacminden sonra ikinci büyük hacmi mastik (harç) kaplar. Yaklaşık, karışımda hacimsel olarak % 30-35, ağırlık olarak da % tir. Mastik, ince agrega, filler, stabilizör madde (fiber ya da diğer katkılar) ve bitümlü bağlayıcıdan oluşur [36] Kaplama Kalınlığı Uzun üstyapı ömrünü sağlayan ana unsur, üstyapıda oluşan bozulmalara ve bu bozulmalar sonucunda gereken pahalı yeniden yapımlara engel olacak, stabil temel üzerine oturtulmuş uygun kalınlıkta üstyapı tabakalarıdır. Yapısal olarak üstyapı, temel malzemelerinde veya taban zemininde deformasyonlara izin vermeyecek yeterli kalınlık ve sertliğe sahip olmalıdır. Üstyapının beklenen projelendirme ömrünü tamamlayabilmesi için tabaka kalınlıklarının ve kullanılan malzemelerin uygun olması gerekmektedir. Uzun ömürlü üstyapılar; uygun üstyapı tabanı, bitümlü sıcak karışım temel, orta ve yüzey tabakalarından oluşmaktadır (Şekil 2. 14) [72]. 65

88 Şekil Uzun ömürlü üstyapı tabakaları [72] Ağır yüklere maruz kalan; uzun ömürlü üstyapı tipi TMA karışımının dikkatli dizayn edilmesi yeterli olmayıp, aynı zamanda tabaka kalınlıklarının da titizlikle seçilmesi gerekir. TMA yapımında uygulanacak tabaka kalınlığı, agrega boyutu ile yakından ilişkilidir. Yüksek temas basıncı olan üstyapılarda tabaka kalınlığının seçimi çok önemlidir. Tabaka kalınlığı, nominal agrega boyutunun en az 2,2 katı olmalıdır. Yeni bir yapım işleminde, 0/6 ila 0/16 boyutları arasındaki genel olarak, TMA tipleri için tabaka kalınlığı, 20 mm ile 50 mm arasında uygulanmaktadır. TMA 0/D gösterimindeki D, nominal agrega çapını temsil eder. Ağır yüke maruz üstyapılarda genellikle bu kalınlıklar 5 mm azaltılarak uygulanmaktadır. Tavsiye edilen tabaka kalınlıkları değişmekle birlikte genel deneyimler göstermiştir ki, ağır yüklere maruz üstyapılarda oldukça ince kalınlıklarda TMA uygulanması gerekmektedir [41]. TMA kaplamaları geleneksel aşınma tabakalarına nazaran daha ince olsa da tabaka kalınlığı kullanılacak agreganın boyutuna göre tayin edilmelidir. Genel olarak maksimum tabaka kalınlığı, 0/6 TMA için 20 mm ve 0/16 TMA için 50 mm olarak önerilmektedir. KGM tarafından ise 0/9,5 TMA için mm ve 0/12,5 TMA için mm sıkışmış tabaka kalınlığının olması şart koşulmaktadır [45]. 4 cm kalınlığındaki geleneksel aşınma tabakalarının sıkıştırılması sırasında çatlamalar olmakta iken, daha fazla kalınlıklar için bu 66

89 çatlamaların oluşmadığını geçmiş tecrübeler göstermektedir. Dolayısı ile daha ince olarak imal edilen TMA tabakalarının sıkıştırılmasında daha titiz davranılması gerekmektedir. Çek Cumhuriyetinde, 0/11 TMA için mm ve 0/8 TMA için mm kullanılmaktadır [2], [41]. TMA kaplamalarının çoğunluğu 4 cm tabaka halinde serilmiştir. TMA tabakasında istenilen kalınlığın elde edilmesi için serimde sıkışma payı dikkate alınmalıdır. TMA karışımın sıkışma payı, yaklaşık olarak geleneksel bitimlü sıcak karışımın yarısı kadardır. Geleneksel bitümlü sıcak karışımda bu oran tabaka kalınlığının yaklaşık % 20-% 25 i iken, TMA da % 10-% 15 dir. Serim işleminin bu sıkışma oranına uygun olarak yapılması gerekir. Avrupa da birçok karayolu idaresi, TMA karışımlarının maksimum dane boyutuna göre en düşük ve en yüksek tabaka kalınlıklarını belirtmişlerdir. Almanya da d maks =11 mm TMA için mm uygulanmaktadır [41]. Georgia eyaletinde idare, 9,5mm TMA için mm, 12,5 mm TMA için mm ve 19 mm TMA için ise mm tabaka kalınlıklarını belirlemiştir [64]. Her bir tabaka kalınlığının alt ve üst limitleri bulunmaktadır. Genel olarak bir defada serilip sıkıştırılmış bitümlü karışımların tabaka kalınlığı, karışımdaki en büyük dane boyutunun 1,5 ila 3 katı arasında; temel ve alttemel tabakaları için ise bu değer 20 cm olmalıdır [45], [57] Yüzey Dokusu Pürüzlü bir yüzey yapısı, yol ile temas sonucunda lastiklerde deformasyon meydana getirerek kavramayı arttırır. Başka bir deyişle yüksek makrodokusu olan yüzeyler, yüksek hızda kaymaya karşı daha dirençlidir [12]. Sıkıştırmadan sonra, Kum Yama Yöntemi (Sand Patch Method, ASTM E-965) ile ölçülen doku derinliği, TMA Tip-1 (0/12,5) için 1,0 mm den fazla ve TMA Tip-2 (0/9,5) için 0,80 mm den fazla olacaktır [45]. Kum yama yönteminin kullanımında bazı bazı aksaklıklar yaşanmaktadır. Islak koşullarda kullanılamamaktadır. Ayrıca, denenen yol yüzeyinin sınırlı olmasından dolayı bu deneyin sağlam bir fikir verebilmesi için birçok deneme noktasında yapılması gerekmektedir. Bu 67

90 da yavaş işleyiş sonucunu doğurmaktadır. ABD ve Avrupa da bu deney için kum yerine cam boncuklar veya muadili malzemeler kullanma imkânları araştırılmaktadır [59] Agrega Gradasyonu TMA karışım dizaynında, öncelikle en az 3 deneme gradasyonun değerlendirilmesi önerilmektedir. Ayrıca, bu 3 deneme gradasyonunun şartnamede belirtilen gradasyon limitlerinin alt (iri gradasyon) ve üst (ince gradasyon) limitleri ile bu limitlerin orta gradasyonunda olması tavsiye edilir. Deneme gradasyonları, her bir karışımda ince ve iri agrega oranlarının ayarlanmasıyla elde edilir. Ara elekten aşırı miktarda malzeme geçmesi (iri agrega fraksiyonunun azalması) sonucunda, karışımda taşın taşa teması bozulmakta ve gevşemelere neden olmaktadır. Bu nedenle, üretimde ara elekten geçen malzeme miktarına çok küçük bir tolerans verilmesi gerekmektedir TMA da iyi bir performans için gerekli olan taşın taşa temasın elde edilmesinde, gradasyonun sağlanması çok önemli olduğundan, gradasyonun yakından kontrolünün gerekliliği özellikle vurgulanmalıdır. Yapılabilecek işlemlerden en önemlisi sıkça ölçüm yapılarak, 4,75 mm ile 0,075 mm eleklerden geçen agrega oranının kontrol edilmesidir [64]. KTŞ ye göre; agrega, kabadan inceye doğru ve Çizelge da verilen gradasyon sınırları içinde derecelenmiş olmalı, mineral agrega, filler dâhil en az dört ayrı dane grubunun belli oranlarda karıştırılmasından oluşmalıdır [45]. TMA TİP-1 aynı zamanda 0/19 tipi, TMA TİP-2 ise 0/12,5 olarak da adlandırılabilir. Çizelge TMA gradasyon ve tolerans sınırları [45] Elek Boyutu TMA TİP-1 TMA TİP-2 Tolerans Limitleri inch mm Geçen % Geçen % % 3/4" /2" ±4 3/8" ±4 No ±3 No ±3 No ±3 No ±3 No ±2 68

91 Elek üstü % 5 ten, elek altı da % 15 den fazla sapan agrega gradasyonları kabul edilmemelidir [41]. Virginya daki son çalışmalarda TMA karışımlarının maksimum dane boyutunun 4,75 mm den 25 mm ye kadar artmasıyla geçirimliliğin de arttığı sonucuna varılmıştır. Dolayısıyla maksimum dane boyutu 19 mm ve 25 mm karışımın aşınma tabakasında kullanılması önerilmez. ABD deki bazı eyaletlerde 19 mm maksimum dane boyutlu TMA binder tabakasında, 12,5 mm boyutlu TMA ise binder üzerinde aşınma tabakası olarak uygulanmıştır. Bu uygulamalarda, binder tabakasında kullanılan 19 mm veya 25 mm lik TMA karışımlarının % 6 dan daha düşük hava boşluğunda sıkıştırılması gerekmektedir. Aksi takdirde, bu tabaka veya altındaki tabakalarda soyulma gibi rutubet hasarı oluşması mümkündür [64]. Avrupa da genellikle kullanılan TMA tipleri, 0/5, 0/6, 0/8 ve 0/11 tipleridir (TMA 0/D gösterimindeki D nominal maksimum agrega çapını temsil eder). Bazen 0/8 tipinin seçilmesine rağmen, 0/11 tipi daha çok karayolu ve ağır yüklere maruz üstyapılarda tercih edilmektedir. Ulusal tercihlere göre farklı agrega gradasyonları kullanılmaktadır. Örneğin Fransa 0/6 ve 0/10, Macaristan TMA 0/8 ve 0/12, Portekiz TMA 0/9.5, 0/12.5 ve İngiltere TMA 0/6, 0/10 ve 0/14 tiplerini kullanmaktadır. Kuzey ülkeleri ağır yüke maruz endüstriyel alanlarda ve çivili lastiğe karşı yüzey direncini arttırmak için 0/16 TMA yı tercih etmektedir. Avrupa da agregadaki gradasyon farklılıkları çok değildir; ancak İskandinav ülkelerinde çivili lastik nedeniyle bazı yerlerde 0/16 mm lik iri boyutlu TMA kullanılmaktadır [41]. Çizelge de Türkiye de ve Amerika da uygulanan TMA Tip-1 karışımı gradasyonu karşılaştırılması verilmiştir [12]. 69

92 Çizelge Karışım kompozisyonundaki değişim [45], [12] ELEK AÇIKLIĞI % Geçen inch mm TMA Tip-1 (Türkiye) TMA 12,5/0 (FHWA) 3/4 " /2 " 12, /8 " 9, (maks) No.4 4, No: No.40 0, No:80 0, No.200 0, <3 Şekil te de çeşitli sıcak karışımların gradasyon eğrileri görülmektedir. Şekil Çeşitli sıcak karışımların gradasyon eğrisi [5] Malzeme Olarak Agrega Standardı KTŞ ye göre; agrega sağlam, dayanıklı ve temiz daneleri içeren kırmataş, kırma çakıl veya bunların birleşiminden oluşmalıdır [45]. Agrega organik maddeler, kil topakları ve diğer zararlı maddeler içermemelidir. No.4 elek üzerinde kalan malzeme olarak adlandırılan kaba agrega, kırmataş, kırma çakıl veya bunların birleşimlerinden oluşmalıdır. TMA da kullanılacak kaba agrega, granit, bazalt veya diğer yüksek kaliteli mağmatik kayaçların kırılmasından elde edilen agrega olmalıdır. No. 4 elekten geçen malzeme olarak adlandırılan ince agrega da sert ve dayanıklı kırmataş, kırma çakıl veya bunların 70

93 birleşiminden oluşur. Ağır yüklere maruz yerlerde tamamı kırmataş agregadan hazırlanmış, iri malzemesi düşük yassılık indeksine sahip yüksek kaliteli agregalar kullanılır. Kullanılacak ince agrega, karışımın stabilitesini ve işlenebilirliğini dengeleyecek özelliğe sahip olmalıdır. Bu sebeble ince agreganın bir kısmı yuvarlak dere malzemesi kum veya kırılmışlık yüzdesi az kırma kum kullanılır. Ancak kayaçların kırılması ile elde edilen kırma kum oranı en az % 50 olmalıdır [41], [45]. Tüm agregalar, d/d gösterimi kullanılarak agrega dane sınıfı cinsinden belirtilmelidir [75]. TS EN e göre [63] de kullanıma uygun iri ve ince agrega, EN e uygun olmalıdır. KTŞ ye göre, ülkemizde uygulanan TMA karışımlarında kullanılacak kaba agreganın kalitesi, Çizelge de, ince agreganınki ise Çizelge te belirtilen özelliklere göre değerlendirilir. Çizelge KTŞ ye göre kaba agrega özellikleri [45] DENEY ŞARTNAME DENEY STANDARDI LİMİTLERİ Los Angeles Aşınma Kaybı Maksimum % 25 EN 1097 (ASTM C-131) Na2SO4 ile Dayanıklılık Kayıp, 8 EN 1367 Maksimum % (ASTM C-88) Yassılık İndeksi, Maksimum % 25 BS-812 Cilalanma Değeri, Minimum 50 TS EN Soyulma Mukavemeti, Minimum % 60 * Kısım 403 EK-A Su Absorbsiyonu, Maksimum % 2.0 TS-3526 (ASTM C-127) Kil Topakları ve Ufalanabilir Daneler, maksimum % bulunmayacak TS-3526 (ASTM C-142) * Soyulma mukavemeti % 60'dan düşük olan taşlar soyulma mukavemetini arttırıcı katkı maddeleriyle kullanılabilecektir. Çek Cumhuriyetinde, Los Angeles aşınma değeri % 20, Cilalanma değeri < 0,55 olup çok iyi bir şekil indeksine sahip kırılmış agrega kullanılmaktadır [41]. 71

94 Çizelge KTŞ ye göre ince agrega özellikleri [45] DENEY ŞARTNAME DENEY STANDATI LİMİTLERİ Plastisite İndeksi N.P. TS-1900 Organik Madde, renk skalası 0-1 TS-3673 Organik Madde, % Bulunmayacak AASHTO T194 Gradasyon ayarlaması için gerek görülmesi halinde, agregaya ilave edilecek mineral fillerin özellikleri Çizelge te belirtilmiştir. İlave mineral filler, taş tozu veya sönmüş kireçten oluşmalıdır [45]. Çizelge KTŞ ye göre ilave mineral fillerin fiziksel özellikleri [45] DENEY ŞARTNAME DENEY STANDATI LİMİTLERİ Plastisite İndeksi N.P. TS-1900 Organik Madde, renk skalası 0-1 TS-3673 Organik Madde, % Bulunmayacak AASHTO T Bitümlü Bağlayıcı Standardı Asfalt çimentosu (AC; Bitüm) esnek kaplamalarda 40 ila 300 penetrasyon katılığa sahip bağlayıcı malzemelerdir. Doğal asfaltın işlenmesi veya petrolün rafine edilmesi ile oluşur [76]. Bitümlü bağlayıcıların fonksiyonu, agrega daneleri ve agrega ile yol yüzeyi arasında bağlantıyı (yapışmayı) sağlamaktır. AC, yüksek standartlı esnek kaplamaların aşınma, binder ve bitümlü temel tabakalarında kullanılan malzemelerdir. Penetrasyon derecesi yükseldikçe asfalt çimentosu yumuşar, dolayısıyla bağlayıcılık gücü azalır. AC en sert, AC en yumuşak asfalt çimentosunu ifade eder [2], [54], [76]. TMA üretiminde TS 1081 EN [69] ye uygun 40/60 penetrasyolu veya 50/70 penetrasyolu bitüm kullanılmalıdır. Karışımdaki bitümün drenajını önlemek için elyaf kullanılır. Elyaf, karışıma, karışım ağırlığının % 0,3-1,5'i oranında veya imalatçı tarafından önerilen oranda ilave edilebilir. TMA karışımında, ağır trafiğe sahip yollarda, gece- 72

95 gündüz veya mevsimsel sıcaklık farklarının fazla olduğu bölgeler ile sıcak iklim bölgelerinde, modifiye bitümler kullanılabilir [45]. Karışımdaki boşlukların aşırı dolması ve agreganın yetersiz stabilitesi (yani agrega danelerini yetersiz içsel kilitlenmeden ötürü yer değiştirmesi) gibi kusurların giderilmesi için yüksek viskoziteye sahip yani daha katı asfalt çimentosu veya modifiye edilmiş asfalt kullanılması gerekir [2]. Karışımın kalıcı deformasyona karşı gösterdiği direncin yeterli olmadığı durumlarda, modifiye bağlayıcı kullanılarak yüksek bir direnç elde edilebilir. Ancak Almanya da standart bir bitümle de iyi sonuçlar alınmıştır. Bazı ülkelerde modifiye bitüm kullanmanın, direnajı azaltmak, üstyapı yönetim politikası gibi faktörlerle ilişkili olarak da kaplama ömrünü uzatmak gibi ilave nedenleri vardır. Ayrıca tekerlek izi direncinde sağladığı ilave artışlar bu karışımın ilave avantajları olarak düşünülebilir [41]. Modifiye edilecek bitüm; TS-1081 EN [69] de belirtilen esaslara uygun 50/70, 70/100, 100/150 ve 160/220 penetrasyonlu olmalıdır. Yapılan modifikasyondan sonra elde edilecek modifiye bitüm, modifiye bitüm teknik şartnamesine uygun olmalıdır. Sıcak iklim bölgelerinde, karışım; polimerler ya da doğal asfaltlar ilave edilerek plentte modifiye edilir. Modifiye bitüm üretilmesinde modifiye edici madde olarak, kaya asfaltları, göl asfaltları, termoplastik polimerler, lateks, granül kauçuk gibi katkı maddeleri kullanılır [45]. Avrupa da TMA deneyimleri orta ve kuzey bölgelerdeki soğuk iklim bölgelerine aittir. Bu ülkelerdeki iklim şartları tipik olarak ABD nin kuzey eyaletlerine benzemektedir. Uygulamaların yapıldığı Avrupa ülkeleri aşırı sıcak bölgeler değildir. Buralarda orta sertlikte penetrasyonlu veya AC-20 sınıfı bitüm kullanılmaktadır. ABD de uygulanan ilk TMA projelerinin genelinde kullanılan bitümler, viskoziteye göre sınıflandırılmış olan AC-10, AC-20 veya AC-30 ile eşdeğerleri gibi geleneksel bitümlü sıcak karışım imalatında kullanılan bitümlerin aynısıdır [64]. Hadidy ve Tan [77] çalışmalarında, 20-30, ve penetrasyon sınıfındaki (PC) bağlayıcı türleri ile yapılan TMA karışımlarını karşılaştırarak, elde ettikleri sonuç şudur: PC ve PC bağlayıcılı karışımlar, PC bağlayıcılı karışıma oranla kalıcı deformasyona daha iyi direnç göstermişlerdir [77]. 73

96 Yapıştırma Tabakası TMA tabakaları, daha ince yapıldığından dolayı TMA nın altındaki binder tabakası ile kayma riski artmaktadır. Bunu önlemek yerine yapıştırma tabakasında asfalt çimentosu yerine asfalt emülsiyonu kullanılması; ancak aşırı miktarda kullanılmaması önerilmektedir. Ayrıca TMA tabakası altına Gerilme Absorbsiyon Membran Ara Tabakası (Stres Absorping Membrane Interlayer) kullanılarak tabakalar arasındaki kayma önlenebilmektedir [2]. Yapıştırma tabakası olarak RS-1, RS-2, CRS-1 veya CRS-2 sınıfı bitüm emülsiyonları kullanılmaktadır. Bitüm emülsiyonlarının özellikleri, TS 1082 Yol Üst Yapılarında Kullanılan Asfalt Emülsiyonları ve\veya EN standardına göre belirlenmelidir. Polimer modifiye katyonik bitüm emülsiyonu AASHTO M316 standardına uygun olması istenmektedir [45] Katkı Maddeleri TS EN [63] e göre, katkı, karışımın mekanik özelliklerini, işlenebilirliğini veya rengini etkileyen inorganik veya organik lifler veya polimerler gibi karışıma az miktarlarda ilâve edilebilen bileşen malzemedir [63] Elyaf Standardı Uygulamada yüksek bağlayıcı içeriğinde drenaj önleyici bir katkıya ihtiyaç duyulmaktadır. Ancak, düşük bağlayıcı içeriğinde uygun bir modifiye bitüm kullanılırsa drenaj önleyici gerekmeyebilir. Genellikle mineral elyaf (silisik asit, polimer, seliloz, vb.), kaya yünü ve özel organik maddeler fiber olarak kullanılır. Stabilizörün karışıma homojen olarak dağıtılması için karışım süresi 10 ila 20 sn arttırılmalıdır. Homojen bir karışım sağlanmadığı takdirde kaplama yüzeyinde ciddi bir kusma terleme olabilmektedir. Ancak selilozik elyaf kullanıldığında, bu tip kusur az olmaktadır. Birçok drenaj önleyicisi sıcak TMA nın depolanması, serilmesi ve sıkıştırılması sırasında etkin rol oynar ve karışımın sıkıştırılmasından sonra performansı etkilemez. Ancak bazı özel drenaj önleyicilerin, yüksek sıcaklıkta plastik deformasyona direnci arttırdıkları, bitümün yaşlanmasını azalttıkları, yorulma direncini arttırdığı ve uzun hizmet ömrü ile dayanımı, daha çok arttırdıkları tespit edilmiştir. Fiber gevşek veya granül halde ilave edilebilir. İyi 74

97 bir dağılım sağlamak ve bazen karıştırma süresini düşürmek için fiber, karışım içine bir boru yardımıyla püskürtülür. Drenaj önleyici katkının miktarı pratik deneyimlere dayanmakla birlikte birçok katkının drenaj önleme kapasitesini ölçen bir deney metodu Hollanda da geliştirilmiştir. Almanya da Schellenberg deney metodu kullanılmakta olup iyi sonuçlar alınmıştır [2], [41]. KTŞ ye göre, elyaf stabilizör, selüloz veya mineral elyaf olmalıdır. Elyaf dozajının müsaade edilen toleransları, gerekli olan elyaf ağırlığının ± % 10 u kadardır. Elyaf silodan otomatik sistemle karıştırıcıya beslenir. TMA karışımında elyaf, karışım ağırlığının % 0,3 1,5'i oranında belirlenmelidir [45]. Süzülme problemini çözmek için katkı tipini değiştirmek veya miktarını arttırmak gerekebilir. Süzülmenin azaltılmasında elyafların etkin olduğu ispatlanmıştır [64]. Almanya da uygulanan projelerin % 90 ında, İsveç te ise neredeyse tamamında elyaf kullanıldığı kaydedilmiştir. Alman idaresi, yeterli mukavemete sahip TMA için minimum bitüm içeriğinin % 6- % 7 olması gerektiğini belirtmiştir. İsveç şartnamesinde 12 mm lik TMA için minimum bitüm içeriği % 6,6 olarak verilmiştir. Elyaf kullanılmayan ancak polimer modifiye bitüm kullanılan TMA karışımlarının içerdiği bitüm oranı, elyaflı TMA karışımlarından daha düşüktür [41] Kalite Kontrol Esnek üstyapıların trafik yüklerine ve iklim değişikliklerine en fazla maruz kalan kısmı kaplama tabakalarıdır. Ortamda oluşan zorlamalar nedeniyle bu tabakaların özelliklerinin, gerek üretimleri, gerekse taşınmaları ve yerleştirilmeleri sırasında şartname sınırları içinde kalması gerekir. Bu ölçütlerin yerine getirilip getirilmediği kalite kontrolleri yapılarak anlaşılabilir. Malzemenin satın alınması aşamasında başlaması gereken kalite kontrollerinin, plentteki üretim, karışımın uygulanacak kesime taşınması, yerine uygulanması, sıkıştırılması aşamalarında özenle tekrar edilmesi gerekmektedir. Bu sürecin herhangi bir adımında oluşabilecek küçük hata, üstyapıyı başarısız veya kısa ömürlü kılacaktır [78]. Üretim aşamasında kontrol mekanizması, dane dağılımı, kaba-ince agrega oranları, bağlayıcı yüzdesi gibi niceliksel, karışımın üniformluğu gibi niteliksel özelliklerin üzerinde yoğunlaşmalıdır. Kontroller, üretim öncesi temel malzemelerin standartlara uyumlu olup 75

98 olmadığını saptayan deneyler ile hazırlanmış karışımın fiziksel özelliklerini tayin eden deneyler ve üretim sonrası ekstraksiyon işlemleri ile niceliksel özelliklerini araştıran deneyler olmak üzere iki türde gerçekleştirilir [78]. İşleme giren malzemeler çeşitli özellikte olup, ayrıca değişik kaynaklardan gelmektedir. Diğer taraftan üretimde kullanılan temel malzemeler çok büyük tonajlardadır. Uygun özellikler taşımayan karışımın kullanılmadan uzaklaştırılması gerektiğinden, ekonomik gerekçeler, üretim sürecinde ciddi bir kalite kontrolü ilkesi ön plana çıkarırlar. Plentten hatalı olarak çıkan karışımın sonraki üretimlerde düzeltilmesi ve iyileştirilmesi amacıyla, hataların değerlendirilmesi ve uygun çözüm bulunabilmesi bakımından üretimin durdurulması gerekir. İşin gereklerine uyan bir karışımın elde edilmesi yolunda, bileşen oranları, ısı düzeyi, agrega ve bitüm analizleri yapılmalı, kısaca üretim akışında sık ve dikkatli kontrol alışkanlığı tesis edilmelidir [78]. KTŞ ye göre [45], TMA nın yapımı sırasında kullanılan malzemeleri ve imalatı kontrol etmek amacıyla belirli aralıklarla yapılması gereken kalite kontrol deneyleri bulunmaktadır. Bunlar (minimum deney sayıları ve sıklığı) aşağıda Çizelge te verilmiştir [45]. Çizelge Kalite kontrol deneyleri [45] AMACI DENEY ADI DENEY SIKLIĞI DENEY STANDARDI Dizayn için agrega üretilmesi Elek Analizi (Yaş metod) Kaba ve orta agrega için 200 m 3 de bir, İnce agrega için 100 m 3 de bir. ASTM C-136, C-117 Konkasörde agrega üretiminin kontrolü Sıcak silo gradasyon kontrolü Karışımın fiziksel özelliklerinin kontrolü Segregasyon olup olmadığının tespiti Tabakanın Sıkışma ve Kalınlık kontrolü Elek Analizi (Yaş metod) Elek Analizi (Yaş metod) Bitüm yüzdesi, Briket hazırlama, Briket özgül ağırlığı, Stabilite,Akma ve Vh,Vf, VMA hesapları Bitüm % si ve Gradasyon Karot alımı, karot özgül ağırlığı tayini min. 400 m 3 de bir ASTM C-136, C-117 min. günde bir kez ASTM C-136, C-117 min. günde iki kez min. günde iki kez min. her 250 t dan bir çift AASHTO T-164, T-30 ASTM D-1559 ASTM D-2726 AASHTO T-164 AASHTO T-30 ASTM D

99 Laboratuar ortamında hazırlanan karışım dizaynı ile işyerinde kullanılacak karışımın özelliklerine son derece yakın olmalıdır. Laboratuar sonuçları ile bitümlü karışımın işletme sırasındaki davranışı arasında anlamlı bir korelasyon bulunmalıdır [78]. Bu da işyeri karışım formülünün oluşturulması, bu formüle göre karışım üretilmesi ile olur. Karışımın, şartname sınırlarının içinde kalıp kalmadığını tayin etmek amacıyla günlük kalite kontrol deneyleri yapılarak da bu süreç yönetilmelidir. Uzun hizmet ve yüksek stabilite sağlanması yönüyle, bitümlü kaplamalar işyerinde kabul edilebilir bir sıkışma düzeyinde işlenmelidir [78]. KTŞ ye göre; serim sonrası, sıkıştırılmış tabaka kalınlığı TMA Tip-1 için mm, TMA Tip-2 için mm olmalıdır. Ortalama hava boşluk oranı % 6 dan az, ortalama sıkışma mertebesi % 97 den fazla olması durumunda TMA nın kabul edilebilir düzeyde sıkıştırıldığı varsayılır. Ayrıca, bitümün süzülme deneyi de yapılmalı, süzülme miktarın maksimum % 0,3 olmasına dikkat edilmesi gerekmektedir [45] TMA karışımlarında kalite garantisi ile ilgili öneriler aşağıda sayılmıştır. Gradasyon için agrega stokları ve/veya sıcak silolar sıkça kontrol edilmeli, Bağlayıcı ve özelikle modifiye bitüm sıkça kontrol edilmeli, İşyeri karışım formülünde karışımın üretildiği ve gerekli yoğunluk gibi belirli şartların sağlandığını belirlemek için mümkünse bir deneme kesimi inşa edilmeli, Plentte imal edilen karışımın özelliklerini, özellikle de hacimsel özellikleri sıkça kontrol edilmeli, Yerindeki yoğunluk sonuçları sıkça kontrol edilmeli, Nükleer cihazın hassasiyetini arttırmak için nükleer yoğunluk sonuçlarının karotlarla korelasyonu yapılmalı, Nükleer alette ölçümlerin doğruluğunu arttırmak için cihazın yüzeye tam oturmasına yardımcı olmak üzere yüzeye kum serilmelidir [64]. İşyerinde yapılması, gerektiği belirtilen kontroller yanısıra plentteki kontrolde gözden kaçabilecek karışım hatalarının arazideki kontrol sırasında ortaya çıkarılması ve plentin 77

100 bu konuda hızlı bir şekilde uyarılması gerekir. Sıcak asfalt karışımlar için aşağıdaki gözlemler yapılmalıdır [78]. Karışımdaki granüler ve kahverengi görünüm, bağlayıcının oranının düşük olduğunu, bu tür karışımla aranan sıkıştırmaya erişilemeyeceğini gösterir. Agrega danelerinin bitümle iyice sarılmamış olması, karışımın düşük ısıda yapıldığını veya bitüm içeriğinin yetersiz olduğunu gösterir. Karışımdan çıkan mavi duman, karışım sıcaklığının gereğinden fazla olduğuna, bağlayıcının özelliklerinin kaybolmaya başladığının ıspatıdır. Parlak görünümlü karışım, bitüm içeriğinin zengin olduğunu gösterir. Karışımın çökme değeri artmıştır. Taşıyıcıdan boşaltılırken çabucak yayılır. Hizmet sırasında güneşli ve sıcak havada terleme, yağışlı havada ise kayganlık sorunları gelişir. Karışımdan buhar yükselmesi, agreganın yeterince kurutulmadığını, nem oranının aşırı olduğunu gösterir. Agreganın segregasyonu, uygun dane dağılımına ulaşmadığını veya karışım süresinin kısa tutulduğunun ıspatıdır. Yapılan yol kesimlerinin belli süre aralıkları ile gerçek arazi koşulları altında nasıl davrandıklarının tayini için performans deneylerinin de yapılması ve böylelikle kaplamanın davranış biçiminin takip edilmesi, ileride yapılacak yeni çalışmalara yol göstermesi açısından verilerin toplanması, analiz edilmesi ve eksikliklerin değerlendirilmesi milli servetin boşuna harcanmaması yönünden çok önemli bir konudur Taş Mastik Asfalt Kaplama Maliyeti Maliyetleri bulmak ve karşılaştırmak her zaman zordur. ABD ve Avustralya daki bugüne kadar yapılan yol uygulamaları, TMA başlangıç maliyetlerinin geleneksel yoğun gradasyonlu asfalt karışımlara nazaran, % daha yüksek olduğunu göstermektedir. TMA karışımlarının başlangıç maliyetlerinin yüksek olması içeriğindeki üstün kalitedeki malzeme kullanımından ileri gelmektedir. Bu malzemeler, üstün özelliklere sahip arega, yüksek bitüm içeriği, selilozik fiber gibi liflerdir. Ancak maliyetler uzun kilometrelere sahip projelerde önemli ölçüde düşebilir. Yol bakım periyodu, geleneksel asfalt 78

101 karışımlarda ortalama 10 yıl iken, TMA karışımlarda 15 yıldır. TMA karışımının yüksek performans özelliği, 5 ila 10 yıl arasındaki hizmet ömrü artışı, başlangıç maliyetinin uzun vadede uygun olmasını sağladığından, TMA nın iyi bir yatırım olduğu açıktır. Ayrıca, TMA karışımlarında gürültü seviyesi daha düşük olduğundan, yola daha az gürültü bariyerinin yerleştirilmesi gerekmekte ve böylece maliyetin azaltılması mümkün olabilmektedir [64], [66]. Georgia Ulaştırma İdaresi tarafından yapılan ömür döngüsü maliyet analizinde, mevcut beton kaplama üzerine takviye olarak kullanılan TMA ile yoğun gradasyonlu sıcak karışım asfalt karşılaştırılmıştır. Analizde, yoğun gradasyonlu sıcak karışım asfalt ile TMA da bakım-onarım aralığı sırasıyla, 7,5 ve 10 yıl olarak alınmıştır. Ayrıca, Avrupa da elde edilen deneyimlere göre, genellikle TMA kaplamanın beklenilen ömrünün geleneksel karışımdan % 30 -% 40 daha uzun olduğu kabulüyle karşılaştırmalar yapılmıştır. İki karışımın karşılaştırılmasında, genellikle kabul edilen 30 yıllık hizmet ömrü esas alınmıştır. Yıllık maliyet karşılaştırması sonuçları Çizelge da verilmiştir [64]. Çizelge TMA ve yoğun gradasyonlu sıcak karışım asfaltın yıllık maliyetlerinin karşılaştırılması [64] Kaplama tipi Bakım-Onarım aralıkları, yıl Yıllık maliyet, $ Yoğun gradasyonlu sıcak karışım asfalt 7, TMA Ayrıca, TMA üretiminde karıştırma sürelerindeki artış tesisin üretim kapasitesini düşürmektedir. Örneğin, saatlik üretimi 450 ton olan tesisin saatlik üretimi 180 tona düşmüştür. Bu üretim oranındaki azalma, TMA nın üretim maliyetini arttırmaktadır. TMA kaplamaların ilk başlangıç maliyetleri yüksek olmakta ancak; hizmet ömrü süresince meydana gelebilecek bakım maliyetleri, bozulmalardan meydana gelecek gecikme ile kaza maliyetleri göz önüne alındığında, TMA kaplamaların büyük ekonomik kazançlar sağlayacağı açıktır. Bunun yanı sıra TMA kaplamaların hizmet ömrünün uzun olması, bu kaplama türüne olan ilgiyi arttırmıştır [12]. 79

102 KGM 2012 Birim Fiyat Listesi [79], kullanılarak; 4 cm lik ocak / sert taş ve normal bitüm / modifiye bitüm ile imal edilen geleneksel asfalt betonu ile normal TMA karışımların m 2 başına düşen maliyetleri hesaplanmıştır. Aşınma tabakasının sert taş ile yapıldığı durumlardaki yoğunluğu 2,45 ton/m 3, ocak taşı ile yapıldığı durumlardaki yoğunluğu 2,40 ton/m 3 tür. Sert taş tanımı, Los Angeles aşınma değeri % 18 den küçük taşlar için geçerlidir. Genel olarak KGM, deneyim ve gözlemlerden elde ettiği sonuçlara dayanarak, ağır taşıt hacmine sahip otoyol projelerinde 4 cm lik aşınma tabakası yerine az 5 cm kalınlığında aşınma tabakasını tercih etmektedir. Dolayısı ile 5 cm lik asfalt betonu aşınma tabakasının maliyeti de hesaplanarak elde edilen sonuçlar karşılaştırmalı olarak Çizelge te verilmiştir. Çizelge Geleneksel BSK ve TMA karışımlarının karşılaştırmalı maliyetleri Aşınma Tabakası Kalınlığı Ocak taşı ile yapılan Sert taş ile yapılan Normal 5 cm AB 13,35 TL/m 2 13,99 TL/m 2 PMB * 5 cm AB 16,64 TL/m 2 17,39 TL/m 2 Normal 4 cm TMA 19,24 TL/m 2 19,88 TL/m 2 PMB * 4 cm TMA 22,31 TL/m 2 23,01 TL/m 2 * PMB; polimer modifiye bitüm; Hem ocak taşı hem de sert taş ile imal edilmesi durumunda normal bitümlü TMA maliyeti, normal bitümlü AB maliyetinden % 44, PMB li TMA maliyeti ise PMB li AB maliyetinden % 40 daha fazladır. TMA'da elyaf, karışım ağırlığının % 0,35 ve modifiye edici katkı maddesi de karışımdaki bitüm miktarının % 4,5 i olarak kullanılmıştır. KTŞ'ye göre TMA karışımında elyaf, karışım ağırlığının % 0,3 1,5'i oranında veya imalatçı tarafından önerilen oranda, modifiye edici katkı malzemesinin ise laboratuarda üretilen karışım dizaynına göre idare ve yahutta üretici firma tarafından belirleneceği belirtilmekte, genellikle karışıma giren bitüm miktarının % 3-% 7 si kadar kullanılmaktadır. KGM nin genel dizayn raporları referans alınarak, 100 kg normal aşınma için optimum bitüm miktarı 5,5 kg, 100 kg TMA için ise optimum bitüm miktarı 6,5 kg olarak öngörülüp, maliyet hesapları bu miktarlara göre belirlenmiştir. 80

103 Şekil da görüldüğü gibi modifiyesiz TMA maliyeti ile asfalt betonu maliyeti arasındaki fark % 30 lara, modifiyeli imalatta ise % 25 lere düşmüştür. Şekil fiyatlarıyla asfalt betonu ve TMA maliyet analizi (TL/m 2 ) 2.6 Malzeme Bitümlü Bağlayıcılar Ülkemizde yol esnek üstyapılarında bitümlü bağlayıcı olarak; asfalt çimentoları, sıvı petrol asfaltları (katbek asfaltlar), asfalt emülsiyonları ve katranlar kullanılmaktadır [80]. Bitümlü bağlayıcıların fonksiyonu, agrega daneleri ve agrega ile yol yüzeyi arasında bağlantıyı (yapışmayı) sağlamaktır. Bitümlü bağlayıcılar, sıvı, yarı katı veya katı halde bulunurlar. Yarı katı ve katı haldekileri, ısıtarak sıvı hale getirip kullanmak mümkündür. Sıvı halden de tekrar önceki haline gelirken yapışkanlıkları sayesinde kohezyon ve adezyon gibi iki önemli özelliği gösterirler. Kohezyon, çatlama ve ayrılma olmaksızın şekil değiştirme özelliğidir. Adezyon, yapışma özelliğidir. Bitümlü bağlayıcılar esas itibariyle asfaltlar ve katranlar olmak üzere iki ana gruba ayrılabilirler (Şekil 2. 17) [76]. Asfaltlar ise doğal asfaltlar ve yapay asfaltlar diye iki gruba ayrılabilir (Şekil 2.17). Doğal asfaltlar, mineral maddelerle karışmış halde bulunan kaya ve göl asfaltlarıdır. Yapay asfaltlar ise, ham petrolün arıtılmasından elde edilir. Katran, başlıca kömürün veya odunun kapalı bir sistem içerisinde kuru kuruya damıtılmasından elde edilir. Arıtıldıktan sonra kullanılır. Yol kaplamalarında bağlayıcı olarak kullanılan katranın kömür kökenli olması tercih edilmektedir. 81

104 Şekil Bitümlü bağlayıcı sınıflandırması [1] Göl asfaltı, doğal asfaltın en geniş çapta kullanılan ve en çok bilinen şekli olup mineral malzemenin çok ince daneler halinde bitüm ortamı içinde yayılmış durumdaki asfalt tipidir. Yüzey birikintileri halinde bulunur ve bunların en önemlisi Trinidad göl asfaltıdır. Göldeki malzeme yarı katı bir bitüm ile ince mineral agreganın çok iyi bir karışımıdır. Buradan elde edilen asfalt tipik olarak; bağlayıcı madde % 54, mineral madde % 36, organik madde % 10 bileşimine sahiptir. Çok sert olduğu için uygun bir yumuşatıcı karıştırılarak yol yapımında kullanılabilir. Trinidad göl asfaltı, en yaygın kullanılan göl asfaltıdır. Trinidad adası Venezuela sınırlarında Güney Amerika dır. Rezervi milyon tondur. Rafine edildikten sonra yaklaşık % 55 asfalt içerir. Dünya da bundan başka göl asfaltları da bulunmaktadır [54], [80], [81]. Kaya asfaltı oldukça gözenekli kalkerin, daha seyrek olarak da kum taşının doğal olarak asfaltı emmesinden oluşur. Mineral madde oranı genellikle malzemenin % 90 ını oluşturur, bitüm oranı da % 10 kadardır. Memleketimizde bulunan kaya asfaltları daha çok kum taşı, kalker, kil gibi mineral maddeler ile % 2-12 civarında asfaltın karışımından oluşmaktadır. Gilsonite (resin) ve unitaite en çok kullanılanlarıdır. Bitümlü karışımlarda göl ve kaya asfaltları, asfalt çimentosuna katılarak ya da plentte agregaya ilave edilerek, 82

105 modifiye bitüm ya da modifiye karışım hazırlamakta kullanılmaktadır. Doğal asfaltlar, mastik asfalt, poroz asfalt ve asfalt betonu yapımında kullanılabilmektedir [1], [54]. Petrol; gaz, sıvı ve katı halde bulunan hidrokarbonlara verilen genel addır. Sıvı hidrokarbonlara ham petrol, gaz halindekilere doğal gaz, katı olanlara ise birleşimlerine göre asfalt-parafin veya bitüm adı verilmektedir. Bitüm ham petrolden elde edilir. Ham petrolün genelde deniz canlıları ve bitkisel madde kalıntılarının okyanus tabanındaki çamur ve kaya parçalarıyla karışmasından kaynaklandığı kabul edilmektedir [42]. Asfalt çimentosu (AC; Bitümler): Bitüm, petrolün rafinaj işlemi sırasında elde edilebildiği gibi doğal bir birikinti olarak (Trinidad gölü) veya içerisinde mineral maddelerle birlikte doğal bir şekilde ortaya çıkmış asfaltın bir bileşiği olan ve yol yapımında ve bakımında kullanılan maddedir. Bitüm temel olarak hidrokarbonlar ve türevlerini içeren, trikloretilen içerisinde çözülebilen, uçucu olmayan ve ısıtıldığında gittikçe yumuşayan, viskoz bir sıvı veya katı bir madde olarak tanımlanmaktadır. Esnek kaplamalarda 40 ila 300 penetrasyon katılığa sahip bağlayıcı malzemelerdir. Doğal asfaltın işlenmesi veya petrolün rafine edilmesi ile oluşur. Kullanılmaları için ya ısıtılarak doğrudan ya da uygun çözücü (benzin, gazyağı veya bakiye yağ) ile karıştırılarak ya da parçacıklar halinde parçalayıp suyla karıştırarak akıcı hale gelmesi sağlanır. Asfalt çimentoları penetrasyon değerlerine göre sınıflandırılmakta ve kullanılmaktadır. Penetrasyon derecesi yükseldikçe asfalt çimentosu yumuşar, dolayısıyla bağlayıcılık gücü azalır. AC en sert, AC en yumuşak asfalt çimentosunu ifade eder. Asfalt çimentosu, katbek (sıvı) asfaltlar ve asfalt emülsiyonlarının da ana maddesidir [2], [54]. [80]. Hadidy ve Tan [77], 20-30, ve penetrasyon sınıfındaki (PC) bağlayıcı türleri ile yapılan TMA karışımlarına Marshall stabilite, çekme mukavemeti oranı, kalıcı deformasyon direnci, eğilme direnci ve elastik modülü deneylerini uygulamamışlardır PC li karışımlar diğer karışımlara oranla yüksek Marshall değeri vererek kalıcı deformasyona iyi direnç göstermişlerdir PC ve PC li karışımların, sırası ile % 79,3 ve % 70,2 tekerlek izi deney değerleri ile PC li karışımlarından daha yüksek değerler vermişlerdir. Yine -10 C de yapılan eğilme deneyinde PC ve PC li karışımların çatlamaya daha dirençli oldukları tespit edilmiştir [77]. Asfalt betonu: Yapısal iç kilitlenmeyi sağlayacak şekilde içerisinde sürekli veya kesikli derecelenmiş agrega daneleri bulunduran asfalttır [81] 83

106 Sıvı Petrol Asfaltları Sıvı petrol asfaltları, yüzeysel kaplamalarda ve bitümlü makadamlarda kullanılmak üzere agrega ile soğuk halde veya agrega yüzeyindeki nemin kurumasına yetecek kadar sıcaklıkta karıştırılabilmesi mümkün olan bir akışkan asfalt elde etmek maksadıyla geliştirilmiştir. Yolda bağlayıcı olarak kullanılmalarının yanında astarlama işlerinde de kullanılırlar. Sıvı petrol asfaltları, yolda kullanıldığında içerisindeki yağların uçması sonucu geriye sadece asfalt çimentosu (AC) kalır. Bu işleme kür olma denir [54]. Kullanılan bitümün sınıfı ve oranı ile çözücü miktarına göre, değişik sınıflarda sıvı petrol asfaltı tipleri hazırlanır. Sıvı Petrol Asfaltları (Katbek asfaltlar); ısıtılmış bitümlere (B 70/100, B 100/150 gibi) benzin, gazyağı ya da bakiye yağ karıştırılması ile üretilir. Asfalt çimentosuna; benzin ilavesi ile çabuk kür olan (RC) sıvı petrol asfaltları, gazyağı ilavesi ile orta hızda kür olan (MC) sıvı petrol asfaltları, bakiye yağ ilavesi ile yavaş kür olan (SC) sıvı petrol asfaltları, üretilir (Şekil 2. 17), [1]. Ayrıca 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. Asfaltın viskozitesi yükseldikçe yani kıvamı arttıkça bu sayılar da büyür. Örneğin, MC 30 katbek asfaltı, MC-3000 e göre çok daha ince ve akıcıdır [82] Bitüm Emülsiyonları Bitüm emülsiyonları, bitüm daneciklerinin emülgatör yardımı ile su içerisinde dağılması ile oluşan bitümlü bağlayıcılardır. Geniş anlamda, emülsiyon, normal koşullarda birbiri içinde çözünmeyen ve karışmayan, iki ayrı faz halinde kalan sıvıların, bazı kimyevi maddeler aracılığı (emülgatör) ile tek faz halinde, dağıtılan fazın (asfalt), dağıtan faz (su) içinde mikron mertebesinde, homojen bir şekilde dağıtılmasıdır. Ancak, bitümün su içerisinde dağıtılması ile oluşturulan emülsiyon uzun ömürlü olmaz, kısa süre sonra asfalt kürecikleri birbirine yapışarak sudan ayrılır. Bu durumu önlemek amacıyla, emülgatör (emülsiyon verici madde) kullanılarak, asfalt kürecikleri çevresinde emülgatör filmi oluşturulur ve kendi aralarında birleşmeleri önlenir [1], [45]. Ayrıca asfalt emülsiyonları kullanılan emülgatörün cinsine bağlı olarak anyonik, katyonik ve iyonik olmayan bitüm emülsiyonları şeklinde üç kategoride sınıflandırılırlar. 84

107 Anyonik ve katyonik terimleri bitüm danelerinin çevresindeki elektrik yükleri ile ilgilidir. İki kutup, anot ve katot, sıvıya daldırıldığında elektrik akımı pozitif yüklü olan anot ve negatif yüklü olan katot arasından geçer. Eğer bir elektrik akımı negatif elektrik yüklü bitüm parçacıkları içeren bir emülsiyondan geçirilirse, bitüm danecikleri anoda taşınır ve bu emülsiyonlar anyoniktir. Pozitif elektrik yüklü bitüm danecikleri ise katoda taşınır ve bu emülsiyonlar katyoniktir. İyonik olmayan emülsiyonlarda, bitüm danecikleri nötrdür ve her iki kutba da taşınmazlar [54]. Bitüm emülsiyonu, agrega ile karıştırıldığında ya da yolun yüzeyine püskürtüldüğünde kesilir, yani asfalt kürecikleri sıvı ortamdan ayrılarak agregaların üzerine yapışırlar. Bu arada serbest kalan su da buharlaşır. Bitüm emilsiyonları stabilite, adezyon ve viskozite gibi üç temel özelliğe sahip olmalıdır. Stabilite, asfalt emülsiyonun taşıma ve depolama sırasında su ile bitümün ayrılmasına karşı direncini ifade eder. Emülsiyon asfaltın üretimi sırasında uygun ve yeter miktarda emülsiye maddelerin katılmasıyla stabilite sağlanır. Adezyon, asfalt emülsiyonun tatbiki sırasında su ile asfalt çimentosunun agregaya yapışma yeteneğinin göstergesi olup emülsiye maddenin tipi ve miktarı, asfalt çimentosunun penetrasyonu, partikülleri, boyutu ile gradasyonu ve agrega tipine bağlı olarak değişir. Viskozite, asfalt emülsiyonun akıcılığını ifade eder. Çoğunlukla sprey (püskürtme) uygulamalarında kullanıldıkları için asfalt emülsiyonların yeterli akıcılığa sahip olması önemli bir husustur. Viskozluk asfaltın miktarına ve penetrasyonuna, emülsiye madde tipi ve miktarına, ısıya vb. hususlara bağlı olarak değişir [1], [2]. Bu kesilme hızlarına göre katbek asfaltlarda olduğu gibi, asfalt emülsiyonları da, çabuk kesilen RS, orta hızda kesilen MS ve yavaş kesilen SS olmak üzere üç sınıfa ayrılır (Çizelge 2. 18). Bu sembollerin yanına emülsiyonun kıvamını (viskozitesini) gösteren rakamlar ve harfler gelir. Önünde C harfi olan emülsiyon tipi katyonik emülsiyon olduğunu gösterir. Örneğin RS 1 anyonik, CRS 1 katyonik emülsiyondur. MS 2, MS-1 den daha viskozdur. Bazı sınıfların tanımında yer alan h harfi daha sert, s harfi ise daha yumuşak asfalt çimentosunun kullanıldığını ifade eder. Bazı anyonik emülsiyonların önüne gelen HF takısı ise yüzme deneyi tarafından ölçülen yüksek yüzme özelliğini göstermektedir [54]. 85

108 Çizelge Bitüm emilsiyonları [1] Bitüm Emülsiyonu Çabuk Kesilen Orta Hızda Kesilen Yavaş Kesilen Anyonik RS-1 MS-1 SS-1 RS-2 MS-2 SS-1h MS-2h Katyonik CRS-1 CMS-2 CSS-1 CRS-2 CMS-2h CSS-1h Yol üstyapılarında kullanılan asfalt emülsiyonlarının, kullanım yerleri Çizelge da verilmiştir [1] Çizelge Bitüm emülsiyonlarının kullanım yerleri [1] Astar tabakasında SS-1,SS-1h,CSS-1,CSS-2 Yapıştırma tabakasında RS-1,RS-2,CRS-1,CRS-2 Sathi kaplamada RS-1, CRS-1,CRS-2 Soğuk karışımda MS-2,SS Bitüm Sınıfı Seçimi Bitüm, karışım içerisinde hacimce küçük bir yer tutmasına karşın, dayanıklılık ve bitümlü karışıma viskoelastik özellik kazandırması sebebiyle karışımlarda çok önemli bir role sahiptir [42]. Bitümün viskoelastik bir davranış sergilemesinden dolayı, davranışı hem yükleme, hem de sıcaklık koşullarına bağlıdır. Bitüm, sıcak iklim koşullarında ve sürekli yükleme durumunda viskoz bir sıvı gibi davranırken, soğuk iklim koşullarında veya kısa süreli yük uygulamalarında ise elastik katılar gibi davranış gösterir. Normal iklim koşullarında, bitümlü bağlayıcılar, hem viskoz sıvı ve hem de elastik katı madde özelliklerini gösterecek şekilde davrandıklarından, yol kaplamalarında büyük oranda tercih edilmektedir. 86

109 Asfalt çimentosunun cinsinin veya penetrasyon derecesinin seçilmesinde iki özellik göz önünde bulundurulmalıdır. Kaplama üzerindeki trafiğin tipi ve hacmi, Kaplamanın bulunduğu yerin iklim koşulları dikkate alınarak bitümlü madde seçimi. Trafiğin tipi ve hacmi itibariyle yüksek bir stabilite istendiğinde düşük penetrasyonlu asfalt çimentosu veya bu özelliğe göre diğer bitümlü maddeler kullanılmalıdır. Bununla birlikte soğuk kışın hüküm sürdüğü yerlerde yapılan kaplamalarda kaplamanın çatlamaya dayanıklılığı göz önüne alınmaksızın yüksek sıtabilite değerleri elde etmeye çalışılmamalıdır [52]. Asfalt çimentoları içerisinde en çok tercih edilenler B 50/70, B 70/100, B 100/150 ve B 160/220 bitümleridir. Bitümlü bağlayıcılar arasında düşük kıvamlı asfalt çimentolarının soğuk iklimli bölgelerde, yüksek kıvamlı bitümlerin ise sıcak iklimli bölgelerde kullanılması tavsiye edilmektedir Şekil de bölgelere göre bitüm sınıfı seçimi verilmiştir [80]. III II IV I II III I II I KESİMLER I BSK B 40 / 60 B 50 / 70 BİTÜM SINIFI SATHİ KAPLAMA B 70 / 100 II - III B 50 / 70 B 100 / 150 IV B 70 / 100 B 100 / 150 Şekil Bölgelere göre bitüm sınıfı seçimi [83] 87

110 Sıcaklık Etkisi Altında Bitümün Davranışları Bitüm moleküllerini bir arada tutan kimyasal bağlar oldukça zayıf, sıcaklık ve kayma gerilmeleri etkileri ile kolayca kırılabilir bir yapı gösterir. Bu da bitümün doğasındaki viskoelastik davranışın sebebini açıklar. Örneğin, bitüm ısıtıldığında moleküller arası bağlar kopar ve bitüm kolaylıkla akabilir bir hal alır. Soğutulduğunda ise kopan bağlar tekrar oluşur ve moleküller arası kimyasal yapı tekrar oluşur. Ama hiçbir zaman tamamen eski yapıya geri dönülemez [84]. Viskoelastik bir davranış sergilemesinden dolayı, bitümün davranışı hem yükleme, hem de sıcaklık koşullarına bağlıdır. Türkiye de halen kullanılan bitüm sınıflandırma sisteminde, bitümün penetrasyon değerleri esas alınmaktadır. Penetrasyon deneyi bütün bitümler için 25 C de yapılmaktadır. Sekil da, üç adet bitüm numunesinin farklı sıcaklıklardaki kıvamları gösterilmektedir [42], [84]. Şekil Bitümün farklı sıcaklıklardaki kıvamı [42] Yukarıda görüldüğü gibi, 25 C de her üç numune sert olarak nitelendirilecek bir kıvamdadır. Değişen sıcaklık şartlarında A ve B bitümleri birbirine benzer bir farklılık gösterirken, C bitümü sıcaklığın etkisiyle A ve B bitümlerine oranla daha hızlı yumuşama göstermektedir. 60 C de penetrasyonları aynı olan B ve C bitümlerinden C bitümü, düşük sıcaklıklarda B den daha sert iken, yüksek sıcaklıklarda B den daha yumuşaktır. Asfalt sınıfları penetrasyon değerine göre aynı olsa da, farklı sıcaklıklardaki davranışları farklı olmaktadır. Kullanılan geleneksel yöntemde, bağlayıcının sıcaklık şartlarına bağlı olarak farklı davranışlar gösterebileceği göz ardı edilmektedir. Bitümın davranışı, maruz kaldığı sıcaklık ve yük/yükleme hızına göre değişiklik gösterir. Bitüm visko-elastik bir 88

111 malzemedir. Yani hem akıcı, hem de elastik (yüklemeden sonra eski seklini alabilen) davranış gösterebilir. Düşük sıcaklıklarda elastik özelliklere sahip olan bitüm, yüksek sıcaklıklarda viskoz bir sıvı haline gelmektedir [42]. Soğuk iklim koşullarında ya da hızlı hareket eden trafik yükleri altında asfalt çimentosu elastik katı bir davranış gösterir. Ancak, asfalt çimentosu düşük sıcaklılarda elastik katı davranış sergilese de, aşırı yüklendiğinde kırılabilir veya çatlayabilir [42]. Pek çok çevre koşulları aşırı sıcaklar ile aşırı soğuklar arasındadır. Bu tür iklime sahip bölgelerde bitüm, hem kıvamlı-sıvı hem de elastik-katı özellikler sergiler. Bitüm ısıtıldığında, düzgün ve boşluğu az bir yüzey elde edebilecek şekilde karıştırmaya, agrega yüzeyinin bitümle kaplanmasına ve sıkıştırmaya imkân tanıyan bir kayganlaştırıcı gibi davranır. Soğuduğunda ise agregayı bir arada tutan bir yapıştırıcı gibidir. Bu nedenle bitümın davranışı visko-elastik olarak değerlendirilir [42]. Çöl iklimi gibi sıcak koşullarda ya da yavaş hareket eden veya park halindeki taşıt yüklerinin sebep olduğu sürekli ve değişmeyen yükler altındaki yollarda, asfalt çimentosu kıvamlı bir sıvı gibi davranır. Sıcak bitüm gibi viskoz sıvılar, akmaya başladıklarında, soğuma olsa bile eski durumlarına gelemedikleri için plastik olarak nitelendirilirler. Tekrar eden tekerlek yükleri nedeniyle bazı sıcak karışım kaplamalar, tekerlek izlerinin oluştuğu kesimlerde akarlar. Bununla birlikte sıcak havalarda üstyapıda oluşan tekerlek izi, agrega özellikleri ile de yakından ilgilidir [42] Polimer Modifiye Bitümler Yol üstyapılarında kullanılan bağlayıcılardan olan geleneksel bitüm, artan trafik yükleri nedeniyle performansa karşılık veremez hale geldiğinden, bağlayıcıların performansını artırmak amacıyla bitüm veya bitümlü karışım içine bazı maddeler eklemek veya özel teknikler ile bağlayıcı üretimi son yıllarda yol teknolojisine ait gelişmekte olan konuların en önemlilerinden biri olmuştur [85]. Bitümlü bağlayıcı ve karışımların modifiye edilmesine karşı duyulan ilginin artmasında etkili olan başka hususlar şöyle sıralanabilir [86]: Ham petrol ve bitüm fiyatlarında her zaman artış tehlikesi vardır. 89

112 Yüksek maliyetler daha ince kaplamaların inşası eğilimini doğurmuş, bu durum ise daha ince imal edilen yol kaplamalarının hizmet ömürlerinde düşüşlere neden olmuştur. Trafik yüklerinde önemli artışlar oluşmuştur. Kaynak sıkıntıları nedeniyle gerekli onarımların zamanında yapılamaması durumuyla oldukça sık karşılaşılmıştır. Yakıt dökülmeleri gibi özel durumlara karşı dayanımın arttırılması gereksinimleri olmuştur. Kimi endüstriyel atıkların ortadan kaldırılabilmesi ya da başka bir yere nakledilmesi konusunda oluşan çevreci ve ekonomik baskılar, bu atıkların bitüm katkı maddesi olarak kullanılması düşüncesine neden olmuştur. İnşaat donanımlarındaki gelişme, katkı kullanılması imkanını sağlayabilecek düzeye ulaşmıştır [86]. Modifiye edici katkı maddelerinin kullanım amacı, bitümlü bağlayıcı ve karışımların davranışlarının iyileştirilmesidir [30]. Modifiye bitümlerin ve karışımların kullanım amaçları genel olarak aşağıda özetlenmiştir: Düşük sıcaklıklar için daha yumuşak karışımlar elde etmek ve düşük sıcaklık çatlaklarını azaltmak. Yüksek sıcaklıklar için daha sert karışımlar elde etmek ve tekerlek izinde oturmayı azaltmak. Yapım sıcaklıklarında viskoziteyi düşürmek, işlenebilirliği ve sıkışmayı iyileştirmek. Karışımın aşınma dayanımını iyileştirmek ve agrega kopmasını azaltmak. Karışımın yorulma dayanımını iyileştirmek. Marjinal asfalt çimentolarının kalitesini yükseltmek ve marjinal agregaların kullanımı sağlamak. Yaşlanmış bitüm bağlayıcıyı tekrar gençleştirmek, yaşlanmaya ya da oksidasyona karşı dayanım arttırmak 90

113 Bitüm bağlayıcının ömrünü uzatmak. Agrega üzerinde daha kalın bitüm filmi oluşturmak. Yapışmayı iyileştirmek ve asfalt çimentosunun agrega yüzeyinden soyulmasını azaltmak. Kusmayı azaltmak. Geliştirilmiş çatlak dolgusu sağlamak. Kaplama tabakalarının kalınlığını azaltmak. Kaplamanın ömür-döngü maliyeti azaltmak. Kaplamaların tüm performansını geliştirmek [1]. Modifiye bitümler, bitümlü sıcak karışım olan aşınma tabakası ve binder tabakası veya sathi kaplama yapımında kullanılacak penetrasyon sınıflandırmalı bitümlerin, doğal asfalt, polimer vb gibi katkı maddeleri katılarak modifiye edilmesi ile üretilirler. Modifiye bitüm, üretim sırasında bir ya da daha fazla kimyasal katkı kullanılarak, reolojik özellikleri iyileştirilen bitüm olarak adlandırılırken, polimer modifiye bitüm (PMB), genellikle bitüm kaplamalarda tekerlek izi oluşumunu, kaplamalardaki çatlakları, bitümün oksidasyonunu ya da kaplamanın sudan dolayı zarar görmesini kontrol altına almak amacıyla bitüme bir ya da daha fazla organik polimerler karıştırılması ile oluşan bitümlü bağlayıcılardır. Modifiye bitüm ya işyerinden uzakta merkezi bir plentte ya da özel mobil ünitelerde, kullanımdan önce, şantiyede üretilirler [1], [45]. Karışımın yapılacağı bölgenin iklim koşulları ve yolun trafiği dikkate alınarak, kaplamanın iyileştirilmek istenilen özelliklerine uygun modifiye bitüm tipi seçilir. Farklı modifiye edici katkılar kullanılarak da istenilen özellikleri sağlayan modifiye bitüm üretimi mümkündür [1] Polimer Modifiye Bitümlerde Kullanılan Katkılar Katkı, karışımın mekanik özelliklerini, işlenebilirliğini veya rengini etkileyen inorganik veya organik lifler veya polimerler gibi karışıma az miktarlarda ilave edilebilen bileşendir [81]. 91

114 Polimerler hayatımız için büyük önemi olan moleküllerdir. Vücudumuzda bulunan polimerler, protein ya da enzimler gibi biyolojik kimyasallar iken, bitkilerde bulunan polimerler ise selüloz ya da nişasta gibi moleküllerdir. Ancak hepimizin gündelik hayatta en çok duyduğu ya da bildiği polimerler plastikler ve kauçuklardır [87]. Monomer, küçük mol kütleli kimyasal maddelere verilen isimdir. Monomerler birbirlerine kovalent bağlarla bağlanarak kendilerinden daha büyük moleküller oluştururlar. Orta büyüklükte oluşan moleküllere oligomer adı verilirken, yüzlerce monomerin birleşmesinden oluşan çok daha büyük makro-moleküllere ise polimer adı verilir [87]. Gündelik hayatımızın hemen her anında çevremizde polimerden yapılmış en az bir malzeme görebiliriz. Polimerler, ya da daha yaygın bilinen adıyla plastikler, her alanda kullanılan çok yönlü malzemelerdir [87]. Yüksek molekül ağırlığına sahip polimerleri küçük moleküllerden ayıran bir diğer önemli özellikleri ise polimerlerin fiziksel yapılarıdır. Polimerlerin fiziksel hallerini tanımlarken iki ana hali incelemek gerekir. Bu fiziksel haller, amorf ve kristal yapı olup, birçok polimer her iki halde de bulunur. Bunun yanında, yalnız amorf halde polimerler olduğu gibi % 100 kristal polimerler de olabilir. Ancak, % 100 kristal polimer pek sık rastlanan bir yapı değildir. Genellikle, kristalleşebilen polimerler yarı-kristal halde bulunurlar. Yani, zincirin bir kısmı kristal yapıyı oluştururken, zincirin diğer bir kısmı da amorf yapıda bulunur [87]. Kristal ve amorf yapılar aslında polimer zincirinin oluşturduğu, sırasıyla, düzenli ve düzensiz yapıya tekabül eder. Daha basit bir anlatımla, eğer zincirler belirli bir düzen içinde yerleşirlerse kristal yapıyı oluştururken, tamamen düzensiz bir şekilde birbirlerine dolanırlarsa amorf yapıyı oluştururlar [87]. Polimerleri sınıflandırmada kullanılan evrensel bir sistem henüz bulunmamaktadır. Genel olarak polimerleri sınıflandırmada kullanılan en basit sistem, fiziksel özelliklerine göre sınıflandırma sistemidir. Bu sistemde polimerler üç ana sınıfa ayrılır: Termosetler (polyester, epoksi vb.), termoplastikler (polietilen, naylon vb), ve elastomerler (kauçuk vb.) (Çizelge 2. 20), [87]. 92

115 Çizelge Bitüm modifikasyon tipleri [62] Bitüm modifikasyonunda kullanılan fiberler organik ve inorganik tipler çeşitlidir (Çizelge 2. 21) Çizelge Fiber malzemeleri [62] Termoplastik Polimerler: Genel olarak plastik adıyla da anılan termoplastikler, ısıtıldığı zaman eriyebilen ve yeniden şekillendirilebilen polimerlerdir. Bir kere eritildikten sonra enjeksiyon kalıplama ve ekstrüzyon gibi yaygın kullanılan tekniklerle hemen hemen her türlü şekilde kalıplanabilirler. Üretimde ya da kalıplama esnasında eriyik halden soğutulan termoplastik polimerler kolaylıkla kristal yapıyı kuramazlar. Çünkü polimer zincirinin çokça kıvrılan ve büzülen yapısını, düzenli bir yapıya sokup, polimerin kristal oluşturması için yüksek enerjiye ihtiyaç vardır. Termoplastikleri oluşturan kristalleşebilen zincirler ise tam anlamıyla mükemmel bir kristal yapı kuramaz. Bunun yerine hem amorf 93

116 hem de kristal yapıyı barındıran yarı-kristaller oluştururlar. Yarı-kristalin içindeki amorf yapı elastikiyet sağlarken, kristal yapı da mukavemeti ve bükülmezliği sağlar [87]. Termoset Polimerler: Termoset polimerler en basit tanımıyla, kritik bir sıcaklığın üzerinde kalıcı olarak sertleşen ve tekrar ısıtıldığında yumuşamayan polimerlerdir. Termoset kelimesinin kökenine bakıldığında, bu polimerler termoset adını, ısıl işlem altında kalıplandıkları (polimerize oldukları) için (termo) ve verilen şekil bir daha bozulamayacağı için (set), almışlardır [87]. Elastomerler: Çekme kuvveti altında çok yüksek oranda uzama gösteren ve kuvvet kaldırıldığında anında ilk uzunluğuna dönen, çapraz bağlanmış kauçuğumsu polimerlere, ya da başka bir deyişle kauçuğumsu ağyapılara elastomer adı verilir. Bilimsel terminolojide elastomer adıyla olarak anılan bu polimer, gösterdiği yüksek elastikiyet sayesinde bu ismi almıştır [87]. Termoplastik Elastomerler: Ayrı bir polimer sınıfı olarak ortaya çıkan termoplastik elastomerler (TPE ler) ise, molekülleri arasında kimyasal çapraz-bağa sahip olmamasına rağmen elastomer davranışı gösteren polimerlerdir. İlk sentezlendiği yıllar 1950 lere kadar gitmesine rağmen, TPE lerin ticari hayata girmesi stiren kopolimerlerin gelişmesiyle beraber 1970 li yılları bulmuştur.termoplastik elastomerler yapılarında iki ayrı faz içerirler [87]: Kauçuk özellikleri gösteren elastomerik faz Termoplastik özellikleri gösteren rijid (sert) faz. TPE leri malzeme davranışına göre tanımlayabilmek için üç ana özelliği görmek gerekir [87]: Elastomerler gibi çekildiklerinde yüksek uzama oranlarında uzamaları ve çekme kuvveti bırakıldığında, ilk uzunluklarına geri dönmeleri, Yüksek sıcaklıklarda termoplastik gibi süreç geçirmeleri, Mekanik sünme (creep) özelliğinin (hemen hemen) görülmemesi. Bu özelliklere sahip polimerlerin termoplastik elastomer olarak sınıfına girdiği düşünülür (her zaman istisnalar mevcuttur, bu genel bir tanımlamadır) [87]. 94

117 Elastomerler ve plastomerler (plastikler) 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 [62]. Yapılan çalışmalar, polimer modifiye bitüm kullanımının, tekerlek izine ve yorulma çatlağına karşı direnci arttırdığını göstermiştir. Plastomerler, daha çok tekerlek izine karşı direnç için, elastomerler ise daha çok yorulmaya karşı direnç için tercih edilmektedir. Ancak, elastomerler ile plastomerlerin her ikisi de hem tekerlek izi hem de yorulma çatlağına karşı direnci arttırmaktadır [64]. Son yıllarda, asfalt çimentolarında polimer katkıların kullanımı daha çok ilgiyle karşılanmaktadır. Polimerlerin yol uygulamasında etkili olabilmesi için; bitüme karıştırılması, düşük sıcaklıklarda bitümü çok kırılgan veya karıştırma sıcaklığında modifiye bitümü çok viskoz yapmaması, bu koşullar altında orta ve yüksek sıcaklıklarda dayanımı (resistance) kalıcı deformasyon, aşınma, çatlama, yorulma, soyulma ve yaşlanma gibi bağlamlarda geliştirmesi beklenmektedir. Diğer bir deyişle, kaplamanın performansını çeşitli yönleriyle geliştirmelidir. Birçok polimer, modifikasyon sürecinde kullanılmakta fakat termoplastik elastomerler bitüm katkı maddesi olarak yaygınca kabul edilmektedir. Çizelge de üstyapılarda problem türüne göre bazı modifiyerler gösterilmiştir [62]. Çizelge Üstyapı problemlerine karşılık gelen katkılar [62] Üstpapının iyileştirilmesi için kullanılan bazı katkılar Problem Türü Yaşlanma Yorulma Kalıcı Deformasyon Isısal Çatlamalar Modifiyerler SBR (Stren butodien) Oksidan Antioksidan Mineral fiber SBR (Strien butodien) EVA (Etil vinil asetat) Oksidan SBS (Stiren butodien stiren) Mineral fiber SBS (Stiren butodien stiren) Ekstender (Genleştirici) 95

118 Stiren-Butadien-Stiren (SBS): Artan trafik yükü ve araç sayısı asfalt yol kaplamalarının daha hızlı bozulmasına sebep olmaktadır. Günümüzde asfalt yol üstyapı kaplamalarında başta Stiren-Butadien-Stiren (SBS) olmak üzere değişik polimer modifiye edici katkı maddeleri kullanılmaktadır. Polimer modifiye bitümlü (PMB) karışımlarda en yaygın olarak kullanılan katkı maddesi Stiren-Butadien-Stiren (SBS) (Şekil 2. 20) elastomeridir. Bitümün SBS ile homojen bir şekilde karışması için SBS'yi öğüterek bitümle karıştıran, değirmen denen bir yüksek devirli öğütücü (high shear mixer) tesisi gereklidir. SBS ve bitümün optimum karışma sıcaklığı 180 C-190 C aralığıdır. Tamamen çözünme olduktan sonra, karışımın olgunlaşması için beklenmesi tavsiye edilir. Böylece SBS in, bitümün tüm uygun bileşenlerini absorblaması sağlanır. SBS li bitüm, beklediğinde bozulan bir ürün değildir. Depolama (birkaç günden, 1-2 haftaya kadar) yapmak gerekirse, 130 C-140 C de düşük devirli karıştırıcı ile sürekli karıştırılarak homojen tutulmalıdır. Daha uzun süreli depolama istenirse karışım soğutulup daha sonraki kullanımlar için saklanabilir. Bitüm ve SBS değirmenden geçirilmeden tamamen homojen bir şekilde karışmaz. Karayolu uygulamalarında SBS bitüme, bitümün ağırlıkça yüzdesi olarak, % 4 ila % 5 arasında karıştırılabilir. SBS bitüme katıldığında, hacmi 10 kat artar ve üç boyutlu bir ağ yapısı oluşturur. Böylece % 5 oranında SBS bitüme katıldığında, % 50 si polimer fazı olan bir karışım elde edilir. Böylece çok geniş bir sıcaklık aralığında visko-elastik bir yapı oluşur. Karışımın yüksek sıcaklıklarda kıvamı artarken, düşük sıcaklıklarda kırılganlığı azalır. Kraton SBS in bir markasıdır [82], [84]. Şekil Stiren-Butadien-Stiren (SBS) görünüşü [82] BSK ların modifiye edilerek yol üstyapılarının tekerlek izi oturması, agrega soyulması, ondülasyon, düşük sıcaklık çatlakları vb. olumsuzluklara karşı dirençli olmaları 96

119 amaçlanmaktadır. Tekerlek izi oluşumunda bütün modifiye katkılı karışımların geleneksel karışımlara göre üstün performans sağladığı yapılan birçok çalışmada belirtilmiştir. [27], [82]. Şengül vd. [88], SBS modifiye katkı malzemesinin TMA kaplama performansına olan etkisini değerlendirmişlerdir. Bu çerçevede Marshall dizaynı ile optimum bitüm içeriğini hesaplamışlar, SBS li TMA karışımı üzerinde tekrarlı sünme, Marshall, tekerlek izi ve dolaylı çekme deneylerini yapmışlardır. Sonuç olarak; 25 C gibi orta sıcaklıklarda, SBS li karışımların, geleneksel kontrol karışımlara nazaran tekerlek izine, yorulmaya ve yüksek nem oranına daha çok direnç gösterdiklerini tespit etmişlerdir [88]. Bulut vd. [89], Gaziantep-Şanlıurfa (Birecik-Suruç Kesimi) ile D-400 Devlet Yolu Birecik Suruç Arası Üstyapı İyileştirme Projesi kapsamında % 5 SBS katkılı PMB ile imal edilen aşınma tabakasının, trafiğe açıldıktan 1 yıl sonraki durumunu incelenmişlerdir. Yapılan deneyler sonucunda, bitümün tekerlek izine karşı dayanımını yansıtmada en uygun deneyin Sıfır Kesme Vizkozite (Zero Shear Viskosite; ZSV) olduğu görülmüştür. PMB nin 50 C deki ZSV değeri neredeyse modifiye edilmemiş penetrasyonlu sert bitüm özelliğini gösterdiği, bu durumun PMB nin kalıcı deformasyonlara karşı dirençli bir yapı göstergesi olduğunu, PMB nin istenilen deney sonuçlarına ulaşması için, polimerin bitüm içinde dağılımını kolaylaştıracak şekilde parçalayacak özellikte (homojen dağılım) bir değirmen kullanımının önemli olduğunu tespit etmişlerdir. 1 yıl sonraki gözlemler neticesinde, kalıcı deformasyona karşı direncin, tırmanma şeridi dışındaki yol kesimlerinde iyi sonuç verdiğini bildirmişler, bu kesimlerde iyi sonucun alınabilmesi için tonaj kontrolünün yapılması, petrol ürünlerinin yola dökülmesinin önüne geçilebilmesi gerekliliğini vurgulamışlardır [89]. Ahmedzade vd. [90], KRATON D1101 ve Elvaloy RET katkı maddelerini Dinamik Kayma Reometresi (DSR) deneyine tabi tutmuşlardır. Her iki polimer, saf bitüme göre daha elastik ve tekerlek izine karşı daha mukavemetlidir. SBS polimeri yerine geliştirilen Elvaloy RET in kayma direnci ve tekerlek izi parametre değerleri, KRATON D1101 den daha yüksektir [90]. Elyaf: 97

120 Elyaflar genellikle gevşek ve granül halde olmak üzere 2 şekilde satılmaktadır. Elyaflar kuru gevşek şekilde plastik torbalarla paketlenmekte veya Şekil de görüldüğü gibi açık halde bulunmaktadır. Ayrıca elyaflar granül hale getirilebilmektedir. Hem selüloz hem de mineral elyaflar batch tipi veya drum-miks tipi plentlerde kullanılabilir. Fiber mikserin içinde doğrudan karışıma katılmalıdır. Bunun için basit bir dozajlama pompası kullanılabilir [64], [82]. Şekil Elyaf görünüşü [82] Almanya'da üretilen ve özellikle TMA karışımlar için kullanılan Viatop markası, Avrupa ülkelerinde ve ABD de en yaygın kullanıma sahip selülozik elyaftır. Viatop selülozik elyaf lifleri, özel bir yöntem kullanarak bitüm ile kaplanmıştır. Liflerin etrafını kaplayan bitüm, elyafın danecik hale gelmesine yardım eder. Bitüm ile kaplı elyaf neme karşı daha dayanıklı koruma altına alınmış olur [30], [82]. Selülozik elyaftan üretilen VIATOP, içine katıldığı bitüm karışımının stabilitesini arttırır. Bu tarzda yapılan yollarda (en yoğun trafik altında bile) deformasyona karşı iyi bir direnç ve uzun bir bitüm hizmet ömrü elde edilir. En temel uygulama, TMA daki kullanımıdır. Geleneksel yol kaplamaları ile kıyaslandığında, VIATOP kullanılarak üretilen TMA kaplamaları, son 25 yıl içerisinde Avrupa nın en çok kullanılan kaplaması olmuştur. Aynı zamanda, bitüm karışımı işleminde tamamıyla çözülüp dağılması beklenen liflerin ayrışmasını ve dağılmasını kolaylaştırır [82]. Güngör vd. [91] TMA da filler malzemesi olarak diatomit kullanarak, plastik deformasyonlara gösterilen direnç açısından diatomitli TMA yı fiberli (Viatop) TMA ile 98

121 karşılaştırmışlardır. Deneysel çalışmaların sonucunda, her iki tip TMA karışımının, performans açısından yaklaşık olarak benzer davranış gösterdiğini, fiberli TMA nın ise yorulmaya karşı daha iyi performans sergilediğini tespit etmişlerdir. Ancak fiberli TMA, diatomitli TMA ya nazaran daha maliyetlidir. Dolayısı ile diatomitin TMA da denenmesini ve performansının gözlenmesini önermektedirler [91] Agrega Genel Bilgiler Bitümlü sıcak karışımlarda en büyük oranda bulunan malzeme agregadır. Bitümlü kaplamalarda kullanılacak agrega, ilgili şartnamelerde verilen standartları ve gerekli olan dane dağılımını sağlamalıdır. Agrega, taşıyıcı bir iskelet oluşturarak yola etkiyen yüklerden doğan gerilmeleri karşılar. Bu bakımdan agregaların özellikleri üstyapı için çok önemli olup, kullanılacak agregaların özelliklerinin bilinmesi, yolların projelendirilmesi aşamasında gereklidir. Üstyapı malzemesi olarak kullanılan agregalar genellikle göllerden, dere yataklarından ve taş ocaklarından üretilen çeşitli boyutlardaki malzemelerden oluşmaktadır. Agrega, yapım işlerinde kullanılan daneli (granüler) malzemedir. Agregalar doğal (dere yatağı malzemesi gibi), yapay (taşocağı malzemesi gibi) veya geri kazanılmış tipte olabilir [10], [56]. [75], [76]. Bağlayıcısız temel ve alttemel tabakalarının tamamı, BSK ın ise agrega miktarı genellikle ağırlıkça % 93-97, hacimce % arasındadır. Mineral agrega esas olarak kaplamanın yük taşıma kapasitesinden sorumlu olup, buna bağlı olarak asfalt kaplamasının performansı büyük oranda agregaya bağlıdır. Agreganın tipi, yüzey pürüzlülüğü, yassılık durumu, gradasyonu gibi özellikleri BSK ın yorulma ve tekerlek izi açısından performansları üzerinde büyük bir öneme sahiptir. Kaplama tabakası, etkiyen yüklerin tesiri altında farklı deformasyonlara maruz kalır. Tabakanın yapımında kullanılan malzemeler, uygulanan yapım metotları ve yapım sonrası maruz kalınan dış yükler kaplamanın performansını etkileyen başlıca faktörlerdir. Bir kaplamanın direnci ve yoğunluğu üzerine etki eden en önemli faktör agregadır. Bu bakımdan agregaların sert ve dayanıklı olması, bünyelerinde zararlı maddeler bulunmaması ve yüzey şekillerinin bir kenetlenme yaparak direnci artıracak şekilde olması arzu edilir [2], [10], [42], [56]. 99

122 Yolun hizmet ömrünü güvenli bir şekilde tamamlaması ve arzu edilen özelliklerini uzun süre koruması için kullanılan agregaların, sürtünme katsayılarının yüksek olması ve hizmet ömrü boyunca cilalanmaya karşı yüksek dayanım sağlaması istenir. Cilalanma mikroskobik ölçekte bir gelişmedir. Kaplama üzerine biriken tozlar "zımpara" rolü üstlenir ve agrega yüzeyindeki pürüzlü tabakaların silinmesine neden olurlar. Agregalardaki minerallerin yumuşaklığı bu olayın hızlı bir şekilde meydana gelmesini sağlar. Bir agregada bulunan minerallerin sertliği ile cilalanması arasında doğru orantı vardır. Bir kaya aynı zamanda sert ve yumuşak mineraller içeriyorsa, bu yüzey pürüzlülüğü açısından iyi bir özelliktir. Aşınma sırasında, sert kısımlar çıkıntı olarak kalır, yumuşak kısımlar silinip çukurlaşır ve sonuçta sert kısımlardan oluşan mikro pürüzlülük kayma direncinin devamını sağlar, ideal bir agrega % 50 yumuşak ve % 50 sert mineral içerir [42]. [82]. Aynı yükleme şartlarında, geleneksel aşınma tabakaları ile TMA tabakası daneler arasındaki temas basıncı yönünden karşılaştırıldığında; TMA karışımında daneler arası temas basıncı daha fazla olduğundan stabilite artmakla beraber karışımdaki agrega danelerinin aşınması fazlalaşmaktadır. Bu nedenle dayanımı daha yüksek olan mağmatik kayaçlardan (granit, bazalt, diyorit, dolorit, gabro, vb.) üretilmiş kırmataş agrega kullanılmalı, asfalt kaplamalar için ideal olan kalker (kireçtaşı) kullanımından sakınılmalıdır [2]. Yol agregaları Şekil de görüldüğü gibi orijinlerine göre doğal ve yapay agregalar olarak ikiye ayrılırlar. 100

123 YOL YAPIMINDA KULLANILAN AGREGALAR DOĞAL AGREGALAR YAPAY AGREGALAR TORTUL (SEDİMANTE R) MAGMATİK KAYAÇLAR METAMORFİK KAYAÇLAR CÜRUF KLİNKER ÇİMENTO Şekil Yol yapımında kullanılan agregalar [10] Doğal Agregalar Doğal olarak oluşmuş kayaçlardan veya dere yataklarından, fiziksel yolla (konkasörler vasıtası ile kırılarak) doğrudan doğruya elde edilirler. Doğal agregaların birleşimleri kayaç ve minerallerdir. Mineral ise belirli kimyasal birleşim ve kristal sistemlerine sahip, doğal oluşumlu inorganik maddelerden meydana gelir. Genelde 1991 ASTM C 294/86 standartlarına göre agrega içerisinde bulunması gereken önemli mineraller tanımlanmıştır. Bunlar silis mineralleri (kuvars, opal, kalsedon), kil mineralleri, zeolitler, karbonat mineralleri, sülfat mineralleri, demir sülfid mineralleri, demir oksitlerdir [24], [92]. Yerkabuğunda bulunan tüm doğal taşlar kökenleri ve oluşum şartlarına göre başlıca 3 büyük grupta toplanırlar (Şekil 2. 23) [10]. Bunlar: Tortul Kayaçlar (Çökelim/Sedimanter Kayaçları) Metamorfik Kayaçlar (Başkalaşım Kayaçları) Mağmatik Kayaçlar (Volkanik Kayaçlar) 101

124 Şekil Doğal taşların sınıflandırılması [93] Tortul (Sedimanter) Kayaçlar Tortullaşma-sedimantasyon (çökelim) olayları sonucu meydana gelirler. Kökeni yerin dış kısmı, yeryüzü, atmosfer ve hidrosfer olan tortullaşma ile oluşan kayaçlardır. Bu kayaçların oluşum ortamları çeşitli çökelim havzalarıdır. Bu havzalardaki çökelim okyanussal, denizel, gölsel ve tamamen karasal koşullarda gerçekleşebilir. Sedimanter kayaçlar; tabakalı, masif, mikrokristalli olup, mineral birleşimlerine göre sertlikleri değişkendir. Kuvars içerikleriyle birlikte sertlikleri de artmaktadır. Bu taşlara örnek olarak; kalker, treverten, dolamit, alçı taşı, arduvaz, killi şist, konglomeralar, diatomit, kumtaşı ve kömür verilebilir [2], [92]. Sedimanter kayaçlar genel olarak aşağıda belirtilen özelliklere sahiptir [10]: Katmansı bir yapıya sahiptir. Katmansı yapılar içinde makro ve mikro fosiller içerebilirler. Tortul kayaçlar belirli bir çökelim devresi sonucu oluştuğuna göre sınırları, dolayısıyla tavan ve tabanları bellidir. Çoğunlukla alt ve üst yüzeyi bellidir. Tortul kayaçlar bazı koşulların dışında gözle görülebilir mineral ve kristal içermezler. 102

125 Yerkabuğunun derinliklerine kadar inmezler, yüzeyde yayılımları farklıdır. Yatay ve düşey hareketler sonucu kırıklı, özellikle kıvrımlı bir yapıya sahiptir Bazı tortul kayaçlar hakkında aşağıda kısa izahat verilmiştir. Treverten: Yüksek ısılı ve kalsiyum bikarbonatlı mağma suyunun yeryüzüne çıkışı sırasında karşılaştığı basınç ile oluşur. Oluşumu sırasında içinde bulunan bitki kök ve yapraklarının zamanla çürümesi sonucu boşluklar oluşur. Kalker tüfü grubundan olup gözenekleri büyüktür. Bu boşluklar kendi tozu ile yapılan dolgu malzemesi ile doldurulur. Genellikle dış mekânlarda kaplama işinde kullanılır [86]. Dolamit: Doğadaki rengi genellikle beyaz olup Mg ve CaCO3 den oluşmaktadır. Kalkerden daha sert bir taştır. Asitlerden zor etkilenir [86]. Alçı Taşı: Suda daha fazla çözündüğü için yapının su ile temas eden yerlerinde kullanılmaz. Renkleri beyazımsı, sarımsı ve saydam olabilir. Jips adı verilen bu taş CaSO4 ve 2H2O 'dan oluşur. Sertlik derecesi 2 dir. Kolay işlenebilir [86]. Arduvaz: Siyah ve koyu gri renkli, sık ve homojen dokulu, içerisinde prit billurları bulunur. Parlayan bir taş olup gözeneksiz olanları yapı işlerinde kullanılır. Dona ve yüksek ısıya dayanıklıdır. Ülkemizde İznik civarında bulunur [86]. Killi Şist: Sarı, yeşilimsi, gri, mavimsi ve siyah renklerde olur. Tabakalı, sert ve dayanıklıdır. Kaplama işlerinde kullanılır [86]. Konglomeralar: İrili ufaklı taş parçalarının tabii bir bağlayıcı ile birleştirilmesi sonucu oluşur. Kum taşının silika, kireç veya demir oksit ile yapışması sonucu oluşur. Silika ile yapışmış olanları çok dayanıklıdır. Kaba daneli olanlara konglomera, ince daneli olanlara kumlu şeyl adı verilir. Şeyller ince daneli olduklarından suyu zor geçirler. Çimento üretiminde kullanılabilir [86]. Kalkerler: Kalker (kireçtaşı) kalsiyum karbonattır. Yurdumuzda hemen hemen her jeolojik yaştaki formasyonlarda rastlanmaktadır. Kalker saf halde kalsit ve çok az miktarda aragonit kristallerden oluşur. Kalsit ve aragonit kalsiyum karbonatın iki ayrı kristal şekli olup, teorik olarak % 56 CaO ve % 44 CO2 içerir. Ancak doğada saf halde bulunmaz. İkincil derecede değişik madde ve bileşiklerin içinde yer alması nedeniyle orijinal halde sarı, kahverengi ve siyah renklerde de görülebilmektedir. Kalkerin 103

126 yoğunlugu 2,4-2,8 ton/m 3 arasında değişmektedir. Sertliği 3 civarındadır. Kalkerin fiziksel özelliklerinden basınç mukavemeti kg/cm 2 arasında değişmektedir. Kalkerler genel olarak oluşumu sırasında içerisinde aldığı çeşitli maddelerden ayrı olarak çeşitli renkler alabilmektedir. Kimyasal birleşimi kayaçların fiziksel özelliklerini değiştirir [94]. Çok iyi cila tutar. Yapıda moloz taşı, yonu taşı, kaplama taşı, kırılarak mıcır taşı olarak kullanılırlar [86]. Kumtaşı: Kum danelerinin doğal bir çimento maddesi yardımıyla yapışması sonucu oluşan fiziksel tortul bir taştır. Bir kumun doğal çimentolaşmasından doğan ve kuvars daneleri oranı yüksek olan tortul kayaç; kumtaşı inşaatta, yol ve kaldırımlara taş döşemede, çok ince olanları da bileme taşı olarak kullanılır. Kalkerli kumtaşı, içinde kireçtaşı daneleri bulunan yeşilimsi bir tür kumtaşıdır. Kumla kumtaşı, kireçtaşının (kalsit, aragonit) etkisiyle genellikle denize doğru eğimli banklar biçiminde (3 m'ye kadar) çimentolaşmış, kimi kez mercan kökenli olan kumla kumunun ufalanabilen taşlaşması şeklinde oluşur. Kumla kumtaşlarının genellikle tropikal kıyı kumsallarında görülmesi çevrebilimsel (karbonatlı mercan çökelleri) ve kimyasal (buharlaşma gücü) koşullarla açıklanır [95] Püskürük (Mağmatik/Volkanik) Kayaçlar Püskürük kayaçlar yerin derinliklerinde akkor (erimiş) vaziyette bulunan mağmanın, yerin içinde ve yüzeye yakın derinliklerinde veya yüzeyde soğuyarak katılaşmasıyla oluşan kayaçlardır. Mağma yer içinde bulanan gazlarla doymuş yüksek basınç ve sıcaklıkta olan ergimiş silikatların heterojen karışımıdır. Püskürük kayaçlar ekstrusif (dış volkanik) ve intrusif (iç volkanik) kayaçlar olmak üzere ikiye ayrılmaktadırlar. Ekstrusif kayaçlar, volkanik hareket gibi sebeplerden dolayı yeryüzüne çıkmış olan malzemelerden oluşmakta ve genel olarak camsı yapılarından seçilmektedir (riolit, bazalt, andezit, vs.). İntrusif kayaçlar ise yerkabuğunun derinliklerinde soğuma ve tabakalaşma sonucu meydana gelmiştir. Bunlar bütünüyle kristal dokuya sahiptir (granit, diorit, gabro, vs). Yeryüzünün altında orijinal şekilde oluşmalarının yanında, genellikle yeryüzü hareketleri ve erozyondan dolayı günümüzde yüzeyde bulunmaktadır. Püskürük kayaçlar genel olarak aşağıda belirtilen özelliklere sahiptir [10]: 104

127 Püskürük kayaçlar ergimiş silikat karışımı halinde olan mağmanın çeşitli derinliklerde katılaşmasıyla oluştuğu için sedimanter kayaçlarla hiçbir ilişkisi yoktur. Yani fosilsizdir. Mağmanın çeşitli ısıda katılaşmasıyla kayaçlar meydana geldiği için kristalli ve yarı kristalli olabilirler. Tabakalı bir yapıları yoktur. Yalnız soğumadan dolayı sütunsal bir yapı kazanırlar. Püskürük kayaçlar kütle halindedir. Püskürük kayaçların oluşumunda, dolayısıyla bu kayaçların değişik yapı ve doku kazanmalarında mağmanın hareketinin ve yerleşme derinliğinin önemi büyüktür. Mağmatik kayaçlar oluşum derinliklerine göre 3 alt gruba ayrılırlar. Bunlar; derinlik kayaçları (plütonik kayaçlar), yarı derinlik kayaçları (damar kayaçlar), yüzey kayaçlarıdır (volkanik kayaçlar). Derinlik kayaçları, masif daneli, tüm kristalli, yarı derinlik kayaçları, masif ve ince daneli kristalli, yüzey kayaçları ise yarı kristali, yarı camsal (hamurlu) ve boşluklu yapılar sunarlar. Tümü, sertlikleri yüksek kayaçlardır [10], [92]. Sert, dayanıklı ve yoğun oldukları için volkanik kayaçlar mükemmel bir agrega kaynağı olarak bilinmektedir. Bununla birlikte bazı volkanik kayaç türleri çok gevrek, bazıları ise oldukça gözenekli bir yapıya sahiptir. Agregaların dayanımı ve sertliği son ürünün (bitüm veya beton ürünleri) mekanik bozulmaya karşı direnç kapasitesini etkiler. Yumuşak ve zayıf parçacıkların işleme ve karıştırma sırasında parçalanıp kırılması beton ve bitümlü karışımların her ikisinde de zararlı etki yaratmaktadır. Karışım içindeki agregaların karıştırma, donanım, trafik ve hava etkileri sonucu mekanik bozulması genelde agreganın dayanıksız olmasına bağlı olmaktadır. Mekanik bozulma agrega danelerinin nokta teması sonucu kırılması ile gerçekleşir, kırıcı hareket danelerin birbirine aşındırıcı teması sonucu daha da artar. Mekanik bozulma bitümlü karışımlarda beton karışımlara göre daha önemlidir. Volkanik kökenli agregalar mekanik dayanım yönünden diğer agregalara göre daha üstündür [10]. Volkanik kayaçlara örnek olarak granit, diorit, gabro, porfirler (andezit, bazalt, lavlar) gösterilebilir [76]. 105

128 Granit: Genellikle açık renkli olup % 60 oranında potasyum feldspat, % 30 kuvartz, mika minerallerinden oluşur. Granit sert ve dayanıklıdır. Yoğunlukları kg/m 3 arasındadır. Basınç dayanımları kg/cm 2 dir. Kolay yarılabildiğinden merdiven basamağı, moloz taşı, kaba yonu taşı, döşeme kaplamaları kaldırım ve bordür taşı ve mıcır imalinde kullanılır. İyi cila tutar [76]. Diorit: Gri, koyu yeşil ve beyaz renklerde bulunan granit grubu bir taşdır. Bünyesinde garnitten başka minerallerde vardır [76]. Gabro: Rengi koyu gridir. Mavimsi ve yeşilimsi renkte olabilir. Mineralojik birleşiminde her ne kadar kuvars yoksa da bazı durumlarda bulunabilir. İşlenebilir, cila tutar [76]. Porfirler: Genellikle kırmızı ve yeşil renkli olurlar. Kaldırım taşı ve mıcır olarak kullanılırlar. Bunlarda kendi aralarında aşağıdaki sınıflara ayrılır: Andezit: Porfirlerin yeni zamanda oluşmuş cinsleridir. Volkanik dağlarda bulunur. İyi bir yapı taşıdır. Kesme taş halinde kullanılır. Çok az kuvars içerir. Minerolojik bakımdan andozit riyolit-bazalt arasıda yer alır. Bazalt: Siyah, yeşilimsi siyah ve koyu gri renklerde sert-çok sert, silisleşmiş kısımlar fazla sert, az bozulmuş, ince daneli, porfirik dokulu, sürekli, düz ve kaygan yüzeyli çatlaklara sahiptir. Yer yer katmanlı bir lav akıntı şekli görülür. Temellerde, yol, köprü ve rıhtım gibi yerlerde kullanılır [76]. Lavlar: Mağmanın yeryüzüne çıktıktan sonra sertleşmesi sonucu oluşan lavlar, sert olup püskürme sonrası kütlelerin soğuması ile volkanik curüflar meydana gelir. Çok gözenekli olanlara volkanik tüf adı verilir. Bazalt lavları sert olduğundan yapı taşı olarak kullanılır [93] Başkalaşmış (Metamorfik) Kayaçlar Mağmatik ya da tortul kayaçların yüksek sıcaklık, basınç ve mineralleştirici eriyiklerin etkisiyle değişik bir yapı-doku ve mineraloji kazanmasıyla ortaya çıkarlar. Metamorfizma (başkalaşım) olayı; kayaçların birleşimini oluşturan minerallerin yeni bir düzen alması şeklinde başka bir kayaca dönüşmesi olayıdır. Metamorfizmayı oluşturan fiziksel faktörlerin etkisiyle metamorfizma geçiren kayaçların biçimleri bozulur veya değişir. Böylece yeni bir yapı ortaya çıkar. Bu ayırtman özelliği minerallerin düzenli veya az çok 106

129 düzgün seviyeler halinde sıralanmış olmalarıdır ki, bu yapıya yapraksı yapı veya şistozite adı verilir. Genelde sertlikleri yüksek kayaçlardır. Bu taşlara örnek olarak mermer, gnays, mikaşist ve serpantin verilebilir [2], [10], [92]. Mermerler: Ufak ve iri daneli kalsit veya dolamit kristallerinden oluşan bir kayaçtır. Mermerler % 95 kalsit, az miktarda silis, silikat ve demir oksit gibi minerallerden oluşur. Mohs sisteminde kalsitin sertliği 3,0, dolamitin sertliği 3,5-4,0 arasındadır. Buna göre mermer orta sertliktedir. Binaların iç kısımlarında, merdiven basamaklarında, döşeme kaplamalarında, banyo ve mutfak gibi ıslak mekânlarda kullanılabilir. Bunun yanında süs eşyası ve mezar taşı yapımında kullanılır [10]. Gnays: Gnayslar çekiçle vurulduğunda cm veya dm kalınlıkta levhalara ya da prizmalara bölünebilirler. Ayrılma (bölünme) mika yüzeyleri boyunca orta ve iri daneli kuvars ve feldspatlardan oluşan ileri derecede değişime uğramış metamorfik kayaçtır. Tabakalı yapıya sahip olup dondan etkilenir, kaldırım taşı veya kırmataş olarak kullanılır [10]. Metamorfik kayaçlar genel olarak aşağıda belirtilen özelliklere sahiptir [10]: Genellikle kristalli bir yapıya sahiptirler. Metamorfizm derecesi düşük olan başkalaşım kayaçları yapraksı bir yapı gösterir. Metamorfizmaya özgü yeni mineral içerir. Primer (ilksel) kayaca özgü olan katmansı (tabakalı) yapılar kaybolabilir. Metamorfizma derecesi çok düşük olan başkalaşım kayaçları nadiren fosil içerebilir. Büyük masifler halinde bulunur. Çizelge te bazı doğal kırmataş hammaddelerinin yoğunlukları görülmektedir. 107

130 Çizelge Doğal kırmataş hammaddelerinin yoğunlukları gr/cm 3 [96] Yol agregalarının kaba dokulu olması istenmez. Çünkü bu cins dokuya sahip kayalar gevrek olduklarından, silindir altında kolayca kırılabilmektedirler. Çok ince dokulu kaya da aynı biçimde arzu edilmez. Çünkü bunlar agrega yapımı için kırıldığında, kaba ve keskin köşeli parçalar oluşur. Orta büyüklükte dokuya sahip birçok mağmatik kaya, kristallerin iç içe karışması nedeniyle en iyi yol agregası olabilmesi özelliklerine sahiptir. Ocaktan alındığı zaman sağlam halde bulunan bir kayanın, yapımında kullanıldığı yolun ömrü boyunca bozulma ihtimali hemen hemen yoktur. Fakat yarı ayrışmış halde iken agrega olarak kullanılan kaya zamanla özelliklerini kaybedebilir. Böyle bir kaya yol inşaatında kullanılmamalıdır [54]. Ülkemizde bitümlü sıcak karışım yolların en üst tabakası olan asfalt betonu aşınma tabakasının dayanıklılığını ve kaymaya karşı direncini arttırarak, hizmet ömrünü ve sürüş konforunu yükseltmek amacıyla, ağır trafikli yollarda volkanik kayaçlardan üretilmiş agrega kullanılması Karayolları Genel Müdürlüğü tarafından 2007 yılında bir genelge ile yürürlüğe konmuştur [7]. Akbulut vd. [97], volkanik kayaçların sert olmalarından dolayı konkasör şantiyelerindeki kırıcı makinelerde hızlı aşınma oluşturmasının işletme maliyetlerini yükselttiğini dolayısı ile ülkemizde yol üstyapılarında fazla tercih edilmediğini belirtmektedirler. Maliyetteki bu olumsuz özelliklerine rağmen aşınma, dane dayanımı, cilalanma katsayısı, basınç dayanımı gibi fiziksel ve mekanik özelliklerin yüksek olması nedeniyle volkanik kayaçlar 108

131 gerek Avrupa da ve gerek ABD de yol üst yapılarında tercih edilmektedir. Gürer vd. [98], kireç taşı kökenli agregaların özellikle cilalanma değerlerinin volkanik kökenli agrega numunesine göre daha zayıf olduğunu ortaya koymuşlardır. Özellikle aşınma tabakalarında cilalanma direnci daha yüksek agregaların kullanılmasının, sürüş emniyetini arttırıcı bir unsur olacağını vurgulamaktadırlar [97], [98]. Orhan vd. [99], bazalt ve kalker olmak üzere iki farklı cins agrega ile normal bitüm ve polimer modifiye bitüm kullanarak, aşınma tabakası karışımları imal etmişlerdir. Optimum bitümde, optimum bitümün üzerinde ve optimum bitümün altında değişik bitüm yüzdelerinde, hazırlanan numunelerin Marshall Stabiliteleri ile dolaylı çekme mukavemetleri ve trafik simulator cihazı ile belirlenen tekerlek izi oturma (TİO) miktarlarını bulmuşlardır. Sonuç olarak, modifiye bitüm kullanılması durumunda karışımların plastik deformasyonlara dayanımının yükseldiği görülmüştür. Orta malzemenin fazla kullanılması (No.4 eleğinden geçen miktarın az olması) durumunda bazalt agregalı karışımlarda TİO miktarlarının daha fazla düşeceğini belirtmişlerdir. Ayrıca bazalt agrega kullanımının en önemli faydasının yüzey pürüzlülüğü nedeniyle kaymaya karşı direnci arttırdığını göstermişlerdir [99]. Karakuş [100], yol ve yapım endüstrisinde çok miktarda taş tüketilmesinin her geçen gün yeni agrega ocaklarına olan talebi arttırdığını, bunun çevresel problemlere ve maliyet artışına sebep olduğunu dile getirmektedir. Taş ocaklarında açığa çıkan bazalt atıklarının TMA da mineral filler olarak değerlendirilmesinin çevresel problemlerin çözülmesine yardımcı olabileceğini belirtmektedir. Dolayısı ile çalışmasında, öncelikle Diyarbakır da bir bazalt taş ocağından elde edilen ince ve kaba agregaların özelliklerini (elek analizi, kimyasal analiz, su absorbsiyonu, Los Angeles aşınma, özgül ağırlık, Na2SO4 ile donma, soyulma mukavemeti, yassılık indeksi) belirlemiş, sonra, bu malzeme ile KTŞ ye göre bir TMA karışımı dizayn etmiş, karışım üzerinde Marshall stabilite-akma deneylerini yapmıştır. Bazalt atıklarından üretilen agregaların mekanik özelliklerinin bitümlü karışımdaki şartname değerlerinin sınırları içinde kaldığını ve dolayısıyla bazalt atıklarının TMA da mineral filler olarak kullanılabileceğini tespit etmiştir [100]. Sönmez vd. [101], kireçtaşı, kumtaşı, bazalt ve doğal kum gibi agregaların BSK performansına olan etkisini irdelemişlerdir. Çalışmalarınınnın sonuçları şu şekilde özetlenebilir: Tüm agregalar, aşınma tabakası için uygundur. Karışımların bitüm 109

132 miktarlarında büyük farklar yoktur. Bunun nedeni, agregaların absorbsiyon değerlerinin birbirine yakın olmasıdır. Bitümlü karışımlar içerisinde en uygun değerleri iri agregaları kireçtaşı olan karışımlar vermiştir. Bazalt ların şehir merkezine uzak ve sert olmasından dolayı işletme maliyeti yüksektir. Bu da BSK da daha az tercih edilmesine yol açmaktadır. Pratik yoğunluk bakımından, ince malzemesi doğal kum olan karışımlar yüksek değer vermektedir. Çünkü doğal kum larla üretilen asfaltın boşluk yüzdesi, diğerlerine nazaran daha azdır. Boşluk yüzdelerinin en fazla olduğu karışımlar ince malzemesi bazalt olan karışımlardır. Asfaltla dolu boşluk yüzdeleri açısından en düşük değerleri boşluk yüzdelerinin yüksek olması nedeni ile ince malzemesi bazalt olan karışımlar vermiştir. En yüksek değerleri ise boşluk yüzdelerinin düşük olması nedeni ile ince malzemesi kum olan karışımlar vermektedir. Stabilite açısından bakıldığında, iri ve ince agregası aynı tür olan karışımlar daha yüksek değerler vermektedir. Bu durum aynı tür agreganın kenetlenme derecesinin daha yüksek olması ile açıklanabilir. Akma değerleri açısından ise en düşük değerleri ince malzemeleri doğal kum olan karışımlar verirken, en yüksek değerleri de ince malzemeleri kumtaşı olan karışımlar vermektedir (akma değerlerinin yüksek olması, karışımın iyi kenetlenmesi ve içsel sürtünme açılarının yüksek olmasından kaynaklanmaktadır) [101]. Agregaların aşınma özellikleri, üretildikleri kayaçların türlerine göre değişim göstermekte ve bu özellikler agregaların sıcak karışım asfalt içerisindeki performansında etkili olmaktadır. Agregalar üzerine yapılan çalışmalarda birleşimin, mineral içeriğin (kristal miktarın), şeklin, boyutun ve bunların dağılımının, agreganın parçalanma ve aşınmaya karşı olan direncini etkilediği görülmüştür. Farklı cins agregalara ait mekanik özellikler Çizelge 2.24 te görülmektedir [10]. Çizelge Bazı kayaçların tipik L.A. aşınma kaybı değerleri [10] 110

133 Yapay Agregalar Yapay agregalar, endüstriyel olarak üretilen agregalar, çok hafif ya da çok ağırdırlar. Bunlar yüksek fırın cürufları, izabe cürufları gibi sanayi artık ürünü kırılmış veya kırılmamış agregalardır. Ancak yapay agrega üstyapı sisteminde tercih edilmemektedir [10], [92]. Bilinen bazı yapay agregalar şunlardır: Cüruf; demir-çelik endüstrisinde atık madde olarak yüksek fırınlardan elde edilir. Yüksek fırın cürufu ve çelik cürufu olarak yol üst yapısının çeşitli tabakalarında kullanılabilir [54]. Klinker; fırınların bir atığı olup, küllerin eriyerek topaklar haline gelmesinden oluşur. Klinker çok değişebilen bir malzemedir. Bu nedenle yalnız bu iş için şartnamelere uygun olarak hazırlanmış klinker yol üstyapısında kullanılabilir [54]. Çimento; üstyapıda, agrega birleşiminde filler olarak kullanılır. Çimentonun filler olarak kullanılmasında, bağlayıcı malzeme olmasının önemi yoktur. Granülometrik birleşimi, saf olması bitümlü bağlayıcıyla herhangi bir reaksiyona girmemesi gibi özellikleri nedeniyle filler olarak kullanılmaya elverişlidir [54] Dane Boyutlarına Göre Sınıflama Dane boyutuna göre agregalar, ince agrega, kaba (iri) agrega ve filler olmak üzere üç gruba ayrılır (Şekil 2. 24) [42]: 0-5 mm arası (Taşunu) 5-12 mm arası mm arası mm arası mm arası Şekil Dane boyutuna göre agregalar [42] 111

134 İnce Agrega: 4 mm elek altında kalan agregadır (kum, kırma kum, yapay kum) [42]. İri Agrega: 4 mm açıklıklı kare delikli elek üzerinde kalan agregadır (Çakıl, kırmataş, yapay taş) [42]. Taşunu (Filler): Mineral filler, 0,075 mm'lik elekten geçen agrega malzemesidir. Filler, bitümlü karışımlarda ince agrega oranını arttırmak, boşluk miktarını azaltmak ve yüksek sıcaklıklarda asfalt betonunun deformasyona karşı dayanımını arttırmak için kullanılmaktadır. Boşluk doldurucu bir özelliğe sahip olduğundan stabiliteyi etkilemektedirler. Mineral filler köşeli olmalı, asfalt betonu içerisindeki boşlukları doldurabilmesi için uygun gradasyona sahip olmalı ve aynı zamanda 0,001 mm'den ince boyutlu daneler de içermelidir. Dane şekli mineral fillerin etkisi üzerinde önemli rol oynar. Köşeli şekiller, ince, düz ve uzun parçacıklardan daha çok arzu edilir. Mineral filler içindeki istenmeyen şekilli parçacıkların oranı artarsa mineral fillerin kalitesi düşer. Toprak, kil, organik ve zararlı maddeler ihtiva etmemeli ve kolayca akacak kadar da kuru olmalıdır. Taş tozu, mermer tozu, kalker tozu, portland çimentosu ve sönmüş kireç çok sık kullanılan mineral filler malzemeleridir [54] Bitümlü Sıcak Kaplamalarda Kullanılacak Agreganın Fiziksel ve Minerolojik Özellikleri Bitümlü kaplamalarda kullanılan agregaların uygunluğu onların fiziksel ve minerolojik özelliklerine bağlıdır. Ayrıca, bitümlü kaplamalarda kullanılacak agregaların seçiminde, malzemenin üretilebilirliği, maliyeti ve kalitesi dikkate alınır [1], [24]. Yol kaplamalarında kullanılan kırmataş agregalarından, kullanımı sırasında üzerine gelen değişen şiddet ve frekanstaki yükleri taşıması ve dağıtması, trafiğin ve ısı değişiminden dolayı oluşan yerel hareketlerin karşılanması, drenajın sağlanması, donma-çözünme ve diğer iklimsel değişimlere karşı dayanıklı olması beklenmektedir. Bir yol kaplamasının dayanıklılığı, trafik miktarına, taşıt hızına ve kullanılan malzemenin yüzey dokusu gibi birçok faktöre bağlıdır. Trafik yüklerinden dolayı yolların cilalanmasına ve düzleşmesine karşı dayanıklı agrega seçilmesi, aşınmaya dayanıklı kaplama inşasının en önemli noktasını oluşturur. Cilalanmaya mukavemet açısından en uygun taşlar bazalt, mikrogranit, diyonit, mikrodiyonit, porfir gibi mağmatik ve metamorfik sert ocak 112

135 malzemeleri ya da iri dere malzemelerinin kırılması yoluyla elde edilen agregalardır. Beton yol kaplaması ve asfalt yol kaplaması betonunun her ikisi de, düzlenme ve aşınmaya karşı agregaların dayanım özellikleri ön plandadır. Beton yol kaplamalarında, inşaat sırasında aşınmaya dayanıklı agrega kullanılması, daha uzun sürede aşınmaya dayanıklı yol kaplaması üretilmesini sağlar. Asfalt beton kaplamalarında aşınma dayanımı trafik yüklerine maruz kalan kaba agreganın fiziksel ve yapısal karakteristiklerine daha fazla bağlıdır. Aşınmaya dayanıklı yol kaplama inşaatında kaplamanın uzun ömürlü olmasında agreganın yüzey yapısının korunması, agreganın dokusu, dane büyüklüğü ve minerolojik yapısı önemlidir. Agregaların minerolojik kompozisyonu esas itibari ile orijinine bağlıdır. Agregaların minerolojisi bitümlü karışımların performansını çeşitli açılardan etkiler. Örneğin, asfaltın agrega yüzeyine olan adezyonu karbonatlı agregalarda daha yüksektir (silisli agregalara oranla). Agrega daneleri yüzeyini kaplayan minerallerin varlığı asfalt çimentosuyla su yada nem absorbsiyonu arasındaki ilişkiyi etkiler. Kil, jips, demir oksit, silt vb. bitüm ile zayıf adezyon bağı oluşturur. Su absorbsiyonu agrega ve bitümün birbirinden ayrılması olan soyulma (striping) olayına neden olur. Agrega içerisindeki bileşenlerden, sert silikat minerallerinin, yumuşak karbonatlara göre daha uzun sürede aşındığı görülmüştür. Agregalar farklı sertliklere sahip minerallerden meydana gelmişlerdir. Bu tür agregaların farklı aşınması ve üniform birleşimi, diğer agregalara göre istenilen mikro dokunun daha uzun bir süre korunmasını sağlar. Örnek olarak, üniform birleşim ve dane büyüklüğüne sahip sert kuvarsit, karışık birleşimli agregalardan daha hızlı olarak yüzeyden aşınır. Bununla beraber karbonatların içerisinden daha kolay aşınanlar, kaba kristal karbonat bir yapıya ve yüksek oranlarda çözülmez asit malzemelere sahiptir. Kuvars parçacıkları, en iyi çözülmez malzemeye örnek olarak gösterilebilir. Sedimanter kayalardan olan kireçtaşı ve dolamit ise tersine cilalanmaya eğilim gösterir. Bir taş aynı zamanda sert ve yumuşak mineraller içeriyorsa, pürüzlülük açısından bu bir avantajdır. Aşınmada, sert kısımlar çıkıntı olarak kalır, yumuşak kısımlar çukurlaşır. Ve sonuçta yine de bir mikropürüzlülük kalır. İdeal bir taş % 50 yumuşak ve % 50 sert mineraller içerir. Bir taşın mineralleri ne kadar sertse cilalanması o kadar güçtür. Cilalanma mukavemeti ile mekanik mukavemet çelişkilidir. Biri artarken diğeri azalır. Yüksek porozite cilalanma mukavemetini artırır, fakat mekanik mukavemetin düşmesine yol açar. Genel olarak en çok kullanılan taşlar mukavemeti yüksek taşlardır. Bunlarda yapısı ince porozitesi düşük taşlardır. Yüksek mekanik 113

136 mukavemet keskin kenarların muhafazasında yardımcı olmaktadır. Bu durumda cilalanma katsayısının biraz düşük olmasına göz yumulabilir. Değişik boyuttaki taş daneleri içerisinde kaba daneli taşlar, ince daneli taşlara göre daha büyük bir cilalanma gücüne sahiptirler [24], [40], [102]. Agreganın, donma ve çözülme etkisinden kaynaklanan hasar görme hassasiyeti, öncelikle iklime, nihai kullanıma, petrografik tipe ve agrega daneleri içindeki gözeneklerin boyut dağılımına bağlıdır. Herhangi bir hasarın şiddeti, donma-çözülme döngülerinin sıklığı, donma ve çözülmenin derecesi ve agrega danelerinin doygunluk derecesi ile ilişkilidir. Agregaların, kısmen veya tamamen doygun çevre şartları altında veya yüksek nem şartlarında, donma veya çözülme etkisinden hasar görmesi muhtemeldir. Hasar riski, agreganın deniz suyuna veya buz çözücü tuzların etkisine maruz kalması hâlinde önemli oranda artar. Donma ve çözülmeye karşı direnç, agrega danelerinin dayanımı ve daneler içindeki gözeneklerin boyut ve dağılımı ile ilişkilidir [75]. Agreganın uygun olup, olmadığı aşağıdaki fiziksel özellikleri dikkate alınarak belirlenir [1]: Agrega Gradasyonu: Agrega dane boyutu, maksimum dane boyutu ve dane boyutu dağılımının bir terimi olarak tanımlanır. Maksimum dane boyutu ve gradasyonu kullanılacağı tabakaya göre belirlenir. Agrega numunesindeki danelerin değişik boyutlarda olması, sabit bir hacim içerisinde yer alan agregalar arasında daha az boşluk olmasına yol açar [1], [24], [103]. Temiz Olup Olmaması: Agregalar bitki atıkları, yumuşak malzemeler, kil topakları ve yabancı madde içermemelidir. Genellikle asfalt karışımları laboratuar ortamında hazırlanırken iri agregalar yıkanır. Ancak pratikte böyle bir uygulama yapılmamaktadır. Agregaların yabancı madde içermesi durumunda bitümün agrega ile yapışmasına engel olacak ve asfalt karışımdaki birçok özelliğin değişmesine neden olacaktır [1], [25]. Özen v.d. [104], BSK nın üretimi sırasında karışım içerisinde yer alan yabancı maddelerin (kil topakları) karışımın performansı üzerinde olan etkisini değerlendirmişlerdir. Yaptıkları çalışma, yabancı madde miktarının artmasıyla karışım performansının doğru orantılı olarak azaldığını göstermektedir [104]. Dane Şekli: Agregalar genellikle kohezyonsuzdurlar. Bu nedenle kayma mukavemeti dirence ve iç sürtünmeye bağlı olarak belirlenir. Dane şekli karışımın işlenebilirliğini ve 114

137 stabilitesini etkiler. Köşeli, kırılmış danelerin (Şekil 2. 25) kullanımı tercih edilmelidir. Danenin en büyük boyutunun en küçük boyutuna oranı 3'den büyük olan danelere şekilce kusurlu daneler denir. Şekilce kusurlu daneler (yassı veya uzun daneler) oranı, 8 mm nin üzerindeki agregalarda ağırlıkça % 50 'den çok olmamalıdır. Çünkü agrega karışımındaki yassı ve uzun daneler sıkıştırma ve trafik etkisiyle kırılırlar. Bu tip daneler, kırılma etkisiyle dane dağılımının değişmesi, kırılmış yüzeyler asfalt ile kaplanmamış olduğu için karışım stabilitesinin azalması, yerleştirme ve sıkıştırma sırasındaki işlenebilirliğin kötüleşmesi gibi olumsuz sonuçları doğururlar [1], [24], [56]. [74], [83]. Şekil Dane şekli [56] Yuvarlak agregalar kolayca işlenebilirler. Ancak yüksek stabilite köşeli ve kırılmış agregalarla elde edilir. Köşeli agregalarda, danelerin birbirine olan temas noktaları arttığından (Şekil 2. 26) zor işlenirler ve trafik altında daneler arası yük dağılımı daha homojen biçimde gerçekleşir. Yük gerilmeleri agregaları bir arada tutar ve kayma dayanımlarını artırır. Beklendiği üzere, köşeli agrega, güçlü bir kenetlenme oluşturmaktadır. Bunun sonucunda karışım rijitliği artmakta ve kalıcı deformasyona karşı direnç yükselmektedir [42], [24]. Köşeli Agrega Yuvarlak Agrega Şekil Köşeli ve yuvarlak agregada temas noktaları Kaba agregada olduğu kadar ince agregada da köşelilik, yüksek derecede agrega içsel sürtünmesi ve tekerlek izi oluşumuna karşı mukavemetin sağlanmasında etkilidir [24]. 115

138 Danelerin Yüzey Yapısı: Yollarda aşınma tabakasının yüzey karakteristikleri yol güvenliği açısından çok önemli bir faktördür. Aşınma tabakalarında kullanılan karışımların formülasyonu, agreganın gradasyonu, şekli, yüzey durumu ve mekanik mukavemeti trafik altındaki gelişmelerde önemli rol oynamaktadır. Agrega dane yüzeyinin pürüzlülük yapısı, bitümlü karışımlarda yük taşıma kapasitesini etkilerler. Çok pürüzlü (Şekil 2. 27) yüzeylere sahip agregalar kayma gerilmelerine karşı yüksek direnç gösterirler [1], [102]. Şekil Dane yüzey yapısı [1] Asfalt karışımları, karışım içinde kullanılan agregaların gradasyon, maksimum dane boyutu, dane şekli gibi özellikleri sayesinde stabilite kazanırken porozite ve dane yüzey dokusu sayesinde de kazanacağı adezyon ile karışımın stabilitesi artmaktadır. Cilalı yüzeyli agregaların asfaltla kaplanması kolay olmakla beraber adezyonu zayıf olduğundan kolaylıkla soyulmaktadır [101]. Gözeneklilik: Agrega dane gözenekli yapısı (Şekil 2. 28), karışımda, absorbsiyonu ve bitüm yüzdesini etkiler. Porozite değeri agrega asfalt adezyonu için son derece önemlidir. Porozitenin artmasıyla adezyon artmaktadır. Ancak porozitenin % 2- % 2,5 ten büyük olması bitüm miktarında artışa neden olmaktadır [1], [101]. Şekil Dane gözenekliliği [1] EN : 2000 e göre tayin edilen agreganın su emme oranı, uygun olarak seçilen değerden büyük değilse, agreganın donma-çözülme etkisine karşı dirençli olduğu kabul edilebilir. Ancak, donma-çözülmeye dirençlilik için yeterli olan birçok agrega, daha yüksek emme değerlerine sahipte olabilir. Örneğin, bazı jura kireçtaşları ve kumtaşları, çoğunlukla % 4 den daha yüksek su emme değerlerine sahip iken; yüksek fırın cürufları, permiyen kireçtaşları, dolamitler ve karbonifer kumtaşları çoğunlukla % 2 den daha yüksek su emme değerlerine sahiptir. Ancak bu malzemeler, su emme oranları % 2 den 116

139 daha yüksek olmasına rağmen, yeterli donma-çözülme direncine sahip olabilirler. Belli bir oranda gözenekli çakmaktaşı kökenli agrega daneleri içeren bazı agregalarda, yeterli ve yetersiz donma - çözülme dayanıklılığı arasındaki farklılık, su emme oranından ziyade yoğunluk ölçmeleri ile daha iyi değerlendirilebilir [75]. Sağlamlık: Bitümlü kaplamada kullanılacak agregalar, kırılmaya, degradasyona (ince malzemeye dönüşme) su ve don etkisiyle ayrışmaya karşı dayanıklı olmalıdır. Agregaların dane dayanımları; özgül ağırlık ve sertlik gibi özellikleri ile ilgilidir. Agreganın donmaçözülme etkilerine karşı dayanıklılığı agreganın boşluk oranına, geçirimliliğine, suya doygunluk derecesine ve basınç dayanımına bağlıdır. Uzun süre hava tesirleri altında kalan agregalar, donma ve çözülme olayları sonucunda gradasyon bozulmasına uğrarlar. Agrega içerisindeki boşluklarda mevcut olan suyun donması ile genleşme meydana gelir. Genleşme ile agregada çatlamalar ve ayrışmalar yaşanır. Donma sonucunda agregada yaşanan parçalanmalar kullanım özelliklerini etkiler. Bundan dolayı agrega donmaçözülme etkilerine karşı dayanıklı olmalıdır. Taşın su emme oranının ağırlıkça % 0,5 den büyük olmaması durumunda agreganın dona karşı dayanıklı olduğu kabul edilir [1], [105]. Bitümle Kaplanabilme (Soyulmaya Karşı Dayanım): Bitümlü kaplamalarda kullanılan agregalar bitüm ile kaplandıklarında, su etkisi ile soyulma (asfaltın agrega yüzeyinden ayrılması) göstermemelidir. Soyulma dayanımı düşük agregalarda bitüme özel katkı maddeleri ilave edilerek sağlanabilir [34] İstanbul Çevresindeki Taşocaklarının Genel Durumu Jeolojik yönden İstanbul çevresinde kırmataş (agrega) oluşturabilecek formasyonlar oldukça sınırlı olup, şehirleşmenin (yapılaşmanın) yaygınlaşması sonucunda giderek azalmaktadırlar. Yerleşim alanlarına yakın kırmataş-agrega ocakları (Şekil 2. 29) ise bugün için üretimlerini sürdürmekte, sayısız sorunlarla karşılaşmakta ve bunların çözümleri ise gün geçtikçe yeni çıkan yasalarla zor ve karmaşık bir durum almaktadır. Kırmataş ocaklarının üretimlerini sürdürebilmeleri, çözüm bekleyen, önemli ve ciddi bir problemdir [92]. 117

140 Şekil İstanbul ili maden haritası [106] İstanbul ve çevresinde yapılaşmada ve beton yapımında kullanılan çeşitli jeolojik formasyonlar Paleozoyik yaşlı (Şekil 2. 30) kumtaşları (Ayazağa, Cendre, Mahmutbey), Permo-Karbonifer yaşlı kireçtaşları (Cebeciköy), Triyas yaşlı kireçtaşları (Ömerli, Gebze), Eosen yaşlı kireçtaşları (Çatalca), Plio-kuaterner yaşlı volkanik bazaltlar (Tekirdağ, Çorlu, Beykoz), granit (Çatalca, Muratbey) şeklindedir. İnce daneli agregalar olarak kumlar Silivri-Sinekli sahası, Çatalca-Ormanlı sahası, Ağaçlı-Akpınar-Kemerburgaz sahası, Şile- Karakiraz, Sahilköy civarında üretilmekte olup, Plio-kuaterner yaşlı genç formasyonlardır [92], [107]. 118

141 Şekil Jeolojik devirler [108] İstanbul çevresindeki kırmataş ocakları Avrupa yakasında; Cendere, Cebeci, Çatalca; Anadolu yakasında ise; Gebze ve Ömerli olarak dikkat çekmektedir. Özellikle son 25 yıldır Avrupa yakasında bulunan Bakırköy, İstinye ve Cebeci'deki ocakları ile Anadolu yakasındaki Kanlıca ve Kartal'daki taş ocakları bugün tamamen yoğun şehirleşmenin sınırları içinde kalmış ve üretim faaliyetleri sona ermiştir. Çarpık kentleşme içinde yer alan kırmataş ocaklarının yarattığı çevre sorunları (patlatma sonucu oluşan hava şoku, yer sarsıntısı, kaya fırlaması, kırma ve eleme sonucu oluşan toz ve su problemleri) kırmataş ocaklarının ekonomik ve sürekli bir şekilde çalışmalarını zorlaştırmaktadır. Bu ilde kırmataşlar, toplam üretilen agregaların yaklaşık % 55 ini oluşturur. Bu oranın % i ise kireçtaşlarıdır. Kireçtaşları diğer kaya gruplarına göre değerlendirildiklerinde, yolun, dayanımlı ve düşük poroziteli olmaları nedeniyle agrega olarak tercih edilmektedirler. Kırıldıklarında dane şekilleri ve boyları agrega üretimine uygundur. Ayrıca kireçtaşlarının işletilmeleri, sertlikleri ve dayanımları açısından daha ekonomiktir [20], [106]. Kimyasal özellikleri açısından, iri daneli agrega içerikleri şöyledir: Kumtaşları ; % oranında silis (Si0 2 ), % Al 2 0 3, % 3-5,5 oranlarında Fe 2 0 3, % 3-10 CaO, % 2-3 oranlarında MgO ve % 4-6 oranlarında toplam alkali (Na 2 0+K 2 0) 119

142 içermektedirler. Kireçtaşları ; % 1-3 Si0 2, % 0,25-1 Al 2 0 3, % 0,17-0,8 Fe 2 0 3, % CaO, % 1-2,5 MgO, % 0,02-0,95 (Na 2 0+K 2 0) ile % oranlarında C0 2 içermektedirler. Bazaltlar ; % Si0 2, % Al 2 0 3, % 8-10 Fe 2 0 3, % 9-10 CaO, % 7-13 MgO ve % 4-6 değerlerde toplam alkali (Na 2 0+K 2 0) içerirler. Kuvarsın yokluğu veya çok az olmasına rağmen çok sert bir kayaçtır [92], [109]. Asfalt üretiminde, karışım içinde kullanılan ve farklı boyutlarda bulunan agregaların mümkün mertebe aynı tür olması istenir. Ancak İstanbul gibi çok fazla asfalt ve beton üretiminin yapıldığı yerlerde yıllık bazda önemli miktarlarda agregaya ihtiyaç duyulmakta ve çalışmalar esnasında istenilen miktarlarda tek tip agreganın bulunması sorun yaratmaktadır. İstanbul da yapılan üretimlerde % 95 oranında kireçtaşı kullanılırken, bazalt % 3, kumtaşı ise % 2 oranında kullanılmaktadır [101]. Belli başlı bölgelerin genel özellikleri aşağıda açıklanmıştır Cebeci Bölgesi Karbonifer yaşlı (Şekil 2. 30) Trakya formasyonuna ait Cebeciköy kireçtaşı üyesi İstanbul un kuzeybatısında yayılım göstermekte olup, kalite ve rezerv yönünden İstanbul un önemli bir kırmataş agrega kaynağıdır. Çarpık kentleşme sonucu, Cebeci Bölgesi'ndeki taşocakları bugün tamamen yerleşim bölgeleri arasında kalmıştır. İstanbul genelinde bulunan taşocakları sahaları içerisinde çevre sorunlarının en çok yaşandığı bölge durumunda olup yakın gelecekte kapatılacaklardır. İşlenmesi iyi, yüksek dirençli, su emmesi çok az, çimento ile aderansı iyi olan bir kireçtaşıdır. Sert ve dayanımları olan bu kireçtaşları beton, asfalt, dolgu vb. için ideal bir malzemedir. Bölgede paleozoik ve senozoik yaşlı kaya birimleri yer almakta, Şekil de görüldüğü gibi karbonifer yaşlı Trakya formasyonu, sahanın en yaşlı kaya birimini oluşturmaktadır. Bölgenin büyük bir kısmını kaplayan Trakya formasyonu içerisinde Cebeciköy kireçtaşı üyesi, yaygın sparit damarlı, sert, tabakalı veya masif görünümlü, koyu gri ve mavimsi siyah renklere sahip özellikleriyle diğer formasyonlardan ayrılmaktadır. Trakya formasyonunu açısal uyumsuzlukla örten Belgrad formasyonu, tutturulmamış veya az tutturulmuş, çakıllı, kumlu, siltli, killi ve yer yer kömürlü seviyeler içeren neojen yaşlı karasal bir çökeldir. Cebeci Bölgesi'nde günümüzde 15 [110] adet kırmataş ocağı mevcuttur [20], [86], [107], [108]. [106]. 120

143 Şekil Cebeci bölgesi çevresinin genelleştirilmiş stratigrafik sütun kesiti [86] Trakya formasyonu içerisindeki Cebeciköy kireçtaşları gri-siyah, sert ve kırılması zor, kalın masif tabakalı yaygın sparit damarlıdır. Cebeciköy civarındaki kireçtaşı mostraları yaklaşık 1 km genişliğinde, 3,5 km uzunluğunda kuzeybatı-güneydoğu uzanımındadır. Başlıca kireçtaşı ile az miktarda killi kireçtaşı, karbonatlı şeyl, ikincil dolamit ve ender olarak çörtlerden oluşmaktadır. Cebeciköy kireçtaşı üyesi özellikle foraminifer, mercan ve brakiyopod bakımından zengindir. Cebeciköy dolayında blok faylanmaların hakim olduğu bir yapısal model mevcuttur. Kalın katmanlı ve yüksek dayanımlı Cebeciköy kireçtaşı istifi, grovak serisi kayalar içinde kıvrımlı yapı yerine blok faylanmaların gelişmesine ve düşük eğimli yapının doğmasına sebep olmuştur. Ocakların yer aldığı faylar kireçtaşı ile kumtaşı istifini yan yana getirmiş, kireçtaşı mostrasını sonlandırmıştır. Kireçtaşları içerisinde daha küçük atımlı çok sayıda fay düzlemleri görülmektedir [86]. Cebeci bölgesindeki kireçtaşlarının aşınma mukavemetleri maksimum % 21, soyulma mukavemetleri minimum % 75-85, donma mukavemetleri maksimum % 0,08 civarındadır [107]. 121

144 Karatepe Bölgesi Trakya bölgesinde Çorlu nun batısında Karatepe mevkiinde yaklaşık m 2 (Şekil 2. 32) yüzey alanına yayılmış bir alanda, farklı firmalar tarafından ayrı ayrı ocaklarda bazalt taşı üretilmektedir. Bölgedeki bazaltlar, dağınık küçük volkan bacaları şeklinde olup, olivin-ojit bazalt olarak adlandırılmıştır. Yüksek yoğunluğa sahip bazalt agregaların birim ağırlıkları, diğer kayalardan daha fazladır. Sütun ve akma yapısı gösteren bazaltlar yer yer gözeneklidir. Birimin Trakya formasyonunu kesmesi nedeniyle Pleistosen yaşlı olduğu kabul edilmektedir [107], [111]. Şekil Çorlu-Karatepe haritası [111] Karatepe bazaltları makroskobik olarak koyu gri siyah renkli, ince beyaz kılcal damarlar içeren, masif, kompakt ve yoğun yer yer gözenekli (gaz boşluklu) dir. Üst seviyelerde bozuşma ürünleri yaygın olup, derinlerden alınan örneklerde azalmaktadır [111]. Bazaltların oluşumunda, volkan faaliyetine bağlı olarak bol gaz boşluklu kısımlar bulunmaktadır. Dayanımı düşük bu tür bazaltlar, daha çok dolgu malzemesi olarak kullanılmaya uygundur. Taze bazaltlar 6-6,5 sertliğe sahip olup, SiO 2 yüzdeleri % arasında değişmektedir. Karatepe bölgesindeki bazaltların aşınma mukavemetleri maks. % 10,3-13, soyulma mukavemetleri minimum % 20-30/45-55, donma mukavemetleri maksimum % 4,47 civarındadır [107], [111] Gölcük Bölgesi Marmara bölgesinin doğusunda yer alan Kocaeli sınırları içerisinde önemli sayılabilecek oranda endüstriyel hammaddeler bulunmakla birlikte, metalik maden ve enerji 122

145 hammaddeleri çok azdır. Bölgede Paleozoik, Mezozoyik ve Senozoyik yaşlı birimler yer almaktadır. Endüstriyel hammadde kaynakları Gebze civarında yaygın olup bunlar; dolamit, kuvarsit, çimento hammaddeleri, mermer, bant ve zeolittir. Kocaeli nin batı kesiminde Gebze ve civarında çok geniş alanlarda yüzeyleyen dolamitik kireçtaşları yer almaktadır. Triyas yaşlı bu dolamitik kireçtaşları Gebze ilçesinin Köseler, Muallim, Demirciler, Tavşanlı, Tepecik, Mollafenari, Hereke ve Tavşancıl köyleri civarında çok geniş alanlarda yer almaktadır. Karamürsel güneyinde İncebel köyü civarında, kuzeybatıya eğimli kalın bir istif (3000 m) oluşturur. İncebel formasyonu üzerlediği formasyonların çakıllarından oluşan ve aşındırdığı litolojilerin rengine göre mor, gri ya da sarı renkli taban konglomerasıyla başlar. Genellikle tekdüze bir şekilde kumtaşı, çamurtaşı, marn ve konglomera ardalanmasından oluşan filiş niteliğindeki istif üst bölümlerde yer yer volkanik düzeyleri içerir. Volkanik düzeyler açık renkli tüf ve daha az oranda da andezitik aglomera niteliğindedir. Bu düzeylerin varlığından dolayıda üstteki Sarısu formasyonuyla geçişli olarak yorumlanmıştır (Şekil 2. 33), [112], [113]. Güney kısımda Hersek Deltası ile Gölcük batısı arasında kalan kısım genelde yüksek falezli kıyı tipindedir. Arada yer yer Karamürsel, Ereğli ve Yalıdeğirmendere kıyılarında olduğu gibi küçük deltalara ait alçak kıyılar bulunur. Buna karşılık bu kısmın doğu ve batsında kalan kıyılar, geniş alanlar dâhilinde, alçak plajlı kıyı karakteri gösterirler. Gerçekten doğuda, Gölcük dolayları ile İzmit Körfezi sonu arasında kalan kıyı, buraya dökülen çok sayıda derenin getirmiş olduğu alüvyonların birikimi ile bir alüvyal şerit halini almıştır. Batıda ise denize doğru geniş alüvyal çıkıntılar teşkil eden Hersek ve Laledere deltalarının kıyıları, alçak kıyıları oluşturur [113]. 123

146 Şekil Kocaeli ili maden haritası [114] Çakalbağlar mevkii Halıdere Gölcük yöresinde çeşitli taş ocakları bulunmaktadır. AS Elmaslar Madencilik Şirketinin işlettiği taş ocağının Kalite Güvence Sistemi belgesine göre [114], fabrikada üretilen agregaların dane yoğunluğu ortalaması 2, 70 Mg/m3 su emme oranı filler malzemesinin % 1,1, ince ve kaba agreganın ki ise % 0,6 dır. İri agregaların parçalanmaya karşı direnci % 12,3 tür. Bu taş ocağının ürettiği taşın cinsi kumtaşıdır [113] Taşocakları ile İgili Karşılaşılan Problemler ve Öneriler Taşocaklarındaki üretim mekanizması, kayanın cinsine, ocağın büyüklüğüne ve diğer birçok faktöre bağlı olarak değişmektedir. Taş kalitesi iyi olan çok sayıda ocakta, işletmelerdeki bazı aksaklıklardan (kırılacak kaya parçasının içerisinde uygun olmayan malzemenin bulunması, taş yapısına uygun olmayan kırıcıların seçilmesi, yetersiz by-pass ve eleme sistemleri, yassı danelerin yeterince ayıklanmaması, doğru ateşleme yönteminin uygulanmaması, kademe yüksekliklerinin uygun seçilmemesi vb.) dolayı kaliteli agrega üretilememektedir. Ayrıca kırmataş ocaklarında üretilen agregalar için genellikle beton ve asfalt agregası ayrımı yapılmadan hizmet sunulmaktadır. Kalite koşullarını yerine getirmeyen kırmataş ile yapılan yollar çok çabuk bozulmakta, onarım 124

147 için büyük paralar harcanmakta, bu durum ülke ekonomisi için büyük yük getirmektedir [19]. Agrega ocaklarında CE belgelendirme süreci, ocakta bulunan malzemelerin etkin değerlendirilmesi, üretimin sistemli ve sorunsuz yapılması, üretilen ürünün sağlık açısından güvenli olması ve satış sonrası müşteri memnuniyetinin sağlanması açısından üreticiye önemli katkılar sağlamaktadır. Üretim öncesi ve sırasında uzman jeoloji mühendislerinin görev yapması, gerek ocak yeri seçimi gerekse de ocaktaki üretimin, malzeme kalitesi açısından yönlendirilmesi ile (seçici ocak işletmeciliği) üreticiye ekonomik anlamda yarar sağlayacaktır. Agrega kalitesi üzerinde etkili işlemleri yöneten, uygulayan ve kontrol eden ocak personelinin konu ile ilgili eğitimi oldukça önemlidir [115]. 2.7 Metot Bu çalışmada, İstanbul çevresindeki ocaklardan temin edilen agregalardan üretilen taş mastik asfalt karışımların özelliklerinin incelemesinde deneysel metotlar benimsenmiştir. Üç tip agrega kullanılarak hazırlanan, KTŞ [45] e göretma Tip-1 karışımların çeşitli aşamalarında deneyler uygulanmıştır. Bu bölümde, sözkonusu deneyler ana hatlarıyla anlatılmıştır Agrega Deneyleri Elek Analizi Deneyi (Gradasyon) (TS 3530:EN 933-1) Deney metodu, malzemenin bir seri eleme (yıkama ve kuru elemede) işlemi yardımıyla azalan büyüklüğe sahip farklı dane boyutları halinde bölünmesi ve ayrılmasından oluşur [116]. Malzeme deney kısmı, agreganın maksimum dane boyutuna göre Çizelge te verilen miktarlarda temsili olarak dörtleme metodu ya da bölgeç ile alınır ve 110 ±5 C lik sıcaklıktaki etüvde ya da havada kurutulur, soğumaya bırakıldıktan sonra tartılır, kütlesi M 1 olarak kayda geçirilir [1]. 125

148 Çizelge Elek açıklıkları ve deney numunesi ağırlıkları [1], [117] Elek Açıklığı Deney Numunesi Ağırlığı inch mm min.(kg) 11/2 37, ,0 10 3/4 19,1 5 1/2 12,7 2 3/8 9,52 1 No.4 4,75 0,5 No.10 2,00 No.40 0,42 No.80 0,177 No.200 0,075 Kurutulmuş numune tartıldıktan sonra, numunelerin yeterli şiddette çalkalanması ile ince danelerin tamamen ayrılması için No.200 elek üstünde yıkama iş gerçekleştirilir (Eleğin her iki tarafı ıslaktır, elek yıpranmasın diye üzerine No.80 ya da No.40 elek yerleştirilir, No.200 deney deney eleğinden geçen su tamamen berraklaşıncaya kadar yıkamaya devam edilir). No.200 elek üstünde kalan malzeme, 110 ± 5 C lik etüvde kurutulur ve soğumaya bırakıldıktan sonra tartılır, kütlesi M 2 olarak kayda geçirilir. Yıkanmış ve kurutulmuş malzeme (veya doğrudan kuru numune) elek takımına dökülür. Özellikle çabuk sonuç istendiği takdirde iri agregayı elek analizine kurutulmuş olarak almak, nominal maksimum boyutun 12,5 mm den küçük olmaması, iri agrega içinde önemli miktarda 4,75 mm den küçük malzeme olmaması veya iri agreganın absorbsiyonunun yüksek olmaması durumlarında gerekli değildir. Bu durumlar olmadığı taktirde sonuçlara su içeriğinin etkisi çok azdır. Malzeme, % 100 ünün geçtiği eleklerden başlamak üzere alt eleklerden ayrı ayrı elenir. Her elek üzerinde kalanlar kümülatif (toplu olarak) tartılır. Tartımlar elek analizi formuna geçilir. Rutubeti giderilmiş numune ağırlığı kullanılarak her elek üzerinde kalan miktarların yüzdesi ve daha sonra % geçen miktarları hesaplanır. Malzeme ağırlığı 20 kg veya daha fazlaysa mekanik sarsıcının (Şekil 2. 34), kullanılması önerilir. Mekanik sarsıcı kullanılıyorsa bu sarsıcı daneleri yeterince sarsarak yer değiştirebilecek şekilde eleğe düşey ya da yatay ve düşey hareket verebilmelidir [1], [116], [117]. 126

149 Şekil Mekanik elek sarsıcı Los Angeles Aşınma Deneyi (TS EN :1998) Los Angeles Aşınma deneyi, iri agregaların parçalanma direncinin tayini için yapılır. Bu deney, darbelenme ve aşındırma etkisiyle agrega danelerinde oluşan aşınmanın bulunmasını sağlar. Bir başka deyişle, aşınma ve darbelenme etkileri sonucu mineral agreganın standart gradasyonunun bozulmasının ölçümü deneyidir. Deney, 14 mm deney eleğinden geçen ve 10 mm deney eleğinde kalan agregalara (kütlesi 15 kg) uygulanır. Los Angeles deney cihazında (Şekil 2. 35), çelik levhanın aşırı gerilme uygulanmadan şekillendirilmesiyle ve önemli bir deformasyon olmadan kaynaklanmasıyla oluşan silindir şeklinde boş tambur bulunur. Tamburun her iki ucu kapalıdır. Numuneyi yüklemeden önce tamburun temiz olup olmadığı kontrol edilir. Cihaza önce dikkatlice 11 adet küresel çelik bilya (her biri 45 mm ile 49 mm arasında çapa, 400 g ilâ 445 g kütleye sahip toplam yükü g ile g arasında olan), sonra deney numunesi (5000 ± 5 g) konulur. Kapak kapatılır ve makina 31 devir/dakika ilâ 33 devir/dakika arasında sabit hızda 500 devir döndürülür [1], [117], [118]. 127

150 Şekil Los Angeles aşınma deney cihazı TS EN [118] a göre Los Angeles katsayısı şu şekilde hesaplanır; 5000-m Los Angeles katsayısı (%) = (2.1) 5000 Burada; m:1,6 mm lik elek üzerinde kalan fraksiyon (g) dır. Sonuç en yakın tam sayıya yuvarlatılarak verilir (bu elek üzerinde kalan malzeme yıkanır ve C lik fırında sabit ağırlığa gelene kadar kurutulur ve 1 g hassasiyetle tartılır) [117], [118]. İri agregaların parçalanmaya karşı direnci, LA beyan olarak temsil edilir (örneğin, TMA karışımlarında kullanılacak agregaların Los Angeles katsayısının 25 olması istenir. LA 25 (beyan değer) e karşılık gelir) [75] Hava Tesirlerine Karşı Dayanım Deneyi (Donma Deneyi) (TS EN ) Bu deney, agreganın arka arkaya donma ve çözülme etkisine maruz bırakılması halinde gösterdiği davranış biçimi hususunda bilgi sağlar. Atmosfer basıncında suya batırılarak su altında tutulan ve 8 mm ilâ 16 mm aralığında dane büyüklüğüne sahip agregalardan oluşan üç adet deney numunesi, 10 defa donma-çözülme döngüsüne tâbi tutulur. Burada, su altında -17,5 C'ye soğutma ve daha sonra da yaklaşık 20 C'deki su banyosunda çözme işlemi gerçekleştirilir. Donma-çözülme döngülerinin 128

151 tamamlanmasından sonra agregalar, çatlak oluşumu, kütle kaybı ve varsa mukavemet değişiklikleri gibi herhangi bir değişiklik olup olmadığı hususunda kontrol edilir [119]. TS EN [119] a göre, deney numuneleri yıkanmalı ve birbirine yapışık daneler ayıklanmalıdır. Numuneler, havalandırmalı etüvde 110 ± 5 C'de sabit kütleye kurutulmalı, ortam sıcaklığına kadar soğumaya bırakılmalı ve hemen tartılmalıdır (M 1 ). Hazırlanan deney numuneleri, damıtık (suyu kaynatıp buharlaştırdıktan sonra yoğunlaştırarak elde edilen kimyaca arıtılmış su) veya demineralize su (bütün mineralleri alınmış su) içerisinde bulunan ve metal kutularda 20 ± 3 C ye, 24 ± 1 saat süreyle atmosfer basıncında tutulur. Deney numunelerini ihtiva eden metal kutular düşük sıcaklık dolabına yerleştirilir. Dolaptaki numuneler, aşağıda belirtilen şekilde, 10 defa donma-çözülme döngüsüne tâbi tutulur: Sıcaklık, 150 ± 30 dakikada 20 ± 3 C den 0 (sıfır) C'ye düşürülür ve 210 ± 30 dakika süreyle 0 (sıfır) C de tutulur. Sıcaklık, 180 ± 30 dakikada 0 (sıfır) C den -17,5 ± 2,5 C'a düşürülür ve en az 240 dakika süreyle -17,5 ± 2,5 C de tutulur. Hiç bir aşamada, hava sıcaklığının, -22 C'in altına düşmesine izin verilmemelidir. Her bir donma döngüsü tamamlandıktan sonra, kutu muhtevası, yaklaşık 20 C deki suya batırılmak suretiyle çözülür. Sıcaklık, 20 ± 3 C'ye ulaştığında, çözme işlemi tamamlanmış sayılmalıdır. Her bir çözme aşaması tamamlandıktan sonra, kutular 20 ± 3 C deki suda en fazla 10 saat süreyle tutulur. Her bir donma-çözülme döngüsü, 24 saat içinde tamamlanmalıdır. Onuncu döngünün tamamlanmasından sonra her iki kutunun içindeki malzeme, deney numunesini hazırlamak için kullanılan alt elek büyüklüğünün yarısı kadar göz açıklığına sahip bir deney eleğinin üzerine boşaltılır (meselâ, 8 mm ilâ 16 mm aralığı için 4 mm göz açıklıklı bir deney eleği üzerine boşaltma yapılır). Deney numunesi, belirtilen elek üzerinde elle yıkanır ve elenir. Elek üzerinde kalan agrega 110 ± 5 C de sabit kütleye kurutulur, daha sonra ortam sıcaklığına kadar soğutulur ve hemen tartılır (M 2 ). Üç deney numunesinin elek üstü kısımları birleştirilir ve buradan elek altı miktarı hesaplanır, tartılır ve elde edilen kütle, birleştirilen deney numunelerinin kütlece yüzdesi olarak ifade edilir. 129

152 Donma-çözülme deneyi sonucundaki kütle yüzde kaybı (F), aşağıdaki eşitlikten hesaplanır: M 1 -M 2 F = x 100 (2.2) M 1 M 1 : Üç deney numunesinin toplam ilk kuru kütlesi,(g), M 2 : Belirtilen elekte tutulan üç deney numunesinin toplam nihai kuru kütlesi, )g) [119]. Deneyde su yerine, Na 2 SO 4, MgSO 4, %1'lik sodyum klorür (NaCl) çözeltisi veya doygun üre çözeltisi kullanılabilir. Bu tez çalışmasında, No.4 (4,75 mm) üzerinde kalan agrega numunelerine, Na 2 SO 4 çözeltisi içinde, 5 donma-çözülme peryodu olarak uygulanmış ve bu işlemler sonunda oluşan kayıp yüzdesi hesaplanmıştır. Agrega üzerinde oluşturulan etki, doğada olan yaklaşık 500 donma ve çözülme olayına denktir [1] Yassılık İndeksi Deneyi (BS 812) Kalınlığı, nominal boyutunun 0,6 sından daha küçük olan agrega danelerinin yassı olarak tanımlanmasına dayanan bir metottur. Agrega numunelerinin yassılık indeksi, BS 812 standardına uygun, belirli açıklıkları olan bir şablon (Şekil 2. 36) kullanarak ayrılan yassı danelerin ağırlığının, toplam numune ağırlığına oranının yüzdesi olarak ifade edilir. Karayollarında ise yassı agrega oranının çok olması, yolun dayanım özelliklerinin düşük olmasına sebep olur. Yassılık indeksi, iri agregaların dane şeklinin tayininde referans deney olarak kullanılmalıdır [1] [75], [103]. Şekil Yassılık indeksi şablonu 130

153 Yassılık indeksi deneyi yapılacak numuneye önce elek analizi deneyi yapılır ve elek analizi sonucuna göre malzemenin miktarı mm (2 ½ - 2 inç) elekten geçip 9,5 6,3 mm (3/8 1/4 inç) açıklıklı elekler üzerinde kalacak şekilde ayarlanır. Çizelge da verilen elekler kullanılarak, her elek arasından gerekli miktarda malzeme alınır. Her elek arasında kalan malzeme danelerinin, şablon üzerindeki kendi açıklığından geçip geçmediği el ile teker teker denenir. Her fraksiyonun yassı danelerinin ağırlığı tartılarak kaydedilir [117]. Çizelge Yassılık indeksi deneyi için gereken minimum malzeme miktarı [117] Elek Açıklığı mm inch Her Fraksiyon İçin Deneye Alınacak Minimum Malzeme Miktarı (kg) / , / , / /4 2, ,5 3/4-1/2 1 12,5-9,5 1/2-3/8 0,5 9,5-6,3 3/8-1/4 0,250 Her fraksiyonun yassı dane yüzdesi aşağıdaki formül yardımıyla ayrı ayrı hesaplanır. Fraksiyonlara ait yassı dane yüzdelerinin toplamı, malzemenin yassılık indeksini verir [117]. M 2 x 100 Yassı Dane Yüzdesi = (2.3) M 1 M 1 : Deneye alınan malzeme ağırlığı, (g), M 2 : Deneyde bulunan yassı malzeme ağırlığı, (g)[117] Cilalanma Deneyi (TS EN ) TS EN [120] e göre bu deney, yol kaplamalarında kullanılan iri agregalar için taş parlatma değerinin (TPD) (cilalanma değeri) tayin edilmesine yönelik bir deneydir. TPD, yol yüzeyindekine benzer şartlar altında, iri agregaların, araç lâstiklerinin sebep olduğu parlatma olayına karşı direncinin bir ölçüsüdür. Deney, 10 mm lik elekten geçen ve 7,2 mm lik ızgaralı elekte tutulan agregalar üzerinde gerçekleştirilir ve iki kısımdan ibarettir: 131

154 Deney numuneleri, hızlandırılmış parlatma makinesinde parlatma işlemine tâbi tutulur (Şekil 2. 37). Her bir numunenin eriştiği parlama derecesi, sürtünme deneyi ile ölçülür. TPD, daha sonra sürtünme tayinlerinden hesaplanır [120]. Sert ve pürüzlü agregalarda (bazalt, granit, vb), cilalanma değeri yüksektir. Çok sert olmayan ve pürüzlülüğü az olan agregalarda (kalker gibi) cilalanma değeri düşüktür. Cilalanma değeri yüksek agregalar ile yapılan kaplamanın pürüzlülüğü ve buna bağlı olarak kaymaya karşı direnci fazladır. Ancak kaymaya karşı direnç gradasyona ve karışım tipine de bağlıdır [1]. Yüzey tabakalarında iri agregaların cilalanmaya karşı direnci, PSV beyan olarak temsil edilir (örneğin, 68 olarak verilen cilalanmış taş değeri PSV 68 (beyan değer) e karşılık gelir) [75]. Şekil Cilalanma deney cihazı Soyulma Mukavemeti Deneyi (KTŞ Kısım 403 Ek-A) Soyulma deneyinde, su ve sıcaklık etkisiyle agrega bitüm adezyonundaki azalma belirlenir. Soyulma miktarı, kullanılan agrega cinsine (kalker, bazalt gibi) ve bitümlü bağlayıcı tipine bağlıdır. Soyulma mukavemeti düşük agregalarda, kullanılacak asfalt çimentosuna deneyle belirlenen oranda katkı maddesi eklenerek, soyulma mukavemeti arttırılır [1]. KTŞ kısım 403 Ek-A da [45] belirtildiği gibi, kırılmış agrega numunesinin 9,5-6,3 mm lik elekler arasında kalan kısmından 200 gram alınarak iyice yıkanır, saf su ile birkaç kere 132

155 çalkalandıktan sonra C lik etüvde kurutulur. Yıkanmış kurumuş malzemeden 100±0,5 gram numune beher içine tartılır ve ısıtılmak üzere 1 saat C C lik etüvde bekletilir. Diğer taraftan mıcır numunesi hangi tip bitümlü kaplamada kullanılacaksa, o kaplamada kullanılacak bitümlü bağlayıcıdan 5,0±0,1 gram 250 cm 3 lük bir beher içine tartılır. Bitümlü bağlayıcı ihtiva eden beher bir kum banyosuna yerleştirilir ve ısıtılır. Bitümlü bağlayıcı eriyince etüvde ısıtılmış mıcır derhal behere dökülür ve bir cam bagetle, bütün mıcır danelerinin üzeri homojen bir bitüm filmi ile kaplanıncaya kadar, kum banyosu üzerinde iyice karıştırılır. Beherdeki karışım, 10 cm çapındaki iki petri kabına eşit miktarda aktarılır ve kaplanmış mıcırların üzeri bagetle çok hafif darbelerle düzeltilir. 10 dakika laboratuar sıcaklığında bekletilir. Sonra petri kapları, saf su ile dolu derin bir tepsi içerisine batacak ve petri kaplarının üzerinde en az 3 cm su olacak, şekilde yerleştirilir. 24 saat süreyle bekletilmek üzere 60 0 C lik etüve konur. Bu sürenin sonunda petri kabı dışarı alınır, suyu değiştirilir, yandan gelen bir ışık altında bilhassa karışımın üst yüzü gözle incelenir. Deney sonunda tüm agrega danelerinin soyulmamış yüzeylerinin bütün yüzeye oranı, soyulmaya karşı dayanıklılık olarak verilir [45]. Aynı agrega ile menşei farklı fakat aynı asfalt sınıfında (Örneğin; AC 60/70 penetrasyolu) yer alan asfalt çimentoları ile deney yapıldığında dahi soyulma miktarı değişkenlik göstermektedir. Bu nedenle, uygulama sırasında şantiyeye gelen her parti bitümlü bağlayıcı ile soyulma deneyi yapılmalı ve soyulma mukavemeti arttırıcı katkı maddesi gerekip gerekmediği ve gerekli ise oranı doğru olarak belirlenmelidir [1] Özgül Ağırlık ve Absorbsiyon (Su emme) Deneyi (TS EN :2000) Prensip olarak, TS EN :2000 [121] ye göre dane yoğunluğu, kütlenin, hacme oranından hesaplanır. Kütle, deney numunesi kısmını, doygun ve yüzeyi kurutulmuş hâlde ve tekrar etüvde kurutulmuş hâlde tartmak suretiyle tayin edilir. Hacim ise, tel sepet metodundaki kütle indirgemesi veya piknometre metodundaki tartımlar yoluyla, yer değiştiren suyun kütlesinden tayin edilir. Genel olarak, tel sepet metodu; 31,5 mm ve 63 mm arasında dane büyüklüğüne sahip agregalara, piknometre metodu ise; 0,063 mm ve 31,5 mm arasında dane büyüklüğüne sahip agregalara uygulanır. Ancak tel sepet 133

156 metodu, 4 mm ilâ 31,5 mm arasında dane büyüklüğüne sahip agregalar için piknometre metoduna alternatif olarak kullanılabilir [121]. İri Agreganın Özgül ağırlığının Tayini: Bu tez çalışmasında incelenen üç ayrı tip kaba agreganın özgül ağırlıkları tel sepet metodu ile tayin edilmiştir. Malzemenin No.4 elek üzerinde kalan kısmından en az 2 kg alınır ve iyice yıkanır. 24 saat su içinde bırakılır. Numune su içinden çıkarılarak emici özelliği olan bir bez üzerine yayılır. Daneler üzerinde gözle görülebilecek su filmi kalmayana kadar ve büyük daneler teker teker olmak üzere kurutulur. Bu kurulama işleminde gözeneklerdeki suyun buharlaşmamasına özen gösterilir. Doygun-yüzey kuru hale gelmiş numune tartılır ve tartım kaydedilir (B). Numune, hemen tel sepete yerleştirilir ve tel sepet, suyun seviyesi, sepetin üst kısmından en az 50 mm yukarıda olacak şekilde 25 ± 1 C sıcaklıktaki ve 977 ± 2 kg/m 3 yoğunluktaki su ihtiva eden tanka daldırılır (Şekil 2. 38). Daldırmadan hemen sonra sepet, tankın tabanından yaklaşık 25 mm yukarıya kaldırılarak ve saniyede bir kez olmak üzere 25 defa bu yükseklikten düşürülerek, hapsolmuş hava, deney numunesi kısmından uzaklaştırılır. Tartım kaydedilir (C). Sudan çıkarılan numune bir tepsiye boşaltılarak 110 ±5 C lik etüvde değişmez ağırlığa kadar kurutulur. Etüvden çıkartılarak oda sıcaklığında 1-3 saat soğutulur. Kuru numune tartılır ve tartım kaydedilir (A) [1], [117], [121]. Şekil Tel sepet ve su sızdırmaz tank İri agreganın özgül ağırlığı aşağıdaki gibi hesaplanır [1], [117]. 134

157 A Hacim özgül ağırlık= (2.4) (B-C) B Doygun yüzey kuru hacim özgül ağırlık= (2.5) (B-C) A Zahiri (Görünür) özgül ağırlık= (2.6) (A-B) Burada; A : Etüvde kurutulmuş deney numunesi kısmının kütlesi, (g). B : Doygun-yüzey kuru numune kütlesi, (g). C : Doygun-yüzey kuru numunenin sudaki görünür kütlesi, (g). Agreganın absorbsiyon yüzdesi aşağıdaki eşitlik yardımıyla hesaplanır [117]. (B-A) Abs. % = x100 (2.7) A İnce Agreganın Özgül Ağırlığının Tayini: Karışım gradasyonu temsil edecek şekilde tartılarak 1000 gr veya daha fazla agrega karışımı hazırlanır. No.200 elekten yıkanarak bir tepsi içine konur. Üzeri su ile kaplanarak 24 saat bekletilir. İnce malzeme kaybına neden olmayacak biçimde suyu süzülür. Numuneyi doygun-yüzey-kuru hale getirmek için, sıcak hava akımı karşısında devamlı karıştırarak kurutma işlemine başlanır. Bu işlem malzeme karıştırılırken serbest dökülebilir hale gelene kadar devam edilir (Dar kısmı yukarı gelecek şekilde düzgün bir yüzeye oturtulan koninin içine malzeme taşacak şekilde konur. Serbest düşüşlü vuruşlarla malzeme sıkıştırılır ve koni dikey olarak kaldırılır. Eğer agreganın yüzeyi, rutubeti hala mevcutsa, agrega yığını kalıbın şeklini korur. Yığın yavaşça çökerse, agreganın doygun-yüzey kuru durumuna geldiği anlaşılır) (Şekil 2. 39). Sonra, bu haldeki 135

158 Şekil Metal koni malzemeden 500 gr alınır ve (A) ağırlığındaki piknometreye konur. Piknometre (Şekil 2. 40) Piknometre ile birlikte tartılır (C). Üzerine, numune seviyesini geçecek kadar su ilave edilir. Malzemenin hava kabarcıkları ya piknometre çalkanarak veya vakumlanarak alınır. Bu işleme hava kabarcığı çıkmayana kadar devam edilir. İşaret çizgisine kadar su ilave edilen piknometre 25 ± 1 C ye ayarlı su banyosuna yerleştirilir. Piknometre, içindeki suve malzeme 25 C ye ulaştıktan sonra su banyosundan çıkartılarak su seviyesinin işaret çizgisinde olup olmadığı kontrol edilir. Hemen kurulanarak tartılır ve tartım 0,1 hassasiyetinde kaydedilir (D). İnce agrega piknometreden bir kaba boşaltılır ve 110 ±5 C lik etüvde değişmez ağırlığa kadar kurutulur. Etüvden çıkartılarak oda sıcaklığında soğutulur ve tartılır. Tartım 0,1 gr hassasiyetinde kaydedilir (E) [117]. E Hacim özgül ağırlık= (2.8) B+C-A-D C-A Doygun yüzey kuru hacim özgül ağırlık= (2.9) B+C-A-D E Zahiri (Görünür) özgül ağırlık= (2.10) B+E-D Burada; A : Piknometre ağırlığı, (g). B : 25 C deki su dolu piknometre ağırlığı, (g). C : Piknometre ve doygun-yüzey kuru numune ağırlığı, (g). D : 25 C deki numune ve su dolu piknometre ağırlığı, (g). 136

159 E : Kuru numune ağırlığı, (g). C-A-E Abs. % = x 100 (2.11) E Şekil Piknometre Mineral Filler Zahiri Özgül Ağırlığının Tayini: Özgül ağırlık şişesi tartılır (A). Şişe ağzına kadar deminaralize su ile doldurulur ve 25 ± 0,1 C lik sıcaklıkta en az 60 dakika tutulur. Sonra su banyosundan çıkarılan şişe iyice kurulanarak sonra tartılır (B). Filler, 110 ±5 C lik etüvde 4 saat kurutulur. Etüvden çıkartılarak oda sıcaklığında soğutulur. Bir huni yardımıyla kuru ve temiz olan şişesinin üçte biri dolacak şekilde filler şişeye boşaltılır ve şişe kapatılarak tartılır (C). Daha sonra şişenin yarısına kadar su doldurulur, 5 dakika bir vakum desikatör veya su trombu ile düşürülmüş basınca (yaklaşık 50 mbar) maruz bırakarak içindeki hava çıkartılır (Şekil 2. 41). Hiçbir hava kabarcığı çıkmayana kadar bu işleme devam edilir. Daha sonra şişe ağzına kadar su ile doldurularak 25 ± 0,1 C lik su banyosunda en az 60 dakika bekletildikten sonra kapağı kapatılarak su banyosundan çıkartılır, kurulanır ve tartılır (D) [117]. 137

160 Şekil Özgül ağırlık şişesi Fillerin zahiri özgül ağırlığı aşağıdaki gibi hesaplanır [117]. C-A Fillerin zahiri özgül ağırlığı = (2.12) (B-A) (D-C) Burada; A : Piknometre ağırlığı, (g). B : 25 C deki su dolu piknometre ağırlığı, (g). C : Piknometre ve kuru numune ağırlığı, (g). D : 25 C deki numune ve su dolu piknometre ağırlığı, (g) Bitüm Deneyleri Penetrasyon Deneyi (TS EN 1426, ASTM D5) Penetrasyonun kelime anlamı, batma veya içe girme demektir. Bitümlü bağlayıcının sertlik veya kıvamlıkları belirlenir. Standart bir iğnenin, 25 C sıcaklık şartlarında, belirli bir yük (100 g) altında belirli bir süre (5 sn) asfalt çimentosu içine dikey olarak battığı mesafe 0,1 mm cinsinden bulunur. Penetrasyon değeri kıvamlılıkla ters orantılıdır. Penetrasyon yükseldikçe bitüm yumuşar. Kıvamlılık artıkça bitüm sertleşir. Deney sonunda okunan değer 100 ise, asfaltın penetrasyonu 100 demektir; yani iğne asfaltın içerisine 1 cm girmiş demektir [1], [62], [84]. 138

161 Yumuşama Noktası Deneyi (TS EN 1427, ASTM D36) Bitümlü bağlayıcının sıcaklığa karşı duyarlılığını ölçmek için (hangi sıcaklıkta bitümün akmaya başladığı) yüzük-bilya yöntemi ile yumuşama noktası olarak ifade edilen sıcaklığı belirlenir. Yumuşama noktası çok yüksek bitümlerin, viskozitesi de yüksek olduğundan, sıcak karışım yapım sıcaklıkları da yüksek olmaktadır. Yumuşama noktası; bir su banyosu içine yerleştirilmiş, üzerinde bir bilya bulunan, standart bir kalıp içerisindeki bitümlü maddenin belli bir hızla ısıtılmasıyla yumuşayan malzemenin tabana değdiği anda termometrede okunan sıcaklıktır [1], [62] Kuvvet Ölçümlü Düktilite Deneyi (TS EN 12589) Düktilitenin kelime anlamı uzama veya çekebilme demektir. Bitümlü bağlayıcının düşük sıcaklıkta (25 C, 13 C, 7 C gibi) kohezyondan oluşan (Cohesive) dayanımı düktilite ile belirlenir. Belirlenen sıcaklıktaki su banyosu içerisinde 50 mm/dk hız ile bitüm çekilerek kopma anındaki uzama miktarı cm olarak bulunur ve yük uzama eğrisinde deformasyon enerjisi hesaplanır. Düktilite yeteneği fazla olan asfalt çimentoları, düktilite değeri daha düşük olan asfalt çimentolarına göre daha üstün bir bağlama yeteneğine sahiptirler. Diğer yandan, çok yüksek düktilite değerine sahip asfaltlar ise, ısı değişimlerine karşı fazla duyarlık gösterirler. Bu nedenle, çeşitli asfaltların düktilite değerleri sınırlandırılmıştır [1], [62] Elastik Geri Dönme Deneyi (TS EN 13398) Bir bitüm numunesi, 25 C sıcaklıkta ve 50 mm/min lık sabit hızda, önceden belirlenmiş miktarda (200 mm) çekilir. Oluşturulan bitüm ipliği, iki yarım iplik elde etmek için ortadan ikiye kesilir. Uzama sonrası eski hale dönüş için önceden belirlenen süre geçtikten sonra, yarım ipliklerdeki kısalma ölçülür ve uzama miktarının yüzdesi olarak ifade edilir. Deneyde, düktilite aleti kullanılır. Deney, genellikle elastomerik modifiye bitümlere uygulanır, ancak diğer bitümlere de uygulandığından az miktarda geri dönme bulunur. Modifiye bitüm şartnamesine göre elastomerik modifiye bitümlerde elastik geri dönme minimum % 60 olmalıdır [1], [122]. 139

162 Parlama Noktası Deneyi (TS EN ISO 2592,TS 1171) Parlama noktası, normal olarak Cleveland açık kap metodu (EN 22592) ile tayin edilir. Parlama noktası, bir maddenin buharının alev temasında geçici olarak parladığı fakat yanmaya devam etmediği en düşük sıcaklık olarak tanımlanır. Parlama noktası, bitümlü bağlayıcının uygulama sırasında ısıtılırken meydana gelebilecek herhangi bir tutuşma ve alev alma riskini önlemek bakımında önemlidir. Parlama noktası, asfalt çimentoları ve SC sıvı petrol asfaltlarında Cleveland açık kabı ile MC ve RC sıvı petrol asfaltlarında Tagliabue kapalı kabı (15-74 C aralığı için) ile belirlenmektedir [1], [69] Özgül Ağırlık Deneyi (TS 1087) Bitümlü malzemenin özgül ağırlığı 25 C sıcaklıktaki, hacminin havadaki ağırlığının aynı sıcaklık ve aynı hacimdeki havası alınmış damıtma suyun ağırlığına oranıdır. Genellikle piknometre yöntemi ile özgül ağırlık belirlenir [1] Modifiye Bitümlerde Depolama Stabilitesi (TS EN 13399) Modifiye bitümler depolandığında polimer-bitüm ayrışmasının olup olmadığını belirlemek için uygulanan bir deneydir. Modifiye bitüm 3 gün 180 C de mezür içerisinde bekletilir ve daha sonra üst ve alt kısımdan örnek alınarak yumuşama noktası ve penetrasyon deneyleri yapılarak fark olup olmadığına bakılır [1] İnce Film Halinde Isıtma Deneyi, TFOT (TS EN ), Dönmeli İnce Film Etüvü Deneyi, RTFOT (TS EN ) Bitümün kısa süreli yaşlanmasını laboratuar ortamına taşımak amacıyla çeşitli yöntemler geliştirilmiştir. Bunlar içerisinde en çok kabul görenler İnce Film Halinde Isıtma Deneyi (TFOT=Thin Film Oven Test) ve Dönel İnce Film Halinde Isıtma Deneyi (RTFOT=Rolling Thin Film Oven Test) yöntemleridir. Bununla birlikte, referans metot olarak RTFOT metodu kullanılmalıdır. Deneyde, karışım hazırlama, serme-sıkıştırma sırasında bitümlü bağlayıcıda oluşan yaşlanma örneklenir. Deneyin amacı; yaşlanmış bitüm üzerinde fiziksel deneyler yaparak asfalta oluşan kütle kayıplarını belirlemektir. Bitümün yaşlanmasından dolayı bir kütle kaybı oluşur; ancak bazı asfaltlarda okside ürünler oluşumundan dolayı bir ağırlık artışı da söz konusudur. RTFOT deneyi; dairesel, dikey ve 140

163 kendi ekseni etrafında dönen 8 adet numune şişelerin üzerine takılabildiği bir taşıyıcıya sahip etüv içerisinde yapılır. Her birinin içerisine 35 g bitüm konulan şişeler taşıyıcı ile birlikte dönerken en alt konuma geldiklerinde hava üfleyici parça sıra ile her bir şişenin içerisine hava püskürtülerek numuneler 163 C sıcaklıkta 85 dakika süre ile yaşlandırılır [1], [69], [123], [124] Basınçlı Yaşlandırma Kabı (PAV) (AASHTO R 28) Basınçlı yaşlandırma kabı (PAV) sahadaki uzun süre yaşlanmayı temsil eder. Bu test sadece sıcaklık etkilerini gösterir, karışım, hava boşlukları, agrega tipi ve agrega absorbsiyon özelliklerinin etkilerini amaçlamaz. İşlem TFOT veya RTFOT sonrası bitümlü bağlayıcılar üzerinde yapılan işlemleri içerir. Eğer TFOT kullanıldıysa bitüm hazneleri direkt olarak PAV a transfer edilir. Eğer RTFOT kullanıldıysa bitüm numuneleri en az iki şişe karışımı bir araya getirilerek homojen bir karışım elde edilir [125]. Deneyde, her birine 50 gr olacak şekilde numune kaplarına konur. Numune kapları 10 adet numune kabı alabilen raflı numune taşıyıcıya yerleştirilir. Sonra basınçlı yaşlandırma kabına alınarak 2,2 MPa basınç altında 100 C de 20 saat süre ile yaşlandırılır. Böylece kaplamanın hizmet sırasında karşılaşacağı yaşlanma etkileri yansıtılmış olur [1] Dinamik Kesme Reometresi (DSR) Aleti ile Karmaşık Kesme Modülü ve Faz Açısı Tayini Deneyi (TS EN 14770, AASHTO T315) Bitümün davranışı, hem yükleme zamanına hem de sıcaklığa bağlı olduğu için ideal deney her iki faktörü de içermelidir. Dinamik Kesme Reometresi (The Dynamic Shear Rheometer) ile bitümlü bağlayıcıların zamana bağlı orta ve yüksek sıcaklıklarda reolojik özellikleri (karmaşık kesme modülü ve faz açısı) belirlenmektedir [1], [124]. DSR, bitümün viskoz ve elastik davranışını belirlemek amacıyla karmaşık kesme modülü (G*) ve faz açısını (δ) ölçer. G*; malzeme kesme gerilmesine maruz bırakıldığında deformasyona karşı gösterdiği dirençtir. Elastik (geri dönüşümlü) ve viskoz (geri dönüşümsüz) olmak üzere iki bileşenden meydana gelir. δ ise; geri dönüşümlü ve geri dönüşümsüz deformasyonların göreli miktarıdır. G* ve δ değerleri deney sıcaklığına ve yüklemenin frekansına bağlıdır [1]. 141

164 Kiriş Eğme Reometresi (BBR) Aleti ile Eğilme-Sünme Rijitliğinin Tayini Deneyi (TS EN 14771, AASHTO T313) BBR, bitümün düşük sıcaklıklardaki davranışını belirlemek amacıyla yapılır. BBR basit olarak bağlayıcının belirli bir sıcaklıkta ve sabit bir yük altında ne miktarda sünme veya defleksiyona maruz kaldığını gösterir [1] Agrega Karışım Oranlarının ve Gradasyonunun Belirlenmesi BSK tabakalarının yapımında kullanılacak agrega en az üç ayrı dane grubunun (kaba, orta, ince) karışımından oluşmalıdır. Ayrıca, ekonomik koşullarda göz önünde bulundurularak, yüzey tabakası olan aşınma tabakasında pürüzlülüğü arttırmak ve kaplamayı kaymaya karşı dirençli hale getirmek için; sert ve pürüzlü agrega kullanımı ve karışım gradasyonunda orta malzemeyi arttırarak oluşturulan kesikli gradasyon tercih edilmelidir [1]. Laboratuar karışım dizaynına esas olacak çeşitli dane grubundaki malzemelerin ortalama elek analizleri; konkasör ayarları tamamlanıp, sürekli çalışmaya başlandıktan sonra en az 10 adet elek analizinin ortalaması alınarak hesaplanmalıdır [45]. Üç ya da daha fazla agrega grubunun istenilen şartname gradasyonunu verecek şekilde karıştırılması için gereken oranlar değişik metodlarla belirlenebilmektedir. Öncelikle her agrega grubu için elek analizi yapılmakta, daha sonra da deneme-yanılma metodu ile karışım oranları saptanmaktadır. Karışım oranları ve karışım gradasyonunun nasıl belirlendiği aşağıdaki bir örnekle açıklanmıştır [1]. Örnek: Aşağıda Çizelge de verilen 1"-1/2", 1/2"-No.4 ve No.4"-0 üç ayrı agrega grubuna ait elek analizi sonuçlarına göre elde edilen gradasyonlar bulunmaktadır. Bu verilerden, binder tabakasında kullanılacak olan agregaların karışım oranları ile karışım gradasyonu bulunacaktır. Çözüm: Çizelge de bulunan agrega gruplarına ait karışım oranları, aritmetik işlem olarak deneme yanılma metodu ile bulunur. Elimizde üç bilinmeyenli denklem bulunmaktadır. 142

165 Çizelge Karışım oranlarını bulma amaçlı örneğe ait elek analizi sonuçları [1] % GEÇEN Elek Açıklığı KTŞ Binder X Y Z Limitleri İnç mm (1"-1/2") (1/2"-No.4) (No.4-0) Tolerans Şartname 1" /4" 19,0 81,7 83,2-96, /2" 12,50 25,9 100,0 60,3-76, /8" 9,50 1,0 92,4 100,0 49,9-67, No.4 4,75 0,9 11,7 96,1 31,2-49, No:10 2,00 0,7 3,0 62,3 20,6-38, No.40 0,42 0,7 1,0 27,0 8,2-21, No:80 0,18 0,7 0,8 16,1 5,2-13, No.200 0,08 0,6 0,8 12,3 2,0-6, "-1/2", agrega grubundan % X, 1/2"-No.4 agrega grubundan % Y ve No.4"-0 agrega grubundan % Z oranında malzeme kullanılacaktır. İnce malzemenin neredeyse tamamı No.4-0 fraksiyonundan geleceğinden önce bu malzemenin oranını (% Z) bulmak daha kolaydır. KTŞ No.4-0 fraksiyonu limitlerine göre % min.-% maks. oranlar; % 30-% 52 dir. Ortalama bu elekten geçecek miktar, (30+52)/2= % 41 dir. Çizelge deki No.4 eleğinden geçen malzeme miktarı yüzde olarak % 96,1 dir. 96,1xZ/100= 41 eşitliğinden Z= 43 bulunur. Şimdi No: 4-0 faksiyonundan % 43 oranında malzeme geçtiği kabul edildiğinde, No: 4-0 elekaltı eleklerden geçen yüzdeleri aynı oranla çarpıp şartname limitleri ortalaması içinde kalıp kalmadığına bakılmalıdır. No: 10 için 62,3x0,43=26,8 ortalama limit değer 30 No: 40 için 27x0,43=11,6 ortalama limit değer 15 No: 80 için 16,1x0,43=6,9 ortalama limit değer 9,5 No: 200 için 12,3x0,43=5,38 ortalama limit değer 5 Bulunan değerleri biraz daha ortalama değerlere yaklaştırmak için No: 4-0 (Z) oranı artırılıp % 46 yapalsın. Böylece Z=% 46 için; No: 10 için 28,7 No: 40 için 12,4 No: 80 için 7,4 No: 200 için 5,7 olarak hesaplanır. 143

166 No: 4-0 oranını belirlendikten sonra orta malzemenin 1/2"-No.4 fraksiyonunun oranı hesaplanır. KTŞ 1/2"-No.4 fraksiyonu limitlerine göre % min.-% maks. oranlar; % 48-% 70 dir. Ortalama bu elekten geçecek miktar, (48+70)/2= % 59 dur. Çizelge deki 3/8 eleğinden geçen malzeme miktarı yüzde olarak % 92,4 tür. 92,4xY/100+46= 59 eşitliğinden Y= % 14 bulunur. Z= % 46 ve Y= % 14 ise; X= =% 40 olur.bulunan karışım oranlarına göre karışım gradasyonu Çizelge deki gibi hesaplanır. Çizelge Karışım oranlarını bulma amaçlı örneğe ait karışım oranları hesabı [1] Elek Açıklığı %40X+%14Y+%46Z İnç mm 1, /4" 19,0 92,7 (81,7x0, ) 1/2" 12,50 70,4 (25,9x0, ) 3/8" 9,50 59,3 (1x0,4+92,4x0,14+46) No.4 4,75 46,2 (0,9x0,4+11,7x0,14+96,1x+0,46) No:10 2,00 29,4 (0,7x0,4+3x0,14+62,3x+0,46) No.40 0,42 12,8 (0,7x0,4+1x0,14+27x+0,46) No:80 0,18 7,8 (0,7x0,4+0,8x0,14+16,1x0,46) No.200 0,08 6 (0,6x0,4+0,8x0,14+12,3x0,46) Çizelge teki işyeri karışıma esas olacak gradasyon Şekil de ise grafik olarak gösterilmiştir. Çizelge Karışım oranlarını bulma amaçlı örneğe ait gradasyon [1] (N ELEK AÇIKLIĞI (1"-1/2") (1/2"-No.4) o:4-0) KTŞ BİNDER LİMİTLERİ TOPLAM % KULLANIM Tolerans Şartname 1" 25 mm /4" 19 mm 81, ,7 83,2 96, /2" 12,5 mm 25,9 100, ,4 60,3 76, /8" 9,5 mm 1,0 92,4 100,0 59,3 49,9 67, No.4 4,75 mm 0,9 11,7 96,1 46,2 31,2 49, No:10 2 mm 0,7 3,0 62,3 29,4 20,6 38, No.40 0,42 mm 0,7 1,0 27,0 12,8 8,2 21, No:80 0,18 mm 0,7 0,8 16,1 7,8 5,2 13, No.200 0,075 mm 0,6 0,8 12,3 6,0 2,0 6,

167 Şekil Karışım oranlarını bulma amaçlı örneğe ait gradasyon eğrisi [1] Sıcak Karışımların Marshall Metodu İle Dizaynı Giriş Bu bölümde, sıcak karışımın tanımı, karışım dizaynının amaçları, sıkıştırılmış kaplama karışım analizi yönteminin ana hatları, hesaplamalar için genel kavramlar ve formüller ile örnek bir Marshall sıcak karışım dizayn metodu verilmiştir [117] Sıcak Karışımın Tanımı En basit tabiriyle, iyi bir karıştırma ve işlenebilirlik sağlamak için agrega ve asfalt çimentosunun belirli bir sıcaklıkta karıştırılarak elde edilen ürüne sıcak karışım denmektedir [117] Karışım Dizaynının Amaçları Asfalt kaplama karışım dizaynının amaçları aşağıdaki gibi özetlenebilir [1], [117]. Segregasyona uğramaksızın uygun serimi sağlayacak bir işlenebilirliği verecek, ekonomik bir karışım ve agrega gradasyonunu belirlemektir. Trafik yükleri altında deformasyon göstermeyecek yeterlikte karışım stabilitesi oluşturmak, Sıkıştırılmış karışımda, kusma, akma ve stabilite düşüklüğü olmaksızın trafik altında oluşabilecek çok az miktardaki sıkışmaya imkan verecek, ancak karışım içinde rutubet ve fazla hava barındırmayacak ölçüdeki boşluğu sağlamak, 145

168 Sağlam (durabil) bir üstyapı elde etmek için gerekli bitüm miktarını belirlemek, Sıkıştırılmış Kaplama Karışımı Analizi Yönteminin Anahatları 1. Kaba ve ince agreganın hacim özgül ağırlıkları bulunur. 2. Asfalt çimentosunun ve mineral fillerin özgül ağırlıkları tayin edilir. 3. Kaplama karışımı içindeki agrega karışımının hacim özgül ağırlığı bulunur. 4. Gevşek kaplama karışımının maksimum özgül ağırlığı bulunur. 5. Sıkıştırılmış kaplama karışımının hacim özgül ağırlığı tayin edilir. 6. Agreganın efektif özgül ağırlığı hesap edilir. 7. Agreganın bitüm absorbsiyonu bulunur. 8. Kaplama karışımının efektif bitüm miktarı hesap edilir. 9. Sıkıştırılmış kaplama karışımı içindeki agregalar arası boşluk % si hesaplanır. 10. Sıkıştırılmış kaplama karışımı içindeki hava boşluğu % si hesaplanır. 11. Sıkıştırılmış kaplama karışımının asfaltla dolu boşluk % si bulunur. Yukarıda verilen maddeler, tüm karışım analizleri için geçerlidir. Marshall yönteminde de bu maddeler uygulandıktan sonra, gerekli stabilite ve akma deneyleri yapılmaktadır [117] Hesaplamalar için Gerekli Kavramlar ve Formüller. Bir agreganın özgül ağırlığı, o agreganın birim hacmindeki ağırlığın, aynı hacimde ve C deki suyun ağırlığına oranıdır. Danenin hacim tanımlamasına göre üç dane özgül ağırlık türü vardır [117]: 1. Zahiri özgül ağırlık 2. Hacim özgül ağırlık 3. Efektif özgül ağırlık [117]. Şekil e bakılarak yukarıda yazılan özgül ağırlıklar arasındaki ilişkiyi anlamak mümkündür. Zahiri özgül ağırlık, geçirimsiz boşluklarla beraber katı dane hacmini kapsar 146

169 (V s /(V s +V p ). Hacim özgül ağırlık, geçirimsiz ve geçirimli tüm boşluklarla beraber katı dane hacmini kapsar [V s /(V s +V p +V pp )] [117]. Efektif özgül ağırlık ise, asfalt absorbe eden boşluklar dışındaki tüm hacmi kapsar [V s /(V s +V p +V pp -V ap )] [117]. Katı Hacmi, V s Geçirimsiz Boşluklar Hacmi, V p Su Geçirimli Boşluklar Hacmi, V pp Asfalt Absorbe Eden Boşluklar Hacmi, V ap Asfalt Geçirmeyen-Su Geçiren Boşluklar Hacmi, V pp -V ap Şekil Agrega danesinin farklı özgül ağırlıkları arasındaki ilişki [117] Zahiri özgül ağırlık kullanıldığı zaman, asfaltın, su geçirimli tüm boşluklar tarafından absorbe edildiği kabul edilir. Eğer hacim özgül ağırlık kullanılırsa, asfaltın, su geçirimli boşluklar tarafından absorbe edilmediği kabul edilir. Efektif özgül ağırlık kavramı, agrega tarafından absorbe edilen asfalt miktarını dikkate aldığından, sıkıştırılmışasfalt kaplama karışımındaki boşlık hesabı için en doğru sonucunu verir. Asfalt absorbsiyonu çok düşük agregalarda, efektif özgül ağırlık yerine zahiri özgül ağırlığın kullanılması büyük bir hataya sebep olmaz [117]. Agrega Hacim Özgül Ağırlık ve Zahiri Özgül Ağırlık: Hacim özgül ağırlığı (G sb ), belirli bir sıcaklıkta agreganın, geçirgen olan ve olmayan boşluklarını içeren birim hacminin havadaki ağırlığının, aynı sıcaklıkta ve aynı hacimdeki havası alınmış damıtma (saf;destile) suyun ağırlığına oranıdır. Zahiri Özgül Ağırlık (G sa ), belirli bir sıcaklıktaki 147

170 agreganın, geçirimsiz boşluklarını içeren birim hacminin havadaki ağırlığının, aynı sıcaklıkta ve hacimdeki havası alınmış damıtma suyun ağırlığına oranıdır [1]. Agrega karışımı, her biri değişik özgül ağırlıklara sahip kaba agrega, ince agrega ve mineral fillerden oluştuğundan, toplam agrega hacim veya zahiri özgül ağırlığı aşağıdaki gibi hesaplanır [117]. G sb = veya G sa = % K+% İ+% F % K + % İ + % F G kb G ib G fa % K+% İ+% F % K + % İ + % F G ka G ia G fa (2.13) (2.14) Burada; G sb = Agrega karışımının hacim özgül ağırlığı G sa = Karışımının zahiri özgül ağırlığı % K, % İ, % F= Ssırasıyla kaba, ince ve filler agregaların ağırlıkça yüzdeleri G ka, G ia, G fa = Agregaların zahiri özgül ağırlıkları G kb, G ib = Agregaların hacim özgül ağırlıkları Agrega karışımının hacim özgül ağırlığı bulunurken, filler için zahiri özgül ağırlık kullanılması fazla bir hataya sebep olmaz. Mevcut imkânlarla filler hacim özgül ağırlığı doğru olarak tayin edilememektedir [117]. Agrega Efektif Özgül Ağırlık: Efektif özgül ağırlık, belirli bir sıcaklıkta agreganın, asfalt geçirimli boşlukları hariç geçirimli ve geçirimsiz boşlukları içeren birim hacminin havadaki ağırlığının, aynı sıcaklık ve hacimdeki havası alınmış damıtma suyun ağırlığına oranıdır [1]. Agrega efektif özgül ağırlık ise şu şekilde belirlenir [117]. 100 G ef = (2.15) 100+W a _ W a D T G b 148

171 G ef = Agrega efektif özgül ağırlığı (asfalt absorbe eden boşluklar hariç tüm boşluk hacimlerini içerir). W a = Agreganın yüzdesi olarak bitüm D T = Gevşek kaplama karışımının boşluksuz maksimum özgül ağırlığı (ASTM D 2041 deneyi ile bulunur) G b = Bitüm özgül ağırlığı Agrega tarafından absorbe edilen asfalt hacmi, absorbe edilen suyun hacminden daha azdır. Bunun sonucu olarak agreganın efektif özgül ağırlık değeri, hacim ve zahiri özgül ağırlık değerleri arasında olmalıdır. Efektif özgül ağırlık bu limitlrin dışına düştüğünde değerin yanlış olduğu varsayılmalıdır. Bu durumda ASTM D 2041 e göre yapılan D T deneyi yeniden gözden geçirilmeli veya tekrarlanmalıdır. Bu deneyin yapılmadığı durumlarda, hacim özgül ağırlık ve zahiri özgül ağırlık değerlerinin ortalaması alınarak efektif özgül ağırlık değeri bulunabilir [117]. Farklı Bitüm Miktarlarında Karışımın Maksimum Özgül Ağırlığı: Her bir bitüm yüzdesindeki hava boşluğu hesaplanırken, farklı bitüm yüzdelerindeki maksimum özgül ağırlığa ihtiyaç duyulur. Bitüm miktarının değişmesi, bitüm absorbsiyonunu önemli ölçüde değiştirmediğinden, her bitüm yüzdesi için maksimum özgül ağırlık, D T, aşağındaki formül ile ayrı ayrı hesaplanır [117]. 100+W a D T = (2.16) W a G ef G b D T = Kaplama karışımının boşluksuz maksimum özgül ağırlığı W a = Agrega ağırlığının yüzdesi olarak bitüm G ef = Agreganın efektif özgül ağırlığı G b = Bitümün özgül ağırlığı Bitüm Absorbsiyonu: G ef - G sb P ba = 100 x x G b (2.17) G sb x G ef 149

172 P ba = Absorbe edilen bitüm, agreganın ağırlıkça yüzdesi olarak G ef = Agreganın efektif özgül ağırlığı G sb = Agrega karışımının hacim özgül ağırlığı G b = Bitümün özgül ağırlığı [117]. Agrega tarafından absorbe edilen asfalt hacmi, absorbe edilen suyun hacminden daha azdır. Bunun sonucu olarak agreganın efektif özgül ağırlık değeri, hacim ve zahiri özgül ağırlık değerleri arasında olmalıdır. Maksimum teorik özgül ağırlık (D T ) deneyinin yapılmadığı durumlarda agreganın efektif özgül ağırlığı, hacim özgül ağırlık ve zahiri özgül ağırlık değerlerinin ortalaması olarak alınabilir [1]. Kaplama Karışımının Efektif Bitüm Yüzdesi: Efektif bitüm yüzdesi, toplam bitüm miktarının agrega tarafından absorbe edilen bitüm miktarı kadar eksiğidir. Bu, toplam bitüm miktarının agregaların dışını kaplayan kısmıdır ve kaplama karışımın performansına etki edecek bitüm miktarıdır [117]. P be = W a -P ba (2.18) P be = Agreganın ağırlıkça yüzdesi olarak efektif bitüm miktarı W a = Agreganın ağırlıkça ifadesi olarak bitüm P ba = Agreganın ağırlıkça yüzdesi olarak absorbe edilen bitüm Sıkıştırılmış Kaplama Karışımındaki VMA Yüzdesi: VMA, agregalar arası boşluk yüzdesi, efektif bitüm miktarını ve hava boşluğunu içeren, sıkıştırılmış kaplama karışımının agrega daneleri arasındaki boşluk olarak tanımlanır ve toplam hacmin yüzdesi olarak hesaplanır. VMA, agreganın hacim özgül ağırlığı esas alınarak hesaplanır, sıkıştırılmış kaplama karışım hacminin yüzdesi olarak ifade edilir. Böylece VMA, sıkıştırılmış kaplama karışımının hacminden agreganın hacim özgül ağırlığı ile hesaplanan hacminin çıkarılmasıyla hesaplanır [117]. Eğer karışım kompozisyonu agrega ağırlığının % si olarak bulunmuşsa [117]; D p 100 VMA = x x 100 (2.19) G sb 100+W a 150

173 VMA= Agregalar arası boşluk yüzdesi D p = Sıkıştırılmış kaplama karışımının hacim özgül ağırlığı (ASTM D 1188 veya D 2726) G sb = Agrega karışımının hacim özgül ağırlığı W a = Agreganın yüzdesi olarak bitüm Sıkıştırılmış Karışımındaki Hava Boşluğu ve Asfaltla Dolu Boşluk Yüzdesinin Hesaplanması: Sıkıştırılmış kaplama karışımı içindeki hava boşluğu V h, kaplanmış agrega daneleri arasındaki küçük hava boşluklarından ibarettir [117]. D T - D p V h = x 100 (2.20) D T VMA - V h V f = x 100 (2.21) VMA V h= Toplam hacmin yüzdesi olarak sıkıştırılmış karışımındaki içindeki hava boşluğu D T = Kaplama karışımının maksimum özgül ağırlığı D p = Sıkıştırılmış karışımın (briketin) hacim özgül ağırlığı V f= Asfaltla dolu boşluk [117] Marshall Dizayn Metodu (Ana Hatlarıyla) Bu metot, Marshall aleti yardımıyla bitümlü kaplama karışımlarından hazırlanan silindirik briketlerin yanal yüzlerine yükleme yaparak plastik akmaya karşı direncin ölçümünü kapsar ve asfalt çimentosu, sıvı petrol asfaltı veya katran ile maksimum dane boyutu 25,4 mm ye (1") kadar olan agregalar için kullanılır [117]. Marshall Karışım Dizaynının Aşamaları sırası ile aşağıda özetlenmiştir [1], [117]: Yukarıda bölümünde anlatılan, kaba ve ince özgül ağırlık deneyleri ile filler zahiri özgül ağırlık deneylerinin yapılması. 151

174 Agrega gruplarının yaş metoda göre elek analizinin yapılması ve taş ocağında yapılan 15 günlük elek analizi sonuçları ile karşılaştırılarak dizayna esas gradasyonların belirlenmesi [1]. Yukarıda bölümünde anlatılan agrega karışım oranlarının ve karışım gradasyonunun ilgili şartname gradasyon limitleri içerisinde kalacak şekilde, hesaplanması ve briket agregası tartımı için gerekli hesapların yapılması 1150 gr agrega numunesi tartarak ayrı ayrı tepsilere konulması, tepsilerin etüve konulması karıştırma sıcaklığına kadar ısıtılması (Şekil 2. 44) [117]. Şekil Agregaların ısıtılması Asfalt çimentosu, katranlı karışımların (28 C) ve sıvı petrol asfaltlı karışımlar (14 C yi geçecek şekilde) ısıtılması (Şekil 2. 45). Şekil Bitümlü malzemenin ısıtılması 152

175 Agrega ile bitümün karıştırılması (mekanik olarak veya elle veya hem mekanik hem elle karıştırma) (Şekil 2. 46). Şekil Karışımın karıştırılması Beklenen optimum bitüm ile optimum bitümün ± 0.5 ve ± 1.0 bitüm değerlerinde, her bitüm yüzdesi için en az 3 briket (102 mm çapında, 64 mm yüksekliğinde silindirik numuneler) hazırlamak için kalıpların hazırlanması (kalıbın temizlenmesi ve dibine uygun kesilmiş filtre kağıdı veya normal kağıt konulması), tüm karışımın kalıba dökülmesi, ilgili şartnameye göre, Marshall tokmağı ile 2x75 ya da 2x50 (alt+üst) darbe uygulanarak briketlerin sıkıştırılması (Şekil 2. 47) [117]. Şekil Karışımın kalıba dökülmesi ve, Marshall tokmağı ile briketin sıkıştırılması Sıkıştırmadan sonra briketin numune çıkarıcısına yerleştirilmesi, numunenin çıkarılması, oda sıcaklığında temiz bir yerde bir gece bırakılması sonra, briketlerin 153

176 yüksekliklerinin ölçülmesi (Şekil 2. 48) ve daha sonra da havada, suda ve doygunyüzey kuru ağırlıkları tartılıp, briketlerin hacim özgül ağırlıklarının belirlenmesi. Şekil Hidrolik numune çıkarıcı ve briketlerin yüksekliklerinin ölçülmesi Briketlerin Yüksekliklerinin Belirlenmesi Standart briket yüksekliği 63,5 mm olup mukavemet değeri bu standart yüksekliğe göre değerlendirilir. Bitümlü Karışımlar Laboratuar El Kitabı [117] nin 156. sayfasında, 63,5 mm olan standart briket yüksekliğine karşılık gelen katsayı 1'dir. Briketin ölçülen stabilitesi ile numunenin yüksekliğine bağlı katsayının çarpımı, 63,5 mm yüksekliğindeki (standart) brikete göre düzeltilmiş stabilite değerini verir. Bunun için bir setteki her briketin değişik yerlerinden üç okuma alınır ve bu okumaların ortalaması briket yüksekliği olarak Marshall deney formuna kaydedilir. Briketlerin Hacimlerinin Belirlenmesi Briketlerin önce havadaki ağırlıkları (A) sonra sudaki ağırlıkları (C), sudan çıkarılıp kuru bir bezle kurutulduktan sonra hassas bir şekilde tartılarak, doygun yüzey kuru ağırlıkları belirlenir (B). Briketin hacmi (V), briketin doygun yüzey kuru ağırlığından sudaki ağırlığının çıkarılması ile elde edilir [117]. V = B-C (2.22) Briketlerin Yoğunluğu Briketin hacim özgül ağırlığı (Dp), briketin havadaki ağırlığının hacmine oranıdır. B D p = (2.23) V 154

177 Bitüm yüzdeleri aynı olan (aynı setteki) briketlerin hacim özgül ağırlıkları arasındaki fark 0,02 den fazla olmamalıdır [1]. Karışımın maksimum teorik özgül ağırlık deneyi için, beklenen optimum bitüm yüzdesinde ilave iki numune daha hazırlanması ve deneyin yapılması [1]. Yükseklikleri ölçülen briketler üzerinde Marshall stabilite ve Akma deneyinin yapılması (Numunelerin istenilen sıcaklığa (21,1 37,8 C) getirmek için dakika su banyosunda (Şekil 2. 49) veya 2 saat etüvde bekletilmesi gerekir. Her, Şekil Su banyosunda deney için beklemeye alınmış numuneler briket sırayla su banyosundan veya etüvden çıkartılarak, Şekil 2. 50'de gösterilen deney aletindeki kırma kafasının alt bölümüne yerleştirilir, alet sıfırlanır ve aletin üst kafası 50,8 mm/dk'lık sabit bir hızla, maksimum yüke erişene kadar yüklenerek deformasyona karşı dirençler ölçülür. Maksimum yük değeri, stabilite değeri olarak alınır ve gerekirse briket yüksekliklerine bağlı olarak değişen düzeltme faktörü uygulanır. Maksimum yük anındaki deformasyon değeri plastik akma olarak anılır [117]. Şekil Marshall deney aleti 155

178 Deney aletinin çene kısımları numune çevresini sarmakta fakat tamamen kapatmamaktadır. Silindirin iki yanı serbesttir. Dolayısıyla, deney sırasında numune içerisindeki gerilme dağılımı aşırı karmaşık olmaktadır. Marshall deneyinde numunenin göçmeden taşıyabileceği maksimum yük Marshall stabilitesi ve göçme anına kadar oluşan deformasyon miktarı ise Marshall akması olarak adlandırılır [42]. Asfalt kaplama teknologlarının çoğu, TMA karışımı için Marshall stabilite ve akma deneyinin uygun bir dayanım deneyi olmadığına inanmaktadır. Avrupa daki çalışmalar, TMA karışımlarının tekerlek izi oturmasına karşı direncinin değerlendirmesinde 3 eksenli ve tekerlek izi deneylerinin kullanılabilecek potansiyel deneyler olduğunu göstermiştir. Ancak gerekli deney kriterlerini geliştirmek için ilâve çalışmalara ihtiyaç duyulmaktadır [64]. Marshall formuna işlenen tüm deney ve ölçüm sonuçlarına göre, her bitüm yüzdesi için briketlerin ortalama yükseklikleri, Dp ler (pratik yoğunluk) hesaplandıktan sonra, Dt (teorik özgül ağırlık), Vh (hava boşluğu), VMA, Vf (asfaltla dolu boşluk), ortalama akma ve stabilite değerleri, briket yüksekliğine göre düzeltilmiş stabilite hesaplanması [1]. Briketlerin, yoğunluk, boşluk ve stabilite analizleri yapıldıktan sonra, Dp-Wa, Stabilite-Wa, Vf-Wa, Vh-Wa Akma-Wa, VMA-Wa grafiklerinin çizilmesi [1]. Boşluk miktarının ilgili şartname kriterlerine uygun olup olmadığının belirlenmesi (TMA tabakası için %3 boşluk miktarı) [1]. Boşluk değeri esas alınarak diğer değerlerin ilgili şartname kriterlerine uygun olup olmadığına bakılır [1]. En yüksek stabiliteye karşılık gelen bitüm miktarı, en yüksek D p ye karşılık gelen bitüm miktarı, V f grafiği şartname ortalama değerden indirilen dikmeye karşılık gelen bitüm miktarı ile V h grafiği şartname ortalama değerden indirilen dikmeye karşılık gelen bitüm miktarı ortalamaları alınarak, dizayn optimum bitüm değeri bulunur. D p için W a + V f için W a + V h için W a + Stabilite için W a Optimum Bitüm % si= (2.24) 4 156

179 Ayrıca, karışımın kullanılacağı bölgenin iklim koşullarında göz önünde bulundurularak bitüm miktarı belirlenir. Soğuk bölgelerde, durabilite ve düşük sıcaklık çatlaklarına karşı dayanıklı bir tabaka oluşturmak için bitümü daha zengin fakat kusma meydana getirmeyecek karışımlar, sıcak bölgeler için plastik deformasyonu azaltacak ancak yeterli durabiliteyi sağlayacak karışımlar oluşturulmalıdır [1] Marshall Dizayn Metodu ile Sıcak Karışım Dizayn Örneği Bu örnekte, KTŞ ye göre bitümlü temel Tip-A dizaynı yapılmıştır [117]. Elek Analizi Ortalamaları: Şantiyede üretilen agregalara ait on günlük elek analizi ortalamaları Çizelge da gösterilmektedir [117]. Çizelge Bilümlü temel Tip-A dizaynı örneğine ait elek analizi ortalamaları [117] % GEÇEN Elek Açıklığı İnç mm (1 1/2"-1/2") (1/2"-No.4) (No.4-0) 1 1/2" 37, ,7 3/4" 19,0 35,9 100,0 1/2" 12,50 6,8 92,3 3/8" 9,50 1,8 60,8 No.4 4,75 1,2 9,0 100,0 No:10 2,00 1,2 4,4 66,7 No.40 0,42 1,1 4,4 29,4 No:80 0,18 1,0 4,1 20,8 No.200 0,08 0,9 4,0 11,0 Karışım Gradasyonu, Tolerans ve Şartname Limitleri: Bu malzemeler ağırlıkça; 1 1/2"-1/2" fraksiyonu=35 (X); 1/2"-No.4 fraksiyonu=30 (Y); No.4-0 fraksiyonu=35 (Z) oranlarında karıştırıldıklarında karışım gradasyonu KTŞ [45] nin 406. Kısmında verilen Bitümlü Temel Tip A gradasyon limitlerine içine girmektedir (Çizelge 2. 31) [117]. 157

180 Çizelge Bilümlü temel Tip-A dizaynı örneğine ait karışım gradasyonu [117] Elek Açıklığı %35*X+%30*Y+%35*Z BT Tip-A İnç mm Karışım Gradasyonu Şartname 1 1/2" 37,5 100 (100x0, Limitleri 1" 25 85,5 (58,7*0, ) /4" 19,0 77,6 (35,9*0, ) /2" 12,50 65,1 (6,8*0,35+92,3*0,3+35) /8" 9,50 53,9 (1,8*0,35+60,8*0,3+35) No.4 4,75 38,1 (1,2*0,35+9*0,3+35) No:10 2,00 25,1 (1,2*0,35+4,4*0,3+66,7*0,35) 8-22 No.40 0,42 12,0 (58,7*0, ) 6-14 No:80 0,18 8,9 (58,7*0, ) 2-7 No.200 0,08 5,4 (58,7*0, ) 2-7 Her Briket İçin Agrega Tartımları: Marshall metoduna göre deneye alınacak malzemenin maksimum dane boyutu 1" olmalıdır. Bu örnekteki malzemenin maksimum dane boyutu 1 1/2" olduğundan, 1 1/2"- 1" arasında kalan miktar kadar, 1"-3/4" arası artırılır. Her briket için 1150 gr. Agrega tartılacaksa, Çizelge de gösterildiği gibi miktarlar ayarlanır. No.4-0 arası ise olduğu gibi deneye alınır. Çizelge Bilümlü temel Tip-A dizaynı örneğine ait tartılacak miktarlar [117] Elek Açıklığı İnç mm %35*X+%30*Y+%35*Z Karışım Her Elekte Kalan % Gradasyonu % 158 Tartılacak Miktar (gr) ,0 3/4" 19,0 77,6 22,4 1150*22,4/100 = 258 1/2" 12,50 65,1 12,5 1150*12,5/100 = 144 3/8" 9,50 53,9 11,2 1150*11,2/100 = 129 No.4 4,75 38,1 15,8 1150*15,8/100 = 181 No:10 2,00 25,1 1150*38,1/100 = 438 No.40 0,42 12,0 38,1 No:80 0,18 8,9 Toplam gr = No.200 0,08 5,4 Agrega ve Bitüm Deney Sonuçları: Bitüm özgül ağırlığı = 1,042 Bitüm penetrasyonu = 75 Kaba agrega hacim özgül ağırlığı = 2,704 gr/cm 3 Kaba agrega zahiri özgül ağırlığı = 2,782 gr/cm 3

181 İnce agrega hacim özgül ağırlığı = 2,732 gr/cm 3 İnce agrega zahiri özgül ağırlığı = 2,826 gr/cm 3 Filler zahiri özgül ağırlığı = 2,786 gr/cm 3 Agrega karışımının efektif özgül ağırlığı = 2,752 gr/cm 3 Kaba agrega yüzdesi, % K = ,1 = % 61,9 İnce agrega yüzdesi, % İ = 38,1 5,4= % 32,7 Filler yüzdesi, % F = % 5,4 100 Agrega karışımının hacim özgül ağırlığı G sb = =2,717 gr/cm 3 61,9 + 32,7 + 5,4 2,704 2,732 2, Agrega karışımının zahiri özgül ağırlığı G sa = =2,796 gr/cm 3 61,9 + 32,7 + 5,4 2,782 2,826 2,786 2,752-2,717 Agreganın bitüm absorbsiyonu, P ba = 100 x = % 0,49 2,752 x 2,717 Hesaplar: Bu bölümde sadece % 2,5 bitüm yüzdesindeki briketler açıklanmıştır. Diğer bitüm yüzdelerindeki briketlerin deney sonuçları Çizelge te verilmiştir [117]. 1. briket için; D p = Sıkıştırılmış karışımın (briketin) hacim özgül ağırlığı Havadaki Ağırlık 1170,3 D p = = = 2,380 gr/cm 3 Doy.Yüz.K.Ağ.-Sudaki Ağırlık 1184,-692,3 Diğer iki briketin hacim hacim özgül ağırlığı 2,396 gr/cm 3 ve 2,387 gr/cm 3 olarak hesaplanır. Belli bir bitüm yüzdesinde briketlerin en yüksek ve en düşük D p değerleri arasındaki fark en fazla 0,020 olmalıdır. Bu bitüm yüzdesi için fark 2,396-2,38=0,016 < 0,020 olduğundan, üç briketin D p ortalaması alınır. Eğer bu fark 0,020 den büyük olsaydı, ortalamaya alınmayacak D p değerinin seçimi için ayrıca, stabilite değerine bakmak gerekirdi [117]. 159

182 Buna göre; 2,380+2,396+2,387 Ortalama D p = = 2,388 gr/cm W a 100+2,5 Maks. Teorik Öz.Ağ., D T = = = 2,646 gr/cm W a ,5 G ef G b 2,752 1,042 D T D p 2,6446-2,388 Hava boşluğu % si, V h = 100 x = 100 x = % 9,77 D T 2,6446 Agregalar arası boşluk (VMA); D p 100 2, VMA = x x 100 = x x 100 = % 14,27 G sb 100+W a 2, ,5 Asfaltla dolu boşluk % si; VMA - V h 14,27-9,77 V f = x 100 = x 100 =% 31,6 VMA 14,27 Grafiklerin Çizimi ve Optimum Bitüm Yüzdesindeki Deney Sonuçları: Her briket için gerekli yoğunluk, boşluk ve stabilite analizleri yapıldıktan sonra (Çizelge 2. 33) D P % Bitüm V f % Bitüm V h % Bitüm Stabilite % Bitüm Akma % Bitüm VMA % Bitüm 160

183 grafikleri çizilir (Şekil 2. 51). İlk dört grafikten elde edilen optimum bitüm değerlerinin (en yüksek stabiliteye karşılık gelen bitüm miktarı + en yüksek D p ye karşılık gelen bitüm miktarı + V f grafiği şartname ortalama değerden indirilen dikmeye karşılık gelen bitüm miktarı + V h grafiği şartname ortalama değerden indirilen dikmeye karşılık gelen bitüm miktarı) ortalaması alınarak, dizayn optimum bitüm değeri bulunur. Burada verilen dizayn örneğine göre; 3,5 + 3,5 + 4,7 + 4,7 Optimum bitüm = = % 4,1 4 Daha sonra plentin çalışmasına esas alınmak üzere,optimum bitümdeki deney sonuçları alınır. Yapılan örneğe göre bu sonuçlar şöyledir (Şekil 2. 51). Stabilite = 1164 kg. (KTŞ [45] e göre min. 600) D P = 2,427 gr/cm 3 V f = % 57,1 (KTŞ [45] e göre min. 55; maks. 70) V h = % 6,1 (KTŞ [45] e göre min. 4; maks. 7) Akma = 3,7 mm (KTŞ [45] e göre min. 2; maks. 5) Filler / Bitüm =1,32 161

184 Çizelge 2.33 Marshall örneği deney formu 162

185 Şekil Marshall örneğine ait grafikler [117] 163

186 2.7.5 Karışımın Şantiyede Uygulanması ve İşyeri Karışım Formülünün (İKF) Hazırlanması İşyeri karışım formülü, laboratuar karışım dizaynına göre plentin ayarlanmasından sonra üretilen karışımın fiziksel özelliklerinin belirlenmesi ve sıkışma kontrolune esas olacak yoğunluğun tespitini kapsar. Plentin üretime geçmesinden sonra elde edilen karışımdan en az 6 briket hazırlanır ve KTŞ de belirtilen dizayn kriterlerinin sağlanıp sağlanmadığına kontrol edilir. Karışımın fiziksel özellikleri şartnameye uygun ise briketlerin ortalama yoğunlukları sıkışma kontrolüne esas alınır [117]. Konkasörde üretilen her boyut agregadan günlük olarak numuneler alınarak yaş elek analizi ile gradasyon belirlenir. Plentte karışım üretilmeye başlandığında plent ayarlarını yapabilmek için, soğuk silolardan numuneler alınarak gerekli oranların sağlanıp sağlanmadığı kontrol edilir. Sıcak silolardan numune alınarak gradasyon belirlenir ve sıcak silo oranları hesaplanır. Karışım dizaynında verilen oranlar soğuk silo oranlarıdır [1]. İKF hazırlanmasının aşamaları aşağıda verilmektedir [1]: Dizayn raporunda belirlenen karışım oranlarına göre soğuk silo ayarları yapılır. Soğuk silolardan ve banttan numuneler alınarak gradasyona bakılır. Sıcak silolardan numune alınarak dizayn karışım gradasyonuna uygun sıcak silo karışım oranları belirlenir. Dizayn raporunda belirtilen optimum bitüm ile karışım hazırlanır. Karışımdan numune alınarak 6 adet Marshall briketi hazırlanır. Briketler üzerinde yoğunluk, Stabilite, akma, % boşluk, % asfaltla dolu boşluk, % VMA deneyleri yapılır. KTŞ [45] e göre işyeri karışım yoğunluğu tayini için, 6 Marshall briketi yoğunluğunun ortalaması alınmalıdır. Her bir biriketin yoğunluğu ile ortalama yoğunluk arasında karşılaştırma yapılmalı ve farkı den fazla değerler atılmalı, ikiden fazla atılmış değer olmaması sağlanmalıdır. Geride kalan değerlerin ortalaması işyeri karışım yoğunluğu olarak belirlenecektir. Bu yoğunluk değeri sıkışma kontrolüne esas olur. İKF sonucu bulunan yoğunluk değeri dizayn yoğunluk değerinin ± si olur [45]. 164

187 D p arazi Sıkışma % si= x 100 (2.25) [1]. D p İKF Nükleer Yoğunluk Metodu Gerekli yoğunluğun elde edilmesi için karışımın yerindeki yoğunluğu yapım sırasında sürekli kontrol edilmelidir. Mevcut şartnamelerde yerindeki yoğunluk, maksimum teorik yoğunluğun en az % 97 sine ulaşması gerekmektedir. Kaplamanın yoğunluğu nükleer yoğunluk aleti kullanılarak izlenebilir. Ancak TMA da ölçülen nükleer cihaz sonuçları, geleneksel bitümlü sıcak karışımda da olabildiği gibi yeterince hassas değildir. Bunun nedeni, TMA yüzeyinin daha pürüzlü bir dokuya sahip olmasıdır. Cihazın iyi kalibre edilmesi ve periyodik olarak kaplamadan alınan karotlarla kontrol edilmesi gereklidir. Ayrıca cihazın yüzeye tam oturması için kum kullanılmasıyla cihazın hassasiyeti arttırılabilmektedir. Karotların alındığı ve buna paralel olarak nükleer aletle ölçümlerin yapıldığı yerler, rastgele metodla seçilmelidir. Düşük hava boşluklarında daha yüksek geçirgenlik oluştuğundan, karot yoğunluklarının ölçülmesine özen gösterilmelidir [45] Ekstraksiyon Deneyi Yapımı tamamlanmış bir sıcak karışım kaplamadaki bitümün uygun miktarda kullanılıp kullanılmadığının tesbiti için ekstraksiyon deneyi yapılır. Ekstraksiyon, sıkıştırılmış sıcak karışımdaki bitüm yüzdesinin tayini için malzemenin agrega ve bitüm olarak ayrılması demektir. Yeni yapılan bir yolun optimum asfalt içeriğini taşıması son derece önemlidir. Dolayısıyla yeni yapılan karayollarında kontrollerden birisi de agrega ve asfalt yüzdesinin belirlenmesidir. Karışımların asfalt çimento yüzdesi, asfalt betonunun fiziksel karakteristikleri ve kaplamanın uzun ömürlü olması için önemlidir. Çok fazla asfalt çimentosu içeriği karışımda stabilite problemlerine neden olurken, çok az asfalt çimentosu içeriği de karışımın dayanıklılığını düşürmektedir. Asfalt betonunun, agrega ve bitüm olarak ayrılması işleminde çeşitli çözeltiler kullanılır. Fakat bunların bazılarının çevre için tehlikeli olduğu uzmanlar tarafından belirtilmektedir. Asfalt karışımlarının ayrıştırılmasında solvent olarak kullanılan trikloretilen (TCE) maddesinin kanserojen etkisi olduğu ve ozon tabakasını zayıflattığı tesbit edildiğinden yakın gelecekte yasaklanması muhtemeldir [1], [126]. 165

188 Santrifüjlü ya da ısıtıcılı cam ekstraktür aleti kullanılarak deney yapılabilir. Santrifüjlü ekstraktör ile deney daha kısa zamanda bitmekte ancak filler kaybı yüksek olmaktadır. Isıtıcılı cam ekstraktör ile deney yaklaşık 2-4 saat sürmekte ancak filler kaybı daha az olmaktadır [1]. Bitüm yüzdesi tayini deneyinin, yaygın olarak kullanılan cam ekstraktör ile yapılışı aşağıda özetlenmiştir [1]. Karışımın D maks na göre uygun miktarda malzeme, filtre kâğıdı yerleştirilmiş tel sepet içine konulur. Cam silindire ayrıştırıcı, trikloretilen, seviyesi tel sepetin koni ucundan aşağıda olacak miktarda konulur. Tel sepet cam silindire yerleştirilir. Yoğunlaştırıcı cam silindirin üzerine yerleştirilir ve yoğunlaştırıcı içinden sürekli soğuk su geçmesi sağlanır. Cam silindirin altında bulunan ısıtıcının sıcaklığı, ayrıştırıcı yavaşça kaynayacak ve yoğunlaştırıcıdan sepet içine düzenli bir akış sağlanacak şekilde ayarlanır. Etilen kaynamaya başladığında buharlaşan kısmı üsteki soğuk yoğunlaştırıcıya çarparak yoğunlaşır ve karışımın üstüne damlamaya başlar ve karışımın içindeki bitümü ayrıştırır. Sepetin alt konik ucundan etilenin rengi, açık kehribar, görünene kadar işleme devam edilir. Daha sonra bitümü alınmış agrega tel sepetten çıkartılarak etileni uçması için oda sıcaklığında bir süre bekletildikten sonra 110±5 C lik etüvde sabit ağırlığa kadar kurutulur. Daha sonra karışım ve agrega ağırlığında, bitüm miktarı hesaplanır. Gradasyonun belirlenmesi isteniyorsa, deneyden çıkan agreganın elek analizi yapılır. Agregayı yıkama sırasında, ince danelerin yüzmemesi için, bir miktar, çok köpürme oluşturmayacak, sıvı bulaşık deterjanı kullanılır [1]. Bitüm yüzdesi tayini sırasında, karışımdaki bir miktar filler malzemesi etilen ve bitümle birlikte filtre kağıdından süzülür. Bu nedenle, bitüm miktarı ve agrega gradasyonu hesaplanırken filler kaybının dikkate alınması gerekir, Filler kaybı her farklı karışım, filtre kâğıdı ve ekstraktör için önceden belirlenmelidir [1]. KTŞ ye göre ekstrakte edilen TMA numunesinde aranan toleranslar Çizelge te verilmiştir [45]. 166

189 Çizelge Ekstrakte edilmiş TMA numunelerinde gradasyon toleransları [45] Elek boyutu mm inch Toleranslar % geçen 12,5 ½ ±4,0 9,5 3/8 ±4,0 4,75 No. 4 ±3,0 2,36 No. 8 ±3,0 0,6 No. 30 ±3,0 0,3 No. 50 ±3,0 0,075 No.200 ±2,0 Bitüm içeriği % ±0, Schllenberger Bitüm Süzülme Deneyi (Taş Mastik Asfalt için) Schellenberger bitüm süzülme deneyi; Almanların geliştirdiği bir deney yöntemi olup, uluslararası düzeyde geçerli başka bir deney yöntemi olmadığı için yaygın olarak kullanılmaktadır. Asfaltta süzülme deneyi NCAT tarafından geliştirilerek önerilen bir deneydir. Bu deney hem şantiye kontrolü hem de bir laboratuar dizayn deneyi olarak geliştirilmiştir. Deney çeşitli stabilizörler için uygulanabilir şekilde tasarlanmıştır [47], [64]. 135 C ± 5 C de hazırlanan 1000 g TMA karışımı 1000 ml lik cam behere konularak 0,1 g hassasiyetinde tartılır. Beher, üzeri kapatıldıktan sonra 1 saat + 1dk süre ile 170 C sıcaklıktaki etüvde bekletilir. Bu sürenin sonunda etüvden çıkartılır ve karışım beheri sarsmadan boşaltılır, boşaltılan kısım 0,1 g hassasiyette tartılır ve ağırlık kaybı yüzde olarak hesaplanır. KTŞ ye göre bitümün süzülmesi (% ), maks. 0,3 olmalıdır [45] Taş Mastik Asfalt Karışımlarına Uygulanan Performans Deneyleri Beuving [127], çalışmasında bazı test metotlarının iki farklı yaklaşımla standartlaştırıldığından bahsetmektedir. Ampirik yaklaşım, asfalt betonunu performans ilişkili testlere dayalı ilave şartlar ile kullanılan malzemelere ait şartlar ve reçeteler ile tanımlar. Bu şartlara komposizyon, gradasyon, bağlayıcı içeriği ve katkılar, Marshall değerleri, bitüm ile dolu boşluk, mineral agregalarda boşluk gibi kısıtlar örnek verilebilir. Temel yaklaşım ise performansa dayalı gereklilikler açısından sınırlı komposizyon ve kullanılan malzemelere ilişkin sınırlı kuralları olan ampirik şartlardan daha fazla seçim 167

190 hakkı sunan bir özgürlük derecesi oluşturan asfalt betonu tanımlar. Bu gerekliliklere; katılık, kalıcı deformasyona karşı direnç, yorulmaya karşı direnç, su hassasiyeti, çivili lastiklerden kaynaklanan aşınmaya karşı direnç, yakıta karşı ve buz çözücü sıvılara karşı direnç örnek olarak verilebilir. Yeni Avrupa standardizasyon çalışmaları kapsamında; her bir gereklilik için sadece bir test metodu seçilmesinin önü açılmıştır. Her bir gereklilik için tercih edilecek test metotları Çizege 2.35 te verilmiştir [127]. Çizege 2.35 Avrupa standartları kapsamında asfalt betonu için gereklilikler ve test metotları [127] Temel özellik /Şart Bağlayıcının agregaya olan adezyonu Katılık Sınırlayıcı Özellikler (Şartlar) Boşluk oranı, bağlayıcı içeriği, karışımın sıcaklığı Gradasyon, bağlayıcı içeriği, boşluk oranı, karışımın sıcaklığı Performans İlişkili Test Su hassasiyeti - Katılık Performansa Dayalı Test (Su hassasiyeti) Kalıcı deformasyona karşı direnç Gradasyon, bağlayıcı içeriği, boşluk oranı, bitümle dolmuş boşluk, mineral agregada boşluk, karışımın sıcaklığı Marshall değerleri, veya Tekerlek izi veya Tek eksenli basınç Üç eksenli basınç Yorulmaya karşı direnç Kayganlığa karşı direnç Aşınmaya karşı direnç Yanmaya karşı direnç Tehlikeli maddeler Durabilite (dayanıklılık) Boşluk oranı, karışımın sıcaklığı, bağlayıcı içeriği, Gradasyon, bağlayıcı içeriği, boşluk oranı, Gradasyon, bağlayıcı içeriği, Çivili lastiklerden kaynaklanan aşınmaya karşı direnç Yukardakilerin hepsi Yakıta karşı direnç, buz çözücü sıvılara karşı direnç Yorulmaya karşı direnç (Çivili lastiklerden kaynaklanan aşınmaya karşı direnç) (Yakıta karşı direnç, buz çözücü sıvılara karşı direnç) TMA karışımında, agrega danelerinin yer değiştirmesi için yüksek oranda boşluk bulunduğundan, iç stabilite yeterli yanal destekle sağlanır. Bu destek mekanizması hem yolda hem de deney yapılırken önemlidir. Oldukça yüksek sıcaklıklarda yanal desteksiz yapılan deneyler (Marshall, tek eksenli basınç, eğilme deneyleri, indirekt çekme deneyi 168

191 gibi), bu karışım için çok uygun değildir. Bu nedenle tekerlek izi ve üç eksenli basınç deneyleri önerilir [41] Tekerlek İzinde Oturma Tayini Deneyi (RUTTING) Bitümlü karışımların tekerlek izi performanslarını laboratuar koşullarında değerlendirmek için farklı özelliklere sahip laboratuar cihazları geliştirilmiştir. Cihazların yükleme durumları ele alındığında, uygulanan yük, lastik iç basıncı (veya değem basıncı) ve tekerlek ortalama geçiş hızı bakımlarından arazi koşullarına en yakın olan cihazın LCPC Fransız tekerlek izi cihazı olduğu görülmektedir [21] yıları öncesinden beri uygulamada olan Fransız tekerlek izinde deformasyon cihazı (French Laboratory Rutting Tester;FLRT) ilk kez, Kanada da Quebec eyaletinde asfalt karışımların tekerlek izi deformasyon direncini belirlemek için kullanılmıştır. Bu deney yönteminde, deneye tabi tutulacak karışımlardan hazırlanan numuneler, karışımın kullanılacağı hava koşulları için kritik olabilecek yükseklikteki sıcaklık koşullarında deneysel olarak sağlanan trafik etkisine maruz bırakılmakta ve numunede oluşan deformasyonlar, belli bir süre izlenerek kaydedilmektedir. Oluşan deformasyonların, zamana karşı grafiğe geçirilmesi sonucunda elde edilen eğrinin eğimi, o numunedeki karışımın deformasyona olan yatkınlığı için bir ölçü olarak kullanılmaktadır [105]. Karışımlar, seçilen granülometri ve saptanan bitüm oranına göre mekanik bir karıştırıcıda karıştırılmak sureti ile hazırlanır. Hazırlanan bu karışımlar, mm boyutundaki çelik kalıp içine yerleştirilerek, düzlem sıkıştırıcı makinesi ile pnömatik tekerlekle silindirlenerek sıkıştırılır. Şekil de kalıplara dökülen deney numunesini sıkıştırmada kullanılan cihaz görülmektedir (FLRT). Deneyden önce numuneler soğuması için 24 saat oda sıcaklığında bekletilir. Deney esnasında numunelere pnömatik bir tekerlek vasıtasıyla (400 mm çapında 90 mm genişliğinde), 60 C test sıcaklığında, 600±30 kpa tekerlek basıncı altında 5000±50 N yük uygulanır. Daha sonra , , ve (1 pas=tekerleğin bir ileri bir geri hareketidir) pas tekerlek geçişleri sonucunda numunelerde oluşan deformasyonlar ölçülür. KTŞ ye göre [45], tekerlek izindeki deformasyon pas tekerlek geçişinden sonra % 6 nın altında olmalıdır [45], [105]. 169

192 Yol üzerindeki deformasyonun hesaplanmasında, değişik dingil yükleri, tekerleğin farklı değme alanları ve basınçları, basınç dağılımı ve değişken ortam sıcaklıkları ile bitümlü tabakalar içerisindeki sıcaklık dağılımına dikkat etmek gerekmektedir. Fakat durum oldukça karışıktır. Bitümlü tabakalar içerisinde sıcaklık değişimlerinin meydana gelmesi ve tabakaların yapımında farklı karışımların kullanılması nedeniyle tekerlek izi derinliği her tabaka için ayrı ayrı hesaplanmalıdır. Tekerlek izi derinliği her tabakadaki deformasyonların toplamına eşittir [42]. Şekil Fransız tekerlek izinde deformasyon ölçme cihazı Sıkıştırılmış Bitümlü Karışımların Sudan Kaynaklanan Bozulmalara Karşı Direnci İçin Standart Deney Metodu (İÇM= İndirekt Çekme Mukavemeti) Bu metot, laboratuarda sıkıştırılmış bitümlü karışımların hızlandırılmış olarak suya koşullandırılma ve doygunluk etkilerini değerlendirmek için uygulanır. Bu metot; a) Karışım dizayn deneyiyle bağlantılı olarak bitümlü karışımları test etmek için, b) Karışım plentlerinde üretilen bitümlü karışımları test etmek için, c) Herhangi bir yaştaki üstyapıdan alınan karotları test etmek için kullanılır [117]. Deney sonuçları, bitümlü karışımların uzun süreli soyulma hassasiyetini tahmin etmekte ve mineral agregalara katılan sönmüş kireç gibi pulverize maddelerinin ya da asfalt 170

193 çimentosuna eklenen soyulma direncini arttırıcı katkı malzemelerinin değerlendirilmesinde kullanılabilir [117]. Geri kalan indirekt çekme özelliklerinin sayısal indisleri, laboratuarda sıkıştırılmış ve hızlandırılmış olarak suya koşullandırılarak doyurulmuş numunelerin geri kalan indirekt çekme özellikleriyle, kuru numunelerin aynı özelliklerini karşılaştırarak elde edilir [117]. Asfalt, soyulma mukavemetini arttırıcı katkı malzemeli asfalt ve kireç katılmış agrega gibi her değişik karışım durumu için altı adet deney numunesi test edilir. Her karışım grubu ikiye ayrılır ve yarısı indirekt çekme deneyi için kuru şartta denenir. Diğer kısmı ise vakum tatbikinden sonra donma ve suya doygun hale getirilir ve indirekt çekme deneyine tabii tutulur. Geri kalan indirekt çekme mukavemetinin sayısal indisleri, kuru ve koşullandırılmış durumlarda yapılan farklı deney sonuçlarından hesaplanır [117]. Dizayn değerlerine uygun olarak hazırlanan Marshall briketleri kalıptan çıkarıldıktan sonra oda sıcaklığında 72 ila 96 saat bırakılır. Deney numunelerinin maksimum teorik özgül ağırlığı, numune yüksekliği ve hava boşluğu hesaplanır. Her bir grubun ortalama hava boşluğu yaklaşık eşit olacak şekilde numuneler üçerli iki gruba ayrılır [117]. Gruplardan biri kuru test edilirken diğeri deney öncesinde ön koşullandırmaya tabii tutulur. Koşulsuz gruptaki briketler deneye kadar oda sıcaklığında tutulmalı ve sızdırmaz plastik torbalarda saklanmalıdır. Sonrasında 2 saat süreyle 25 C de su banyosunda tutulur ve her koşulsuz numune sırasıyla basınç plakası arasına konur [117]. Koşullandırılacak gruptaki briketler sırasıyla tabanına metal parçalar konmuş vakum kabı içine yerleştirilir. Numune yüzeyini en az 25 mm aşacak şekilde oda sıcaklığındaki damıtık su ile doldurulur. 5 dakika boyunca 20 in. Hg gibi bir kısmi vakum uygulanır. Vakum kesilir ve numune doygun hale gelmesi için 30 dakika su içinde bırakılır. Hacim özgül ağırlık hesaplanır. Doygun yüzey kuru ağırlık, deneyin ilk aşamasında hesaplanan doygun yüzey kuru ağırlık ile karşılaştırılır. Absorbe su hacmi hesaplanır. Absorbe su hacmi ile deneyin ilk aşamasında hesaplanan hava boşluğu karşılaştırılarak doygunluk derecesi hesaplanır. Eğer su hacmi, hava hacminin % 55 ile % 80 i arasındaysa, vakumda doyurulmuş numuneler, plastik bir film tabakası ile iyice sarılır ve sarılmış numunelerin her birinin içinde 10 ml su bulundurulan plastik torbalara konur ve torba kapatılır. Su hacmi % 55 ten küçükse işlemler tekrarlanır. Eğer su hacmi % 80 den itibaren büyükse 171

194 numune hasar görmüştür ve atılır. Bu durumda daha az vakum ve daha az zaman uygulanarak işlemler tekrarlanır. İçinde numune bulunan plastik torbalar, 16 saat -18±3 o C lik dondurucuda bekletilir, sonrasında numuneler çıkarılarak, 24 saat süreyle 60±1 o C lik lik su banyosunda bırakılır. Numuneler su banyosundayken acele olarak plastik torbalar ve filmler çıkarılır. 60 o C±1 o C lik lik su banyosunda 24 saat bekletildikten sonra numuneler çıkartılır ve 2 saat süreyle 25±0,5 o Cye ayarlanmış su banyosunda tutulur. Kuru ve koşullandırılmış numuneler, 25±0,5 o Cye ayarlanmış su banyosundan çıkartılır ve deney makinasındaki (Şekil 2. 53) iki basınç plakasının arasına yerleştirilir. Yükün çap boyunca uygulanmasına dikkat edilir. Dakikada 50,8 mm sabit hızda olacak şekilde yük numuneye uygulanır. Eğer çelik yükleme şeritleri kullanılmışsa, makinedeki maksimum basınç mukavemeti kaydedilmeli ve düşey çatlak oluşana kadar yüklemeye devam edilmelidir. Numune makinadan çıkartılır ve çatlak boyunca ikiye ayrılır, iç yüzeyi kontrol edilir ve gözlemler yazılır. Çelik yükleme şeritleri kullanılmamışsa, maksimum basınç yüküne erişildiğinde yükleme kesilir. Maksimum basınç yükü kaydedilir. Numune kaldırılır ve numune kenarında oluşan düzleşme genişliği, 2,5 mm hassasiyetle ölçülerek kaydedilir. Sonra numune tekrar makineye yerleştirilir ve düşey çatlak oluşana kadar yüklenir. Daha sonra, numune makineden çıkartılır ve çatlak boyunca ikiye ayrılır, iç yüzeyi kontrol edilir ve gözlemler yazılır [117]. Şekil İÇM deneyinde kullanılan yükleme ünitesi Sonraki aşamada hesaplanan değerler; koşullu grubun değerleri, koşulsuz grubun değerlerine oranlanarak İÇM oranları hesaplanır. 172

195 Çelik yükleme şeritleri kullanılmışsa, indirekt çekme mukavemeti aşağıdaki gibi hesaplanır [117]. 2P S t = (2.26) Π.t.D Burada; S t : İndirekt çekme mukavemeti (psi), P: Maksimum yük (lb), t: Numune kalınlığı (in), D : Numune çapı (in) şeklindedir. Çelik yükleme şeritleri kullanılmamışsa, 4 in. (102 mm) çapındaki numunelerin çekme mukavemeti aşağıdaki gibi hesaplanır [117]. S 10 P S t = x 100 (2.27) t Burada; Burada; S t : İndirekt çekme mukavemeti (psi), S 10 : Düzleşme genişliğine uygun maksimum çekme gerilmesi [117] deki sayfa 105 ten alınır. P: Maksimum yük (lb). t: Numune kalınlığı (in). Asfalt karışımlarının suyun etkisine karşı direncinin sayısal indeksi donma-çözülme koşullandırmasından sonraki mukavemetin orijinal mukavemete oranı olarak ifade edilir ve aşağıdaki gibi hesaplanır [117]. S 2 İndirekt çekme mukavemeti oranı = x 100 (2.28) S 1 S 1 : Kuru grubun ortalama çekme mukavemeti. S 2 : Koşullandırılmış grubun ortalama çekme mukavemeti. 173

196 BÖLÜM 3 ARAŞTIRMA BULGULARI Taş mastik asfalt (TMA) kaplama 1999 den beri Türkiye de kullanılmaktadır. Karayolları Genel Müdürlüğü nün (KGM), 1999 yılında yaptığı deneme kesimlerinden elde ettiği veriler, TMA nın kaplama performansına olumlu katkısı olduğunu göstermiş ve böylelikle TMA nın Türkiye deki kullanımı başlamıştır. KGM, ağır taşıt trafiği yüksek olan güzergâhlarda, aşınma tabakası olarak TMA kullanımının yaygınlaşması için, sayılı bir iç genelge [7] yayınlamıştır. Son yıllarda İstanbul ili ve çevresinde, ağır taşıt trafiğinin yoğunlaşması ile bu bölgede yol üstyapısının aşınma tabakasınında TMA kullanımı hız kazanmıştır. TMA tabakalarından daha alttaki tabakalara olan yük aktarımı, geleneksel aşınma tabakalarında olduğu gibi bitüm+agrega birleşiminden çok, agrega iskeleti ile sağlanmaktadır. Dolayısıyla, TMA tabakalarında daha fazla ve daha kaliteli sert kayaçlar kullanılmaktadır. TMA uygulamasının yapıldığı birçok ülkede, TMA tabakalarında volkanik kayaç tercih edilmektedir. Türkiye de ise KGM, kendi uygulamalarında volkanik kayaç dışındaki diğer türdeki agregaların kullanımını, ilgili şartnamelerin sağlanması koşuluyla idarenin iznine bağlamıştır. İstanbul ili ve çevresinde sert kayaç rezervinin az olması ve çevreye verilen zararlardan dolayı kaynak tüketiminin optimum seviyede tutulması gerekmektedir. Ayrıca sert kayaç türleri dışındaki agrega tipinin kullanılabilirliği de araştırılması gereken önemli konulardan biridir. Bu çerçevede, KGM sorumluluğundaki birisi biten, diğer ikisi devam eden işlerden biri üstyapı iyileştirme projesi diğeri yeni yol yapım işi (Çizelge 3. 1) kapsamında yapılan 4 cm kalınlığında projelendirilen aşınma tabakaları (TMA kaplama); üç ayrı taş ocağından farklı 174

197 türde agrega ile imal edilerek üretilmiş ve tabakaların performansı, daha çok agrega odaklı KTŞ çerçevesinde değerlendirilmiştir. Bu tez çalışmasında, İstanbul ilindeki, üzerinde araştırma yapılan projeler ve incelenen kesim kilometreleri Çizelge 3.1 de gösterilmiştir. Çizelge 3. 1 İncelenen TMA kesimleri Proje Adı Kınalı-Avcılar Arası Tem Otoyolunda Eksik Kalan Üst yapı Ve Büyük Onarım İnşaatı İşi Gebze Kavşağı -Körfez Kavşağı (Km: ) Arası Otoyol Üstyapı İyileştirmesi İşi Hasdal-Kemerburgaz-Yassıören Ayrımı Devlet Yolu Üstyapı İyileştirme Yapılan Kesimler KM: Km: İncelenen Kesim ve Km'si Tem Otoyolu Güney Taşıma Yolu Km: KuzeyTaşıma Yolu Km: KuzeyTaşıma Yolu Km: Hasdal Kavş. K1 Kolu Km: Hasdal Kavş. K4 Kolu Km: Seyrantepe A Kolu Km: Seyrantepe D Kolu Km: Kemerburgaz Yolu Sağ Taşıma Km: Bu üstyapı projelerinde aşınma tabakaları TMA-Tip1 (0/19) olarak şeçilmiştir. Agrega olarak, Kınalı-Avcılar arası TEM Otoyolu kesiminde dolamitli kireçtaşı, Gebze Kavşağı - Körfez Kavşağı arası otoyol kesiminde kumtaşı, Hasdal-Kemerburgaz-Yassıören Ayrımı Devlet Yolu kesiminde bazalt kullanılmıştır. Her üç projede de AC 50/70 (Tüpraş-İzmit) bitüm SBS polimeri ile modifiye edilmiştir. TMA karışımındaki bitümün süzülmesini engellemek için her üç projede de elyaf kullanılmıştır (Çizelge 3.2). Çizelge 3. 2 Projelerde kullanılan malzemeler Proje Adı Kınalı-Avcılar Arası Tem Otoyolunda Eksik Kalan Üst yapı Ve Büyük Onarım İnşaatı İşi Gebze Kavşağı - Körfez Kavşağı (Km: ) Arası Otoyol Üstyapı İyileştirmesi İşi Hasdal-Kemerburgaz- Yassıören Ayrımı Devlet Yolu Kaba Agrega Dolamitli Kireçtaşı (Cebeci Su Taş Ocağı) Kumtaşı (Gölcük Elmas Taş Ocağı) Bazalt (Karatepe Taş Ocağı) Kullanılan Agrega İnce Agrega Dolamitli Kireçtaşı (Cebeci Su Taş Ocağı) Kumtaşı (Gölcük Elmas Taş Ocağı) Bazalt (Karatepe Taş Ocağı) Filler Cebeci Su Taş Ocağı Gölcük Elmas Taş Ocağı Esen Firması mikronize filler Bitüm Penetrasyon Sınıfı-Rafinerisi AC (TÜPRAŞ-İZMİT) AC (TÜPRAŞ-İZMİT) AC (TÜPRAŞ-İZMİT) Modifiye Bitüm Katkısı (Polimer) Adı SBS SBS SBS PMB Sınıfı PMB 70/16 PMB 76/16 PMB 70/16 Elyaf Selilozik Fiber Selilozik Fiber Selilozik Fiber 175

198 Bu bölümün ilk kısmında, karışımlarda kullanılacak agregalara ve modifiye bitümlere ait KGM laboratuarında yapılan deneyler ile yükleniciye işyerinde üreteceği karışıma esas teşkil etmesi bakımından verilen Marshall karışım dizaynları (EK-A) karşılaştırılmıştır. İkinci kısmında, işyerinde üretilen karışımların dizayna uygunluğunun sürekli olarak kontrol edilmesi için, yüklenici tarafından kontrol teşkilatı nezaretinde yapılması gereken kalite kontrol deneylerinin belgelendirildiği, araştırma raporu adını taşıyan raporlardan; Cebeci - dolamitli kireçtaşı ile üretilen karışımlara ait 10 adet rapor ( tarihleri arasındaki), Gölcük - kumtaşı ile üretilen karışımlara ait 12 adet rapor ( ), Karatepe - bazaltları ile üretilen karışımlara ait 7 adet rapor ( tarihleri arasındaki) irdelenmiştir. Bu üç ayrı proje sonuçları birbiri ile karşılaştırılmıştır. Üçüncü kısmında ise, şartnameye uygunluğunu kontrol etmek ve performansı ölçmek amacıyla, KGM personeli olan araştırma ekiplerince veya kontrol teşkilatı nezaretinde yüklenici tarafından plentten alınan karışım üzerinde yapılan performans deneyleri (EK- B) ile sözkonusu kesimlere ait güncel yol sathı durumu incelenerek, karışımların birbirlerine olan üstünlükleri tespit edilmeye çalışılmıştır. 3.1 Dizayn Çalışmaları Bitüm Deneyleri TMA imalatında kullanılacak olan, Tüpraş-İzmit menşeli AC bitümü modifiye edecek polimer miktarını tespit etmek amacıyla, KGM nin bitüm laboratuarında % 4, %4,5 ve %5 SBS katkılı modifiye bitüm üzerinde gerekli kalite kontrol deneyleri şartnameye göre yapılmıştır. Deney sonuçlarına göre %4,5 oranında hazırlanan modifiye bitümün (Karatepe bazaltlı karışım için kullanılacak modifiye bitümün depolama stabilitesi hariç) şartnameye uygun olduğu tespit edilmiştir. Çizelge 3. 3 te sadece %4,5 SBS oranlı modifiye bitüm sonuçları verilmiştir. 176

199 Çizelge 3. 3 Bitüm deney sonuçları Sıra No Deneyler Birimi Modifiye Bitüm (Cebeci - D.kireçtaşı) Modifiye Bitüm (Gölcük - Kumtaşı) Modifiye Bitüm (Karatepe - Bazalt) Deney Metodu 1 Penetrasyon, (25 o C, 100 gr, 5 s) 0,1 mm 38,8 37,00 45 TS EN Yumuşama Noktası (min.) C 62,10 73,70 68 TS EN Kuvvet ölçümlü Düktilite (min.) J TSEN Elastik Geri Dönme (min.) % 75,30 92,50 87,5 TSEN Parlama Noktası (min.) C , TS EN Özgül Ağırlık gr/cm³ 1,025 1,026 1,01 TS EN Depolama Stabilitesi 7.1 Yumuşama Noktası Farkı (maks.) C 1,5 0,500 28,8* TS EN Penetrasyon Farkı (maks.) 0,1 mm 1,7 1,000 30* 8 Dinamik Kesme Reometresi (DSR) (min.) C 74,3 77,60 77,5 TS EN 4770 AASHTO T315 9 Dönmeli İnce Film Etüvü Deneyi TS EN Kütle Kaybı (maks.) % 0 0,088 0, Yumuşama Noktası (min.) C 62,1 69, Yumuşama Noktasındaki Değişiklik Artma (maks.) C TS EN 1427 Azalma (maks.) C 0 4, Kalıcı Penetrasyon (min.) % 92,5 62,20 75,6 TS EN Dinamik Kesme Reometresi (DSR) C 70,6 76,90 75,7 TS EN AASHTO T RTFOT+PAV ile Yaşlandırılmış Modifiye Bitüme Yapılan Deneyler TS EN AASHTO R DSR (maks.) C 21 22,70 12,6 TS EN AASHTO T Kiriş Eğme Reometresi (BBR) (maks.) C TS EN AASHTO T313 ASTM D6648 *Karatepe Bazaltlı karışımı hazırlanırken, modifiye bitüm depolanmadan kullanılacaktır Agrega Deneyleri Yol kaplamalarında agregalar, performanstan sorumlu başlıca bileşendir. TMA aşınma tabaklarında ise, genel olarak % oranındaki kaba agrega, kullanımı önemli paya sahiptir. Bu çalışmada, İstanbul ili ve çevresinde yer alan taş ocaklarından temin edilmiş kırmataş agregalar ile üretilmiş üç ayrı TMA karışımı incelenmiştir. Bu karışımların kaba ve ince 177

200 agregası sırasıyla; İstanbul ili Cebeci yöresindeki Cebeci Su-Taş Ocağı nda üretilen dolamitli kireçtaşı, Kocaeli ili Gölcük Halıdere mevkiinde yer alan As Elmas Taş Ocağı nda üretilen kumtaşı diğeri ise Çorlu ilçesinin güney batısındaki Karatepe Taş Ocağı nda üretilen bazalt tır. Kaba agregalara Los Angeles aşınma kaybı, dayanıklılık, soyulma mukavemeti, cilalanma değeri (Sadece dolamitli kireçtaşı için), yassılık indeksi ve özgül ağırlık ve su absorbsiyon deneyleri yapılmıştır. Kaba agregaya uygulanan deney sonuçları Çizelge 3. 4 te verilmiştir. İnce agregalara ise özgül ağırlık ve su absorbsiyonu (Çizelge 3. 5) fillere ise zahiri özgül ağırlık deneyleri yapılmıştır (Çizelge 3. 6). Agrega Cinsi Çizelge 3. 4 Kaba agregalara uygulanan deney sonuçları Cebeci - Dolamitli Kireçtaşı Gölcük - Kumtaşı Karatepe - Bazalt KTŞ Sınır Değerleri Özellik Los Angeles Aşınma, Kaybı (%) 20,60 12,30 9,8 Maks. %25 Na2SO4 ile Dayanıklılık, Kayıp (%) 1,00 1,00 - Maks. %8 Yassılık İndeksi, (%) 14,10 10,50 21,5 Maks. %25 Cilalanma Değeri, 62, Min. 50 Soyulma Mukavemeti, (%) Min. %60 Kil Topakları ve Ufalanabilir Daneler, (%) Yok Yok Maks. %bulunmayacak Zahiri Özgül Ağırlık, (gr/cm 3 ) 2,745 2,687 2,936 Hacim Özgül Ağırlık, (gr/cm 3 ) 2,705 2,657 2,841 Su Absorbsiyonu, (%) 0,55 0,43 1,1 Maks. %2 Agrega Cinsi Çizelge 3. 5 İnce agregalara uygulanan deney sonuçları Cebeci - Dolamitli Kireçtaşı Gölcük - Kumtaşı Karatepe - Bazalt KTŞ Sınır Değerleri Özellik Hacim Özgül Ağırlık, (gr/cm 3 ) 2,705 2,657 2,841 - Zahiri Özgül Ağırlık, (gr/cm 3 ) 2,767 2,716 2,863 - Su Absorbsiyonu, (%) 1,130 0,900 1,650 - Çizelge 3. 6 Fillere uygulanan deney sonuçları Filler Cinsi Cebeci - Su Taş Ocağı Gölcük Elmas Taş Ocağı Esen Firması mikronize filler Zahiri Özgül Ağırlık, (gr/cm 3 ) 2,778 2,723 2,

201 Bu tez çalışmasında incelenen üstyapı projelerinde uygulanan karışım gradasyonu KTŞ nin TMA Tip-1 gradasyonudur (Çizelge 3. 7). Şekil 3. 1 de karışım gradasyon eğrileri bir arada gösterilmiştir. Çizelge 3. 7 Karışım gradasyonları (Dizayn) ELEK AÇIKLIĞI Cebeci - Dolamitli Kireçtaşı Gölcük - Kumtaşı % Geçen Karatepe - Bazalt TMA TİP-1 Şartname inch mm Dizayn Min Maks 3/4 " /2 " 12,5 94,6 95,3 92, /8 " 9,5 63,9 62,6 71, No.4 4, , No: , , No.40 0,42 15,8 15,2 14, No:80 0,177 12,9 12, No.200 0,075 10,8 10,4 10, Şekil 3. 1 Karışım gradasyonları ve şartname değerleri eğrisi (Dizayn) Çizelge 3. 7 de verilen karışım gradasyonuna göre projelerde kullanılan imalat dizaynlarındaki kaba agrega, ince agrega ve filler oranları Çizelge 3. 8 de gösterilmiştir. 179

202 Çizelge 3. 8 Karışım oranları (Dizayn) Elek Aralığı Cebeci - Dolamitli Kireçtaşı Karışım Oranları % Gölcük - Kumtaşı Karatepe - Bazalt 19-12,5 mm (3/4 "-1/2 ") 5,1 4,7 7,3 12,5-9,5 mm (1/2 "-No.4) 61, ,7 9,5-4,75 mm (No.4-No.200) 22,2 21,9 23,5 0,075-0 mm (No.200-0) 10,8 10,4 10,5 Kaba Agrega Oranı 67 67,7 66 İnce Agrega Oranı 22,2 21,9 23,5 Filler 10,8 10,4 10,5 Toplam Karışım Marshall Karışım Dizaynı Laboratuarda belirlenen agrega gradasyonları esas alınarak, Marshall metoduna göre, her üç projeye ait, ayrı ayrı, bitüm oranları sırasıyla; % 5, % 5,5, % 6, % 6,5, % 7, % 7,5 olan, her bitüm oranındaki numunelerden 3 er adet olmak üzere toplam 18 adet bitümlü sıcak karışım numunesi hazırlanmıştır. Üç projede de karışım ağırlığının % 0,35 oranında elyaf ve bitüm miktarının % 4,5 oranında modifiye edici polimer kullanılmıştır. Marshall metoduna göre 2x50 darbeyle yapılan dizayn sonuçlarına göre optimum bitüm miktarları, kuru agregaya göre ağırlıkça; Cebeci - dolamitli kireçtaşı ve Gölcük - kumtaşı ile üretilen karışımlar için % 6,5, Karatepe - bazalt ile üretilen karışımlar için ise % 6,6 olarak bulunmuştur. Optimum bitüm tespit edildikten sonra Marshall dizayn değerleri Çizelge 3. 9 da verilmiştir. Çizelge 3. 9 Laboratuar Marshal karışım dizaynı ÖZELLİK Cebeci - Dolamitli Kireçtaşı 180 Gölcük - Kumtaşı Karatepe - Bazalt KTŞ Sınır Değerleri Dizayn Dizayna Göre Optimum Bitüm (Ağırlıkça 100'e) 6,5 6,5 6,6 ±0,3 Elyaf Miktarı % 0,35 0,35 0,35 Scheelenberg Bitüm Süzülme Deneyi % 0,03 0,03 0,279 (%) maks. 0.3 Pratik Özgül Ağırlık gr/cm 3 (Dp) 2,402 2,358 2,494 Marshall Stabilitesi, kg Boşluk, (Vh)% 3,01 3,21 3,33 (%) 2-4 Asfaltla Dolu Boşluk Yüzdesi, (Vf)% ,5 - Agregalar Arası Boşluk, (VMA) % 16,7 16,8 17,06 (%)min.16 Akma, mm (10-²inç) 3,04 3,04 3,9

203 3.2 İşyeri Karışımın Kalite Kontrol Deneyleri KTŞ ye göre asfalt betonunun (binder-aşınma) yapımı sırasında kullanılan malzemeleri, imalatı ve oluşturulan tabakaları kontrol etmek amacıyla belirli aralıklarla yapılması gereken kalite kontrol deneyleri bulunmaktadır. Çizelge da şartnamede yer alan deneylerin amaçları, türleri, sıklıkları ve standartları belirtilmiştir. Bu tez çalışmasında, dizayn için agrega üretilmesi ve konkasörde agrega üretiminin kontrolü için gerekli deneyler dışındakiler değerlendirilmiştir. Çizelge İşyeri karışımın kalite kontrol deneyleri [45] AMACI DENEY ADI DENEY SIKLIĞI DENEY STANDARDI Dizayn için agrega üretilmesi Elek Analizi (Yaş metod) Kaba ve orta agrega için 200 m3 de bir, İnce agrega için 100 m 3 de bir. ASTM C-136, C-117 Konkasörde agrega üretiminin kontrolü Sıcak silo gradasyon kontrolü Karışımın fiziksel özelliklerinin kontrolü Segregasyon olup olmadığının tespiti Tabakanın Sıkışma ve Kalınlık kontrolü Elek Analizi (Yaş metod) Elek Analizi (Yaş metod) Bitüm yüzdesi, Briket hazırlama, Briket özgül ağırlığı, Stabilite,Akma ve Vh,Vf, VMA hesapları Bitüm % si ve Gradasyon Karot alımı, karot özgül ağırlığı tayini min. 400 m 3 de bir ASTM C-136, C-117 min. günde bir kez ASTM C-136, C-117 min. günde iki kez min. günde iki kez min. her 250 t dan bir çift AASHTO T-164, T-30 ASTM D-1559 ASTM D-2726 AASHTO T-164 AASHTO T-30 ASTM D-2726 Çizelge da belirtilen, dizayn için agrega üretilmesi ve konkasörde agrega üretiminin kontrolü deneyleri, imalattan önce karışım dizaynı hazırlamaya yönelik veriler sunmaktadır. Bu veriler ile üzerinde laboratuar ortamında yapılan elek analizi birbiriyle karşılaştırılarak daha önce bulunan dizayn karışım oranları, plentin çalışmasına esas olur. Dizayn raporunda belirlenen karışım oranlarına göre soğuk silo ayarları yapılır. Sıcak silolardan numune alınarak, ampirik (deneme-yanılma) metodu ile, dizaynda verilen tolerans sınırları dahilinde sıcak silo karışım oranları bulunur. 181

204 Elde edilen verilerden yine imalatın başında bir işyeri karışım formülü geliştirilir. Elde edilen bu formül sonra oluşacak imalata yol gösterir ve plent üretime geçer. Böylece, işyeri karışım formülü laboratuar karışım dizaynına göre plentte üretim yapılmasına, bitümlü sıcak karışımın fiziksel özelliklerinin dizayn kriterlerinden sapmamasına ve sıkışma kontrolüne esas olacak yoğunluğun tayinine yardımcı olur. Dizayn raporuna göre yapılan imalattan günlük olarak 6 adet Marshall briketi hazırlanır. Bu briketler üzerinde yoğunluk, Stabilite, akma, % boşluk % asfaltla dolu boşluk, % VMA deneyleri yapılır. Karışımın dizayna ve şartname kriterlerine uygunluğunun anlaşılmasından sonra, sıkışma kontrolüne esas olacak, işyeri karışım yoğunluğu (Dp İKF) tayin edilir. Bu yoğunluk, 6 adet Marshall briketi yoğunluğunun ortalamasıdır. Değerlendirmeler, idareye sunulan araştırma raporlarından elde edilen, kalite kontrol deney sonuçlarının ortalamaları alınarak yapılmış ve bu bölümde sunulmuştur Sıcak Silo Gradasyon Kontrolü İçin Elek Analizi Deney Sonuçları BSK yapımında, üretilen agreganın günlük olarak gradasyon kontrolü, meydana gelen değişimlerin tespit edilmesine imkân sağlar. Değişimin çok olması halinde dizaynın tekrarı gerekebilir. Üretim yapılan günlerdeki sıcak silodan alınan numuneler üzerinde yaş metoda göre elek analizi yapılmıştır. Cebeci - dolamitli kireçtaşı ile üretilen karışımlara ait 10 adet raporun, Gölcük - kumtaşı ile üretilen karışımlara ait 12 adet raporun, Karatepe -bazaltları ile üretilen karışımlara ait 7 adet raporun sıcak silo sonuç ortalamaları Çizelge de, işyeri karışım oranları Çizelge da sunulmuştur. Gradasyon eğrileri Şekil 3. 2 deki gibidir. Çizelge Sıcak silo gradasyon kontrolü ortalama sonuçları ELEK AÇIKLIĞI Cebeci Dolamitli Kireçtaşı Gölcük Kumtaşı 182 % Geçen Karatepe Bazalt TMA TİP-1 Şartname inch mm Sıcak silo Sıcak silo Sıcak silo Min. Mak 3/4 " 19,0 100,0 100,0 100, /2 " 12,5 91,8 92,4 93, /8 " 9,5 66,4 65,5 72, No.4 4,75 34,6 33,7 35, No:10 2,00 25,2 23,4 22, No.40 0,42 15,2 14,1 15, No:80 0,177 12,3 12,0 13, No.200 0,075 9,6 9,8 10,5 8 14

205 , Şekil 3. 2 Sıcak silo ortalama gradasyon eğrileri Çizelge İşyeri karışım oranları İşyeri Karışım Oranları % Elek Aralığı Cebeci - Dolamitli Kireçtaşı Gölcük - Kumtaşı Karatepe - Bazalt 19-12,5 mm (3/4 "-1/2 ") 8,2 7,6 6,7 12,5-9,5 mm (1/2 "-No.4) 57,2 58,7 57,7 9,5-4,75 mm (No.4-No.200) 25 23,9 25,1 0,075-0 mm (No.200-0) 9,6 9,8 10,5 Kaba Agrega Oranı 65,4 66,3 64,4 İnce Agrega Oranı 25 23,9 25,1 Filler 9,6 9,8 10,5 Toplam Karışım

206 3.2.2 Karışımın Fiziksel Özelliklerinin Kontrolü Deneyleri (Marshall Dizaynı) Sonuçları BSK üretiminde, kullanılan malzemeyi ve imalatını kontrol etmek için karışımın fiziksel özelliklerinin günlük olarak takip edilmesi gerekmektedir. Karışımın, fiziksel özelliklerinin kontrolü için üretim yapılan günlerde yüklenici tarafından, kontrol teşkilatı nezaretinde 6 adet Marshall briketleri hazırlanarak, bu briketlerin üzerinde bitüm yüzdesi, briket hazırlama, briket özgül ağırlığı, stabilite, akma ve Vh, Vf, VMA gibi hesapları yapılır; sonuçları rapor haline getirilip idareye sunulur. İncelenen raporlardaki karışımların fiziksel özelliklerinin kontrolü için yapılan deneylerin sonuç ortalamaları Çizelge te sunulmuştur. Çizelge Kalite kontrol deneylerine göre Marshall işyeri karışım ortalama değerleri ÖZELLİK Cebeci - dolamitli kireçtaşı Gölcük - kumtaşı İKF Karatepe - bazalt KTŞ Sınır Değerleri Bitüm Miktarı (Ağırlıkça 100'e) 6,43 6,42 6,62 ±0,3 Teorik Özgül Ağırlık (DT) 2,48 2,44 2,58 Pratik Özgül Ağırlık gr/cm 3 (Dp) 2,39 2,36 2,49 Marshall Stabilitesi, kg Boşluk, (Vh)% 3,65 3,07 3,43 (%) 2-4 Asfaltla Dolu Boşluk Yüzdesi, (Vf)% 78,64 81,47 80,00 - Agregalar Arası Boşluk, (VMA) % 17,09 16,59 17,21 (%)min.16 Akma, mm (10-²inç) 3,10 3,23 3, Segregasyon Kontrolü İçin Bitüm Yüzdesi ve Gradasyon Tespiti (Ekstraksiyon Sonuçları) Yapımı tamamlanmış TMA kaplamadaki bitümün uygun miktarda kullanılıp kullanılmadığının tesbiti için, sahadan alınan karot numunelerine ekstraksiyon deneyi yapılır. Ayrıca karışımda segregasyon (ayrışma) olup olmadığının tespiti için de bu deney sonucunda ayrıştırılan agrega ile yeniden elek analizi yapılır. Ekstraksiyon metodu ile yapılan elek analizi sonuçları Çizelge te, gradasyon eğrileri Şekil 3. 3 te, bitüm miktarı sonuçları Çizelge te ve karışım oranları sonuçları Çizelge da verilmiştir 184

207 Çizelge Ekstraksiyon metodu ile elek analizi sonuçları ELEK AÇIKLIĞI Cebeci - dolamitli kireçtaşı Gölcük - kumtaşı % Geçen Karatepe - bazalt TMA TİP-1 Şartname inch mm Ekstraks. Ekstraks. Ekstraks. Min Max 3/4 " 19,0 100,0 100,0 100, /2 " 12,5 92,7 91,7 92, /8 " 9,5 65,6 68,4 71, No.4 4,75 33,4 34,8 35, No:10 2,00 23,8 23,2 22, No.40 0,42 15,1 14,3 14, No:80 0,177 12,9 12,3 13, No.200 0,075 10,1 10,4 10, Şekil 3. 3 Ekstraksiyon metodu ile gradasyon eğrileri Çizelge Ekstraksiyon metodu ile bitüm miktarı sonuçları Agregalı karışım Bitüm Yüzdesi Optimum Bitüm Cebeci - dolamitli kireçtaşı 6,43 6,5 Gölcük - kumtaşı 6,48 6,5 Karatepe - bazalt 6,62 6,6 185

208 Çizelge Ekstraksiyon metodu ile karışım oranları sonuçları Elek Aralığı Ekstraks.Karışım Oranları % Cebeci - dolamitli kireçtaşı Gölcük - kumtaşı Karatepe - bazalt 19-12,5 mm (3/4 "-1/2 ") 7,3 8,3 8 12,5-9,5 mm (1/2 "-No.4) 59,3 56,9 56,5 9,5-4,75 mm (No.4-No.200) 23,4 24,4 24,8 0,075-0 mm (No.200-0) 10,1 10,4 10,7 Kaba Agrega Oranı 66,6 65,2 64,5 İnce Agrega Oranı 23,4 24,4 24,8 Filler 10,1 10,4 10,7 Toplam Karışım 100, Tabakanın Sıkışma ve Kalınlık Kontrolü Sonuçları Tabakadaki sıkışma kontrolü yapabilmek için; serimi yapılıp sıkıştırılmış kaplamanın yoğunluğunun belirlenen yerlerden alınacak karot numuneleri ile tayin edilmesi gerekmektedir. KTŞ ye göre, bulunan yoğunluklar, tek değer olarak işyeri karışım yoğunluğunun % 97 den, ortalama değer olarak, % 98 inden aşağı olmamalıdır [45]. Çizelge de eşitlik 2.20 ye göre hesaplanan Vh verileri sırasıyla, Cebeci - dolamitli kireçtaşlı TMA % 4,96; Gölcük kumtaşlı TMA % 4,89 ve Karatepe - bazalt lı TMA % 3,72 verileri bulunmaktadır. Özellik Çizelge Karot sonuçları (sıkışma ve kalınlık kontrolü) Agrega Cinsi BR. Cebeci - dolamitli kireçtaşı Gölcük - kumtaşı Karatepe - bazalt Kalınlık mm 41,30 40,80 41, D p arazi gr/cm 3 2,356 2,354 2,482 - D p İKF gr/cm 3 2,388 2,398 2,489 - Sıkışma (D p arazi/d p İKF)*100 % 98,70 98,10 99,7 min.97 D T İKF gr/cm 3 2,479 2,48 2,578 Boşluk V h = ((D T İKF-D p arazi)/dt)*100 KTŞ % 4,96 4,89 3,72 maks.6 186

209 3.2.5 Bitüm Süzülme Deney Sonuçları TMA karışımları, geleneksel asfalt karışımlarına göre daha zengin bitüm içermektedir. TMA dizayn gradasyonları kesikli gradasyona (belli elek aralıklarında daha fazla, belli elek aralıklarında ise daha az agrega vardır) sahiptir. Bu yüzden kaba agregalar arasındaki boşluk normal karışımlara göre daha fazla bitüm kullanılarak kapatılmaktadır. Karışım hazırlanırken sıcaklıktan dolayı karışım bünyesindeki bu fazla bitüm, akıcı bir özellik kazanıp mineral agrega karışımından süzülerek ayrılmaktadır. Bitüm emdirilmiş elyaf (selüloz veya fiber), TMA karışımlarında bitümün süzülmesini engellemek için kullanılır. Çizelge de Scheelenberg bitüm süzülme deneyi sonuçları verilmiştir. Çizelge Bitüm süzülme deney sonuçları Cebeci - dolamitli kireçtaşı) Gölcük - kumtaşı Karatepe - bazalt 0,19 0,07 0,12 KTŞ Sınır Değerleri maks. % 0,3 3.3 Performans Deneyleri Tekerlek İzinde Oturma Deneyi Üstyapı projelerinde uygulanan ve işyerinin plentinden alınan hazır TMA sıcak karışım numunelerinin üzerinde, Fransız Trafik Similatör Cihazı kullanılarak tekerlek izinde oturma (TİO) deneyleri yapılmıştır. TS EN deney standardı büyük cihaz (LCPC rut tester) kullanılarak ve PMB bitümlü bağlayıcılar ile hazırlanan numuneler devire kadar TİO testleri yapılmış olup deney sonuçları Çizelge da verilmiştir. Şekil 3. 4 te üç grubun birbiriyle kıyaslanması görülmektedir. 187

210 Ekstrksiyon TEKERLEK İZİNDE OTURMA (Rutting) % Si Çizelge Tekerlek izinde oturma tayini deneyler sonuçları Karışım Tipi Cebeci - dolamitli kireçtaşı TİO (%) Gölcük - * kumtaşı TİO (%) Karatepe - bazalt TİO (%) İri agrega oranı 65,8 65,2 55,5 İnce agrega oranı 24 24,4 34,4 Filler oranı 10,2 10,4 10,1 Bitüm oranı 6,6 6,48 5,9 Optimum bitüm 6,5 6,5 6,35** Dp dizayn 2,402 2,358 2,395** Dp numune 2,319 2,354 2,36 % Sıkışma Devir Sayısı TİO (%) TİO (%) TİO (%) 1000 devir 0,46 1,56 1, devir 1,04 2,35 2, devir 1,2 2,54 2, devir 1,32 2,94 2, devir 1,45 3,63 3, devir 1,66 4,01 3,29 * Ektraksiyon metodu ile yapılan işyeri karışım ortalama oranları ** Tez çalışmasında incelenmeyen başka bir dizayn değişikliği yapılmış Şekil 3. 4 Tekerlek izinde oturma tayini deney sonuçları genel karşılaştırma 188

211 3.3.2 İndirekt Çekme Mukavemeti Deneyi İncelen üç sıkıştırılmış bitümlü karışımın, sudan kaynaklanan bozulmalara karşı direncinin incelenmesi amacıyla; KGM nin merkez laboratuarına şantiyelerden gönderilen TMA sıcak karışımla yapılan numuneler üzerinde, koşullu, ve koşulsuz şartlar altında, indirek çekme mukavemeti (İÇM) deneyi yapılmıştır. Çizelge de İÇM deney sonuçlar verilmiştir. Şekil 3. 5 te koşullu-koşulsuz İÇM değerleri ve Şekil 3. 6 da indirekt çekme mukavemeti yüzde değerleri gösterilmiştir. DENEY ADI Çizelge Çekme mukavemeti deney değerleri Cebeci - dolamitli kireçtaşı Gölcük kumtaşı Karatepe - bazalt* KTŞ Kısım 408 Şartname Sınır Değeri Koşullu İÇM (kg/cm 2 ) 9,2 7,7 9 - Koşulsuz İÇM (kg/cm 2 ) 10,5 8,64 9,6 - İÇM Oranı % 87,6 89,2 93,7 min %80 *Tez çalışmasında incelenmeyen başka bir dizayna göre üretilen karışım üzerinde bu deney yapılmıştır. Şekil 3. 5 Koşullu-koşulsuz İÇM değerleri 189

212 Şekil 3. 6 İndirekt çekme mukavemeti yüzde değerleri Mevcut Yol Satıh Durumu Bu bölümde, işleyen trafik koşulları altında gerçekleşen, gözleme dayalı, mevcut yol sathı incelemelerine yer verilmiştir. Sırasıyla, Cebeci dolamitli kireçtaşlı, Gölcük - kumtaşlı ve Karatepe - bazaltlı TMA sıcak karışımların kullanıldığı projelerin bu tez kapsamında incelenen kesimlerine ait yol kaplamalarının mevcut halini gösterir fotoğraflar sunulmuştur. TEM Otoyolu (O2) Kınalı Avcılar Kesimi Kınalı-Avcılar (KM: ) Arası TEM Otoyolunda Eksik Kalan Üst yapı Ve Büyük Onarım İnşaatı İşi projesi bünyesinde yenilenen ve bu tez çalışması kapsamında incelenen kesimler, TEM Otoyolu Güney Taşıma Yolu (Avcılar-Kınalı istikameti) olan Km: arası kesimleridir. Bu kesimlerde, 10 cm. lik (Binder+TMA) kaplaması, gece şerit daraltması sistemi ile 2012 yılı Temmuz ayı itibariyle yenilenmiştir. Sözkonusu kesimler, gezilerek gözlem yapılmış ve tarihi itibariyle mevcut yol kaplamasının son durumu Şekil da gösterilmiştir. 190

213 Şekil 3. 7 TEM Otoyolu (Avcılar-Kınalı istikameti), Km: de tarihi itibariyle mevcut yol durumu Şekil 3. 8 TEM Otoyolu Selimpaşa Kavşağı (Avcılar-Kınalı istikameti), Km: de tarihi itibariyle mevcut yol durumu 191

214 Şekil 3. 9 TEM Otoyolu (Avcılar-Kınalı istikameti), Km: de tarihi itibariyle mevcut yol durumu Şekil TEM Otoyolu (Avcılar-Kınalı istikameti), Km: de tarihi itibariyle mevcut yol durumu TEM Otoyolu (O4) Gebze Körfez Kesimi Gebze Kavşağı -Körfez Kavşağı (Km: ) Arası Otoyol Üstyapı İyileştirmesi İşi projesi bünyesinde yenilenen ve bu tez çalışması kapsamında incelenen kesimler, Anadolu Otoyolu (O4), kuzey taşıma yolunun (Ankara-İstanbul) Km: arası ve Km: arası kesimleridir. Bu kesimlerde, 11 cm lik (Binder+TMA) 192

215 kaplaması, gece çalış-gündüz aç çalışma sistemi ile 2011 yılının Eylül ayı itibariyle yenilenmiştir. Sözkonusu kesimler, gezilerek gözlem yapılmış ve tarihi itibariyle mevcut yol kaplamasının son durumu Şekil te gösterilmiştir. Şekil Anadolu Otoyolu (O4) Dilovası Kavşağı (Ankara-İstanbul istikameti), Km: de tarihi itibariyle mevcut yol durumu Şekil Anadolu Otoyolu (O4), Dilovası Kavşağı sonrası (Ankara-İstanbul istikameti) Km: de tarihi itibariyle mevcut yol durumu 193

216 Şekil Anadolu Otoyolu (O4), (Ankara-İstanbul istikameti) Km: de tarihi itibariyle mevcut yol durumu Şekil Anadolu Otoyolu (O4), (Ankara-İstanbul istikameti) Km: de tarihi itibariyle mevcut yol durumu 194

217 Şekil Anadolu Otoyolu (O4), Hamzadere Viyadüğü (Ankara-İstanbul istikameti), Km: de tarihi itibariyle mevcut yol durumu Hasdal Kemerburgaz Yassıören Ayrımı Devlet Yolu Yapımı devam eden Hasdal-KemerburgazYassıören Ayrımı -(KM: ) Devlet Yolu Yapımı projesi bünyesinde yeni otoyol olarak inşa edilen ve bu tez çalışması kapsamında incelenen kesimler, Hasdal K1, K4 Kavşak Kolları, Seyrantepe A, D Kolu (TEM in parçası olan bu kesimlerin imalatı sözkonusu projeye dahil edilerek yapılmıştır), Kemerburgaz Yolu Sağ Taşıma Yolu kesimleridir. Bu kesimlerdeki yollar 2011 yılı Ağustos ayı itibariyle yenilenmiştir. Sözkonusu kesimler gözlemlenmiş ve tarihi itibariyle mevcut yol kaplamasının son durumu Şekil da gösterilmiştir. Şekil Hasdal Kavşağı K1 Kolu (Ankara istikameti), Km: Arası tarihi itibariyle mevcut yol durumu 195

218 Şekil 3. 17a Hasdal Kavşağı K4 Kolu (Kağıthane-Kemerburgaz istikameti), Km: Arası tarihi itibariyle mevcut yol durumu 196

219 Şekil 3. 17b Hasdal Kavşağı K4 Kolu (Kağıthane-Kemerburgaz istikameti), Km: Arası tarihi itibariyle mevcut yol durumu Şekil Seyrantepe A Kolu Km: Arası tarihi itibariyle mevcut yol durumu 197

220 Şekil Seyrantepe D Kolu Km: Arası tarihi itibariyle mevcut yol durumu 198

221 BÖLÜM 4 SONUÇ VE ÖNERİLER Bitümlü sıcak karışımlar Türkiye de yaygın olarak kullanılan bir kaplama malzemesidir. Yollarımızdaki bitümlü sıcak karışım uygulamalarının, maliyet açısından çok büyük rakamlara ulaştığı bir gerçek olup, harcamaların yerini bulması, doğru ve istenen kalitede yapılması ile direkt ilgilidir. Bu yüksek lisans tez çalışmasında; dünyada gelişmiş ülkeler tarafından yaygın bir şekilde kullanılan, bir BSK türü olan TMA karışımların Türkiye deki üç ayrı projedeki uygulaması, agrega odaklı olarak değerlendirilmiştir. Bugün artık, Avrupa normlarına uygunluk sağlama sürecinde hayatımıza CE işareti ve etiketi girmiştir. Kamu kurumlarına, imalatta kullanılacak malzemelere ait bu CE etiketinin aranması zorunluluğu getirilmiştir. Bu da, üreticiyi daha imalatın başında kaliteli ürün üretmeye zorlamaktadır. Ayrıca kullanıcılara, tüketecekleri malı kontrollü bir şekilde elde etme hakkı vermektedir. Bitümlü sıcak karışımlarda kullanılacak metaryallere (agrega, bitüm, polimer, elyaf gibi) ait CE belgesinin aranması, fabrika üretim kontrol sisteminin yaygınlaşması bakımından önem taşımaktadır. Fiziksel özellikleri itibariyle TMA da kullanımı genellikle tercih edilmesi istenen mağmatik kayaçların İstanbul ilinde sınırlı bir alana yayılması ve Karayolları Genel Müdürlüğü nün bu kayaçlara alternatif kayaç türü kullanımına imkân vermesi nedeniyle, bu tür gereksinimler göz önünde bulundurularak, hem mağmatik kayaç olan bazalt hem de sedimanter kayaç olan kumtaşı ve dolamitli kireçtaşı ile üretilen TMA karışımlar incelenmiş, birbirine olan üstünlükleri irdelenmeye çalışılmış ve birbirlerine alternatif olup olamayacakları araştırılmıştır. Bu çerçevede incelenen TMA karışımlar üzerinde 199

222 yapılan çalışmalardan ve KGM tarafından yapılan fiziksel ve performans deney çıktılarından hareketle elde edilen sonuçlar aşağıda verilmiştir. Bitüm Deneyleri TMA karışımında kullanılmak üzere % 4,5 ve % 5 modifiye edici katkıyla üretilen modifiye bitüm numunelerine performans sınıfı bitüm standartları na göre deneyler yapılmıştır. Deney sonuçlarına göre; Cebeci - dolamitli kireçtaşlı TMA karışımında kullanılacak % 4,5 katkılı modifiye bitüm PMB kriterlerine, Gölcük - kumtaşlı TMA karışımında kullanılacak % 4,5 SBS li modifiye bitüm, PMB kriterlerine, Karatepe - bazaltlı TMA karışımında kullanılacak % 4,5 SBS li modifiye bitüm ise depolama stabilitesi hariç PMB kriterlerine uygun çıkmıştır. En iyi değerler, Gölcük - kumtaşlı TMA karışımında kullanılacak % 4,5 SBS li modifiye bitümde bulunmuştur. Buna rağmen, karışımın mekanik özellikleri bakımından yüksek değerler, Cebeci - dolamitli kireçtaşlı TMA ile Karatepe - bazaltlı TMA karışımlarında görülmektedir. Bu da bitüm kalitesinin belirli standartan daha yüksek olmasının, karışımın mekanik özelliklerinin daha iyi olmasında çok etkili olmadığını göstermektedir. Agrega Deneyleri Los Angeles Aşınma Deneyi Kaplamalarda kullanılacak agregaların trafik yükleri altında aşınmaya karşı direncini tespit etmek maksadıyla TS EN [118] a göre yapılan Los Angeles aşınma deneyi sonuçlarına (Çizelge 3. 4) göre, Cebeci - dolamitli kireçtaşı, Gölcük - kumtaşı ve Karatepe - bazalt için aşınma kayıpları sırasıyla, % 20,60; % 12,30; % 9,80 olarak bulunmuştur. Buna göre en fazla aşınma kaybını Cebeci yöresinde Su-Taş Ocağından alınan sedimanter (tortul) kökenli dolamitli kireçtaşı numunesinde, en az aşınma kaybı ise volkanik kökenli kayaç olan Karatepe Taş Ocağından alınan bazalt numunesinde gözlemlenmiştir. Aşınma ve darbelenme etkileri sonucu mineral agreganın standart gradasyonunun bozulması durumu en az Karatepe - bazalt lı karışımda en az olacağı söylenebilir. Ancak, tüm numunelerde aşınma kaybı KTŞ [45] e göre olan maksimum % 25 olan kritik değerin altındadır. 200

223 Yassılık İndeksi Deneyi Kaplamanın stabilitesinde agrega danelerinin şeklinin etkisi fazladır. Yuvarlak ve düz yüzeyli agrega daneleri kaplamada istenilen stabiliteyi temin edemezler. Karışımın stabilite önemli etkenlerden biri de taşın birbiri ile kenetlenmesi ve sürtünme ile mukavemetin oluşmasıdır. Buna "içsel sürtünme" denir. Bu sürtünme; kırılmış agregalarda en yüksek yuvarlak, pürüzsüz, yassı agregalarda en düşüktür. Yassı ve silindirik danelerin çekme mukavemeti düşük olduğu için trafik ve çevre etkisi altında kolayca aşınıp kırılabilirler. Ayrıca, TMA nın taşın taşa temasının optimum seviyede olması gerekmektedir. Yassılık oranının fazla olması, bu temas basıncını düşürmektedir. Ayrıca işlenebilirlilik de azalmaktadır. Projelerde kullanılan agregalardan yassılık oranı en yüksek agrega Karatepe -bazalt olmuştur. Genel olarak taş ocaklarında bazalt, diğer agregalara nazaran daha yassı üretilmektedir. Nedenler arasında; sert kayaç özelliğini taşımasından dolayı kırılmasındaki güçlük, yanlış kırıcı sistemlerinin kullanılması olduğu düşünülmektedir. Dolayısıyla üretimdeki bu eksiklerin nedenlerinin araştırılması gerekmektedir. Cilalanma Değeri Cilalanma değerinin düşük olması, kaplamadaki pürüzlülüğün ve kayma direncinin düşük olmasına neden olur. Bu üç grup agregadan sadece dolamitli kireçtaşının cilalanmasına bakılmış, deneyin sonucu şartname sınırlarının içindedir. Soyulma Mukavemeti Soyulma mukavemeti düşük agregaların, su ve sıcaklık etkisiyle bitüm ile adezyonu az olmaktadır. Cebeci - dolamitli kireçtaşı, Gölcük - kumtaşı ve Karatepe - bazalt olan üç grup agrega numunesi için, soyulma mukavemeti sırasıyla ortalama % 55; % 65; % 55 olarak bulunmuştur. Buna göre en fazla soyulmaya karşı mukavemetli kayaç Gölcük - kumtaşı bulunmuştur. Şartnameye göre min % 60 olan kritik değerden küçük bir değere sahip kayaçlar soyulma mukavemetini artırıcı katkı maddesiyle kullanılır. Projelerdeki kullanılan karışımlarda modifiye bitüm kullanımı, agrega-bitüm adezyonunu artırarak su, sıcaklık ve trafik yükleri gibi çevre etkileri altında agreganın kaplamadan kısa sürede ayrışmasını önlediğinden, karışıma ayrıca soyulma mukavemetini artırıcı katkı maddesi kullanılmamıştır. 201

224 Kil Topakları ve Ufalanabilir Daneler Durumu Bitümlü karışımlarda kilin topaklar halinde veya kaba agrega danelerini sarmış durumda var oluşları karışım için çok zararlıdır. Çünkü bünyesinde kil taşıyan bitümlü karışımlar su veya rutubet ile temas haline geldiklerinde kaplamanın stabilite değeri azalır. Sonuç olarak, kil topaklı ve kille kaplı agregalar kaplamada sökülme nedeni olabilirler. Şartnameye göre, kil topakları ve ufalanabilir dane bulunmama şartını, her üç kayaç da sağlamaktadır. Özgül Ağırlık ve Su Absorbsiyonu Hacim özgül ağırlığın, agrega danelerinin bütün boşluklar dâhil tüm hacmini, zahiri özgül ağırlığın ise agrega danelerinin, 24 saat suda bırakılarak su geçirimli boşlukların doldurulmak suretiyle, taşın sadece geçirimsiz hacmini oluşturduğu daha önceki bölümlerde anlatılmıştı. Hacim özgül ağırlıkların, zahiri özgül ağırlıktan daha küçük olması, her üç agreganın bir absorbsiyon özelliğine sahip olduğunu gösterir. Dolayısıyla efektif özgül ağırlıktan da küçük olacaktır. Efektif özgül ağırlık değerleri, hacim ve zahiri hacim ağırlık değerleri arasında bir değer olur. Cebeci - dolamitli kireçtaşı, Gölcük - kumtaşı ve Karatepe - bazalt olan her üç grup kaba agrega numunesi (hem kaba hem ince) için, hacim özgül ağırlıkları, zahiri özgül ağırlıklarından küçüktür. Dolayısıyla hepsinin de absorbsiyon özellikleri vardır. Üç grup agreganın (kabası ve ince) su absorbsiyon yüzdesi, kritik değer olan % 2 nin altındadır. Porozitenin % 2 - % 2,5 ten büyük olması bitüm miktarında artışa neden olmaktadır. Bu da terleme-kusma riskini ortaya çıkarmaktadır. Su absorbsiyonu en yüksek kayaç (kaba ve incede) Karatepe - bazalttır. Karışım dizaynı sonuçlarına bakıldığında, bazaltlı karışımdaki optimum bitüm oranı % 6,6 mertebesindedir. Üretimde bu oran % 6,62 ye kadar çıkmıştır. Kullanılacak bitüm oranının optimum bitümden daha az olması beklenir. Bitüm oranının yüksek olması, kusma-terleme ye neden olarak, kaplamanın kayma direncini düşürdüğü gibi stabiliteyi de düşürmektedir. Karışımların Fiziksel Özellikleri TMA karışımlarının tasarım özellikleri ile üretim özellikleri arasında bazı farklılıklar görülmüştür. Laboratuar ortamında yapılan deneylerle istenilen özelliklere kavuşulması kolay olmakta ve optimum sonuç hedeflenmektedir. Ancak işyerindeki şartlar ile 202

225 laboratuar şartlarının farklılığı, sürekli olarak değişen malzeme girdisi, kontrol mekanizmasının zaman zaman aksaması, yapılan imalatların karışım özelliklerini etkilemektedir. Dolayısıyla işyerinde üretilen imalatların kalite kontrol deneylerinin değerlendirilmesi daha da önem kazanmaktadır. TMA karışımı, üretim sırasında elde edilen veriler ile karışım tasarımı değerleri karşılaştırıldığında aşağıdaki sonuçlar elde edilmiştir: Karışımların Gradasyonu Normalde, TMA Tip-1 için KTŞ [45] e göre, sınır karışım oranları şöyledir: Kaba agrega oranı= % 60-% 75; ortalama değer= % 67,5 İnce agrega oranı= % 26-% 17; ortalama değer= % 21,5 Filler oranı= % 14-% 8; ortalama değer= % 11 Ancak, yine aynı şartnameye göre, eleklerden geçen yüzde olarak ifade edilen miktarların toleransları bulunmaktadır. 12,5 ve 9,5 mm elekler için bu tolerans miktarı ±4, No.200 için ±2, diğer elekler için ise ±3 tür. Bu tolerans miktarlarının verilmesinin amacı, gradasyon eğrisini mümkün olduğunca optimum değer olan ortalama değere yakınlaştırmak ve sınır değerlerden uzaklaşmasını sağlamaktır. Cebeci - dolamitli kireçtaşlı karışım için; toplam kaba agrega oranı dizaynda % 67 iken üretim esnasında % 65,4 toplam ince agrega oranı dizaynda % 22,2 iken üretim esnasında % 25, toplam filler oranı dizaynda % 10,8 iken üretim esnasında % 9,6 olmuştur. Gölcük - kumtaşlı karışım için; toplam kaba agrega oranı dizaynda % 67,7 iken üretim esnasında % 66,3, toplam ince agrega oranı dizaynda % 21,9 iken üretim esnasında % 23,9 toplam filler oranı dizaynda % 10,4 iken üretim esnasında % 9,8 olmuştur. Karatepe - bazaltlı karışım ise; toplam kaba agrega oranı dizaynda % 66 iken üretim esnasında % 64,4, toplam ince agrega oranı dizaynda % 23,5 iken üretim esnasında % 25,1 toplam filler oranı hem dizaynda hem de üretim esnasında % 10,5 olarak sabit kalmıştır. Dizayn ve işyeri karışımında, kaba agregası en yüksek olan karışımlar sırasıyla, Gölcük - kumtaşlı karışım, Cebeci - dolamitli kireçtaşlı karışım ve Karatepe - bazaltlı karışım dır. 203

226 Dizayn ve işyeri karışımında, ince agregası en düşük olan karışımlar sırasıyla, Gölcük - kumtaşlı karışım, Cebeci - dolamitli kireçtaşlı karışım ve Karatepe - bazaltlı karışım dır. Filler oranında bu sıra değişmiş, dizaynda en yüksek filler oranına sahip karışımlar sırasıyla, Cebeci - dolamitli kireçtaşlı karışım, Karatepe - bazaltlı karışım ve Gölcük - kumtaşlı karışım iken, işyeri karışımında bu sıra, Karatepe - bazaltlı karışım, Gölcük - kumtaşlı karışım ve Cebeci - dolamitli kireçtaşlı karışım olarak değişmiştir. Karışım içindeki iri agrega oranının gradasyon eğrisinin alt limitine yakın ayarlanması iri agrega oranını artırdığı, dolayısı ile agregalar arasında daha yüksek boşluk oranı elde edilebildiğini göstermektedir. İsveç, Hollanda ve Amerika da [41] yüksek trafik hacmine sahip yollardaki TMA aşınma tabakları, bu prensip esas alınarak geliştirilmiş olup, yüksek kaliteli kırılmış iri agrega ile taşıyıcı taş iskelet yapı oluşturulmuştur. Bu tez çalışmasına konu olan projelerde ise her üç karışımdaki kaba agrega oranı % 70 ten küçük kalmıştır. KTŞ, bu gradasyon aralığına imkân vermektedir [45]. KTŞ, Avrupa standardı olan EN [63] göre uyarlanmıştır. Bu üstyapı iyileştirme projelerinin, yüksek trafik hacmi olan ana arterlerde uygulandığı düşünüldüğünde, tekerlek izine karşı dayanımın artması için kaba agrega oranının % 70 mertebesinden daha aşağılara düşmemesi gerektiği düşünülmektedir. KTŞ [45] de yer alan tolerans limitlerinin, kaba agrega ortalama limit değeri olan % 67,5 oranının daha da düşmesine imkân tanımaktadır. Bu tolerans limitleri kullanılarak imal edilen TMA karışımları karşılaştıran çalışmalara gereksinim vardır. Karışımların Boşluk Yüzdesi Tekerlekten gelen yük, bitümlü maddenin bağlayıcı etkisiyle bir arada tutulan taş iskelet tarafından taşınır. Agrega daneleri arasındaki boşluklar asfalt tarafından kısmen doldurulur ve geride hava boşlukları kalır. Bitümlü sıcak karışım kaplamada hava boşlukları gereklidir. KTŞ [45] ye göre, TMA Tip-1 için bu boşluk % 2-4 arası olmalıdır. TMA Tip-1 dizayn kriterlerinde istenilen en önemli kriterlerden biri olan boşluk yüzdesi (V h ) bütün karışımlarda % 3 civarındadır (Şekil 4. 1). 204

227 Şekil 4. 1 Boşluk yüzdeleri, V h (%) Karışımların Mineral Agregalar Arasındaki Boşluk Agregalar arası boşluk (VMA), agrega daneleri arasındaki hava boşluğu ile bitümlü bağlayıcı hacminin toplamının toplam numune hacmine oranının yüzde olarak ifadesidir. VMA nın yüksek olması, agrega danelerinin bitümlü madde içinde yüzme tehlikesi doğurur. Böylece taşıyıcı taş iskeleti dağılır ve kaplama yük taşıyacak durumdan çıkar. Bu durum kaplamada kusmaya, toplanmaya, agrega danelerinin birbirinden daha çok ayrılmasına, dolayısıyla trafik yükleri altında karışımın kararlı olmamasına ve kalıcı deformasyona (tekerlek izlerine) neden olur. Dolayısıyla, kaplamanın optimun hava boşluğunda ve optimum bitüm oranında dizayn edilmesi büyük önem taşımaktadır. Aksi halde, asfalt, bağlayıcılık özelliğini kaybedecek miktardan daha fazla ilave edilmiş olur ki bu durum yüksek bir boşluğun kalmasına neden olur. Bu da yüksek VMA demektir. İyi gradasyonlu agregalarda, VMA nın şartname sınır değerlerine girmesi kolay olur. Bir başka deyişle, VMA nın agrega gradasyonuyla ayarlanması gerekir. Filler oranı ile ayarlanan VMA çok tercih edilmez. KTŞ [45] e göre minimum VMA değeri % 16 dır. Şekil 4. 2 te görüldüğü gibi, dizayn ve işyeri karışımında, yüksek bitüm oranına ve hava boşluğuna sahip bazaltlı karışım en yüksek VMA değeri vermektedir 205

228 Şekil 4. 2 Agregalar arası boşluk, VMA, (%) Ancak, taşın taşa temasın sağlandığı iri agrega iskeleti ancak, karışımın kaba agrega arası boşluk miktarı nın (VCA= Voids in the Coarse Aggregate) kuru şişlenmiş birim ağırlık deneyiyle (AASHTO T19) tayin edilen iri agrega fraksiyonunun VCA sına eşit veya daha küçük olduğunda elde edildiği söylenmektedir [64]. VCA ag iri agreganın kuru şişleme metoduyla tayin edilen birim ağırlığından elde edilir. VCA mix ise, iri agrega hariç karışımın içindekiler dâhil edilerek hesaplanır. VMA ise, agrega hariç (iri ve ince agrega) karışımın içindekileri kapsar. Türkiye deki TMA uygulamalarında, taşın taşa temasının sağlandığı, sadece performans deneyleri değerlendirilmektedir. VMA hesabında da iri ve ince agrega ayrımı yapılmadığından, taşın taşa temasının sağlanıp sağlanmadığı, VMA değerinin değerlendirilmesiyle tam olarak belirlenemez. Dolayısıyla TMA karışım hesaplarına, VCA ag ve VCA mix hesaplarının dahil edilmesi sonucu oluşan farklılıklar ile ilgili çalışmalara ihtiyaç vardır. Bitüm Süzülme Deneyi Bitüm süzülme deney sonuçlarına göre, her üç TMA karışım tipi de KTŞ sınır kriteri maks. süzülme yüzdesi olan % 0,3 değerinden küçüktür. Ekstraksiyon Deneyi Ektraksiyon deneyi, karışımda imalat sırasında, segregasyon olup olmadığının tespiti ve bitüm yüzdesinin yayini için önemli bir kalite kontrol deneyidir. Karışımın dizayna uygunluğunun sürekli kontral altında tutulmasını sağlar. 206

229 Ekstraksiyon sonuçları ile İKF sıcak silo karışım oranları karşılaştırıldığında, genellikle her üç karışımda, No.200 nolu elekten geçen malzeme (filler) miktarı artmıştır. Ekstraksiyon metodu ile bitüm miktarı, Cebeci - dolamitli kireçtaşlı karışım ve Karatepe - bazaltlı karışım için değişmemiş olmakla beraber, Gölcük - kumtaşlı karışımın ise artmıştır. Karışımların Performansı Karışımların Akma ve Marshall Stabilitesi Stabilite/akma oranı Marshall oranı olarak tanımlanmakta, karışım rijitliğinin ve asfalt betonunun deformasyon karşısındaki direncinin bir göstergesi olmaktadır. Oran değerleri, briketlerin deformasyon direncinin değerlendirilmesinde kullanılmaktadır. Daha yüksek bir oran değeri, daha rijit bir karışım ve bundan dolayı daha dirençli bir karışım olabilmektedir. Ancak bitümlü sıcak karışımların esnek olması da çok büyük önem arz eder. Akma, maksimum yük altındaki asfalt briketinin uğramış olduğu deformasyon miktarıdır. Şekil 4. 3 te verilen akma değerleri karşılaştırıldığında, Karatepe - bazaltlı karışımlar yüksek akma değerleri vermektedir. Bunun nedeni yüksek bitüm içeriğidir. Aynı zamanda bu karışımın diğer karışımlara oranla daha esnek olduğu düşünülebilir. Yine Gölcük - kumtaşlı karışımların Cebeci -dolamitli-kireçtaşlı karışımlara göre daha esnek olduğu düşünülebilir. Şekil 4. 3 Akma değerleri mm (10-²inç) 207

230 Stabilite, asfalt briketin deformasyona karşı gösterdiği maksimum dirençtir. Şekil 4. 4 e bakıldığında, en yüksek stabilite değerlerini sırasıyla, Cebeci - dolamitli kireçtaşlı karışım, Gölcük kumtaşlı karışım ve Karatepe - bazaltlı karışım vermiştir. Şekil 4. 4 Marshall Stabilitesi değerleri, (kg) Marshall oranı olan stabilite/akma oranı ile karşılaştırma yapıldığında, dizayn göre hazırlanan Cebeci - dolamitli kireçtaşlı karışım, Gölcük - kumtaşlı karışım ve Karatepe - bazaltlı karışım için bu oranlar sırasıya, 294;276;205 tir. Yine İKF ne göre hazırlanan Cebeci - dolamitli kireçtaşlı karışım, Gölcük - kumtaşlı karışım ve Karatepe - bazaltlı karışım için bu oranlar sırasıya 356; 274; 241 dir. Bu oranlar değerlendirildiğinde, Dizayn ve İKF ile hazırlanan karışımların her ikisi için en rijit ve deformasyona en dayanıklı karışım Cebeci - dolamitli kireçtaşlı karışım, en düşük sonucu veren karışım ise Karatepe - bazaltlı karışım olmaktadır. Marshall oranı değerlerine bakılarak, bu karışımın stabilitesinin yetersiz olduğu düşünülmemelidir. Keza bu karışımın uygulandığı kesimlerin mevcut yol kaplama durumları incelendiğinde, ağır trafik yükü taşıyan kesimlerde kalıcı deformasyona rastlanmamıştır. Kaplama yapımında çok yüksek stabilite ve düşük akma değerine sıcak bakılmaz; bu tip karışımlarda ağır trafik yükünden dolayı çatlamalar oluşur. Yine de bu karışımda yassı agrega kullanım oranı yüksektir, denilebilir. Yassı agreganın kırılganlığının kübik agregaya göre daha kolay olması ve yük altında daha zayıf davranışlar sergilemesine neden olur. Bazı çalışmalarda [12] TMA karışımlarının geleneksel asfalt karışımlara nazaran Marshal stabiliteleri daha düşük değerler vermektedir. Marshal metodunun TMA nın mekanik 208

231 özelliklerini tam yansıtmadını ortaya çıkarmışlardır [12]. Son zamanlarda, karışım tasarımında, Superpave Metodu gibi yeni metotlar da kullanılmaktadır. Bu metodların hangisinin daha iyi olduğu konusunda uzmanlar arasında tartışma devam etmekte ve net bir fikir birliğine varılamamıştır. Superpave karışım metodu ve yoğurmalı press ile yapılan çalışmalara ağırlık verilerek bu iki metodun birbirine olan üstünlükleri ortaya konulmaya çalışılmalıdır. Türkiye de yollar Marshall tasarım metoduna göre yapılmaktadır. Tekerlek İzi Oturması Tekerlek izi oturması deney sonuçlarına göre, her üç TMA karışım tipi de KTŞ dizayn kriteri olan devirde oluşacak maksimum % 6 TİO değerinden küçüktür. Normalde, yapılacak TMA karışımlarında dizayn değerlerine uyulduğu sürece ( optimum bitüm % si ve pratik özgül ağırlık Dp değerleri yakalandığı sürece) tekerlek izi oluşumu, küçük değerlerde kalacaktır. Bu tez çalışmasında incelenen Karatepe - bazaltlı karışımların dizaynı, daha sonra, üretim esnasında bazaltın yassı agrega oranı düşürüldüğünden dizayndaki optimum bitüm yüzdesine ve gradasyon şartlarına uyulamamasından dolayı değiştirilmiştir ve yeni dizayna göre çalışmalar sürdürülmüştür. Bu tez çalışmasında sunulan tekerlek izi oturma deneyi, yeni dizayna göre üretilen karışım üzerinde yapılmıştır. Eski dizayna göre (bu tez çalışmasında değerlendirilen dizayn) üretilen karışımlar üzerinde tekerlek izi deneyi yapılmadığından, bu tez kapsamında sunulamamıştır. Zaten, üzerinde tekerlek izi deneyi yapılan karışımların deney öcesi yapılan ekstraksiyon deney sonuçlarına göre değerlendirmeler yapılmıştır. Yeni dizayn çerçevesinde, Karatepe - bazaltlı karışımların ekstraksiyon deney sonuçlarına göre bitüm yüzdesi ve EK-B de yer alan nolu raporda belirtildiği gibi karışım gradasyonunun bazı elek boyutlarında dizayn tolerans limitlerinin dışında çıkmasına rağmen, tekerlek izi oturma deney sonuçları iyi durumdadır. Karışımlar arasında en düşük kaba agrega oranına ve en yüksek ince agrega oranına sahip olmasına rağmen iyi sonuç vermesi karışımın bünyesinde barındırdığı bazalt taşından olduğu görülmektedir. Daha yüksek iri agrega oranına ve daha yüksek bitüm içeriğine sahip Cebeci - dolamitli kireçtaşlı karışım ortalama 2,1 kat, Karatepe - bazaltlı karışımdan daha iyi performans göstermiştir. Ancak, dizayna uygun gradasyona ve bitüm yüzdesine sahip olsaydı ve yassı dane üretimi azaltılarak gradasyon yapısının kesikli olması sağlansaysaydı, Karatepe - 209

232 bazaltlı karışım, plastik deformasyon oluşumunda diğer karışımlara nazaran daha iyi bir performans göstereceği düşünülmektedir. Gölcük - kumtaşlı karışım, en düşük değeri vermiştir. En uygun karışım seçileceği zaman, kabul edilen bir çözümün güçlü ve zayıf yönlerininin her ikisi de düşünülmelidir. Dolayısıyla, mağmatik kayaç üretimi sırasında yaşanan zorluklar, yüksek maliyet, kaynak kısıtı gibi etmenleri hepsi beraber düşünüldüğünde, Cebeci - dolamitli kireçtaşlı karışımdaki ve Gölcük - kumtaşlı karışımdaki oranlar tekerlek izine karşı direncin kötü olmadığını ve hatta iyi seviyelerde olduğunu göstermektedir. İndirekt Çekme Mukavemeti İÇM deney sonuçlarına göre Cebeci - dolamitli kireçtaşlı TMA karışımı ile Gölcük - kumtaşlı TMA karışımı arasında çok önemli bir fark görülmemiştir. Yeni dizayn çerçevesinde üretilen ve ekstraksiyon deney sonuçlarından dizayna uygunluğu tespit edilmemesine rağman en iyi sonucu Karatepe - bazaltlı karışımlar vermiştir. Kendi grupları içinde koşullu numunelerin koşulsuz numunelere oranları Cebeci - dolamitli kireçtaşlı grup için 0,88; Gölcük - kumtaşlı grup için ise 0,89 oranında olup Karatepe - bazaltlı grup için ise 0,94 tür. Mevcut Yol Satıh Durumu İncelemeler sırasında, mevcut trafik koşulları altında çalışma yürütüldüğünden (özellikle bazı kesimlerde ciddi yoğunlukta trafik vardır); gözlemler bazen araç içinden bazen de müsait yerlerde durularak yapılmıştır. Aracın km göstergesi bir referans noktasında sıfırlanmış ve araçla, ağır vasıta şeridinden km/saat hızla gidilerek gözlemler gerçekleşmiştir. Problemli kesimlerdeki tekerlek izi oluklanma uzunlukları, arabanın km göstergesi marifetiyle belirlenmiştir. Dolayısıyla, toplam oluklanma uzunlukları yaklaşık mertebededir. Ayrıca Çizelge 4. 1 de verilen ve problemin derecesini ifade eden düşük, orta ve yüksek seviyeleri tahmini olarak, gözlemlere dayanarak, tekerlek izinin belirli bir değeri (2,5 cm) geçtiği duruma göre [62] değerlendirilmiştir. Projelerin mevcut yol satıh durumlarının değerlendirilmesi aşağıda verilmiştir: Hasdal-Kemerburgaz-Yassıören Ayrımı Devlet Yolu projesi kapsamında imal edilen Karatepe - bazaltlı karışımların kullanıldığı kesimlerde (özellikle Tayakadın istikametine 210

233 giden hafriyat kamyonlarının çok kullandığı Hasdal Kavşağı K4 Kolu (Km: arası) kesiminde tekerlek izine rastlanmamıştır. Hafif derecede frenlemeden kaynaklanan yol eksenine paralel uzanan siyah çizgiler mevcuttur. Yeni inşa edilen bu kesimlerde yıllık ortalama günlük trafik değerleri (YOGT) bulunmamaktadır. Ancak Hasdal Kavşağı K4 Kolunun trafik hacmi şu şekilde tahmin edilmiştir. Bu kavşak kolu, TEM (O2) otoyolu ndan ayrılmaktadır. Metris - Hasdal kesiminde, YOGT değerleri; taşıt/gün hafif taşıt, taşıt/gün ağır taşıt olmak üzere toplam YOGT değeri taşıt/gün dür. Hasdal - Levent kesiminde YOGT değerler; taşıt/gün hafif taşıt, taşıt/gün ağır taşıt olmak üzere toplam Y.O.G.T değeri taşıt/gün dür [128]. Hasdal Kavşağı K4 Kolu, özellikle Tayakadın istikametine giden hafriyat kamyonlarına hizmet verdiği için tahmini ağır taşıt şöyle hesaplanabilir. Metris-Hasdal kesiminden gelen ağır taşıttan taşıt yoluna devam ettiği düşünülürse, geri kalan ağır taşıt hacmi yaklaşık mertebede ( ) taşıt/gün kabul edilebilir. Yine Kınalı-Avcılar Arası Tem Otoyolunda Eksik Kalan Üstyapı ve Büyük Onarım İnşaatı İşi kapsamında imal edilen Cebeci - dolamitli kireçtaşlı karışımın kullanıldığı kesimlerde tekerlek izine rastlanmamıştır. KGM (2012) Trafik Ulaşım Bilgileri ne göre [128], Selimpaşa Köprülü kavşağı-silivri Köprülü Kavşağı kesiminde, YOGT değerleri; taşıt/gün hafif taşıt, taşıt/gün ağır taşıt olmak üzere toplam YOGT değeri taşıt/gün dür. Gebze Kavşağı -Körfez Kavşağı (Km: ) Arası Otoyol Üstyapı İyileştirmesi İşi bünyesinde imal edilen Gölcük Kumtaşlı TMA karışımlarının kullanıldığı bazı kesimlerde ise ciddi seviyede tekerlek izi mevcuttur. Tekerlek izinde oturma probleminin görüldüğü kesimler Çizelge de işlenmiştir. 211

234 Çizelge 4. 1 Gebze Kavşağı -Körfez Kavşağı Otoyol Üstyapı İyileştirmesi İşi bünyesinde tekerlek izinde oturma probleminin görüldüğü kesimler Gebze Kavşağı -Körfez Kavşağı Otoyol Üstyapı İyileştirmesi İşi (Kuzey yol) (Ankara-İstanbul istikameti) Km Aralığı Tekerlek İzinde Oturma Probleminin Şiddeti Oluklanma Uzunluğu (m) Sorunun Görüldüğü Mevki düşük 400 Hamzadere Viyadüğü Yaklaşımı yüksek 600 Dilovası Kavşağı Sonrası orta 700 Dilovası Kavşağı Sonuçlardan da görüldüğü üzere Gebze Kavşağı Körfez Kavşağı Otoyol Üstyapı İyileştirme İşi çerçevesinde tez kapsamında incelenen kesimlerde, hepsi de ağır vasıta şeridinde olmak üzere toplam metre tekerlek izinde oturma probleminin görüldüğü bir taş mastik asfalt kaplama uzunluğu tespit edilmiştir. Bu toplamın içinde, 400 metre düşük 600 metre yüksek ve 700 metre de orta seviyeli denebilecek bir uzunlukta sorunlu alanların varlığı görülmektedir. KGM ye göre [128] Gebze-Dilovası Kavşağı kesiminde YOGT değeri; taşıt/gün hafif taşıt, taşıt/gün ağır taşıt olmak üzere toplam YOGT değeri taşıt/gün dür. Doğu Hereke-Körfez Kavşağı kesiminde YOGT değeri; taşıt/gün hafif taşıt, taşıt/gün ağır taşıt olmak üzere toplam Y.O.G.T değeri taşıt/gün dür. Sözkonusu iş hâlen devam ettiğinden, bu kesimin bozulması hâlâ yüklenicinin sorumluluğundadır. Sözkonusu iş bitmeden problemli bu kesim, tekrar kazılacaktır. Ayrıca yeniden imal edilecek bu kesimde, TMA imalatında volkanik kayaç kullanımı düşünülmektedir. Aslında, bu çerçevede, yüklenicilerin daha kaliteli imalat yapmasının özendirilmesi, daha uzun yıllar sorumluluk almasının sağlanmasının yanında bu süreçte imal ettiği kesimlerde ağır taşıt yük kontrolü bile yapılmanın önü açılması gerekmektedir. En yüksek YOGT değerlerine sahip olan kesimler sırasıyla şöyledir: taşıt/gün değeri ile Karatepe - bazaltlı kesim (TEM O2 otoyolu Hasdal-Kemerburgaz Ayrımı); taşıt/gün değeri ile Gölcük - kumtaşlı kesim (TEM O4 otoyolu Gebze-Dilovası Kavşağı kesimi) ve son olarak taşıt/gün değeri ile Cebeci - dolamitli kireçtaşlı kesimidir (TEM O2 otoyolu Selimpaşa Köprülü kavşağı-silivri Köprülü Kavşağı). 212

235 Yapılan arazi çalışmaları sonuçlarına göre Çizelge 4. 1 den de anlaşılacağı üzere, Gölcük kumtaşlı TMA karışımlarının kullanıldığı kesimlerde yüksek seviyede kalıcı deformasyonun olduğu görülmektedir. Bu kesimlerin, ağır taşıt hacmine sahip tırmanma şeritleri olduğu unutulmamalıdır. Uygulamada, 10 ton olan yasal dingil yükü ağırlığı kontrol sistemi ve etkin cezalandırma sistemi olmadığı için, ticari araçların çoğu kanuni dingil yükünün çok üzerinde (zaman zaman iki katının üzerinde) yükleme yapmakta ve bu durum kanuni dingil yüküne göre yapılan projeyi yetersiz kılmaktadır. Gölcük kumtaşı kayacının, ağır taşıt hacmine sahip tırmanma şeritlerinde kullanılıp kullanılamayacağı, mevcut kesiminin yenilenmesinden sonra ortaya çıkacak sonuçlara göre değerlendirilmesi başka bir araştırma konusunda sunulması önem arzetmektedir. Sonuç olarak; yukarıda elde edilen bulgular değerlendirildiğinde, Cebeci - dolamitli kireçtaşı ile Gölcük - kumtaşının, Karatepe - bazaltına alternatif birer kayaç olarak TMA karışımlarında kullanılmasının negatif bir göstergesine rastlanmamıştır. Bu açıdan belirli şartlarda birbirinin alternatifi olarak kullanımı uygun görünmektedir. 213

236 KAYNAKLAR [1] Orhan, F., (2011), Bitümlü Karışımlar Laboratuarı Çalışmaları, Karayolları Genel Müdürlüğü Yayınları, Ankara. [2] Tunç, A., (2004). Esnek Kaplama Malzemeleri Elkitabı, Birinci Baskı, Asil Yayın, Ankara. [3] NAPA&FHWA, HMA Pavement Mix Type Selection Guide, Publication Number: 128. [4] Celaya, B. J., Haddock, J. E., (2006), Investigation of Coarse Aggregate Strength for Use in Stone Matrix Asphalt FHWA, Joint Transportation Research Program, Washington. [5] Han, S., Graf, K. ve Kohl, A., (2009). Tas Mastik Asfalt / Uzun Ömürlü Üstyapılar, 5. Ulusal Asfalt Sempozyumu, Kasım 2009, Ankara, [6] Brown, E.R., Mallick, R. B., Haddock, J.E. and Bukowski, J. (1994), Performance of Stone Matrix Asphalt (SMA) Mixtures in the United States. Journal of the Association of Asphalt PavingTechnologists, 66: [7] KGM, (2007). İç genelge No:2007/95. [8] Sönmez, İ., (2009). Taş Mastik Asfalt Bilgilendirme Semineri. Ankara. [9] Güngör, A. G., (2009). Taş Mastik Asfalt Bilgilendirme Semineri. Ankara. [10] Çetin, S., (2007). Afyonkarahisar Bölgesi Volkanik Kayaçların Sıcak Karışım Asfalt Kaplamalarında Agrega Olarak Kullanılabilirliğinin Araştırılması, Yüksek Lisans Tezi, AKÜ Fen Bilimleri Enstitüsü, Afyon. [11] Yardım, M.S. ve Arslan, F., (2013). Türkiye de Taş Mastik Asfalt Kaplama Kullanımı ve Literatür Üzerine Bir Değerlendirme, 6. Ulusal Asfalt Sempozyumu, Kasım 2013, Ankara. [12] Taşdemir, Y., (1998), Stone Mastic Asfalt Karışımların Etüdü, Yüksek Lisans Tezi, İTÜ Fen Bilimleri Enstitüsü, İstanbul. [13] Ağar. E., Taşdemir,Y. ve Ergün, M., (1998). Stone Mastik Asfalt Kaplamaların İncelenmesi, 2. Ulusal Asfalt Sempozyumu, Aralık 1998, Ankara, [14] Önal, M.A., (1998). SMA Nedir, 2. Ulusal Asfalt Sempozyumu, Aralık 1998, Ankara,

237 [15] Ergün, M., İyinam, Ş. ve İyinam, F., (1998). İnce, Çok İnce ve Super İnce Bitümlü Karışım Uygulamalarının İncelenmesi, 2. Ulusal Asfalt Sempozyumu, Aralık 1998, Ankara, [16] Önal, M.A., Orhan, F. ve Demir, Ş., (2000). SMA Deneme Çalışmaları, 3. Ulusal Asfalt Sempozyumu Bildiriler Kitabı, Kasım 2000, Ankara, [17] Tuğlu, H. ve Kazankıran, H., (2004). Ülkemizde Uygulanan Aşınma Tabakası Şartnameleri, Problemler ve İlk Yaygın SMA Uygulaması, 4. Ulusal Asfalt Sempozyumu, Kasım 2004, Ankara, [18] Deniz, M.T., Eren, B.K., Kalkancı, Ç. ve Yıldırım, S.A., (2009) Metrobüs Hattı Üstyapısında Kullanılan Özel Tasarımlı Asfaltların Analizi, 8.Ulaştırma kongresi, 30 Eylül/1-2 Ekim 2009, İstanbul. [19] Tayfur, S., Eren, K., Özen, H. ve Yıldırım, S.A., (2003). Sıcak Asfalt Karışımı (BSK) Üretimi Açısından İstanbul Taşocaklarının Genel Değerlendirilmesi: Karşılaşılan Problemler ve Çözüm Önerileri, 3. Ulusal Kırmataş Sempozyumu, 3-4 Aralık 2003, İstanbul, [20] Zarif, H., Tuğrul, A. ve Dursun G. (2003). İstanbul daki Kireçtaşlarının Agrega Kalitesi Yönünden Değerlendirilmesi, İstanbul Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Yerbilimleri Dergisi, 16 (2): [21] Kutluhan, S. ve Ağar, E., (2004). Bitümlü Sıcak Karışımlarda Tekerlek İzi Oluşumunun İncelenmesi, 4. Ulusal Asfalt Sempozyumu, Kasım 2004, Ankara, [22] Akbulut, H. ve Gürer, C., (2006). Atık Mermerlerin Asfalt Kaplamalarda Agrega Olarak Değerlendirilmesi, İMO Teknik Dergi, (261). [23] Akbulut, H., İçağa, Y. ve Gürer, C., (2003). Atık Agregaların Asfalt Yol Kaplamalarında Tekrar Kullanım İmkânları ve CEN Standartları III. Ulusal Kırmataş Sempozyumu, 3-4 Aralık 2003, İstanbul. [24] Topal, A. ve Şensöz, B., (2000). Bitümlü Karışımlarda Kullanılan İnce Daneli Agregaların Köşeliliğinin Belirlenmesi ve Kullanılabilirliğinin Saptanması, 3. Ulusal Asfalt Sempozyumu, Kasım 2000, Ankara, [25] Sönmez, İ., Yılmaz, M. ve Tuğrul, A., (2009). Yıkanmış ve Yıkanmamış Agregalardan Üretilen Asfalt Karışımların Özelliklerinin Karşılaştırılması, 5. Ulusal Kırmataş Sempozyumu,1-2 Aralık 2009, İstanbul, [26] Alataş, T., Ahmedzade, P. ve Doğan, Y., (2006). Bitümlü Sıcak Karışımlarda Kullanılan Agrega Cinsinin Kaplamanın Fiziksel Özelliklerine Etkisi, Fırat Üniv. Fen ve Müh. Bil. Der, 1: [27] Kutluhan, S., (2009), Bitümlü Sıcak Karışımlarda Tekerlek İzi Oluşumunun Modellenmesi, Doktora Tezi, İstanbul Teknik Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, İstanbul. [28] Kutluhan, S. ve Ağar, E., (2009). BSK Tekerlek İzi Davranışlarının Karşılaştırılması, Agrega ve Gradasyon Yönünden Değerlendirilmesi, 5. Ulusal Asfalt Sempozyumu, Kasım 2009, Ankara,

238 [29] Çetin, A., (2008), Bitümlü Sıcak Karışımların Deformasyon Direncinin Üç eksenli Kayma Mukavemeti Deneyi İle İncelenmesi, Doktora Tezi, İstanbul Teknik Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, İstanbul. [30] Sönmez, İ., Deniz, M.T., Tayfur, S., Özen, H., Yıldırım, S.A., ve Eren, B.K., (2005) Modifiye Katkı Maddelerinin Bitümlü Sıcak Karışıma Etkisi ve Performans Üstünlükleri, 6. Ulaştırma Kongresi, Mayıs 2005, İstanbul. [31] Croteau, J.M. ve Hanasoge, N., (2006), Fine-graded Stone Mastic Asphalt Pavement Rehabilitation of Bloomington Road (York Region Road 40), Annual Conference of thetransportation Association of Canada, Canada. [32] Brown, E. R. and Bassett, C. E., (1990). Effects of Maximum Aggregate Size on Rutting Potential and Other Properties of Asphalt Aggregate Mixtures Transportation Research Record, 1259: [33] Brown, E.R. and Haddock, J. E., (1997), A Method To Ensure Stone-On-Stone Contact In Stone Matrix Asphalt Paving Mixtures NCAT Report Number: [34] Mokhtari, A. and Nejad, F., (2012), Comparative Study on Performance of Wax Modified and Typical SMA Mixtures, 28ASCE% 29MT , 29 Ağustos [35] FHWA, Federal Highway Administration Contractor, eptance&ie=&site=fhwa_web&output=xml_no_dtd&client=fhwa_web&lr=&pro ystylesheet=fhwa_web&oe=&btngx=11&btng.y=2, 14 Ocak [36] Blazejowski, K., (2011). Stone Matrix Asphalt Theory and Practice, Second Edition, Taylor and Francis Group, Newyork. [37] Hafeez, İ., Kamal, M.A., Mirza, M.W. and Aziz, A., (2012) Investigating the Effects of Maximum Size of Aggregate on Rutting Potential of Stone Mastic Asphalt, Pak. J. Engg., 10: [38] KGM, (2012). Dört Yıllık Stratejik Plan, Ankara. [39] UBAK, (2013). Ulaştırma, Denizcilik ve Haberleşme Şurası, Çalışma Grupları Rapor Özetleri, 5-7 Eylül 2013, İstanbul. [40] Temren, Z., (2009), Taş Mastik Asfalt Dizaynı, Üretimi Ve Uygulamaları, ASMÜD Yayınları, Ankara. [41] EAPA, (1998). Heavy Duty Surfaces ; Çevirmen:Temren, Z., (2005) Ağır Yüklere Maruz Üstyapılar/Taş Mastik Asfalt-SMA, ASMÜD Yayınları, Ankara. [42] Avcı, E., (2009). Sıcak İklimli Bölgelerde Kullanılan Asfalt Betonu Karışım Değişkenlerinin Kaplama Tabakası Performansına Etkisi, Yüksek Lisans Tezi, SDÜ Fen Bilimleri Enstitüsü, Isparta. [43] Sağlık, A. ve Güngör, A.G., (2008), Karayolları Esnek Üstyapılar Projelendirme Rehberi, Karayolları Genel Müdürlüğü Yayınları, Ankara. 216

239 [44] Giriş, Ü., (2007). Esnek Üstyapılar İle Rijit Üstyapıların Teknik ve Ekonomik Yönden Karşılaştırılması, Yüksek Lisans Tezi, GÜ Fen Bilimleri Enstitüsü, Ankara. [45] KGM, (2006). Karayolları Teknik Şartnamesi, Yayın No: 276, Ankara. [46] Özgan, E., Serin, S., Metin, E., Hastürk, C. ve Ertürk, S., (2010) Karayolu Esnek Üstyapısının Projelendirilmesi; D Karayolu Örneği, Ulusal Meslek Yüksek Okulları Öğrenci Sempozyumu, Ekim 2010, Düzce. [47] Kaşak, S., (2007), Bitümlü Taş Mastik Asfalt Karışımında Katkı Maddesi Olarak Fiber Yerine Diatomit in Uygulanabilirliğinin Araştırılması, Yüksek Lisans Tezi, GÜ Fen Bilimleri Enstitüsü, Ankara. [48] Güngör, A.G. ve Sağlık, A., (2009). Mekanistik Ampirik Üstyapı Tasarımında Esneklik Modülünün Şartnamelere Uyarılması, 5. Ulusal Asfalt Sempozyumu, Kasım 2009, Ankara, [49] Önal, M.A. ve Temren. Z., (2004). Türkiye ile Bazı Avrupa Ülkelerinin Esnek Üstyapı Tasarımlarının Karşılaştırılması, 4. Ulusal Asfalt Sempozyumu, Kasım 2004, Ankara, [50] UBAK ve İTÜ, (2005).Ulaştırma ve Ulaşım Araçları Uyg-Ar Merkezi Ulaştırma Ana Planı Stratejisi Sonuç Raporu, Ankara. [51] Güngör, A.G., Orhan F. ve Kaşak S., (2009). Bitümlü Sıcak Karışım Aşınma Tabakalarının Performanslarının İleri Deneyler İle Belirlenmesi 5. Ulusal Asfalt Sempozyumu, Kasım 2009, Ankara. [52] T.C. Resmi Gazete, Karayolları Trafik Yönetmeliği. (23053 mükerrer), , 128. [53] Öztürk, D., (2008). Türkiye de Poroz Asfaltın Uygulanabilirliği, Yüksek Lisans Tezi, OMÜ Fen Bilimleri Enstitüsü, Samsun. [54] Ceylan, S., (2006). Bitümlü Sıcak Karışımlarda Filler Olarak Carboniferous- Triassic Kayaç Tozlarının Kullanılması ve Etkisi, Yüksek Lisans Tezi, SÜ Fen Bilimleri Enstitüsü, Konya. [55] Kuloğlu, M., (2006), Bitümlü Sıcak Karışımlarda Bitüm Film Kalınlığının Stabilite ve Rijitliğe Etkisi, Yüksek Lisans Tezi, FÜ Fen Bilimleri Enstitüsü, Elazığ. [56] Yener, E., (2010), Bitümlü Sıcak Karışımlar İçin Yeni Bir İşlenebilirlik Yönteminin Araştırılması, Doktora Tezi, AÜ Fen Bilimleri Enstitüsü, Erzurum. [57] Kök, B. V. ve Kuloğlu, N., (2007), AASHTO-86 Yöntemine Göre Üstyapı Tabakalarının Ekonomik Analizi İMO Teknik Dergi, 281: [58] İstanbul Asfalt Fabrikaları San. Tic. A.Ş., Mastik Asfalt, 25 Temmuz [59] Ergün, M., İyinam, Ş. ve İyinam, F., (2004). Kayma Direnci İçin Uluslar arası İndeks Oluşturma Çalışmaları, 4. Ulusal Asfalt Sempozyumu, Kasım 2004, Ankara, [60] Ergün, M., İyinam, Ş., ve İyinam, F., (2000). Karayolu Üstyapılarının Kayma Direncinin Değerlendirilmesi ve Türkiye Karayolları İçin Bir Şartname Önerisi, 3. Ulusal Asfalt Sempozyumu, Kasım 2000, Ankara,

240 [61] Karaşahin, M., Öget, M. ve Akbulut, A., (2009). Tekerlek İzi Oluşumu ve Şartnameler, 5. Ulusal Asfalt Sempozyumu, Kasım 2009, Ankara, [62] Şengül, C.E., (2006). Asfalt Kaplamalarda Tekerlek İzinde Oturma ve Su Hasarı Problemlerinin Azaltılması İçin Sönmüş Kireç Kullanımı, Yüksek Lisans Tezi, KTÜ Fen Bilimleri Enstitüsü, Trabzon. [63] EN , (2006). Bituminous mixtures Material specifications, Part 5: Stone Mastic Asphalt, CEN/CENELEC, Brussel. [64] NAPA, (1999) Designing and Constructing SMA Mixtures- State-of-the-Practice; Quality Improvement Series:122, Maryland. [65] European Asphalt Pavement Association, Uses of Asphalt 14 Ocak [66] Campbell, C., (1999). The Use of Stone Mastic Asphalt on Aircraft Pavements, Research/Professional Practice Projects, School of Engineering and Technology, Final Report, Melbourne. [67] Svechinsky, G., Ishai, I. and Sousa, J.B., (2011) Developing Warm Sma Paving Mixes Using Activated Mineral Stabilizers and Bitumen Flow Modifiers, 2nd International Conference on Warm Mix Asphalt, October 2011, St. Louis Missouri. [68] Tunç, A., (2001). Yol Malzemeleri ve Uygulamaları, Birinci Baskı, Atlas Yayın Dağıtım, İstanbul. [69] TS 1081 EN 12591, (2003). Bitümler ve Bitümlü Bağlayıcılar Kaplama Sınıfı Bitümler - Özellikler, TSE, Ankara. [70] Önal, M.A., Aray, S. ve Aşık, İ., (1998). Bitümlü Sıcak Karışımların Plentte Modifiye Edilmesinde Kullanılan Katkıların Karışımların Laboratuar Koşullarındaki Performansına Etkisinin İncelenmesi, 2. Ulusal Asfalt Sempozyumu, Aralık 1998, Ankara, [71] Ahmedzade, P. ve Yılmaz, M., (2007), Bitümlü Bağlayıcıların Yaşlandırılmasında Kullanılan Deney Yöntemlerinin Karşılaştırılması EÜ Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi, 23 (1): [72] Ahmetzade, P. ve Yılmaz M., (2007). Uzun Ömürlü Esnek Üstyapıların Tasarımıı, 7. Ulaştırma Kongresi, Eylül 2007, İstanbul. [73] Özen, H., Tayfur, S., Aksoy, A. ve Eren, B.K., (2004). Yassı Danelerin Bitümlü Sıcak Karışımların Performansına Etkisi, 4. Ulusal Asfalt Sempozyumu, Kasım 2004, Ankara, [74] Sönmez, İ., Girit, S., Yıldırım, S.A., Topcu, A. ve Sarıkaya, H., (2011), Agrega Dane Şeklinin Optimum Bitüm ve Tekerlek İzleri Üzerine Etkisi, 6. Ulusal Kırmataş Sempozyumu, 6-7 Ekim 2011,Sivas, [75] TS EN 13043, (2004) Yollar, Havaalanları ve Trafiğe Açık Diğer Alanlardaki Bitümlü Karışımlar ve Yüzey Uygulamalarında Kullanılan Agregalar, TSE, Ankara. 218

241 [76] Oruç, Ş., Kesimal, A., Erçıkdı, B. ve Kaya, Recep., (1997). Seslidere Taşocağı ndan Üretilen Kayanın Üstyapı Malzemesi Olarak Kullanılabilirliği, III Ulusal Kırmataş Sempozyumu, 3-4 Aralık 2003, İstanbul, [77] Hadidy, A. ve Tan Y.G., (2010), Performance of the SMA Mixes Made with the Various Binders, Construction and Building Materials, 25: [78] Sütaş, İ., Öztaş, G. ve Ağar, E., (1996), Yol Üstyapı Malzemelerinde ve Karışımlarda Kalite Kontrolu, 1. Ulusal Asfalt Sempozyumu, Aralık 1996, İstanbul, [79] KGM, (2012) Tarihinden Sonra İhale Edilecek İşler İçin Kullanılacak 2012 Yılı Yol, Köprü, Bitümlü Kaplamalar ve Trafik İşlerine Ait Birim Fiyat Listesi, Ankara. [80] Kuloğlu, M., Kuloğlu, N., Yılmaz, M. ve Kök, B. V., (2008), Farklı Penetrasyon Derecelerine Sahip Asfalt Çimentolarının Kalıcı Deformasyona Karşı Dayanımlarının ve İşlenebilirliklerinin İncelenmesi, UÜ Mühendislik-Mimarlık Fakültesi Dergisi, 13(1). [81] EN , (2006). Bituminous mixtures - Material specifications - Part 1: Asphalt Concrete, CEN/CENELEC, Brussel. [82] Teknomet Mühendislik Temsilcilik ve Ticaret Ltd. Şti., 14 Nisan [83] Güngör, A.G. ve Sağlık, A., (2008). Türkiye Bitümlerinin Performans Sınıflarının Belirlenmesi, Karayolları 1. Ulusal Kongresi, 1-3 Nisan 2008, Ankara. [84] Özay, S., (2011), Farklı Modifiye Katkılarla Hazırlanan Poroz Asfalt Karışımlarının Performanslarının İncelenmesi, Yüksek Lisans Tezi, GÜ Fen Bilimleri Enstitüsü, Ankara. [85] Malkoç, G. ve Önal, M.A., (1998). Modifiye Bitümlü Bağlayıcılar, Özel Bitümler ve Katkılı Bitümlerin Yol Uygulamalarındaki Kullanımları, 2. Ulusal Asfalt Sempozyumu, Aralık 1998, Ankara, [86] Gözübol, A.,M. ve Aysal, N., (2008). Cebeciköy Kireçtaşı Ocaklarında Litolojik ve Yapısal Kökenli İşletme Sınırları, İÜ Mühendislik Fakültesi Yerbilimleri Dergisi, 21 (1): [87] Polimer nedir.com, Kütüphane, 19 Mart [88] Şengül, C.E., Oruç Ş., İskender, E. ve Aksoy, A., (2013), Evaluation of SBS Modified Stone Mastic Asphalt Pavement Performance, Construction and Building Materials, 41: [89] Bulut, N., Palaoğlu, D. ve Malkoç, G., (2004). Gaziantep-Şanlıurfa (Birecik-Suruç Kesimi) ile D-400 Devlet Yolu Birecik Suruç Arası Üstyapı İyileştirme Projelerinde Kullanılan Polimer Modifiye Bitüm Uygulamalarına İlişkin Gözlem ve Sonuçlar, 4. Ulusal Asfalt Sempozyumu, Kasım 2004, Ankara,

242 [90] Ahmedzade, P. ve Göktepe, A.B., (2009). Polimerlerin Bitümlü Bağlayıcının Tekerlek İzi Dayanımı Üzerindeki Etkisi, 5. Ulusal Asfalt Sempozyumu, Kasım 2009, Ankara, [91] Güngör, A.G., Orhan, F., Kaşak, S. ve Çubuk M.K., (2009). Diatomit in Taş Mastik Asfalt Karışımında Kullanılması, 5. Ulusal Asfalt Sempozyumu Bildiriler Kitabı, Kasım2009, Ankara, [92] Uz, B., Bacak, G. ve Yılmaz, M., (2003). İstanbul ve Civarı Agregalarının Petrografik Özellikleri ve Beton Dayanımına Etkileri, III. Ulusal Kırmataş Sempozyumu, 3-4 Aralık 2003, İstanbul. [93] Afyon Kocatepe Üniversitesi, Teknik Eğitim Fakültesi, Doğal Taşlar, lar, 29 Mart [94] Huş Mühendislik Ltd.ŞTİ., (2009). Kocaeli ili, Körfez ilçesi, Naip Köyünde Kalker Ocağı ve Kırma Eleme Tesisi Çed Başvuru Raporu, İzmit. [95] Vikipedi Özgür Ansiklopedi. Kumtaşı, [96] Kızıltaş, M., (2005), İstanbul Bölgesi Taşocaklarının Coğrafi Bilgi Sistemi (Cbs) Ortamında Değerlendirilmesi ve Yönetilmesi, Yüksek Lisans Tezi, GÜ Fen Bilimleri Enstitüsü, İstanbul. [97] Akbulut, H., İçağa, Y. ve Gürer, C., (2006). Afyonkarahisar Bölgesinden Elde Edilen Bir Volkanik Agreganın Aşınma Özelliklerinin Belirlenmesi, Yapı Teknolojileri Elektronik Dergisi, 1: [98] Gürer, C., Akbulut, H. ve Çetin, S., (2007). Afyonkarahisar Şehir İçi Kaplamalarında Kullanılan Agregaların Kayma Direnci Özelliklerinin Araştırılması, PÜ Mühendislik Fakültesi Mühendislik Bilimleri Dergisi, 13 (2): [99] Orhan, Y. ve Yalçın, G., (2004). Agrega ve Bitüm Cinsi Değişiminin Bitümlü Sıcak Karışımların Performansına Etkisi, 4. Ulusal Asfalt Sempozyumu Bildiriler Kitabı, Kasım 2004, Ankara, [100] Karakuş, A. (2011). Investigating on Possible Use of Diyarbakir Basalt Waste in Stone Mastic Asphalt, Construction and Building Materials, 25 (8): [101] Sönmez, İ., Yılmaz, M. ve Tuğrul, A., (2009). Farklı Agrega ve Üretim Prosesleri ile Üretilen Karışımların Özelliklerinin Karşılaştırılması, 5. Ulusal Kırmataş Sempozyumu,1-2 Aralık 2009, İstanbul, [102] Uluçaylı, M., (2000). Yollarda Pürüzlülük Sorunu, 3. Ulusal Asfalt Sempozyumu Kasım 2000, Ankara, [103] Muratoğlu, Ö. (2006). Batı Karadeniz Bölgesi Taş Ocağı Agregalarının Durabilite Özelliklerinin Araştırılması, Yüksek Lisans Tezi, ZKÜ Fen Bilimleri Enstitüsü, Zonguldak. [104] Özen, H., Birliker, Y., Tayfur, S. ve Sönmez, İ., (2004). Kırmataş İçerisindeki Yabancı Maddelerin (Kil Topakları) Bitümlü Sıcak Karışımların Performansına Etkisi, 4. Ulusal Asfalt Sempozyumu, Kasım 2004, Ankara,

243 [105] Uzarowski, L. and Paradis, M., (2004). Accelerated performance testıng of canadian asphalt mixes using three different wheel rut testers Annual Conference of thetransportation Association of Canada, Quebec. [106] Doğan, T., Karadoğan, A., Kahriman, A., Durdu İ. ve Akkaya U.G., (2003). İstanbul İli ve Çevresinde Bulunan Kırmataş Ocaklarına Genel Bir Bakış, III. Ulusal Kırmataş Sempozyumu, 3-4 Aralık 2003, İstanbul, [107] Öncel, M.S. ve Eren, B.K. (1996), İstanbul Çevresindeki Taş Ocaklarının Sınıflaması ve Asfalt Betonu Agregası Olarak Kullanımı, 1. Ulusal Asfalt Sempozyumu Bildiriler Kitabı, Aralık 1996, İstanbul, [108] Türkiye Bilimsel ve Teknolojik Araştırma Kurulu, [109] Keskin, M.Ö. ve Kılıç, A.M., (2003). Doğu Akdeniz Yöresi Bazaltların Kırmataş Olarak Değerlendirilme Olanakları, 3. Ulusal Kırmataş Sempozyumu Bildiriler Kitabı, 3-4 Aralık 2003, İstanbul, [110] Maden ve ocak [111] Aral, İ.F., (2004). Karatepe Bazaltlarının (Çorlu-Tekirdağ) Yapı Malzemesi Olarak Kullanılabilirliği, İÜ Mühendislik Fakültesi Yerbilimleri Dergisi, 17 (2): [112] Halili, A. ve Gözübol, A.M., (1999). Hereke Formasyonunun (Gebze Kireçtaşı) Kırmataş Özelliği ve Kırma-Eleme Tesislerindeki Davranışı, 2. Ulusal Kırmataş Sempozyumu, İstanbul. [113] Kocaeli Valiliği, İl Çevre ve Orman Müdürlüğü (2009) Kocaeli İl Çevre Durum Raporu, Kocaeli. [114] Fatih Elmas Madencilik Nak. Har. İnş. Taah. Tic. Ltd. Şti. (2012). Kalite Güvence Sistemi Fabrika Üretim Belgesi 2055-YMY No:082, İstanbul. [115] Tuğrul, A., (2009). Agregalarda CE İşaretlemesi Kapsamındaki Hammadde Araştırmaları ve Önemi, 5. Ulusal Kırmataş Sempozyumu Bildiriler Kitabı, 1-2 Aralık 2009, İstanbul, [116] TS 3530:EN 933-1, (1999). Agregaların Geometrik Özellikleri İçin Deneyler Bölüm 1:Dane Büyüklüğü Dağılımı Tayini - Eleme Metodu, TSE, Ankara. [117] KGM, (2000). Bitümlü Karışımlar Laboratuar El Kitabı, Ankara. [118] TS , (1998). Agregaların Mekanik ve Fiziksel Özellikleri İçin Deneyler, Bölüm 2: Parçalanma Direncinin Tayini İçin Metotlar, TSE, Ankara. [119] TS EN , (1999). Agregaların Termal ve Bozunma Özellikleri İçin Deneyler - Bölüm 1: Donmaya Ve Çözülmeye Karşı Direncin Tayini, TSE, Ankara. [120] TS EN , (1999). Agregaların Mekanik ve Fiziksel Özellikleri İçin Deneyler - Bölüm 8: Taş Parlatma Değerinin Tayini, TSE, Ankara. [121] TS EN , (2000). Agregaların Mekanik ve Fiziksel Özellikleri İçin Deneyler - Bölüm 6: Dane Yoğunluğu ve Su Emme Oranının Tayini, TSE, Ankara. 221

244 [122] TS EN (2003). Bitümler ve Bitümlü Bağlayıcılar İşlem Görmüş Bitümlerin Eâstikliğinin Tayini, TSE, Ankara. [123] Yılmaz, M. ve Ahmedzade, P., (2008). Saf ve Sbs Modifiyeli Bitümlü Bağlayıcıların Kısa Dönem Yaşlanmadan Sonraki Özelliklerinin İki Farklı Yaşlandırma Yöntemi Kullanılarak İncelenmesi, GÜ Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi, 23 (3): [124] KGM, (2012). Bsk Kaplamalı Yollar İçin Bitüm Sınıfı Seçim Haritalar, Ankara. [125] Birliker, R.Y., Ilıcalı, M. ve Tayfur, S., (1998). Modifiye Edilmiş Bitümlü Bağlayıcıların Özelliklerinin Saptanmasında Kullanılan Standart Olmayan Test Yöntemleri, 2. Ulusal Asfalt Sempozyumu, Aralık 1998, Ankara, [126] Namlı, R. (2005). Sıkıştırılmış Asfalt Betonun Bitüm Yüzdesinin Tayini, FÜ Fen ve Mühendislik Bilimleri Dergisi,4: [127] Beuving, E., (2004). Avrupa Birliği'nde Bitümlü Karışımlara İlişkin Standatizasyon Çalışmaları, 4. Ulusal Asfalt Sempozyumu, Kasım 2004, Ankara, [128] KGM (2012), Trafik Ulaşım Bilgileri; Otoyollar-Devlet Yolları, Trafik Güvenliği Dairesi Başkanlığı, Ankara. 222

245 EK-A MARSHALL KARIŞIM DİZAYNLARI EK-A1 Cebeci - dolamitli Kireçtaşlı TMA ya ait Marshall Karışım Dizaynları 223

246 224

247 225

248 226

249 227

250 228

251 EK-A2 Gölcük - Kumtaşlı TMA ya ait Marshall Karışım Dizaynları 229

252 230

253 231

254 232

255 233

256 EK-A3 Karatepe - bazaltlı TMA ya ait Marshall Karışım Dizaynları 234

257 235

258 236

259 EK-B PERFORMANS DENEY RAPORLARI EK-B1 Cebeci - dolamitli Kireçtaşlı TMA ya ait Performans Deney Raporlari 237

260 238

261 239

262 240

263 EK-B2 Gölcük Kumtaşlı TMA ya ait Performans Deney Raporlari 241

264 242

265 243

266 244

267 EK-B3 Karatepe - bazaltlı TMA ya ait Performans Deney Raporlari 245

268 246

269 247

270 248

271 249