close

Enter

Log in using OpenID

Deneyin yapılışı: - Portal

embedDownload
Fırat Üniv. Mühendislik Bilimleri Dergisi
26 (1), 61-68, 2013
Fırat Univ. Journal of Engineering
26 (1), 61-68, 2013
Parafin ve SBS Modifiyeli Karışımların Tekerlek İzi ve Kırılma
Dirençlerinin İncelenmesi
*
1
Baha Vural KÖK1, Mehmet YILMAZ1, Mustafa AKPOLAT1
Fırat Üniversitesi Mühendislik Fakültesi İnşaat Mühendisliği Bölümü, Elazığ
*
[email protected]
(Geliş/Received:24.12.2013; Kabul/Accepted:04.03.2014)
Özet
Günümüzde artan ağır trafik hacmi ve dingil yükleri nedeni ile daha sağlam yollar inşa etme çabası çeşitli katkı
maddelerinin bitümlü kaplamalarda kullanımının yaygın şekilde araştırılmasını gerektirmiştir. Artık polimer
modifikasyonu etkin bir şekilde uygulanırken, işlenebilme özelliklerini iyileştirerek daha iyi sıkışma ve ekonomi
sağlayacak katkılar da gündeme gelmektedir. Bu tür katkılar işlenebilme özelliğinin yanı sıra performansa da
katkı sağlayabilmektedir. Bu çalışmada değişik oranlarda stiren-butadien-stiren (SBS) ve bir ılık karışım katkısı
olan Sasobit® ile modifiye edilen bağlayıcılarla hazırlanmış bitümlü sıcak karışımların tekerlek izi ve düşük
sıcaklıktaki kırılma dirençleri incelenmiştir. Çalışmada katkıların hem ayrı olarak hem de aynı karışım içinde
beraber kullanımlarının etkileri değerlendirilmiştir. Sonuçta bu katkıların yüksek ve düşük sıcaklıkta farklı
şekillerde karışım özelliklerini etkilediği, katkıların birlikte kullanımının tekerlek izi ve çatlak oluşumuna karşı
direnç bakımından çok olumlu etkileri olurken çatlak ilerleyişine karşı direnci azalttığı tespit edilmiştir.
Anahtar Kelimeler: Parafin, SBS, Tekerlek izi, Çatlak direnci.
The Evaluation of Rutting and Fracture Resistance of SBS and Wax
Modified Mixtures
Abstract
Due to increasing heavy traffic volumes and loads make the additive usage necessary for more quality roads.
While the polymer modification used efficiently, the additive that improve the workability properties and hence
provide more compactibility and cost savings become a current issue. This type of additive not only affects the
workability but also can contribute to performance. In this study the rutting and low temperature fracture
resistance of bituminous hot mixtures prepared by the binder modified with different proportions of SBS and
Sasobit® which is used as warm mix additive were investigated. The effect of additive used both separately and
common in the same mixture was evaluated. Finally it was determined that these additives affect the mixture
properties in different manner at low and high temperature. It was also determined that the common usage of
additives improve the rutting and initial crack resistance, however reduced the resistance of crack growing.
Keywords: Wax, SBS, Rutting, Crack Resistance
1. Giriş
Yol kullanıcısı olarak sürücüler, düzgün,
konforlu, kayma direnci yüksek, hızlı erişimli,
ulaşım maliyeti ve gürültü seviyesi düşük yollar
talep ederken, yol otoriteleri, dayanıklı minimum
bakım gerektiren, kalıcı deformasyonlara karşı
dirençli, trafik güvenliği yüksek, uzun ömürlü
yolları hedeflemektedirler [1]. Yol üstyapısının
özelliklerini iyileştirerek güvenli konforlu aynı
zamanda ağır trafik ve çevre şartlarına uzun süre
direnç göstererek bakım onarım masraflarından
ekonomi sağlamak amacıyla iyi bir alt yapı
üzerine genellikle modifiyeli kaplamalar inşa
edilmeye çalışılmaktadır. Kaplama tabakasında
kullanılan
bitümlü
sıcak
karışımların
mühendislik özelliklerini iyileştirmek için iki
temel yoldan birisi gradasyonu değiştirmektir.
Taş mastik asfalt bu kategoride karışım
performansının iyileştirilmesi bakımından tipik
bir örnektir. Diğer bir yol ise ya bitüme ya da
doğrudan
karışıma
ilave
edilen
katkı
maddeleriyle bitümlü sıcak karışım özelliklerini
iyileştirmektir.
Baha Vural Kök, Mehmet Yılmaz, Mustafa Akpolat
Bitümün ve bitümlü sıcak karışımların ısıya
ve trafik yüklerine karşı dayanımını arttırmak
amacıyla genellikle bitüme polimer kökenli katkı
maddeleri ilave edilmektedir. Bu katkı maddeleri
içerisinde en çok stiren-butadien-stiren (SBS)
blok kopolimerleri kullanılmaktadır. Polimer
türü malzemelerin elastomer grubuna giren SBS
blok kopolimerleri, bitümlü bağlayıcıların
elastikiyetini arttırmaktadır. SBS modifiyeli
bitümlerde modifikasyonun etkin oluşabilmesi;
SBS konsantrasyonuna, bitümün yapısına,
karıştırma sıcaklığı ve süresi gibi birçok faktöre
bağlıdır. Yapılan birçok çalışma sonucunda
SBS’nin yüksek sıcaklıklarda karışımların
tekerlek izi oluşumu ve yorulmaya karşı
dayanımlarını arttırdığı belirlenmiştir [2-4]. Son
zamanlarda kullanılan bir diğer katkı da ılık
karışım katkısı olarak kullanılan parafinlerdir.
Bu tip katkılar düşük sıcaklıklarda karışıma
işlenebilme özelliği kazandırarak enerjiden
tasarruf sağlamakta aynı zamanda karbon
salınımını
azaltmakta,
inşaat
mevsimini
uzatmakta, karışımın daha uzun mesafelere
taşınabilmesini sağlamakta ve bağlayıcının
üretim esnasında çok fazla ısıya maruz kalarak
yaşlanmasını önlemektedir. Bu katkılar çoğu
zaman karışımın mekanik özelliklerini de
iyileştirebilmektedir. Son zamanlarda yaygın
olarak kullanılan katkılardan biri Sasobit’tir.
Sasobit doğal gaz yada kömürün FischerTropsch sentezi ile üretilen uzun alifatik
hidrokarbon zincirinden oluşan bir katkıdır [5].
Sasobit üzerine yapılan çalışmalarda en çok
vurgulanan sonuç, Sasobit modifikasyonunun
çok önemli ölçüde viskoziteyi düşürmesidir [68]. Ayrıca yapılan çalışmalarda Sasobit
modifikasyonunun orjinal karışımların hacimsel
özelliklerini ve optimum bitüm oranını
etkilemediği
düşük
uygulama
sıcaklığı
dolayısıyla düşük yaşlanma özellikleri sunarak
yüksek yorulma direnci sağladığı ve Sasobit
modifikasyonu ile daha yüksek oranda geri
dönüşüm
malzemesinin
kullanılabileceği
belirtilmiştir [9,10].
Bitümlü sıcak karışımlarda görülen en
önemli yapısal bozulma tiplerinden biri tekerlek
izi oluşumudur. Alt tabaka kalınlıklarının
yetersiz ve iyi sıkışmamış olmasının dışında
karışım gradasyonu ve bitüm özellikleri gibi
sadece bitümlü tabaka ile ilgili faktörler de
büyük oranda tekerlek izi oluşumuna neden
olmaktadır.
Yüksek
sıcaklıklarda
kalıcı
deformasyonlara karşı gösterilecek direnç
bakımından gradasyon, düşük sıcaklıklarda
çatlak oluşumuna karşı gösterilecek direnç
bakımından bağlayıcı özellikleri sorumlu
olmaktadır [11]. Taş mastik asfalt kaplamalar
kaba
gradasyonu
sayesinde
kalıcı
deformasyonlara, yüksek oranda bağlayıcı
içeriği sayesinde de düşük ısı çatlaklarına, yoğun
gradasyonlu karışımlara göre daha iyi direnç
gösterebilmektedir. Tekerlek izi oluşumu
zamanla kaplamanın yapısal olarak dayanımını
yitirmesine katkı sağlamasının yanı sıra, tekerlek
izlerinde suyun toplanması, taşıtlar tarafından
etrafa saçılması, soğuk havalarda bu kesimlerde
ince ve tehlikeli buz tabakalarının oluşması,
trafiğin seyir konforunu bozması, hızlı giden
taşıtların şerit değiştirmelerinde tehlike arz
etmesi gibi trafik ile ilgili olumsuz sonuçlar da
doğurmaktadır.
Sıcaklık düşmesi durumunda agrega ve
bağlayıcının farklı genleşme katsayıları nedeni
ile meydana gelen farklı büzülmeler termal
gerilmelerin oluşmasına neden olmakta, bu
gerilme malzemenin çekme gerilmesini aştığı
anda ise kaplamada enine doğrultuda çatlaklar
oluşmakta
ve
kaplamanın
bozulmasını
hızlandırmaktadır. Yüksek rijitlik düşük ısı
çatlaklarının
oluşumuna
önemli
katkı
sağlamaktadır [12]. Literatürde bu tip
bozulmaların ve kırılma direncine etki eden
parametrelerin incelenmesi amacıyla çeşitli
yöntemler geliştirilmiştir. Kırılma mekaniği
yaklaşımının malzemelerin çatlak başlangıcı ve
ilerleyişi konusunda başarılı olduğu belirtilmiş
ve bu bağlamda da yarım daire eğilme kirişi
yöntemi bir çok araştırmacı tarafından kabul
görmüştür [13-15].
Bu çalışmada SBS ve Sasobit katkılarının
hem ayrı ayrı hem de aynı karışım içinde birlikte
kullanılmalarının karışımların tekerlek izi, çatlak
oluşum ve ilerleyişine karşı dirençleri tespit
edilmiştir.
2. Materyal ve Metot
Bu çalışmada saf bağlayıcı olarak Batman
rafinerisinden elde edilen B 50/70 sınıfı bitüm
kullanılmıştır. Saf bağlayıcının polimer ile
modifikasyonunda Shell Bitumen şirketi
tarafından üretilen ve stiren-butadien-stiren
62
Parafin ve SBS Modifiyeli Karışımların Tekerlek İzi ve Kırılma Dirençlerinin İncelenmesi
Numuneler maksimum 19 mm dane çapında
taş-mastik-asfalt
karışımları
olarak
hazırlanmıştır. 101.6 mm çapında ve 63.5 mm
yüksekliğinde hazırlanan kontrol numunelerinin
her iki yüzüne 50 darbe uygulanarak optimum
bitüm muhtevası %6.5 olarak belirlenmiş bu
oran diğer karışım tipleri içinde kullanılmıştır.
Karışımlarda Shelenberg süzülme değeri
%0.3’ten az olan agrega ağırlığınca %0.5 Viatop
fiber kullanılmıştır. Karışımların, hava boşluğu
oranı (Va), asfaltla dolu boşluk oranı (VFA),
agregalar arasındaki boşluk oranı (VMA), hacim
özgül ağırlıkları (Gmb), karıştırma-sıkıştırma
sıcaklıkları Tablo 3’te verilmiştir. Karışımların
karıştırma-sıkıştırma
sıcaklıkları
dönel
viskozimetre yöntemine göre sırasıyla 170 ± 20
ve 280 ± 30 cP viskozite değerlerine karşı gelen
sıcaklıklar olarak belirlenmiştir.
(SBS) blok kopolimer ihtiva eden KRATON D
1101 kullanılmıştır. Çalışmada kullanılan diğer
bir katkı malzemesi ılık karışım katkısı olarak
kullanılan ve Sasol firmasından temin edilen
organik
kökenli
Sasobit’tir.
Modifiye
bağlayıcılar, katkı malzemesinin belirlenen
oranlarda saf bağlayıcıya yavaş yavaş ilave
edilerek, dört bıçaklı karıştırıcı ile 1000 dev/dk.
hıza sahip karıştırıcıda 175 C sabit sıcaklıkta 1
saat süre ile karıştırılarak elde edilmiştir.
Çalışmada hiç katkı içermeyen kontrol karışımı
(0-0) sadece %3 SBS modifiyeli bağlayıcı ile
hazırlanan karışım (3-0), sadece %3 Sasobit
modifiyeli bağlayıcı ile hazırlanan karışım (0-3)
ve %3SBS + %3 Sasobit modifiyeli bağlayıcı ile
hazırlanan karışım (3-3) olmak üzere dört farklı
tipte numuneler hazırlanmıştır. Modifiye
bağlayıcılar üzerinde yapılan deney ve sonuçları
Tablo 1’de verilmiştir.
Karışım numunelerinde agrega olarak özellikleri
ve gradasyonu Tablo 2’de verilen kireçtaşı
kullanılmıştır.
Tablo 1. Bağlayıcı deney sonuçları.
0-0
51.2
52.2
-0.61
0.600
0.175
Penetrasyon (1/100 cm)
Yumuşama Noktası (C)
Penetrasyon Indeksi PI
Viskozite @135 C
Viskozite @165 C
3-0
35.7
69.3
1.89
1.775
0.462
0-3
40.7
77.4
3.44
0.462
0.137
3-3
31.7
80.2
3.22
1.463
0.387
Tablo 2. Agrega özellikleri ve grdasyonu.
Elek çapı (mm)
Geçen (%)
Özgül ağırlık (g/cm3) (Kaba, ince, filler)
Aşınma kaybı (%) (Los Angeles)
Don kaybı (%) (Na2SO4)
Soyulma direnci (%) (Nicholson)
19.1
100
12.7
95.0
9.52
62.5
4.76
2.00
0.42
32.5
25.0
17.0
2.533 2.619 2.732
25
2.5
70-75
0.17
13.0
0.075
11.0
Tablo 3. Karışımların hacimsel ve fiziksel özellikleri.
Karışım
tipleri
0-0
0-3
3-0
3-3
Wa (%)
Va (%)
VMA (%)
VFA (%)
Gmb
6.5
6.5
6.5
6.5
2.94
2.91
3.29
3.24
14.19
14.16
14.51
14.46
79.29
79.48
77.32
77.60
2.350
2.343
2.342
2.343
63
Karıştırma
Sıcaklığı (C)
165.8
159.9
191.8
186.9
Sıkıştırma
Sıcaklığı (C)
152.8
147.3
178,1
173.4
Baha Vural Kök, Mehmet Yılmaz, Mustafa Akpolat
uygulamaktadır. Cihaz otomatik olarak numune
üzerinde belirli aralıklarla tekerlek iz ölçümünü
yapmakta ve ortalama değer olarak da
vermektedir. B prosedürüne uygun olarak her bir
karışım tipi için 2 numune test edilmiştir.
Karışımlarda kullanılan bağlayıcının sert olması,
karışım
tipinin
taş-mastik-asfalt
olması
dolayısıyla tekerlek izine karşı dirençli olan bu
karışımlarda farklılıkların daha iyi tespit
edilebilmesi amacıyla bu testte numuneler %6
hava boşluğunda üretilmiştir. Şekil 3’te
numunelerin ortalama teker geçiş sayısı ile
deformasyon arasındaki ilişkiler, Şekil 4’te ise
deney sonrası saf ve 3-3 karışım numunelerinin
görüntüleri verilmiştir.
3. Deneysel Çalışma
3.1. Tekerlek izi deneyi
Çalışmada ilk olarak EN 12697-22
standardının B prosedürüne göre tekerlek izi
deneyi yapılmıştır. Test numuneleri Şekil 1’de
görülen titreşimli merdaneli sıkıştırıcı ile
30,5x30,5x5 cm boyutlarında hazırlanmıştır.
Sıkıştırmada 40 geçiş sayısı kullanılmıştır.
Öncelikle basınç sıfırlanmış, iki geçiş yük
verilmeden yapılmış böylece malzemenin tam
olarak kalıba yerleşmesi sağlanmıştır. Ardından
basınç yavaşça arttırılmış ve 300 PSI yük
seviyesine ayarlanmıştır. Geçiş sayısı arttıkça
yük değeri azalmıştır. Yükün sıfır olması
karışımın istenen yüksekliğe geldiğini ifade
etmektedir. Numunenin sıkıştırma işlemi
bittikten sonra numune merdaneli sıkıştırıcıdan
çıkarılmış ve soğumaya bırakılmıştır. Numune
tamamen soğuduktan sonra tekerlek izi test
cihazına (Şekil 2) konulmuş ve sabitlenmiştir.
14
Deformasyon (mm)
12
0-3
3-0
3--3
Saf
10
8
6
4
2
0
0
2000
4000
6000
8000
10000
12000
Teker geçiş sayısı
Şekil 3. Teker geçiş sayısı–tekerlek iz derinliği.
Şekil 1. Titreşimli merdaneli sıkıştırıcı.
Şekil 4. Deney sonrası numune görüntüleri.
Numunelerde tekerlek geçişi ile meydana
gelen deformasyonların ilk 1000 teker geçişine
kadar hızlı bir şekilde arttığı daha sonra saf
numune
hariç
diğer
numunelerde
deformasyonun, artış oranında bir azalmayla
arttığı görülmektedir. %6 boşluk oranına sahip
numunelerde ilk 1000 tekerlek geçişinde, arazide
kanalize olmuş ağır trafik altında meydana gelen
konsolidasyona benzer bir sıkışma olmuştur.
Deney 10000 teker geçişi yada 20 mm
deformasyon ile sınırlandırılmıştır. Bütün
numuneler 20 mm deformasyona ulaşmadan
10000 teker geçişini sağlamıştır. 0-3 ve 3-0
karışımları benzer performans sergilerken en iyi
performansı 3-3 karışımı sunmuştur. 0-3 ve 3-0
Şekil 2. Tekerlek izi test cihazı.
İklimlendirme kabini 60 C’ye ayarlanmış,
hedef sıcaklığa ulaştıktan sonra deney 3 saat
sonra başlatılmıştır. 26.5 devir/dakika hızda
çalışan cihazda 200 mm çapa ve 5 mm genişliğe
sahip kauçuk tekerlek numuneye 700 N yük
64
Parafin ve SBS Modifiyeli Karışımların Tekerlek İzi ve Kırılma Dirençlerinin İncelenmesi
karışımlarının 10000 tekerlek geçişindeki
deformasyon değerleri saf bağlayıcınınkinden
ortalama 2.25 kat, 3-3 karışımı ise 3.32 kat daha
az deformasyon değerleri vermiştir. Özellikle
yüksek hacimli yollarda %3 SBS ve %3 Sasobit
modifiyeli karışımların sağlayacağı yüksek
tekerlek izine karşı direnç özelliğinden ötürü, bu
yolların normal yollara göre önemli ölçüde
yapısal hasar meydana gelmeden hizmet
ömrünün artacağı görülmektedir.
farklı bir performans göstermiştir. Her iki çentik
derinliğinde de en yüksek kırılma yüklerini 3-3
ve 3-0 karışımları vermiştir. Numunelerin
kırılma tokluklarındaki değişim Şekil 7’de
verilmiştir.
800
700
0--0
Yük (kg)
600
0--3
500
3--0
400
3--3
300
200
3.2. Yarım Daire Eğilme Deneyi
100
0
Bu deney numunelerin kırılma tokluklarını
ve çatlak ilerleyişine karşı potansiyelini
belirlemektedir. Test EN 12697-44 standardına
uygun olarak 0 C’de yapılmıştır. Numuneler
yoğurmalı sıkıştırıcıda 150 mm çapında ve 50
mm yüksekliğinde hazırlanmış ve ortalarından
iki eşit yarım daireye bölünmüştür. Numunelerin
ortalarından 10 ve 20 mm’lik çentikler
açılmıştır. Numunelere 5 mm/dakika hızda yük
uygulanarak
yük
deformasyon
ilişkileri
kaydedilmiştir. Kırılma tokluğu (KIc N/mm3/2)
formül 2 ile belirlenmiştir.
0
0.5
1
1.5
2
2.5
3
3.5
4
Deformasyon (mm)
Şekil 5. 10 mm çentik derinliğinde yük-deformasyon
ilişkisi.
700
0--0
0--3
3--0
3--3
600
Yük (kg)
500
400
300
200
100
0
 max  4.263.Fmax / D.t
K Ic   max .5.956
0
(1)
(2)
0.5
1
1.5
2
2.5
3
Deformasyon (mm)
Şekil 6. 20 mm çentik derinliğinde yük-deformasyon
ilişkisi.
Burada max kırılma anındaki maksimum
gerilme (MPa), Fmax maksimum yük (N), D ve t
numune çapı ve kalınlığıdır (mm). Numunelerin
kırılma enerjisi Gf (J/m2) Li ve Maresteanu
tarafından kullanılan yönteme göre formül 3 ile
belirlenmiştir.
22
21
20
19
10 mm
20 mm
Kı c
18
17
16
G f  W0 / Alig
15
(3)
14
13
12
Burada W0 maksimum yüke kadar yükdeformasyon eğrisi altında kalan alan olan
kırılma işi, Alig ise çentik gerisindeki alandır.
Şekil 5 ve 6’da sırasıyla 10 ve 20 mm çentik
derinliğinde
yük-deformasyon
ilişkileri
verilmiştir. Şekillerden görüldüğü üzere
numuneler arasındaki yük-deformasyon ilişkileri
farklı
çentik
boylarında
benzerlik
göstermemektedir. 10 mm çentik derinliğinde 03 ve saf karışım benzer değişim gösterirken 20
mm çentik derinliğinde bütün numuneler çok
0--0
0--3
3--0
3--3
Karışım tipleri
Şekil 7. Numunelerin kırılma tokluklarında meydana
gelen değişim.
Karışımlarda sadece %3 SBS kullanımı
sadece %3 Sasobit kullanımından, aynı
karışımda hem %3 SBS hem de %3 Sasobit
kullanımı ise bütün karışımlardan daha yüksek
kırılma tokluğu değerleri vermiştir. Bütün
numunelerin 20 mm çentik boyundaki kırılma
65
Baha Vural Kök, Mehmet Yılmaz, Mustafa Akpolat
toklukları, 10 mm çentik boyundaki numunelerin
değerlerinden yaklaşık %13 daha düşük
olmuştur. 0-3, 3-0 ve 3-3 karışımlarının kırılma
tokluğu değerleri saf karışımın değerlerinden her
iki çentik derinliğinde sırasıyla %5, %19 ve %30
daha yüksek çıkmıştır.
Şekil 8,9,10’da sırasıyla maksimum yüke
kadar, maksimum yükten sonra ve bütün
yükleme boyunca dikkate alınan kırılma
enerjilerindeki değişim verilmiştir. Numunelerin
kırılma enerjileri küçükten büyüğe doğru
sıralandığında her üç durumda da sıralamanın
değişmediği görülmektedir. Maksimum yüke
kadar olan kırılma enerjilerini çatlak başlangıcı
ile maksimum yükten sonraki kırılma enerjilerini
ise çatlak ilerleyişi ile ilişkilendirmek
mümkündür. Bütün numunelerin maksimum
yüke kadar olan kırılma enerjileri, maksimum
yükten sonraki kırılma enerjilerinden daha fazla
çıkmıştır. Bu sonuç bütün numunelerin rijit
davranarak çatlak oluşmasında dirençli olduğu
ancak kırılgan özellik sergileyerek çatlak
ilerleyişine
direnç
göstermediğini
açıklamaktadır.
1500
10 mm
1300
2300
2100
Gf
1500
900
700
500
300
0--0
20 mm
3--3
Gf
Karışım tipleri
Şekil 8. Maksimum yüke kadar Gf’de meydana gelen
değişim.
 1  dU
J c   
 b  da
1000
10 mm
Gf
600
500
400
300
0--3
3--0
(4)
Burada b numune kalınlığı, a çentik derinliği
U ise kırılma anındaki enerjidir. Tablo 4’ten
görüldüğü üzere numunelerin kırılma enerjileri
çatlak oluşumuna kadar birbirinden çok farklı
değilken, çatlak oluştuktan sonra özellikle 3-3
karışımı belirgin şekilde düşük değer
vermektedir. Bu karışımın ayrıca kırılma tokluğu
değerinin yüksek oluşu bu numunede diğerlerine
göre daha zor çatlak oluşacağına ancak bu
çatlağın çok hızlı bir şekilde gelişeceğine işaret
etmektedir.
20 mm
700
0--0
3--3
Saf bağlayıcının penetrasyonunun ve deney
sıcaklığının düşük olmasının bu sonuç üzerinde
etkili olduğu düşünülmektedir. Numunelerin
kırılma enerjileri büyükten küçüğe doğru
sıralandığında her üç durum ve her iki çentik
boyu için en yüksek değere saf karışımın daha
sonra %3 SBS modifiyeli karışımın daha sonra
%3 Sasobit modifiyeli karışımın ve en son
%3SBS+%3Sasobit modifiyeli karışım sahip
olduğu görülmektedir. 3-3 karışımının en yüksek
kırılma yüküne ve kırılma tokluğuna sahip
olurken en düşük kırılma enerjisini verdiği
görülmektedir.
Numunelerin 10 mm ve 20 mm çentik
boylarındaki davranışları kendi içinde farklı
olduğundan, numunelerin formül 4’te belirtilen
J-integral yöntemi ile çatlak oluşumuna ve
ilerleyişine karşı dirençleri belirlenmiş ve
sonuçlar Tablo 4’te verilmiştir.
300
800
3--0
Şekil 10. Toplam yükleme sonunda Gf’de meydana
gelen değişim.
500
900
0--3
Karışım tipleri
700
3--0
1300
1100
900
0--3
20 mm
1700
1100
0--0
10 mm
1900
3--3
Karışım tipleri
Şekil 9. Maksimum yükten sonra Gf’de meydana
gelen değişim.
66
Parafin ve SBS Modifiyeli Karışımların Tekerlek İzi ve Kırılma Dirençlerinin İncelenmesi
Tablo 4. J-integral yöntemi deney sonuçları.
Numune
Maksimum yüke
Maksimum
Toplam p-u alanı Ortalama Maksimum Maksimum Toplam
kadar p-u alanı yükten sonra p-u
yükten
(kg.mm)
kalınlık yüke kadar
Jc
(kg.mm)
alanı (kg.mm)
sonra
2
2
(mm)
Jc
(J/m
)
(J/m
)
2
10 mm 20 mm 10 mm 20 mm 10 mm 20 mm
Jc (J/m )
0-0
1362
858
905
707
2213
1580
53.55
94
37
118
0-3
1152
608
560
343
1743
1230
53.99
95
40
95
3-0
1310
793
670
453
1902
1336
53.96
95
41
104
3-3
1103
573
400
329
1445
886
53.61
100
22
105
4. Sonuç
5. Kaynaklar
Bu çalışmada bitüm katkı maddesi olarak
kullanılan SBS ve bir organik ılık karışım katkısı
olan Sasobit ile modifiye edilen bağlayıcılarla
hazırlanan
taş-mastik-asfalt
karışım
numunelerinin tekerlek izi ve kırılma dirençleri
incelenmiştir. Tekerlek izi deneyi 60 C’de
yapılmış ve katkılar arasındaki farklılıkların
belirgin bir şekilde ortaya çıkması için
numuneler %6 boşluk oranında test edilmiştir.
Saf karışım modifiyeli karışımlara göre çok
düşük tekerlek izi direnci verirken sadece %3
SBS ve %3 Sasobit modifiyeli karışımlar benzer
performans, katkıların birlikte kullanıldığı
karışımlar ise çok üstün bir performans
sergilemiştir. Yarım daire deneyi ile belirlenen
numunelerin kırılma toklukları tekerlek izi deney
sonuçları ile paralellik gösterirken, çatlak
oluşumu ve ilerleyişine karşı dirençler
bakımından farklı sonuçlar vermiştir. Katkıların
birlikte kullanımının çatlak oluşumuna karşı
direnç bakımından azda olsa bir iyileştirme etkisi
olurken, çatlak ilerleyişine karşı direnci
azaltmaktadır. Kırılma tokluğu değerleri yüksek
olan bu tür karışımlarda çatlak oluşumunun saf
karışımlara göre çok uzun sürede oluşacağı ve
ağır yüklere daha uzun süre direnç
gösterebileceği ancak çatlak oluştuktan sonra
performans seviyesinin çok hızlı bir şekilde
düşeceği öngörülmektedir.
1.
Önal, M. A., Temren, Z.,Türkiye İle Bazı Avrupa
Ülkelerinin Esnek Üstyapı Tasarımlarının
Karşılaştırılması, 4.Ulusal Asfalt Sempozyumu,
224-243, 2004
2. Aglan, H., Othman, A., Figueroa, L., and
Rollings, R., Effect of Styrene-ButadieneStyrene Block Copolymer on Fatigue Crack
Propagation Behavior of Asphalt Concrete
Mixtures, Transportation Research Record, 1417,
178-186, 1993
3. Airey, G. D., Rheological Properties of Styrene
Butadiene Styrene Polymer Modified Road
Bitumens, Fuel, 82(14), 1709-1719, 2002
4. Khattak, M. J., and Baladi, G. Y., Engineering
Properties of Polymer – Modified Asphalt
Mixtures, Transportation Research Record, 1638,
12-22, 1998
5. URL-1, www.sasolwax.com
6. Xiao, F., Punith, V.S., Amirkhanian, S.N.,
Effects of Non-Foaming WMA Additives on
Asphalt Binders at High Performance
Temperatures, Fuel, 94, 144–55, 2012
7. Akisetty, C. K., Lee, S. J., Amirkhanian, S. N.,
High Temperature Properties of Rubberized
Binders Containing Warm Asphalt Additives,
Construction and Building Materials, 23, 565–73,
2009
8. Hamzah, M. O., Jamshidi, A., Shahadan, Z.,
Evaluation of the Potential of Sasobit to Reduce
Required Heat Energy and CO2 Emission in the
Asphalt Industry, Journal of Cleaner Production
18, 1859-1865, 2010
9. Jamshidi, A., Hamzah, M. O., You, Z.,
Performance of Warm Mix Asphalt Containing
Sasobit State-of-the-art, Construction and
Building Materials, 38, 530–553, 2013
10. Wang, H., Dang, Z., You, Z., Cao, D., Effect of
Warm Mixture Asphalt (WMA) Additives on
High Failure Temperature Properties for Crumb
67
Baha Vural Kök, Mehmet Yılmaz, Mustafa Akpolat
11.
12.
13.
14.
15.
Rubber Modified (CRM) Binders, Construction
and Building Materials, 35, 281–288, 2012
Whiteoak D., Read J. M., The Shell Bitumen
Handbook, Thomas Telford Services Ltd,
London, 2003
Kabir, M. S., Effect Of Hydrated Lime On The
Laboratory Performance Of Superpave Mixtures,
Master of Science in Civil Engineering,
Louisiana State University, LA, USA, 2008
Li, X., Marasteanu, M. O., Evaluation of the Low
Temperature Fracture Resistance of Asphalt
Mixtures Using the Semi Circular Bend Test,
Journal of the Association of Asphalt Paving
Technologist, 73:401–426, 2004
Molenaar, A. A. A., Scarpas, A., Liu, X., Erkens,
S. M. J. G., Semicircular Bending Test: Simple
But Useful. Association of Asphalt Paving
Technologist 71:795–815, 2002
Wu, Z., Mohammad, L. N., Wang, L. B., Mull,
M., Fracture Resistance Characterization of
Superpave Mixtures Using a Semicircular
Bending Test, American Society for Testing and
Materials, 2(3):1–15, 2005
68
Author
Document
Category
Uncategorized
Views
0
File Size
406 KB
Tags
1/--pages
Report inappropriate content