close

Enter

Log in using OpenID

BÝTÜM EMÜLSÝYONLAR

embedDownload
GAP IV. Mühendislik Kongresi Bildiriler Kitabı, 06-08 Haziran 2002, Şanlıurfa.
Proceedings of the Fourth GAP Engineering Congress, 06-08 June 2002, Şanlıurfa.
BİTÜM EMÜLSİYONLARIN ASFALTLI ÜSTYAPI MALZEMESİ OLARAK YOLLARDA KULLANIMI
M. Can HALLAÇ, Şanlıurfa Belediyesi, Şanlıurfa, [email protected]
Paki TURĞUT, HR.Ü. İnşaat Müh. Böl., Şanlıurfa, [email protected]
Abdussamet ARSLAN, G.Ü. İnşaat Müh. Böl., Ankara, [email protected]
Özet
Bitümün su içerisinde çok küçük parçacıklar halinde dağılmış hali olan bitüm emülsiyonları büyük ve
küçük trafik hacimli karayollarından havaalanlarına kadar birçok yerde yol üstyapısı inşaat ve onarımlarında
yaygın olarak kullanılmaktadır. Emülsiyonlar 1903 yılından beri mevcut olmaları ve 1930 yıllardan bu yana yaygın
bir şekilde kullanılmalarına rağmen, son yıllarda enerji ve çevre problemleri bu tür malzemelerin kullanımının daha
da arttırılması zorunluluğunu ortaya çıkarmıştır. Emülsiyonların kullanımında diğer likit asfaltlarda kullanılan
damıtılmış petrol ürünlerinin (gazyağı, mazot, neft vs.) kullanılmaması ve imalatı için sıcak karışımlara göre daha
düşük sıcaklığa ihtiyaç duyulmasından dolayı enerji kullanımını azaltır. Aynı zamanda damıtılmış petrol ürünlerinin
kullanılmaması çevre kirliliğini de azaltır. Bundan dolayı dünyada son yıllarda bitüm emülsiyon karışımların yol
üstyapılarında kullanımı artmaya başlamış ve çok geniş bir alanında kabul görmüştür. Ülkemizde sürekli olarak
artan karayolu ihtiyacı göz önünde bulundurulduğunda, bu tür ekonomik ve ekolojik faydaları olan yol üstyapısı
malzemelerinin kullanımının ne kadar gerekli ve uygun olacağı ortaya çıkmaktadır.
Anahtar Kelimeler: Bitüm, emülsiyon, anyonik emülsiyon, katiyonik emülsiyon, soğuk-karışım, sıcak-karışım.
THE USE OF BITUMEN EMULSION AS ASPHALT PAVEMENT MATERIALS
Abstract
Bitumen emulsions--suspensions of minute globules of bituminous material in water -- are used widely in
construction and maintenance of pavements ranging from high-traffic-volume and airports to low-volume roads.
Although emulsions have been available since 1903 and used extensively since the 1930's, recent energy and
environmental problems have focused attention on increased use of these materials. The use of emulsions can
reduce energy requirements through reduction or elimination of the petroleum distillates that are used in liquid
asphalt and through lower heating requirements compare to hot plant-mix asphalt. The elimination of distillates
also reduces air pollution. Therefore using of bituminous emulsions in pavements has increased and has been
accepted in a wide range of practice in road pavements in the world. If the continuously increasing demand of
highways in Turkey is considered, it can be seen that how Turkey needs such useful economic and ecological
pavement materials.
Keywords: Bitumen, emulsion, anionic emulsion, cationic emulsion, cold-mix, hot-mix1.
1.Giriş
Ülkemizdeki sosyal ve ekonomik gelişmelere bağlı olarak, son yıllarda karayollarımızdaki araç sayısında
hızlı bir artış meydana gelmiştir. Yollarımız mevcut durumda, birkaç yıl öncekinden hem trafik hacmi hem de dingil
yükleri bakımından tahmin edilenin çok üzerinde bir zorlamaya maruz bulunmaktadır. Buna karşılık, ülkemizin kan
damarları durumunda olan yollarımızdaki gelişmeler çok daha düşük düzeyde kalmıştır. Şüphesiz trafik hacmi ve
dingil yüklerindeki bu aşırı artış, yol üstyapısını tahrip etmekte ve bu durum daha çok ve ağır araç taşıyabilen yeni
yolların yapımını sürekli olarak zorunlu kılmaktadır. Ülkemiz karayollarında arzu edilen gelişmenin ve güvenliğin
sağlanması çeşitli nedenlerle mümkün olmamaktadır. Bu nedenlerin başında, yol inşaatının ekonomik olarak çok
büyük meblağlar gerektirmesi gelmektedir. Bu açıdan bakıldığında, yollarımız için uygulanacak en uygun
çözümlerden birinin, ihtiyacı karşılayacak fakat maliyeti daha düşük olacak yolların inşa edilmesi olacaktır. Yol
maliyetinin azaltılmasında daha ucuza mal olacak yol malzemelerinin kullanılması en önemli etkenlerden biridir.
Amerika Birleşik Devletleri, Fransa ve İskandinav ülkeleri gibi bir çok ülkede "soğuk karışım" olarak adlandırılan
bitüm emülsiyon karışımları, ekonomik ve ekolojik faktörlerden dolayı her geçen gün artan bir oranda
kullanılmakta ve bu konudaki araştırmalara büyük yatırımlar yapılmaktadır.
Bu çalışmada, yol kaplamalarında kullanılan bitüm emülsiyonlarının kısaca tanıtımı yapılıp, faydaları ve
907
kullanım alanları açıklanarak ülkemizde kullanımı yetersiz olan bu tür malzemelerin, kullanımının getireceği
faydalar belirtilmektedir.
2.Bitüm Emülsiyonları
Bitüm emülsiyonu, bitümün su içerisinde çok küçük parçacıklar halinde dağılmış halidir. Parçacıkların
çapları genellikle 1 ila 5 mikron (1mikron = 0.001mm) arasında değişmektedir. İyi bir emülsiyon, görünüşte kaygan
ve genellikle rengi kahverengidir. Emülsiyon, 20. yüzyılın başlarında ticari olarak üretilmeye başlanmış ve yol
inşaatında, bakımında ve zemin stabilizasyonunda kullanılmıştır. Bitüm emülsiyonları imalatı için, her derecedeki
penetrasyon değerine sahip asfalt kullanılabilir. Fakat, inşa edilmiş yolların çoğunda 100 ile 200 penetrasyon
derecesine sahip asfalt kullanılmaktadır. Bitüm emülsiyonu; bitüm, su ve emülgatör olmak üzere üç bileşenden
oluşur. Yol inşaatında kullanılan emülsiyon Şekil 1 de gösterildiği gibi, dış faz olarak su ve iç faz olarak bitüm
içermektedir. Bitüm parçacıkları, emülgatör olarak adlandırılan "sürfaktan" yardımıyla süspansiyon halinde
bulunurlar. Bitüm ve su çok değişik içerikteki iki sıvıdır. Bitüm su içinde ince bir şekilde dağılır ve büyük ölçüde
suyun özelliklerine sahip bir emülsiyon oluşturur. Bu emülsiyonda, bitüm ayrı bir faz olarak bulunmaz. Emülsiyona
istenilen oranda su katılarak formüle edilebilir. Bitüm emülsiyondan kimyasal bir reaksiyon (kesilme) vasıtasıyla
ayrılabilir. Sadece bu kesilme işlemi boyunca gerçek bir bitüm fazı oluşturulur.Bitüm, bir bitüm emülsiyonun ana
unsurudur ve emülsiyonun %50-70 lik kısmını oluşturur. Bitümün bazı özellikleri, emülsiyonun özelliklerini önemli
ölçüde etkiler. Her ne kadar baz bitümün sertliği geniş bir alanda değişebilirse de çoğu emülsiyonlar 100 ile 250
arasındaki penetrasyon değerine sahip bitümle üretilmektedir. Bazı durumlarda, iklim şartları daha sert veya daha
yumuşak bir bitüm kullanımını zorlar. Şartlar ne olursa olsun stabil bir emülsiyon üretimi için bitüm ile emülgatörün
uygunluğu esastır.
Bitüm emülsiyon özellikleri, büyük ölçüde emülgatör olarak kullanılan kimyasallara bağlıdır. Bu
kimyasallar, genellikle sürfaktan (kapiler aktif madde) olarak adlandırılan yüzey aktif maddelerdir. Bu maddeler,
emülsiyonun anyonik, katiyonik veya noniyonik olmasını belirleyen faktördür. Ayrıca emülgatörler, bitüm
parçacıklarını stabil süspansiyon halinde tutar ve bitümün agrega yüzeyinde uygun zamanda birikmesini sağlar.
Şekil 2 de gösterildiği gibi, emülgatörün pozitif kationik kısmı, negatif yüklü agrega yüzeyi ile kuvvetli bir
elektrostatik bağ oluşturur.
Su, bir bitüm emülsiyonunda ikinci büyük unsurdur. Su ıslatmayı ve çözmeyi temin ederek kıvamı arttırır.
Su, stabil bir bitüm emülsiyonun üretimi için faydalı veya zararlı olabilecek mineraller veya maddeler içerebilir.
Bundan dolayı kullanılacak suyun üretilecek emülsiyona uygun olması gerekmektedir.
KATYONİK EMÜLGATÖR
BİTÜM
BİTÜM
SU
SU
SU
BİTÜM
BİTÜM
BİTÜM
Şekil 1. Bir bitüm emülsiyonun şematik gösterimi
3.Bitüm Emülsiyon Çeşitleri
Bitüm emülsiyonu esas olarak, bitüm parçacıklarının etrafını saran elektrik yüklerine ve su içerisinde
dağılmış bitüm parçacıklarının ne kadar hızlı kesildiklerine göre sınıflandırılırlar.
908
Anyonik emülsiyonlar terimi, bitüm yüzeylerinin taşıdığı negatif yüklerden gelmektedir. Bu sistemde parçacıklar
küresel ve küçük boyutludur. Anyonik emülsiyonlar, bitüm parçacıklarının yüzeyleri negatif yüklerle
kaplandığından dolayı elektropozitif agregalara daha iyi yapışırlar. Bu tür emülsiyonların, yangın tehlikelerine karşı
güvenlikli olmaları ve çevreyi daha az kirletme gibi avantajları olmasına rağmen her türlü agrega ile
kullanılamama, yağışlara karşı yüksek hassasiyet gösterme ve oldukça uzun kesilme zamanı gibi dezavantajları
vardır.
Katiyonik emülsiyonlar 1950' li yıllarda endüstriye girmiştir. Bitüm parçıklarının yüzeyleri pozitif bir yük
taşıyan bu sistem, bir çok çekici özellikler sunar. Bu malzemeler, her tür agrega ile daha iyi adezyon temin
ederler. Daha kısa kesilme zamanı özelliğinden dolayı yağışlara karşı daha az hassastırlar. Ayrıca, emülsiyonun
viskozitesini önemli derecede değiştirmeksizin su içerisinde daha fazla bitüm dağıtılabilir.
Katiyonik emülsiyonların endüstriye girmesi emülsiyon üretimine artış getirmiştir. 1973 deki enerji
krizinden sonra bitüm emülsiyonların kullanımı daha çekici olmuştur. Emülsiyonların artan kullanımı, hükümet
birimlerini ve asfalt üreticilerini bu tür malzemelerin özelliklerini tarif ve kontrol etmek için şartnameler geliştirmeye
sevk etmiştir. Emülsiyonlar ayrıca kesilme hızlarına göre de sınıflandırılırlar. Buna göre; hızlı kesilen emülsiyonlar,
orta kesilen emülsiyonlar ve yavaş kesilen emülsiyonlar söz konusudur.
4.Bitüm Emülsiyonların Kullanım Alanları
Mikro Kaplama Yol bakımında birçok kullanım alanına sahip olan Mikro Kaplamalar, bugün mevcut
bulunan cadde, karayolu ve hava alanı kaplamalarında oluşan bozulmaların iyileştirilmesinde kullanılan polimer
katkılı soğuk karışım olan bir üstyapı malzemesidir. Slury seal gibi Mikro Kaplama, yoğun gradasyonuna sahip bir
agrega, asfalt emülsiyon, su ve mineral fillerden oluşmaktadır. Mikro kaplamalar yalnızca üstyapı yüzeyinde
oluşan oluklaşmaların bakımında kullanılmaz aynı zamanda değişik yol üstyapı problemlerin bakımında da
kullanılmaktadır. Şu anda mikro kaplama Avrupa’da, Amerika’da, Avustralya’da ve dünyada diğer birçok yerde
yaygın bir şekilde kullanılmaktadır. Özel makineler kullanılarak mikro kaplamalar, mevcut üstyapıya çok ince bir
şekilde uygulanmaktadır.
SU
BİTÜM
Parçacıklar
Arasındaki
İtme
Bitüm Parçacıklarıyla
Negatif Yüklü Agrega
Arasındaki Çekim
BİTÜM
Yüzey
Aktif
Madde
(Katyonik
Emülgatör)
BİTÜM
SU
Bitümün
Agregaya
Adezyonu
Agrega
Yüzeyindeki
Negatif Yükler
Agrega
Yüzeyi
Şekil 2. Bitüm parçacıklarını kaplayan yüklerin şematik gösterimi
Slury seal, asfalt emülsiyon, kapalı gradasyonuna sahip ince agrega, su ve mineral filler karışımından
oluşur. Slurry seal birçok kaplamadaki küçük çatlakları doldurabilir. Bu yüzden sağlam kaplamalardaki küçük
çatlaklar başarılı bir şekilde tamir edilebilir. Eğer çatlaklar yapısal bozulmalardan oluşmuş ise slurry seal
uygulamasından sonra yansıma çatlakları oluşabilir.
909
Chip seal yüzey tamiratı, ekonomik bir bakım tekniğidir. Bu metotla aşınmış kaplama yüzeylerinin yeniler,
skid dayanımını iyileştirir ve üstyapıyı korur. Bu teknik 4 temel aşamayı ihtiva eder. Birincisi, geleneksel asfalt
distribütörü kullanarak üstyapı yüzeyine püskürterek emülsiyon uygulanır. İkincisi, çakıl sericisi kullanarak temiz
düzenli olarak temiz çakıl serilir. Üçüncüsü, Agregayı oturtmak için lâstik bir tekerlekle sıkıştırılır. Ve dördüncüsü,
fazlalık agregalar temizlenerek yolun dışına atılır.
Fog seal su ile sıvılaştırılmış emülsiyon uygulanmasıdır. Bu koruyucu metot, yaşlanmış asfalt üstyapıda
agrega sökülmesini veya agrega kaybını azaltmak için uygulanır. Bu metot aynı zamanda üstyapıdaki küçük
çatlakları veya boşlukları kapatmak için de kullanılır.
Emülsiyon kullanarak, bakım karışımları (sıcak karışım soğuk serme) sıcak karışım plantlarında imal
edilebilir ve acil kullanım için veya aylarca saklamak için formüle edilebilirler. Kürek ile veya yerinde karışım, ikincil
yolları onarmak için kaliteli bir karışım üretmede kullanılabilir. Emülsiyonlar aynı zamanda portatif mikser
kullanarak soğuk karışım (soğuk karışım soğuk serme) üretmeye uygundur.
Recycling mevcut asfalt üstyapının tekrar kullanımıdır. Recycling bir çok yöntemle uygulanabilir. Bazı
durumlarda tekrar kullanılacak üstyapıdan alınmış asfalt işletim içim için merkez planta taşınır. Diğer durumlarda
ise asfalt yerinde işletilip serilir. Asfaltın tekrar kullanımının birçok avantajları mevcuttur. Bunlar;
• Mevcut malzemenin değerlendirilmesi ve atık probleminden kurtulmaktır.
• Yol profili düzeltilebilir ve drenaj iyileştirilebilir.
• Yeni malzeme daha az kullanıldığı için kaynaklar korunmuş olur.
• Yeni malzeme kullanımına göre daha ekonomiktir.
5.Soğuk Karışım Olarak Bitüm Emülsiyonlar
Agregaların bitüm emülsiyonlarla işlenmesi yıllardır birçok ülkede uygulanmaktadır. Ancak 1980 li yıllara
kadar bu tür karışımlara, yüksek trafik hacimli yolların üst yapısında taşıyıcı katman olacak bir malzeme gözüyle
bakılmıyordu. 1970' li yılların sonlarında, enerji kaynaklarını korumak ve çevre kirliliğini kontrol etmek için artan
baskılar, özellikle A.B.D. de böyle malzemelerin potansiyel faydalarından yararlanma gayretlerine öncülük etmiştir.
Sonuçta, emülsiyon üretimi, karışım hesap metotları ve karıştırma ve serme tekniklerindeki gelişmeler,
Fransa ve A.B.D. de yol üstyapısında taşıyıcı katman olarak soğuk karışım malzemelerin yaygın kullanımına
imkan vermiştir[1]. Türkiye'de soğuk karışım olarak bitüm emülsiyonlar yol üstyapısında taşıyıcı katman olarak
nadiren kullanılmaktadır. Soğuk karışım olarak bitüm emülsiyonların, potansiyel faydaları ve diğer ülkelerde bu
konudaki teknolojilerin gelişmesi yurdumuzda da bu tür malzemelerin kullanılması ve değerlendirilmesi ile ilgili
çalışmalara yönelmeyi zorunlu kılmaktadır. AEK' ların kullanımının kayda değer bir çok ekonomik faydaları vardır.
Çünkü onlar bir "soğuk karışımdır"; bitümün ve agreganın ısıtılmasına ihtiyaç yoktur. Bundan dolayı karışım için
agrega kurutucularına ve ısıtma sistemlerine ihtiyaç kalmamaktadır. Ayrıca, asfalt emülsiyonun kıvamını arttırmak
için inceltici petrol sıvılarına ihtiyaç yoktur.
Bu faktörler enerji tasarrufu sağlamakta ve dolayısıyla bu tür malzemelerin kullanımını daha ekonomik
kılmaktadır.
6.Normal Portland Çimentosunun Bitüm Emülsiyon Karışımlarda Kullanımı
Normal Portland çimentosu(NPÇ)’ nun bu tür karışımların mekanik özellikleri üzerinde faydalı etkisi
olduğu 1970 den beri bilinmektedir. Ulaşılabilen kaynaklarda bu konudaki ilk araştırma Terrel ve Wang tarafında
yapıldığı anlaşılmaktadır. Onların çalışmalarında, NPÇ ve kirecin BEK lerin erken mukavemeti üzerine etkisi
incelenmiştir. Malzeme olarak anyonik emülsiyon kullanılmıştır. Çalışma neticesinde NPÇ kullanılarak soğuk ve
nemli şartlarda BEK lerin kür olması mümkün olmaktadır[2].
Schmith, ve arkadaşları yavaş kesilen anyonik emülsiyon kullanarak yapılan çalışmalara ilaveten
karışımda %1.3 NPÇ kullanılarak rijitlik modülüsü 5 kat arttırmış ve 60 gün sonra ise modülüste iki kat fazla
değişim sağlanmıştır. Schmith, ve arkadaşlarının bu çalışmasında çimento miktarının artmasıyla rijitlik
modülüsünün arttığı gözlenmiştir[3].
Kısa bir süre sonra Head aynı konuda çalışmalara katkıda bulunmuştur. Bu sefer yavaş kesilen katyonik
emülsiyon kullanılmıştır. Head bu çalışmasında diğer çalışmalara benzer sonuçlara varmıştır[4]. Daha sonra
yukarıda adı geçen araştırmacılar laboratuardaki bulguları doğrulamak için bir saha çalışmasına giriştirler. Sonuç
olarak rijitlik modülüsü ve suya karşı dayanımı hususlarında laboratuardaki bulgulara sahada da ispatladılar. Head
ise başarılı bir serme işlemi gerçekleştirdi. Fakat bu çalışmada herhangi bir mekanik özellik ölçülmedi. Her iki
çalışmada da AEK' ların lojistik ve ekonomik karları savunulmuştur.
Son zamanlarda diğer araştırmacılar NPÇ nin karlı etkisi saha çalışmalarında tekrarlandı. Dardak NPÇ yi
kum emülsiyon karışımlarda kullanarak stabilitenin iki katına ve hatta bazen üç katına çıktığını ortaya koydu. Bu
910
normalde 22cm olan bitümlü katmanda çimento katkılı emülsiyon kullanılarak 12cm ye düşürmeyi sağladı[5].
Arara ve Arabia Körfez bölgesinde bulunan malzemeleri kullanarak, çimento katkılı yoğun gradasyonlu kum ve
marl agregadan faydalanmıştır[6]. Aynı zamanda Khweir ve arkadaşları[7], Poncino ve arkadaşları [8] ve Sainton
[9] gibi araştırmacılar da NPÇ‘nin, AEK' larda karışımın gerginlik modolüsünün arttırdığı gözlenmiştir. Uemura ve
Nakamori ye göre Japonya’da yıllardır etkisi tam olarak anlaşılmamasına rağmen NPÇ asfalt emülsiyonlarda
yıllardır kullanılmaktadır. Onların çalışmalarında, laboratuar ve sahada yaparak bu tür karışımların performansının
kabullenebilir bir seviyede olduğu ve aynı zamanda bu tür karışımların daha çevreci olduğu göstermiştir[10].
7.Bitüm Emülsiyonlarının Avantajları
İki ana faydasından dolayı bitüm emülsiyon karışımların sıcak karışımlar yerine kullanımı teşvik
edilmelidir. Bu faydalar şunlardır:
Bitüm emülsiyon karışımlar sıcak karışımlara göre daha ekonomiktir. Bitüm emülsiyon karışımların üretiminde
sıcak karışımların üretiminde ortaya çıkan gaz yayılmalarından dolayı çevre kirliliği problemleri söz konusu
değildir. Bitüm emülsiyon karışımların kullanımının kayda değer bir çok ekonomik faydaları vardır. Çünkü onlar bir
"soğuk karışımdır" bitümün ve agreganın ısıtılmasına ihtiyaç yoktur. Bundan dolayı karışım için agrega
kurutucularına ve ısıtma sistemlerine ihtiyaç kalmamaktadır. Ayrıca, bitüm emülsiyonun kıvamını arttırmak için inceltici
petrol sıvılarına ihtiyaç yoktur. Bu faktörler enerji tasarrufu sağlamakta ve dolayısıyla bu tür malzemelerin kullanımını
daha ekonomik kılmaktadır. "Road Binder and Energy Savings" adlı bir OECD Yol Ulaştırma Araştırma Raporunda,
soğuk karışımların üretim, taşıma, karıştırma, sahaya dağıtma ve serme konuları dikkate alınarak tükettikleri enerji
sıcak karışımlarla karşılaştırılmıştır[1]. Tablo 1 de, Fransa'da sıcak karışım yerine kullanılan "Grave Emulsion" olarak
adlandırılan soğuk bir karışımın %50 lik bir enerji tasarrufu sağladığı verilmektedir. Sıcak karışım için kullanılan ısı
enerjisinin yaklaşık olarak £1.6/t' a mal olduğu ve soğuk karışım imalatı için bu değerin £0.9/t olduğu bu raporda
belirtilmektedir. Buna göre soğuk karışım kullanıldığında £0.7/t' luk bir tasarruf elde edilmektedir.
Bitüm emülsiyon karışımların üretiminde elde edilen enerji tasarrufuna ilaveten daha az çevre kirliliğine
sebep olmaları dikkate değerdir. Bitüm emülsiyonlar su bazlı olduğundan dolayı çevreyi kirletmeyen bir özelliğe
sahiptirler ve sabunsu emülgatörler önemli bir sağlık tehlikesi oluşturmadığı için genellikle çevre açısından güvenli
maddeler olarak değerlendirilirler. Karışım esnasında sıcak karışımların yaydığı zararlı gazlar, soğuk karışımda
sıcaklık oda sıcaklığında olduğundan dolayı, bu gazlar sıvı halde bulunurlar ve dolayısıyla önemli derecede gaz
yayılması olayı ortaya çıkmamaktadır[4]. Bitüm emülsiyonlar yol inşaat ve bakımında birçok şekilde
kullanılmaktadır. Bu kullanım alanlarından bazıları şöylece sıralanabilir;
Tablo 1. Sıcak ve soğuk karışımlar için gerekli olan enerjinin karşılaştırılması
Enerji bileşenleri
Malzemeler
Karıştırma
Serme
Taşıma
TOPLAM
•
•
•
•
•
•
Yarı-yoğun gradasyonlu karışım
(%3.6 kalan bitüm) Enerji (MJ/t)
Soğuk karışım
Sıcak karışım
110
91
Yoğun gradasyonlu karışım
(%6 kalan bitüm) Enerji (MJ/t)
Soğuk-karışım
Sıcak karışım
373
105
30
270
30
320
53
193
50
411
60
463
53
478
Soğuk karışım
Yüzey kaplaması
Pekiştirme kaplaması
Astar tabakası
Asfaltlı örtü tabakası
Eski asfaltın soğuk olarak yerinde işlenmesi (cold in-place recycling)
8.Bitüm Emülsiyonlarının Dezavantajları
Bitüm emülsiyonlar yıllardır karayolu inşaatında kullanılmaktadır. Çok miktarda kullanılmalarına rağmen,
sıcak karışımlara bir alternatif olarak değerlendirilmediklerinden dolayı, yine de sıcak karışımlar kadar
911
kullanılmamaktadırlar. Bunun sebebi, bitüm emülsiyon karışımların hala ancak özel çevre ve yol türlerinde
kullanılabilir olmalarıdır. Bazı dezavantajlarından dolayı, bu tür malzemelerin her durumda kullanılmaları hala
mümkün değildir.
Bitüm emülsiyon karışımların en başta gelen dezavantajları; birinci olarak erken yaştaki dayanımlarının
rölatif olarak düşük olması ve ikinci olarak dayanımın yavaş gelişmesidir. Karışımın uygun şekilde sıkıştırılabilmesi
için, emülsiyon suyunun dışarı çıkışına müsaade etmek gerekir. Bunu sağlamak için agregalar arasındaki
boşluğun yeterli miktarda olması gerekir. Bu durum ise, bitüm emülsiyon karışımlarının dayanımlarının düşük
olmasına neden olmaktadır. İkinci önemli dezavantaj olan dayanımın yavaş gelişmesi ise, karışımın
sıkıştırılmasından sonra bünyedeki su kaybı oranına bağlı olmaktadır. Buna ilaveten kür olayı tamamlanmadan
önce bünyede bulunan su yüzünden dayanımının düşük olması ve herhangi bir yağış ihtimaline karşı sıkışmış
karışımın erozyona maruz kalması durumu söz konusu olabilmektedir[11]. Bütün bu problemler yol
planlamacılarında bitüm emülsiyon karışımların kullanımı konusunda bir çekingenliğe neden olmakla birlikte, bazı
araştırmacılar bu bahsedilen problemlerin gereğinden fazla abartıldığı, aslında geleneksel olarak kullanılan bitüm
kaplama malzemeleri ile bitüm emülsiyon karışımlar arasında çok fazla bir performans farkı olmadığını
belirtmektedirler.
İngiltere, A.B.D. ve Fransa'da yapılan araştırmaların sonucunda bu problemlere tatmin edici çözümler
bulunduğu belirtilmektedir. Üretilen çözümlerin başında, bitüm emülsiyon karışımların çimento ile modifikasyonu
sağlanarak kullanılan bağlayıcı özelliklerinin ve emülgatörlerdeki yeni kimyasal formüllendirmelerin geliştirilmesi
gelmektedir[12].
9.Sonuç
Bitüm emülsiyon karışımların imalatı için, sıcak karışımlara göre düşük sıcaklığa ihtiyaç duyulması enerji
kullanımını, diger likit asfaltlarda kullanılan damıtılmış petrol ürünlerinin (gazyağı, mazot, neft vs.) kullanılmaması
ise çevre kirliliğini azaltabilir. Bundan dolayı dünyada son yıllarda bitüm emülsiyon karışımların yol üstyapısında
kullanımı artmaya başlamış ve geniş bir kullanım alanı bulmuştur.
Bitüm emülsiyon karışımların dayanımını arttırmak ve erken mukavemetlerini geliştirmek için çeşitli
araştırmalar yapılmaktadır. Araştırmaların başında, malzemenin fiziksel ve kimyasal olarak, çeşitli katkı maddeleri
ile modifikasyonunu sağlamak gelmektedir. AEK' lerin dayanımını arttırmak ve erken mukavemetlerini geliştirmek
karışıma küçük bir miktar çimento katılmasıyla mümkün olmaktadır.
Türkiye'de soğuk karışım olarak bitüm emülsiyonlar yol üstyapısında taşıyıcı katman olarak nadiren
kullanılmaktadır. Soğuk karışım olarak bitüm emülsiyonların, potansiyel faydaları ve diğer ülkelerde bu konudaki
teknolojilerin gelişmesi yurdumuzda da bu tür malzemelerin kullanılması ve değerlendirilmesi ile ilgili çalışmalara
yönelmeyi zorunlu kılmaktadır.
Kaynaklar
[1] Leech, D., 1994. Cold Mix Bituminous Materials For Use In The Structural Layers Of Roads. TRL, Project
Report 75, Berkshire.
[2] Terrel, R.L. and Wang, K., 1971. Early behavior of cement modified asphalt emulsion mixtures. Proc. of the
AAPT, Vol.40, pp.300-319.
[3] Schmith, R.J., Santucci. L.E. ve Coyne L.D., 1973. Performance characteristics of cement modified asphalt
emulsion. Proc. of AAPT, Vol.42, pp.108-125.
[4] Head, RW., 1974. An Informal Report of Cold Mix Research Using Emulsified Asphalt As A Binder. Proceeding
of The Association Of Asphalt Paving Technologists, Vol.43.
[5] Dardak, H., 1993. Performance Of Diffrent Mixes Of Sand Emulsion In Indonesia. First Congress On
Emulsion. Paris, pp.4-12-042/01-05.
[6] Arara, M.G. and Arabiat, T., 1993. Laboratory Evaluation Of Asphalt Emulsion Treated Mixtures For Road
Bases. 13th. AARRB/15th. REAAA, pp.209/213.
[7] Khweir, K., Windmill, A. and Fordyce, D.,1993. The Potential Of Stone Filled Emulsions Asphalt. Eurobitume,
Sweden, pp. 681-685.
[8] Poncino, H. Andresi, R. and Martinez, F., “A laboratory and field study of factors affecting the behavior of
emulsified asphalt mixes.”. First World Congress on Emulsions, Paris, pp. 4-40-100/01-06.
[9] Sainton, A. and Bourdell, D.,1993. Cold double treatment process of road materials with portland cement and
asphalt emulsions. Eurobitume, Sweden, pp.293-297.
[10] Uemura, T. and Nakamori, Y., 1993. Stabilisation Process Of Cement Asphalt Emulsion In Japan. First World
Congress on Emulsion. Paris, pp.4-13-166/01-06.
912
[11] Hallaç, M.C., 1997. Bitüm Emülsiyonlar. Asfalt Sempozyumu, Elazığ.
[12] Hallaç, MC., 1997. Laboratory Performance and Engineering Properties of Bituminous Emulsions Mixes.
Internal Report, Civil Engineering Department, The University Of Leeds, Leeds.
913
Author
Document
Category
Uncategorized
Views
0
File Size
298 KB
Tags
1/--pages
Report inappropriate content