mehmet yilmaz

SAF VE MODİFİYE BİTÜMLERLE HAZIRLANAN

KARIŞIMLARIN KALICI DEFORMASYONA KARŞI

DAYANIMLARININ BELİRLENMESİ

Mehmet YILMAZ Baha Vural KÖK

Taner ALATAġ Necati KULOĞLU

Fırat Üniversitesi, ĠnĢaat Mühendisliği Bölümü, Elazığ

• Yük ve yolcu taĢımalarının yaklaĢık %90’ının karayolu ile

yapıldığı Ülkemizde, 2013 Karayolları Genel Müdürlüğü

verilerine göre 65.382 km karayolu ağı bulunmaktadır.

Karayolu ağının %94,4’ü (61.739 km) bağlayıcı olarak

bitümlü malzemelerin kullanıldığı esnek üstyapı Ģeklinde

tasarlanıp uygulanmıĢtır.

• Esnek üstyapılar; alttemel,temel ve kaplamatabakalarından oluĢmaktadır.

• Ülkemizde 15.277 km BSKkaplamalı yol bulunurken,46.462 km sathi kaplamalıyol bulunmaktadır

Kalıcı Deformasyonlar

• Tekerlek İzi oluşumu

• Ondülasyon ve çökmeler

• Kabarmalar

• Yığılmalar

• Yapısal tekerlek izi

• Oturma tekerlek izi

• Akma tekerlek izi

Bitümlü sıcak karışımlarda katkı kullanımı

Polimerler

Elastomerler

(SBS)

Plastomer

(EVA)Termosetler

Bitümlü Bağlayıcılar

Asfalten

Maltenler

Doygunlar

Reçineler

Aromatikler

SBS

• Yapısındaki Polistiren adacıkları fiziksel

çapraz bağlar oluşturarak sağlamlık verir

• Polibütadien köprüleri elastiklik ve esneklik

sağlar.

• 100°C nin üstünde polimer akıcı hale gelir

soğuyunca üç boyutlu ağ yapısı tekrar oluşur.

Madde termoplastik elastomer olduğu için bu

ısıtma ve soğumalarda özelliğinden hiçbir şey

kaybetmez.

• SBS, bitüm ile karıştırıldığında yağsı

fraksiyonları bünyesine alarak hacmi artar.

SBS-M• Özel bir katalizör kullanarak

polibutadiyen miktarını %60-70’ e çıkarmak mümkündür.

• Aynı molekül agırlılıgına sahipancak polimer zinciri dahakısa olan SBS elde etmekmümkündür.

• Bu, viskozitenin düsmesi vebitümle daha iyi ve homojenkarısabilme anlamına gelir.

• Oksidasyon açısından yenipolimer dallanmıs yapısınedeni ile daha dayanıklıdır.Böylece havadaki oksijen anagövdeye atak yapamaz vepolimerin ana yapısını kolaycaokside edemez.

EVA

• Plastomer türü polimerler, modifiyebitümlerin viskozitesini arttırımalarınarağmen bitümün elastisitesini belirginşekilde arttıramamaktadır.

• EVA kopolimerleri; polietilenmoleküllerindeki etilenin yüksek basınçaltında ayrıştırılmasıyla elde edilen düşükyoğunluklu polietilen reçinenin (LDPE)topaklanmış (tanelenmiş) formundanüretilmektedir.

Deneysel Çalışma

Yüksek Sıcaklık Sınıfları (X), °C Düşük Sıcaklık Sınıfları (Y), °C Gösterim

46 -34, -40, -46 PG 46-Y

52 -10, -16, -22, -28, -34, -40, -46 PG 52-Y

58 -16, -22, -28, -34, -40 PG 58-Y

64 -10, -16, -22, -28, -34, -44 PG 64-Y

70 -10, -16, -22, -28, -34, -44 PG 70-Y

76 -10, -16, -22, -28, -34 PG 76-Y

82 -10, -16, -22, -28, -34 PG 82-Y

Yüksek Sıcaklık Sınıfları (X), °C Düşük Sıcaklık Sınıfları (Y), °C Gösterim

64 -10, -16, -22, -28, -34, -44 PG 64-Y

70 -10, -16, -22, -28, -34, -44 PG 70-Y

% 50 Güvenilirlik (oC)

Thavamaks Tkap.maks Thavamin Tmin

37,8 58,5 -11,5 -11,5

% 98 Güvenilirlik (oC)

Thavamaks Tkap.maks Thavamin Tmin

42,0 62,7 -17,9 -17,9

Dizayn ESDY Sayısı,Milyon

(20 Yıllık)

Bağlayıcı PG Derecesi AyarlamaTrafik Hızı (Yük Oranı)

Duran Trafik(<20 km/saat)

Yavaş Trafik(20–70

km/saat)

Standart Trafik(>70

km/saat)3–10 2 1 -

EN 12607-1 AASHTO PP1

AASHTO TP5

AASHTO TP1

AASHTO TP48

Orijinal (Min 1000 pa)

Katkı türü Katkı içeriği (%)Deney sıcaklığı (ºC)

PG58 64 70 76 82

- 0

G*/sin δ (Pa)

1258 574 58-Y

SBS-D

2 2456 1232 638 64-Y

3 3817 1863 941 64-Y

4 4890 2539 1326 735 70-Y

5 7844 3971 2348 1189 583 76-Y

SBS-M

2 1816 937 488 58-Y

3 2817 1412 729 64-Y

4 4204 2245 1183 633 70-Y

5 5823 3144 1681 909 70-Y

EVA

2 2306 1153 602 64-Y

3 3684 1826 889 64-Y

4 4534 3012 1512 739 70-Y

5 5511 3647 2302 1260 624 76-Y

RTFOT Kalıntısı (min 2200 pa)

Katkı türü Katkı içeriği (%)Deney sıcaklığı (ºC)

PG58 64 70 76 82

- 0

G*/sin δ (Pa)

7862 - - - - 58-Y

SBS-D

2 - 5670 - - - 64-Y

3 - 6549 - - - 64-Y

4 - - 5599 - - 70-Y

5 - - - 5288 - 76-Y

SBS-M

2 6134 - - - - 58-Y

3 - 5766 - - - 64-Y

4 - - 5171 - - 70-Y

5 - - 7248 - - 70-Y

EVA

2 - 6272 - - - 64-Y

3 - 6980 - - - 64-Y

4 - - 6862 - - 70-Y

5 - - - 6437 - 76-Y

PERFORMANS SINIFIPG 58- PG 70-

16 22 28 34 40 10 16 22 28 34 40

Ortalama 7 Günlük Maksimum Kaplama Tasarım

Sıcaklığı, oC< 58 < 70

Minimum KaplamaTasarım Sıcaklığı, oC>

-16

>

-22

>

-28

>

-34

>

-40

>

-10

>

-16

>

-22

>

-28

>

-34

>

-40

ORĠJĠNAL BAĞLAYICI

Viskozite, ASTM D4402; Maksimum 3 Pa.s ,

Test Sıcaklığı, oC135

Dinamik Kayma, TP5,

G*/sinδ, minimum, 1.00 kPa,

10 rad/s , Test sıcaklığı, oC

58 70

DÖNEL ĠNCE FĠLM HALĠNDE ISITMA DENEYĠ (RTFOT) KALINTISI

Ağırlık Kaybı, Maksimum, % 1,00

Dinamik Kayma, TP5,


10 rad/s, Test sıcaklığı, oC

58 70

BASINÇLI YAġLANDIRMA ALETĠ (PAV) KALINTISI

PAV Deney Sıcaklığı, oC 100

Dinamik Kayma, TP5,

G*sinδ, maksimum, 5000 kPa,


25 22 19 16 13 34 31 28 25 22 19

Fiziksel Sertleşme, Rapor

Sünme Sertliği, TP1, S,Maksimum, 300 MPa,

m-değeri, minimum 0.300, Test sıcaklığı, oC- 6 - 12 - 18 - 24 - 30 0 - 6 - 12 - 18 - 24 - 30

Direkt Çekme, TP3, min, %1.0 Test sıcaklığı, oC - 6 - 12 - 18 - 24 - 30 0 - 6 - 12 - 18 - 24 - 30

BBR Deney sonuçları

Katkı türü Katkı içeriği (%)Parametre Deney sıcaklığı

-18 -24 -30

-0

m-değeri - 0.309 0.266

Sünme sertliği (MPa) - 108.3 140.9

SBS-D4 m-değeri - 0.314 0.221


SBS-Mm-değeri - 0.325 0.291


EVAm-değeri 0.306 0.277 -

Sünme sertliği (MPa) 131,3 160.6 -

PERFORMANS SINIFIPG 58- PG 70-

16 22 28 34 40 10 16 22 28 34 40

Ortalama 7 Günlük Maksimum Kaplama Tasarım

Sıcaklığı, oC< 58 < 70

Minimum KaplamaTasarım Sıcaklığı, oC>

-16

>

-22

>

-28

>

-34

>

-40

>

-10

>

-16

>

-22

>

-28

>

-34

>

-40

ORĠJĠNAL BAĞLAYICI

Viskozite, ASTM D4402; Maksimum 3 Pa.s ,

Test Sıcaklığı, oC135

Dinamik Kayma, TP5,


10 rad/s , Test sıcaklığı, oC

58 70

DÖNEL ĠNCE FĠLM HALĠNDE ISITMA DENEYĠ (RTFOT) KALINTISI

Ağırlık Kaybı, Maksimum, % 1,00

Dinamik Kayma, TP5,



58 70

BASINÇLI YAġLANDIRMA ALETĠ (PAV) KALINTISI

PAV Deney Sıcaklığı, oC 100

Dinamik Kayma, TP5,

G*sinδ, maksimum, 5000 kPa,


25 22 19 16 13 34 31 28 25 22 19

Fiziksel Sertleşme, Rapor

Sünme Sertliği, TP1, S,Maksimum, 300 MPa,

m-değeri, minimum 0.300, Test sıcaklığı, oC- 6 - 12 - 18 - 24 - 30 0 - 6 - 12 - 18 - 24 - 30

Direkt Çekme, TP3, min, %1.0 Test sıcaklığı, oC - 6 - 12 - 18 - 24 - 30 0 - 6 - 12 - 18 - 24 - 30

PAV kalıntısı (Maks. 5 kPa)

Katkı türüKatkı

içeriği (%)Parametre

Deney sıcaklığı

16 22 25

- 0

G*.sin δ (Pa.106)

1.83 - -

SBS-D

4

- 1.69 -

SBS-M - 1.52 -

EVA - - 1.34

Katkı türü Katkı içeriği (%) Performans Seviyesi

- 0 58–34

SBS-D

4

70–34

SBS-M 70–34

EVA 70–28

Viskozite deney sonuçları

0

200

400

600

800

1000

1200

1400

1600

1800

2 3 4 5

Katkı içeriği, %

Vis

kozite,

cP

SBS-D SBS-M EVA

0

100

200

300

400

500

600

2 3 4 5

Katkı içeriği, %

Vis

kozite,

cP

SBS-D SBS-M EVA

Özellikler

Agrega Deney SonuçlarıÖzellik Standart Limit Kaba Ġnce Filler

AĢınma kaybı (%)

(Los Angeles)ASTM D 131 Maks 30 27.8 - -

AĢınma kaybı (%)

(Micro deval)ASTM D 6928 Maks 15 13.6 - -

Donma kaybı (%)

(Na2SO4 ile)ASTM C 88 Maks 10 5.8 - -

Özgül ağırlık (g/cm3) ASTM C127 2.544 2.571 2.675

Tasarım Trafik (ETDY), milyon

Sıkıştırma ParametreleriTipik Karayolu Uygulamaları

Nini Ndes Nmaks

< 0,3 6 50 75 Çok az trafik kapasiteli yollar

0,3–3 7 75 115 Orta trafikli şehir yolları

3–30 8 100 160Yüksek trafikli şehir yolları ile çift yönlü,

çok şeritli yollar

> 30 9 125 205Ağır kamyon trafiğine maruz kalan çok

şeritli, ağır trafik yoğunluklu yollar

4.60

4.70

4.80

4.90

5.00

5.10

5.20

5.30

5.40

SAF SBS-D SBS-M EVA

Tasarı

m B

itüm

İçeriği, %

3.90

3.95

4.00

4.05

4.10

4.15

SAF SBS-D SBS-M EVA

Hava B

oşlu

ğu (

Va),

%

0.00

0.20

0.40

0.60

0.80

1.00

1.20

1.40

1.60

1.80

SAF SBS-D SBS-M EVA

Fill

er

Ora

nı

(Dp),

%

13.0

13.5

14.0

14.5

15.0

15.5

16.0

SAF SBS-D SBS-M EVA

Agre

gala

r A

rası

Boşlu

k O

ranı

(VM

A),

%

60.0

62.0

64.0

66.0

68.0

70.0

72.0

74.0

76.0

78.0

80.0

SAF SBS-D SBS-M EVA

Bitüm

le D

olu

Boşlu

k O

ranı

(V

fa),

%

EN 12697-33

EN 12697-22

Deformasyon (mm)

Bağlayıcı türü

PG 58-34 MBSBS-D MBSBS-M MBEVA

@2940 yük tekrarı 20.0 2.31 2.22 1,99

@5000 yük tekrarı - 2.63 2.56 2.22

@10000 yük tekrarı - 3.08 3.02 2.51

Yarım Daire Eğilme Deneyi (EN 12697-44)

0

5

10

15

20

25

30

35

0°C .-10°C .-20°C

Sıcaklık

KIC

, N

/mm

3/2

.

SAF SBS-D SBS-M EVA

Sonuçlar• Bütün katkılarda bitüm modifikasyonunda kullanılacak katkı oranı %4

olarak sabit tutulmuştur.

• Katkı kullanımı ile viskozite değerleri artmıştır. Özellikle EVA kullanımı ileBSK hazırlanmasında daha fazla enerji gerekeceği tespit edilmiştir.

• Katkı kullanımı ile karışımların tekerlek izi oluşumuna karşı dayanımlarıartmıştır. Tekerlek izi oluşumuna karşı en etkin katkı maddesinin EVAolduğu tespit edilmiştir.

• Yeni bir katkı türü olan SBS-M kullanımı ile tekerlek izi oluşumuna karşıdayanım açısından SBS-D ile benzer etki sağlanacağı tespit edilmiştir.

• Bağlayıcılar Superpave yöntemine göre aynı performans seviyesi yükseksıcaklık derecesine sahip olmalarına rağmen farklı performanssergilemişlerdir.

• Karışım deney sonuçlarından katkı kullanımı ile BSK’larda en sık görülenbozulma türlerinden olan tekerlek izi oluşumuna karşı dayanımın artacağı,dolayısıyla ekonomik ve çevresel bakımdan fayda sağlanacağı, özellikleplastomer türü EVA kullanımının tekerlek oluşumuna karşı daha fazlafayda sağlayacağı belirlenmiştir.

Dinlediğiniz için teşekkür ederim.

mehmet yilmaz

Documents