Effect of Using Natural Hemp Fiber on Asphalt Concrete Mixtures

Abstract

Nowadays, fibrous parts of various plants are left to the nature as waste material. On the other hand researchers are investigating the usability of these waste materials as construction materials. In this study the usability of hemp fibers in order to bear the stresses occurring at hot mixtures asphalts layer, which are directly subjected to the traffic effects was investigated. For this aim, firstly the gradation of the aggregate belonging to the mixture according to the selected pavement type was determined. After than, test specimens were produced by Asphalt Instıtue MS-2 Marshall test method (15 specimens) and tested for determined the optimum bitumen content of mixtures. In the second phase of the study natural hemp fibers were included in the mixture with the six different contents (%0.05, %0.075, %0.1, %0.125, %0.25). Physical and some mechanical properties of all prepared samples were determined and evaluated with graphs. The results showed that the hemp fibers improved the mechanical properties of the hot mixture asphalt. It was found that 0.10% hemp fiber usage increased the Marshall Stability of hot mixture asphalt by 40.183%

Keywords

• Hemp fiber
• Asphalt concrete
• Hot mix asphalt (HMA)
• Marshall Stability

Doğal Kenevir Lifi Kullanımının Asfalt Beton Karışımlara Etkisi

Abstract

Günümüzde çeşitli bitkilerin lifli kısımları doğaya atık malzeme olarak bırakılmaktadır. Araştırmacılar bu atık malzemelerin yapı malzemesi olarak kullanılabilirliğini araştırmaktadır.

Bu çalışmada, bitümlü sıcak karışımların performans özelliklerini değerlendirmek için kenevir lif karışımı kullanılmıştır. Direkt olarak trafik etkilerine maruz kalan bitümlü sıcak karışım tabakasında meydana gelen gerilmeleri karşılamak için kenevir liflerinin kullanılabilirliği araştırılmıştır. Bu amaçla, ilk olarak karışıma ait gradasyon belirlenmiştir. Daha sonra Marshall Stabilite Testi numuneleri üretilmiş (15 adet) ve karışımın optimum bitüm içeriğini belirlemek için deneyler yapılmıştır. Çalışmanın ikinci aşamasında doğal lif olan kenevir karışıma farklı oranlarda dâhil edilmiştir (%0.05, %0.075, %0.1, %0.125, %0.25). Hazırlanan tüm numunelerin fiziksel ve bazı mekanik özellikleri belirlenmiş ve grafiklerle değerlendirilmiştir. Sonuçlar, kenevir liflerinin, bitümlü sıcak karışımların mekanik özelliklerini geliştirdiğini göstermiştir. % 0.10 kenevir lifi kullanımının, bitümlü sıcak karışımların Marshall Stabilitesini % 40.183 oranında artırdığı tespit edilmiştir.  

Keywords

• Kenevir lifi
• Asfalt beton
• Bitümlü sıcak karışım (BSK)
• Marshall Stabilite

References

1. [1] F. Umar, E. Ağar, Yol Üst Yapısı, İTÜ İnşaat Fakültesi Matbaası, 339, İstanbul 1991.
2. [2] M. Yılmaz, “Effects of Using Asphaltite as Filler on Mechanical Properties of Hot Mix Asphalt,” Construction and Building Materials, Vol.25, Issue 11, Pages 4279-4286, November 2011.
3. [3] S.M. Abtahi, M. Sheikhzadeh, S.M. Hejazi, “Fiber-reinforced asphalt-concrete – A review,” Construction and Building Materials, 24, 871–877, 2010.
4. [4] L. Marienfeld, K. Guram, “Overview of field installation procedures for paving fabrics in North America,” Geotext Geomem, 17(2):105–20,1999.
5. [5] M. Castro, A. Sanchez, “Estimation of asphalt concrete fatigue curves—a damage theory approach,” Constr Build Mater, 22(6):1232–8,2008.
6. [6] C. Görkem, B. Şengöz, “Predicting stripping and moisture induced damage of asphalt concrete prepared with polymer modified bitumen and hydrated lime,” Constr Build Mater, 23(6):2227–36,2009.
7. [7] G. Airey, A. Collop, S. Zoorob, C. Elliott, “The influence of aggregate, filler and bitumen on asphalt mixture moisture damage,” Constr Build Mater, 22(9):2015–24,2008.
8. [8] D.V. Ramsamooj, “An innovative technique for using polymer composites in airport pavement rehabilitation,” Composites: Part B, 32(1):57–66,2001.

9. [9] X. Chen, B. Huang, “Evaluation of moisture damage in hot mix asphalt using simple performance and superpave indirect tensile tests,” Constr Build Mater, 22(9):1950–62,2008.
10. [10] R.L. Fitzgerald, “Novel applications of carbon fiber for hot mix asphalt reinforcement and carbon–carbon pre-forms,” MSc Thesis, Department of Chemical Engineering, Michigan Technological University, 2000.
11. [11] M. Karacasu, Ş. Bilgiç, “Atık Lastik Katkısının Sıcak Asfalt Özelliklerine Etkisi,” Eskişehir: Eskişehir Osmangazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi, Cilt:XXII, Sayı:2, 2009.
12. [12] C. Gürer, H. Akbulut, G. Kürklü “İnşaat Endüstrisinde Geri Dönüşüm ve Bir Hammadde Kaynağı Olarak Yapı Malzemelerinin Yeniden Değerlendirilmesi,” Endüstriyel Hammeddeler Sempozyumu, 2004.
13. [13] Anonim, (25 Aralık 2017). [Online]. Erişim:hptt://www.bilgiustam.com/geri-donusum-nedir-neden-önemlidir/
14. [14] H. Huang, T.D. White, “Dynamic properties of fiber-modified overlay mixture,” Trans Res Rec, 1545:98–104,1996.
15. [15] S. Wu, Q. Ye, N. Li, H. Yue, “Effects of fibers on the dynamic properties of asphalt mixtures,” J Wuhan Univ Technol – Mater Sci Ed, 22:733–6,2007.
16. [16] B.J. Putman, S.N. Amirkhanian, “Utilization of waste fibers in stone matrix asphalt mixtures, resources,” Conserv Recycle, 42:265–74,2004.
17. [17] Chen H, Li N, Hu C, Zhang Z. “Mechanical performance of fibers-reinforced asphalt mixture,” J Chan Univ (Nat Sci Ed), 24(2):1–5, 2004.
18. [18] J. Echols, “New mix method for fiber-reinforced asphalt,” Public Works, 1989;119(8):72–3.
19. [19] S. Tapkın, “The effect of polypropylene fibers on asphalt performance,” Build Environ, 43:1065–71,2008.
20. [20] D.A. Maurer, G.J. Malasheskie, “Field performance of fabrics and fibers to retard reflective cracking,” Geotext Geomem, 8:239–67,1989.
21. [21] Ü. Giriş, “Esnek Üstyapılar İle Rijit Üstyapıların Teknik ve Ekonomik Yönden Karşılaştırılması”, Ankara: Gazi Üniversitesi, 2007.
22. [22] A. Tunç, Kaplama Mühendisliği ve Uygulamaları, İstanbul: Asil Yayın Dağıtım, 2004.
23. [23] A. Tunç Esnek Kaplama Malzemleri El Kitabı, Ankara: Asil Yayın Dağıtım, 2004.
24. [24] M. Harmancıoğlu, G. Yazıcıoğlu Bitkisel Lifler, İzmir, 1979.
25. [25] G. Gedik, O.O. Avinç, A. Yavaş, “Kenevir Lifinin Özellikleri ve Tekstil Endüstrisinde Kullanımıyla,” Tekstil Teknolojileri Elektronik Dergisi, 39-48, 2010.
26. [26] P. Lavin, Asphalt Pavements: A Practical Guide to Design, Production and Maintenance for Engineers and Architects, Taylor & Francis, 416 sayfa, 2003.