Geleneksel bitümlü sıcak karışım üstyapı tabakalarının dinamik rijitlik modülünün tahmini ve marshall dizayn yöntemi verileriyle karşılaştırılması

Öz

Ülkemizde uygulanmaya çalışılan bitümlü sıcak karışımların mekanistik ve ampirik tasarım yönteminin, ikinci ve üçüncü seviye projeler için dinamik rijitliği modülün tahminine izin verilmiştir. Bitümlü sıcak karışım en önemli mekanik özelliklerinden biri olan dinamik rijitlik modülün ülkemizde yaygın olarak kullanılan Marshall dizaynı verileriyle ilişkisinin incelenmesinin tasarımcıların kaplama performansı ve yaşam döngü maliyetlerinin analizlerine katkıda bulunacağı düşünülmektedir. Bu çalışmada kalker taş ocağından üretilen agregayla bitümlü temel, binder, aşınma karışımlarının Marshall dizaynının bitüm değişimine göre belirlenen sıcaklık ve frekanslarda 1999 Witczak Modeliyle tahmin edilen dinamik rijitlik modüllerinin, dizayn verileriyle ilişkisi değerlendirilmiştir. Karışımların yükleme süresine göre dinamik modüllerinin değişiminin tespiti için optimum bitümde 21.1 oC referans sıcaklığında tabaka karışımlarının ana (master) eğrileri çizilmiştir. Karışımların tahmin edilen dinamik rijitlik modüllerinde maksimum dana boyutunun ve sıcaklık değişiminin daha etkili olduğu, proje içerisinde yükleme süresi değişimine göre üst yapı tabaka kalınlıklarında değişiklikler yapılabileceği ve bitümlü temel ve binder karışımlarında bir miktar bitüm azaltmasıyla optimum bitümde tahmin edilen dinamik modüle yaklaşıldığı tespit edilmiştir.

Anahtar Kelimeler

• bitüm
• agrega
• mekanistik ampirik dinamik modül
• marshall dizayn ana eğri

Estimation of dynamic modulus of stiffness of conventional bituminous hot mix pavement layers and comparison with Marshall design method data

Abstract

The mechanistic and empirical design method of bituminous hot mixes, which is tried to be applied in our country, is allowed to estimate the dynamic stiffness modulus for second and third level projects. It is thought that examining the relationship between the dynamic stiffness module, which is one of the most important mechanical properties of bituminous hot mix, and Marshall design data, which is widely used in our country, will contribute to the designers' analysis of coating performance and life cycle costs. In this study, the relationship of the dynamic stiffness modules estimated by the 1999 Witczak Model with the design data of the aggregate produced from the limestone quarry and the bituminous base, binder, abrasion mixtures at the temperatures and frequencies determined according to the bitumen change of Marshall design was evaluated. In order to determine the change of dynamic modulus of the mixtures according to the loading time, the master curves of the layer mixtures were drawn at the optimum bitumen reference temperature of 21.1 oC. It has been determined that the maximum grain size and temperature change are more effective in the estimated dynamic stiffness modules of the mixtures, changes can be made in the superstructure layer thicknesses according to the change in loading time within the project, and the dynamic modulus estimated in the optimum bitumen is approached with some bitumen reduction in bituminous foundation and binder mixtures.

References

1. [1] Ceylan, H. Gopalakrıshnan, K. Kım, S. “Hot Mix Asphalt Dynamic Modulus Prediction Models Using Networks Approach” ANNs in Engineering Conference Missouri.10-14.2007
2. [2] Hou.H , Wang.T, Wu.S ,Xue.S ,Tan.R , Chen.J , Zhou.M “Investigation On The Pavement Performance Of Asphalt Mixture Based On Predicted Dynamic Modulus” Construction and Building Materials.11-17,2016
3. [3] Stephen.A, Cross. P, Determination of Dynamic Modulus Master Curves for Oklahoma HMA Mixtures” Final Report Oklahoma State University,1-5,2007
4. [4] Georgoul.K, Loizos.A, Plati.C “Calibration Of Dynamic Modulus Predictive Model” Construction and Building Materials ,66-68,2016
5. [5] S.Avcı,”Esnek Üstyapı Tasarım Yöntemlerinin AASHTO 2002 İle AASHTO 1993 Yöntemlerinin Karşılaştırılması “İTÜ Fen Bilimleri Enstitüsü Yüksek Lisans Tezi 10-23,2006
6. [6] AASHTO, Mechanistic–Empirical Pavement Design Guide , 10-27, 2008
7. [7] Clyne .T , Li.X,. Marasteanu.O,.Skok.E” Dynamıc And Resılıent Modulus Of Mn/Dot Asphalt Mıxtures” Final Report University of Minnesota Department of Civil Engineering ,2-5,2003
8. [8] Igw.A “Comparative Study of Asphalt Institute – Witczak 1-40D Dynamic Moduli for Polythene Bag Modified HMConcrete Using Predictive Models” - International Journal of Innovative Science, Engineering & Technology,47-50,2016.

9. [9] Mateosa .A, Soares.J” Validation Of A Dynamic Modulus Predictive Equation On The Basis Of Spanish Asphalt Concrete Mixtures” Materiales de Construcción,1-5,2015
10. [10] KGM,” Esnek Üstyapılar Projelendirme Rehberi”, Teknik Araştırmas Dairesi Üst Yapı Şübesi Müdürlüğü, 5-99,2008
11. [11] Nemati.R, Dave.E ” Nominal Property Based Predictive Models For Asphalt Mixture Complex Modulus (Dynamic Modulus And Phase Angle)” Construction and Building Materials,308-319,2018
12. [12] M Y.Huang “Pavement Analysis and Design” Second Edition ,307,2006
13. [13] Xıao.Y “Evaluatıon Of Engıneerıng Propertıes Of Hot Mıx Asphalt Concrete For The Mechanıstıc-Empırıcal Pavement Desıgn” Doctor hesis Department of Civil & Environmental Engineering Florida State University ,41-43,2009
14. [14] Garcia.G, Thompson.M ” HMA Dynamıc Modulus Predıctıve Models– A Revıew” Research Report FHWA-ICT-07-005 ,8-20,2007
15. [15] Jamrah.A “Lınear Vıscoelastıc Characterıstıcs of Mıchıgan Asphalt Mıxtures and the Effect Of Sample Sıze on Materıal Propertıes” Master Thesis Civil Engineering Michigan State University,8-17,2013
16. [16] Kim.Y Im.S, Ban.H” Layer Moduli of Nebraska Pavements for the New Mechanistic-Empirical Pavement Design Guide (MEPDG)” Report Research, University of Nebraska–Lincoln Nebraska Department of Roads,36-45,2010
17. [17] Yu.H, Shen.S “An Investıgatıon of Dynamıc Modulus and Flow Number Propertıes of Asphalt Mıxtures in Washıngton State” Final Report ,Departmant of Civil and Enviromental Engineering Washıngton State University,10-14,(2012)
18. [18] Yu.J” Modification of D Civil Engineeringynamic Modulus Predictive Models for Asphalt Mixtures Containing Recycled Asphalt Shingles ”Master Thesis Çivil Engineering Iowa State University,15-22,2012
19. [19] Kavussi.A , Solatifar.N, Abbasghorbani. M “Mechanistic-Empirical Analysis of Asphalt Dynamic Modulus for Rehabilitation Projects in Iran” Journal of Rehabilitation in Civil Engineering , 18-29,2016
20. [20] Karayolları Teknik Şartnamesi ,Karayolları Genel Müdürlüğü,407-443,2013
21. [21] Güngör. A, Sağlık. A, Orhan. F, Arıkan Öztürk. E” Polimer Modifiye Bitümlerin Superpave Performans Sınıflarının Belirlenmesi” 5. Ulusal Asfalt Srmpozyumu 2-8,2009
22. [22] Solatifar .N, Kavussi.A, Abbasghorbani.M, Katicha.S ”Development Of Dynamic Modulus Master Curves Of İn-Ser Karayolları teknik Şartnamesi (2013). 407-410.vice Asphalt Layers Using MEPDG Models” Road Materials and Pavement Design, 225-243,2019