INVESTIGATING THE UTILITY OF SISAL IN HOT MIX ASPHALT AS A FIBER

Abstract

Hot mix asphalt (HMA) is very common as a highway construction material. Although investment costs are lower than other pavements, HMA needs maintenance and rehabilitation (M&R) more often because of environmental conditions. The time needed for M&R can be extended by using fibers in the mixture. In this study, utility of sisal (Agave Sisalana) plants’ fibers are investigated in HMA. Initially, optimum bitumen content according to best aggregate gradation is determined using Superpave volumetric mix design process. Then, fiber is prepared as short (~3 cm) and long (15 – 100 cm) pieces. Prepared fibers are added into HMA mixtures at different ratios (1, 2 and 3‰ by weight of mixture) based on optimum bitumen content. 1‰ short sisal fiber added specimen gave the best unconditioned indirect tensile strength values, and also long fibers gave best tensile strength ratios.

Keywords

• Sisal,Agave Sisalana,Fiber,Indirect Tensile Strength,Tensile Strength Ratio

SISALIN BİTÜMLÜ SICAK KARIŞIM İÇERİSİNDE LİF OLARAK KULLANILABİLİRLİĞİNİN ARAŞTIRILMASI

Abstract

Bitümlü Sıcak Karışımlar (BSK) karayolu inşasında yaygın olarak kullanılmaktadır. Diğer üstyapı türlerine göre yatırım maliyetinin düşük olmasına rağmen, sıklıkla çevresel koşullardan dolayı bakım ve rehabilitasyona (B&R) ihtiyaç duymaktadır. B&R için ihtiyaç duyulan süreyi uzatmak için BSK içerisinde lif kullanılabilmektedir. Bu çalışmada, sisal (agave sisalana) ağaçlarının liflerinin BSK içinde kullanılabilirliği incelenmiştir. İlk olarak Superpave karışım tasarımı kullanılarak en iyi agrega gradasyonuna göre optimum bağlayıcı içeriği belirlenmiştir. Daha sonra, lifler kısa (~3 cm) ve uzun (15 – 100 cm) olmak üzere iki uzunlukta hazırlanmıştır. Hazırlanan lifler optimum bağlayıcı içeriğine bağlı olarak farklı oranlarda (‰1, ‰2 ve ‰3, ağırlıkça) karışıma eklenmiştir. En iyi şartlandırılmamış indirekt çekme dayanımı ‰1 kısa sisal lif eklenen karışımlarda elde edilmiş, en iyi indirekt çekme oranı ise uzun liflerle elde edilmiştir.

Keywords

• Sisal,Agave Sisalana,Fiber,İndirekt Çekme Dayanımı,İndirekt Çekme Oranı

References

1. AASHTO MP2, 2001. Standard specification for Superpave volumetric mix design, American Association of State Transportation and Highway Officials, Washington, D.C.
2. Abo-Qudais S., Al-Shweily H., 2007. Effect of aggregate properties on asphalt mixtures stripping and creep behavior, Construction and Building Materials, 21(9), 1886-1898.
3. Airey G. D., Collop A. C., Zoorob S. E., Elliott R. C., 2008. The influence of aggregate, filler and bitumen on asphalt mixture moisture damage, Construction and Building Materials, 22(9), 2015-2024.
4. Atav R., Namırtı O., 2011. İpek Liflerinin Dünü ve Bugünü, Mühendislik Bilimleri ve Tasarım Dergisi, Cilt:1, Sayı:3, s.112-119.
5. Cardone F., Ferotti G., Frigio F., Canestrari F., 2014. Influence of polymer modification on asphalt binder dynamic and steady flow viscosities, Construction and Building Materials, 71, 435-443.
6. Cook J. G., 1984. Handbook of Textile Fibers: Natural Fibers, Merrow.
7. DuBois E., Mehta Y., Nolan A., 2014. Correlation between multiple stress creep recovery (MSCR) results and polymer modification of binder, Construction and Building Materials, 65, 184-190
8. Hassan H. F., Oraimi S. A., Taha A., 2005. Evaluation of open-graded friction course mixtures containing cellulose fibers and styrene butadiene rubber polymer, Journal of Materials in Civil Engineering, 17(4), 416-422.

9. Joseph K, Filho R. D. T., James B., Thomas S, Carvalho L. H., 1999. A Review on Sisal Fiber Reinforced Polymercomposites, Revista Brasileira de Engenharia Agrícola e Ambiental, 3(3), 367-379.
10. Joseph K., Thomas S, 1996. Effect of Chemical Treatment on the Tensile Properties of Short Sisal Fiber-Reinforced Polyethylene Composites, Polymer, 37 (23), 5139-5149.
11. Kacar A., 2018. Atık Kağıt Katkılı Çimento Harçlarının Mekanik Özellikleri, Mühendislik Bilimleri ve Tasarım Dergisi, 6 (1), 1-6.
12. Khattak M. J., Khattab A., Rizvi H. R., Zhang P., 2012. The impact of carbon nano-fiber modification on asphalt binder rheology, Construction and Building Materials, 30, 257-264
13. Li Y., Mai Y. W., Ye L., 2000. Sisal Fiber and Its Composites: a Review of Recent Developments, Composites Science and Technology, 60, 2037-2055.
14. Lottman, 1982. R.P. NCHRP Report 246: Predicting Moisture-Induced Damage to Asphaltic Concrete—Field Evaluation. In Transportation Research Board, National Research Council. Washington, D.C.
15. Morova N., Serin S., Terzi S., Saltan M., Ozdemir Kucukcapraz D., Sargin Karahancer S., Eriskin E., 2016. Utility of polyparaphenylene terephtalamide fiber in hot mix asphalt as a fiber, Construction and Building Materials, 107, 87-94
16. Mukherjee P. S., Satyanarayana K. G., 1984. Structure and Properties of Some Vegetable Fibers Part 1 Sisal Fiber, Journal of Materials Science, 19, 3925-3934.
17. Mwaikambo L. Y., Ansell M. P., 2002. Chemical Modification of Hemp, Sisal, Jute, and Kapok Fibers by Alkalization, Journal of Applied Polymer Science, 84(12), 2222-2234.
18. Oladele I. O., Daramola O. O., Fasooto S., 2014. Effect of Chemical Treatment on the Mechanical Properties of Sisal Fiber Reinforced Polyester Composites, Leonardo Electronic Journal of Practices and Technologies, 24, 1-12.
19. Ondurucu A., Karacan A., 2018. Tabakalı Cam Elyaf/Epoksi̇ Kompozi̇tleri̇n Darbe Davranışının Deneysel Olarak İncelenmesi̇, Mühendislik Bilimleri ve Tasarım Dergisi 6 (3), 435 – 447.
20. Serin S., Morova N., Saltan M., Terzi S., 2012. Investigation of usability of steel fibers in asphalt concrete mixtures, Construction and Building Materials, 36, 238-244.
21. Yilmaz M., Kok B. V., Kuloglu N., 2011. Effects of using asphaltite as filler on mechanical properties of hot mix asphalt, Construction and Building Materials, 25, 4279-4286.