Investigation of the Effects of Lime Usage as Filler in Asphalt Mixture on Performance

Abstract

This study investigated the effects of using lime of three different origins in the mixture in specific proportions instead of fillers in hot mix asphalts. The performance changes of the mixture were investigated when three different hydrated powdered limes produced from the quarries in the Kavak district of Samsun were used as fillers to varying rates in the hot asphalt mixtures. In the study, hot mix asphalt samples were prepared by reducing the amount of filler in the mixture by 0.5%, 1%, 1.5%, and 2%, as well as lime-free samples, by adding lime of three different origins, which were supplied in the same amount. Then, the same sample group was reproduced and conditioned according to the AASHTO T 283 standard to compare and investigate the effects of water damage on the performance of the hot mix asphalt. The results of both groups of samples were compared according to Marshall stability and flow values. In the analyses made, it has been determined that the sum of CaO and MgO is greater than the 90% threshold recommended in the Highways Technical Specification (HTS), and the SO3 is less than the 2% threshold recommended in the HTS are effective in increasing the pavement performance in both cases.

Keywords

• Lime
• Hot Mix Asphalt
• Stability

Project Number

PYO.MUH.1906.17.011

Sıcak Asfalt Karışımlarında Filler Olarak Kullanılan Farklı Kireçlerin Kaplama Performansına Etkilerinin İncelenmesi

Abstract

Çalışmada, sıcak karışım asfaltlarda filler yerine üç farklı menşeili kirecin belirli oranlarda karışımda kullanımının etkileri araştırılmıştır. Samsun ili Kavak ilçesinde bulunan ocaklardan üretilen üç farklı sönmüş toz kirecin, sıcak asfalt karışımlarında farklı oranlarda filler olarak kullanılması durumunda karışımın performans değişimleri incelenmiştir. Çalışmada sıcak karışım asfalt numuneleri, kireçsiz numunelerin yanında karışım içerisindeki filler miktarı %0.5, %1, %1.5, %2 oranlarında azaltılarak yerine aynı miktarda temin edilen üç farklı menşeili kireç ilave edilerek hazırlanmıştır. Ardından, su hasarının sıcak karışım asfaltın performansına etkilerini karşılaştırmak ve araştırmak için aynı numune grubu tekrar üretilerek AASHTO T 283 standardına göre koşullandırılmıştır. Marshall stabilite ve akma değerlerine göre her iki grup numunenin sonuçları karşılaştırılmıştır. Yapılan analizlerde her iki durumda da CaO ve MgO toplamının Karayolları Teknik Şartnamesinde (KTŞ) önerilen %90 eşiğinden büyük olmasının ve SO3’ün KTŞ’de önerilen %2 eşiğinden küçük olmasının üstyapı performansını arttırır şekilde etkili olduğu tespit edilmiştir.

Keywords

• Kireç
• Sıcak Asfalt Karışım
• Stabilite

Supporting Institution

Ondokuz Mayıs Üniversitesi Bilimsel Araştırma Projeleri Koordinatörlüğü

Project Number

PYO.MUH.1906.17.011

Thanks

Bu çalışma Ondokuz Mayıs Üniversitesi Bilimsel Araştırma Projeleri Koordinatörlüğünce PYO.MUH.1906.17.011 kodlu proje ile desteklenmiştir. Yazarlar Ondokuz Mayıs Üniversitesi’ne teşekkür ederler.

References

1. ASTM D6927-15. (2006). Standard Test Method for Marshall Stability and Flow of Asphalt Mixtures. Annual Book of ASTM Standards. USA.
2. Bouron, S., Hammoum, F., Ruat, H., Metais, P., Lisueur, D. (2021). Improving the durability of asphalt mixtures with hydrated lime: Field results from highway A84, Case Studies in Construction Materials, 14, e00551.
3. Crandall, R.C. and Finke, F.L., (1961). A Report On Hydrated Lime For Use In Experimental Hot-Mix Asphaltic Concrete. USA:Department of Texas Highways Press.
4. EuLA, (2010). Hydrated Lime: A Proven Additive for Durable Asphalt Pavements. European Lime Association. Report to the European Lime Association.
5. Gençtürk, G. (2011). Sönmüş kireç ile çimento ve Pr Plast kullanımının asfalt kaplamaların mekanik özellikleri üzerindeki etkileri. (Yüksek Lisans Tezi). Erişim adresi: https://tez.yok.gov.tr/UlusalTezMerkezi
6. Gupta, L. and Bellary, A. (2018). Comparative study on the behavior of bituminous concrete mix and warm mix asphalt prepared using lime and zycotherm as additive. MaterialsToday: Proceedings, 5, 2074-2081. Iwański, M. and Mazurek, G. (2013). Hydrated lime as the anti-aging bitumen agent. Procedia Engineering, 57, 424-432.
7. Kavussi, A. and Bakhtiari, J. (2014). Application of different testing methods for evaluating effects of hydrated lime in bituminous mixes. Procedia Engineering, 77, 148-154. Kılıç, Ö., Anıl, M. (2006). Kireç Söndürme Şartlarının Söndürülmüş Kireç Kalitesine Etkisi. Madencilik, 45 (1), 15-22.
8. Mohan, H. M. and Obaid, H. A. (2014). Laboratory Examination for the effect of adding hydrated lime on the moisture damage resistance of asphalt concrete mixtures. Kufa Journal of Engineering, 5(2), 1-12.

9. Ogundipe, O. M. (2016). Marshall stability and flow of lime-modified asphalt concrete. Transportation Research Procedia, 14, 685-693.
10. Petersen, J.C., Plancher, H. ve Harnsbergen, P.M., (1987). Lime Treatment of Asphalt to Reduce Age Hardening and Improve Flow Properties, TRB Annual Meeting Proceedings, 56, 632-653.
11. Rasouli, A., Kavussi A., Qazizadeh, M. J. and Taghikhani, A. H. (2018). Evaluating the effect of laboratory aging on fatigue behavior of asphalt mixtures containing hydrated lime. Construction and Building Materials, 164, 655-662.
12. Şengül, C.E. (2006). Asfalt kaplamalarda tekerlek izinde oturma ve su hasarı problemlerinin azaltılması için sönmüş kireç kullanımı. (Yüksek Lisans Tezi). Erişim adresi: https://tez.yok.gov.tr/UlusalTezMerkezi
13. TS EN 933-3. (2012). Agregaların deneyleri için deneyler – Bölüm 3: Tane şekli – Yassılık oluşturma. TK17: Maden Teknik Komitesi. Türk Standartları Enstitüsü.
14. TS EN 933-4. (2009). Agregaların geometrik özellikleri için deneyler – Bölüm 1: Tane şeklinin tayini – Şekil indisi. Teknik Kurul. Türk Standartları Enstitüsü.
15. TS EN 1097-2. (2000). Agregaların mekanik ve fiziksel özellikleri için deneyler bölüm 2: Parçalanma direncinin tayini için metotlar. Maden İhtisas Grubu. Türk Standartları Enstitüsü.
16. TS EN 1097-6. (2002). Agregaların mekanik ve eksik özellikleri için deneyler bölüm 6: Taneleri ve su emme öğretim tayini. Maden İhtisas Grubu. Türk Standartları Enstitüsü.
17. TS EN 1367-2. (1999). Agrega termal ve bozulma özellikleri için deneyler bölüm 2: Magnezyum yolculuk deneyi. Maden İhtisas Grubu. Türk Standartları Enstitüsü.
18. TS EN 1426. (2008). Bitüm Bağlayıcılar-İğne batma derinliği tayini. Teknik Kurul. Türk Standartları Enstitüsü.
19. TS EN 1427. (2008). Bitüm ve bitümlü bağlayıcılar-Yumuşama noktası tayini-Halka ve bilye yöntemi. Teknik Kurul. Türk Standartları Enstitüsü.
20. TS EN ISO 2592. (2006). Petrol ürünleri-Parlama ve yanma noktası tayini-Cleveland açık kap metodu. Teknik Kurul. Türk Standartları Enstitüsü.
21. Tunç, A. (2004). Esnek Kaplama Malzemeleri El Kitabı. Ankara:Asil Yayın Dağıtım Limited Şirketi.
22. Turan, M. A. (2012). SBS ve sönmüş kireç katkılı sıcak asfalt karışımlarda tekerlek izi direncinin ve Marshall oranı yaklaşımı ile değerlendirilmesi. (Yüksek Lisans Tezi). Erişim adresi: https://tez.yok.gov.tr/UlusalTezMerkezi
23. Umar, F. ve Ağar, E., (1991). Yol Üstyapısı. İstanbul:İTÜ İnşaat Fakültesi Matbaası.
24. Wei, Q., Ashaibi, A.A., Wang, Y., Albayati, A., (2022). Experimental study of temperature effect on the mechanical tensile fatigue of hydrated lime modified asphalt concrete and case application for the analysis of climatic effect on constructed pavement. Case Studies in Construction Materials, 17, e01622.
25. Yalçın, E. (2014). Filler olarak kireç kullanımının modifiye bitümlerle hazırlanan karışımların performansına etkisinin incelenmesi. (Yüksek Lisans Tezi). Erişim adresi: https://tez.yok.gov.tr/UlusalTezMerkezi