The Effect of Mixture Parameters on the Surface Properties of Roller Compacted Concrete (RCC) Pavements

Abstract

In Turkey, the use of RCC pavements is increasing in urban and rural roads. However, a detailed study examining the effect of RCC mixture parameters on the pavement surface properties that affect road driving comfort and safety is not available in literature. In this study, in order to cover that gap in literature 12 RCC mixtures prepared with different cement dosages, aggregate gradations and water amounts were compacted by “Superpave-Gyratory-Compactor” at different levels. Later, the surface characteristics were evaluated with British pendulum and sand patch tests. It was concluded that cement dosage, water content and gradation have an effect not only in terms of strength but also in terms of pavement surface properties, and recommendations were made for RCC mixture optimization.

Keywords

• Roller compacted concrete pavements
• surface properties
• sand patch test
• British pendulum test

Silindirle Sıkıştırılmış Beton (SSB) Kaplamaların Yüzey Özelliklerine Karışım Parametrelerinin Etkisi

Abstract

Ülkemizde SSB kaplamaların şehir içi ve köy yollarında kullanımı gittikçe artmaktadır. Fakat yol sürüş konforunu ve güvenliğini etkileyen kaplama yüzey özelliklerine, karışım parametrelerinin etkisini inceleyen detaylı bir çalışma uluslararası literatürde mevcut değildir. Bu eksikliği gidermeye yönelik yapılan bu çalışmada, farklı çimento dozajları, agrega gradasyonları ve su oranları ile hazırlanan 12 SSB karışımı, “Superpave-Yoğurmalı-Presi” ile farklı seviyelerde sıkıştırılıp yüzey özellikleri, İngiliz pandülü ve kum yama testleriyle değerlendirilmiştir. Yapılan istatistiksel analizlerde, yoğurma sayısının etkisi görülmezken; SSB çimento dozajı, su muhtevası ve gradasyonun yalnızca mukavemet yönünden değil aynı zamanda yüzey özellikleri bakımından da etkili olduğu sonucuna varılmış ve SSB karışım optimizasyonu için öneriler getirilmiştir.

Keywords

• Silindirle sıkıştırılmış beton kaplamalar
• Yüzey özellikleri
• Kum yama testi
• İngiliz pandül testi

References

1. Harrington D., Abdo F., Adaska W., Hazaree C.V.,Ceylan H., and Bektas F., “Guide for roller-compacted concrete pavements,” 2010.
2. Uz E.V, Gökalp İ., Epsileli E., Tepe M., “Karayolları Teknik Şartnamesinde (KTŞ) Yer Alan Pürüzlendirme Uygulaması ve bu Uygulamada Endüstriyel Atıkların Kullanılabilirliği,” 3. Karayolu Ulusal Kongresi, Ankara, 25-27 Kasım 2014.
3. Chhorn C., Hong S.J., Lee SW., “A study on performance of roller-compacted concrete for pavement,” Constr. Build. Mater.,153, 535-543, 2017.
4. Mohammed B.S., Adamu M., “Mechanical performance of roller compacted concrete pavement containing crumb rubber and nano silica,” Constr. Build. Mater.,159,234-251, 2018.
5. Tavakoli D., Dehkordi R.S., Divandari H., Brito J., “Properties of roller-compacted concrete pavement containing waste aggregates and nano SiO2,” Constr. Build. Mater., 249,118747, 2020.
6. Algin Z., Gerginci S., “Freeze-thaw resistance and water permeability properties of roller compacted concrete produced with macro synthetic fibre,” Constr. Build. Mater., 234,117382, 2020.
7. ACI 327R-14, “Guide to roller-compacted concrete pavements,” 2015.
8. ASTM E670-09, “Standard Test Method for Testing Side Force Friction on Paved Surfaces Using the Mu-Meter,” ASTM International, West Conshohocken, PA, 2015.

9. ASTM C33M-18, “Standard Specification for Concrete Aggregates,” West Conshohocken, PA, 2018.
10. ASTM C136M-14, “Standard Test Method for Sieve Analysis of Fine and Coarse Aggregates,” West Conshohocken, PA, 2014.
11. ASTM C127-15, “Standard Test Method for Relative Density (Specific Gravity) and Absorption of Coarse Aggregate,” West Conshohocken, PA, 2015.
12. ASTM C128-15, “Standard Test Method for Relative Density (Specific Gravity) and Absorption of Fine Aggregate,” West Conshohocken, PA, 2015.
13. ASTM C125-19, “Standard Terminology Relating to Concrete and Concrete Aggregates,” West Conshohocken, PA, 2019.
14. ACPA (American Concrete Pavement Association), “Roller-Compacted Concrete Guide Specification,” 2014.
15. Karayolları Genel Müdürlüğü, “Karayolu Teknik Şartnamesi (Yol Üstyapısı, Sanat Yapıları, Köprü ve Tüneller, Üstyapı ve Çeşitli İşler),” 2013.
16. ASTM C1170, “Standard Test Method for Determining Consistency and Density of Roller-Compacted Concrete Using a Vibrating Table,” West Conshohocken, PA, 2014.
17. Şengün E., Alam B., Shabani R., Yaman I.O., “The effects of compaction methods and mix parameters on the properties of roller compacted concrete mixtures,” Constr. Build. Mater.,228, 2019.
18. ASTM C1800, “Standard Test Method for Determining Density of Roller-Compacted Concrete Specimens Using the Gyratory Compactor,” 2016.
19. ASTM E965-15, “Standard Test Method for Measuring Pavement Macrotexture Depth Using a Volumetric Technique,” West Conshohocken, PA, 2019.
20. Kaçmaz B., Topal A., Şengöz B., Tanyel S., “Farklı tip esnek kaplamaların yol yüzey özelliklerinin arazi ölçümleriyle değerlendirilmesi,” Tek. Dergi, 26(3),7115-7137, 2015.
21. Karayolları Genel Müdürlüğü “Beton Yollar Teknik Şartnamesi,” KGM ARGE Daire Başkanlığı, Ankara, Türkiye, 2016.
22. ASTM E303-93, “Standard Test Method for Measuring Surface Frictional Properties Using the British Pendulum Tester,” West Conshohocken, PA, 2018.
23. Yıldız K., “Şehir İçi Asfalt Kaplamaların Kayma Potansiyelinin Değerlendirilmesi-Bir Durum Çalışması,” Politek. Derg., 21(2) ,513-518, 2018.
24. Donegan, J. P. (2011). Roller compacted concrete, chapter 48, ICE Manual of Highway Design and Management. Institution of Civil Engineers.
25. IBM Corporation, “IBM SPSS statistics for windows,” Version 22.0, 2013.
26. Meegoda J. N., Gao S., “Evaluation of pavement skid resistance using high speed texture measurement,” J. Traffic Transp. Eng., 2(6), 382-390, 2015.
27. D’Apuzzo M., Evangelisti A., Nicolosi V., “An exploratory step for a general unified approach to labelling of road surface and tyre wet friction,” Accid. Anal. Prev., 138,105462, 2020.
28. Şengün E., “Effects of mixture design parameters and compaction methods on the properties of roller compacted concrete pavements, PhD Thesis,” Middle East Technical University, 2019.