Usage of Eticol-43 Boron Minerals as Filler in Asphalt Concrete

Abstract

The service life of the highway pavement may be reduced depending on various factors such as traffic volume, climatic conditions and material properties. In order for the hot mix asphalt (HMA) to be costly and for the coating to be durable under heavy axle loads for many years, studies are carried out on the use of materials with different properties at HMA. In this study, the usability of boron mineral, which is common in our country, as filler material in HMA was investigated. For this purpose, mixtures of 3.5%, 4%, 4.5%, 5%, 5.5% and 6% limestone aggregates were prepared and the optimum bitumen amount (OBA) was found to be 4.87%. Based on the OBA determined for limestone, new HMA samples were prepared by replacing the boron fillers with stone dust. In the continuation of the study, the performance properties of asphalt concrete prepared with boron mineral filler material were evaluated by Marshall stability and flow test. By comparing the practical specific gravity (Dp), void volume values (Vh), voids in mineral aggregate (VMA), voids filled with bitumen (Vf), Marshall Stability (MS) and flow value of boron-replaced samples with the specification limit values, it was concluded that boron can be used as a filler material in HMA.

Keywords

• Hot mix asphalt
• Boron mineral
• Marshall stability

Eticol-43 Bor Mineralinin Asfalt Betonda Filler Olarak Kullanımı

Abstract

Karayolu üstyapısının hizmet ömrü trafik hacmi, iklim koşulları ve malzeme özellikleri gibi çeşitli faktörlere bağlı olarak azalabilmektedir. Bitümlü sıcak karışımların (BSK) hem yüksek maliyetli olması hem de kaplamanın ağır dingil yükler altında uzun yıllar dayanım gösterebilmesi için BSK’da farklı özelliklere sahip malzemelerin kullanımı üzerine çalışmalar yapılmaktadır. Bu çalışmada, ülkemizde yaygın olarak bulunan bor mineralinin BSK’da filler malzemesi olarak kullanılabilirliği incelenmiştir. Bu amaçla %3.5, %4, %4.5, %5, %5.5 ve %6 oranlarında kireçtaşı agrega ile karışımlar hazırlanmış ve optimum bitüm miktarı (OBM) %4.87 olarak bulunmuştur. Kireçtaşı için belirlenmiş OBM esas alınarak bor fillerin taş tozu ile yer değiştirilmesiyle oluşan yeni BSK numuneleri hazırlanmıştır. Çalışmanın devamında Marshall stabilite ve akma deneyi ile bor minerali filler malzemesiyle hazırlanmış asfalt betonun performans özellikleri değerlendirilmiştir. Bor ikameli numunelerin pratik özgül ağırlık (Dp), boşluk oranı (Vh), agregalar arası boşluk oranı (VMA), bitümle dolu boşluk miktarı (Vf), Marshall Stabilite (MS) ve akma değeri şartname sınır değerleriyle karşılaştırılarak borun BSK’da filler malzemesi olarak kullanılabileceği sonucuna varılmıştır.

Keywords

• Bitümlü sıcak karışım
• Bor minerali
• Marshall stabilitesi

References

1. Acar, S.O., Tapkın, S., Portland Çimentosu Kullanılarak Hazırlanan Marshall Numunelerinin Özelliklerinin İncelenmesi, Asfalt’98, 2.Ulusal Asfalt Sempozyumu, 95-104, Ankara, 1998.
2. ASTM C 127-88. 1992. Test Method for Specific Gravity and Adsorption of Coarse Aggregate. USA: Annual Book of ASTM Standards.
3. ASTM C 128-88. 1992. Test Method for Specific Gravity and Adsorption of Fine Aggregate. USA: Annual Book of ASTM Standards.
4. ASTM C 131-96. 1996. Standard Test Method for Resistance to Abrasion of Small Size Coarse Aggregate by Use of The Los Angeles Machine. Annual Book of ASTM Standards.
5. ASTM D5. 1992. Standard Test Method for Penetration of Bituminous Materials. Annual Book of ASTM Standards USA.
6. ASTM D36. 1992. Standard Test Method for Softening Point of Bitumen (Ring-and-Ball Apparatus), Annual Book of ASTM Standards USA.
7. ASTM D70. 1992. Standard Test Method for Density of Semi-Solid Bituminous Materials (Pycnometer Method). Annual Book of ASTM Standards USA.
8. Ahmedzade, P., & Sengoz, B. (2009). Evaluation of steel slag coarse aggregate in hot mix asphalt concrete. Journal of hazardous materials, 165(1-3), 300-305.

9. Du, Y., Dai, M., Deng, H., Deng, D., Wei, T., & Kong, L. (2020). Laboratory investigation on thermal and road performances of asphalt mixture containing glass microsphere. Construction and Building Materials, 264, 120710.
10. Eti Maden, (2020). Eticol-43 Malzeme Özellikleri. https://www.etimaden.gov.tr/storage/pages/July2020/TR-eticol-43.pdf. (Erişim tarihi: 15.11.2022)
11. Gürer, C. & Selman, G. Ş. (2016). Investigation of properties of asphalt concrete containing boron waste as mineral filler. Materials Science, 22(1):118– 125.
12. Islam, S. S., Ransinchung, G. D., & Choudhary, J. (2021). Analyzing the effect of waste jarosite as an alternative filler on the engineering properties of asphalt mixes. Construction and Building Materials, 270, 121466.
13. Karayolları Genel Müdürlüğü. 2013. Karayolları Teknik Şartnamesi. Ankara.
14. Keskin, M., & Karacasu, M. (2018). Atık Bor İçeren Asfalt Betonlarının Performanslarının Değerlendirilmesi. Fırat Üniversitesi Mühendislik Bilimleri Dergisi, 30(2), 185-192.
15. Kütük-Sert, T., & Kütük, S. (2013). Physical and Marshall properties of borogypsum used as filler aggregate in asphalt concrete. Journal of Materials in Civil Engineering, 25(2), 266-273.
16. Önal, M.A. & Karaca, S. (1990), Asfalt Betonu ve Diğer Karışım Tipleri İçin Karışım Dizayn Metotları, Karayolları Genel Müdürlüğü Teknik Araştırma Dairesi Başkanlığı, Ankara.
17. Selman, G.S. (2013). Bor Atıklarının İnşaat Sektöründe Kullanımı. Afyon Kocatepe Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Yüksek Lisans Semineri, Afyonkarahisar.
18. Tunnicliff, D.G., A Review of Mineral Fillers. Proc. Association of asphalt paving technologists, 34, 214-236, 1962.
19. Wang, H., Li, H., Zhang, H., Zhang, X., Guo, B., Yu, B., Liu, L. & Tian, Y. (2021). Experimental study on the aging behavior of modified asphalt with different types of fine solid wastes under different aging conditions. Construction and Building Materials, 291, 123308.
20. Woszuk, A., Bandura, L., & Franus, W. (2019). Fly ash as low cost and environmentally friendly filler and its effect on the properties of mix asphalt. Journal of Cleaner Production, 235, 493-502.
21. Zhang, Y., Guo, Q., Li, L., Jiang, P., Jiao, Y., & Cheng, Y. (2016). Reuse of boron waste as an additive in road base material. Materials, 9(6), 416.
22. Zhang, J., Li, P., Liang, M., Jiang, H., Yao, Z., Zhang, X., & Yu, S. (2020). Utilization of red mud as an alternative mineral filler in asphalt mastics to replace natural limestone powder. Construction and Building Materials, 237, 117821.