USE OF BASALT AGGREGATE IN STONE MASTIC ASPHALT MIXTURES

Abstract

Today, increasing traffic loads and environmental factors require asphalt pavements to be more durable, long-lasting and high-performance. Stone Mastic Asphalt (SMA), which was developed to meet these requirements, is a type of pavement coating preferred especially in road sections exposed to heavy vehicle traffic. The success of SMA is directly related to the quality of the aggregate and binding materials used in its content. In this context, the properties of the aggregate components significantly affect the performance criteria of the mixture. In this study, the effect of the aggregate type used as fine aggregate in SMA pavements on the mixture performance was investigated. In the study, limestone, which is a more common and economical alternative to basalt aggregate, was used as fine aggregate. In the first stage of the study, SMA samples were prepared using basalt and limestone aggregates. The optimum bitumen values of the prepared mixtures were determined by the Marshall design method. In experimental studies, the void ratio, void in mineral agregate, bulk specific gravity, void filled with bitumen were determined for basalt and limestone SMA samples prepared with optimum bitumen content, indirect tensile strength test (ITS) was performed and the samples sensitivity to moisture (TSR) was determined. The findings obtained showed that the use of limestone as fine aggregate in SMA mixtures could provide economic advantages in some aspects due to ease of production.

Keywords

• Stone Mastic Asphalt
• Basalt
• Limestone
• Marshall Method
• Moisture Damage

BAZALT AGREGASININ TAŞ MASTİK ASFALT KARIŞIMLARDA KULLANIMI

Abstract

Günümüzde artan trafik yükleri ve çevresel etkenler, asfalt kaplamaların daha dayanıklı, uzun ömürlü ve yüksek performanslı olmasını zorunlu kılmaktadır. Bu gereksinimleri karşılamak amacıyla geliştirilen Taş Mastik Asfalt (TMA), özellikle ağır taşıt trafiğine maruz kalan yol kesimlerinde tercih edilen bir üstyapı kaplama türüdür. TMA'nın başarısı, içeriğinde kullanılan agrega ve bağlayıcı malzemelerin kalitesi ile doğrudan ilişkilidir. Bu bağlamda, agrega bileşenlerinin özellikleri, karışımın performans kriterlerini önemli ölçüde etkilemektedir. Bu çalışmada, TMA kaplamalarda ince agrega olarak kullanılan agrega türünün karışım performansına etkisi araştırılmıştır. Çalışmada bazalt agrega yerine daha yaygın ve ekonomik bir alternatif olan kireçtaşı, ince agrega olarak kullanılmıştır. Çalışmanın ilk aşamasında bazalt ve kireçtaşı agregalar kullanılarak TMA numuneler hazırlanmıştır. Hazırlanan karışımların optimum bitüm değerleri Marshall dizayn yöntemi ile belirlenmiştir. Deneysel çalışmalarda, optimum bitüm içeriklerinde hazırlanan bazalt ve kireçtaşı TMA numunelere ait boşluk oranı, agregalar arası boşluk oranı, pratik özgül ağırlık, agregalar arası bitümle dolu boşluk yüzdeleri belirlenerek dolaylı çekme mukavemeti deneyi (ITS) yapılmış ve numunelerin neme karşı hassasiyetleri (TSR) belirlenmiştir. Elde edilen bulgular, TMA karışımlarda kireçtaşının ince agrega olarak kullanılmasının bazı yönlerden üretim kolaylığı ile ekonomik avantajlar sağlayabileceğini göstermiştir.

Keywords

• Taş Mastik Asfalt
• Bazalt
• Kireçtaşı
• Marshall Metodu
• Nem Hasarı

References

1. S.S.M. Naser, M. Seyedi, S. Al-Busaltan, Enhancing Stone Mastic Asphalt through the integration of waste paper and Cement Kiln Dust, J. Civ. Hydraul. Eng. 1 (1) (2023) 23–37.
2. A.M. Babalghaith, S. Koting, N.H.R. Sulong, M.Z.H. Khan, A. Milad, N.I.M. Yusoff, A.H.B.N. Mohamed, A systematic review of the utilization of waste materials as aggregate replacement in stone matrix asphalt mixes, Environ. Sci. Pollut. Res. 29 (24) (2022) 35557–35582.
3. M. Aslan, Mastik Asfalt Üretiminde Pomza, Perlit ve Ahlat Taşı Agregasının Kullanılabilirliği, Master’s Thesis, Bitlis Eren Univ. and Dicle Univ. Inst. of Science, Bitlis, 2018.
4. Karayolları Genel Müdürlüğü, Karayolu Teknik Şartnamesi (KTŞ), Ankara, 2013.
5. S. Wu, Y. Xue, Q. Ye, Y. Chen, Utilization of steel slag as aggregates for stone mastic asphalt (SMA) mixtures, Build. Environ. 42 (7) (2007) 2580–2585.
6. C.E. Şengül, S. Oruç, E. İskender, A. Aksoy, Evaluation of SBS modified stone mastic asphalt pavement performance, Constr. Build. Mater. 41 (2013) 777–783.
7. W. Wang, Y. Cheng, P. Zhou, G. Tan, H. Wang, H. Liu, Performance evaluation of styrene-butadiene-styrene-modified stone mastic asphalt with basalt fiber using different compaction methods, Polymers 11 (6) (2019) 1006.
8. C. Alonso-Troyano, D. Llopis-Castelló, B. Olaso-Cerveró, Incorporating recycled textile fibers into stone mastic asphalt, Buildings 15 (8) (2025) 1310.

9. ASTM C 128-88, Test Method for Specific Gravity and Adsorption of Fine Aggregate, Annual Book of ASTM Standards, USA, 1992.
10. ASTM C 131-96, Standard Test Method for Resistance to Abrasion of Small Size Coarse Aggregate by Use of the Los Angeles Machine, Annual Book of ASTM Standards, USA, 1996.
11. ASTM D2041–03, Standard Test Method for Theoretical Maximum Specific Gravity and Density of Bituminous Paving Mixtures, Annu. Book ASTM Stand. 4.03 (2003) 166–169.
12. AASHTO T 96, Standard Method of Test for Resistance to Degradation of Small-size Coarse Aggregate by Abrasion and Impact in the Los Angeles Machine, American Association of State Highway and Transportation Officials, 2002.
13. Türk Standartları Enstitüsü, TS EN 1097-1. Agregaların mekanik ve fiziksel özellikleri için deneyler – Bölüm 1: Aşınma direncinin tayini (microDeval), Ankara, Türkiye, 2011.
14. Türk Standartları Enstitüsü, TS EN 1367-2. Agregaların termal ve bozunma özellikleri için deneyler – Bölüm 2: Magnezyum sülfat deneyi, Ankara, Türkiye, 2010.
15. BS 812, Methods for Determination of Physical Properties, British Standards Institution, UK, 1975.
16. Türk Standartları Enstitüsü, TS EN 12697-11. Bitümlü karışımlar – Deney metotları – Bölüm 11: Agrega ve bitüm arasındaki bağlanmanın tayini, Ankara, Türkiye, 2012.
17. Türk Standartları Enstitüsü, TS EN 933-9. Agregaların geometrik özellikleri için deneyler – Bölüm 9: İnce tanelerin tayini – Metilen mavisi deneyi, Ankara, Türkiye, 2001.
18. ASTM D5, Standard Test Method for Penetration of Bituminous Materials, Annual Book of ASTM Standards, USA, 1992.
19. ASTM D36, Standard Test Method for Softening Point of Bitumen (Ring-and-Ball Apparatus), Annual Book of ASTM Standards, USA, 1992.
20. ASTM D70, Standard Test Method for Density of Semi-Solid Bituminous Materials (Pycnometer Method), Annual Book of ASTM Standards, USA, 1992.
21. S.E. Zoorob, L.B. Suparma, Laboratory design and investigation of the properties of continuously graded asphaltic concrete containing recycled plastics aggregate replacement (Plastiphalt), Cem. Concr. Compos. 22 (4) (2000) 233–242.