Investigation of usability of ditomite in a hot mix asphalt as a filler

Abstract

In the study, the usability of diatomite as filler in asphalt concrete pavements was investigated. For this purpose, Marshall briquettes were prepared with bitumen content of 3.0-3.5-4.0-4.5-5.0% by using limestone aggregate and crushed stone dust filler. These samples were prepared using the Marshall stability and flow test precedure, and the following results were discovered: stability value, flow value, bulk specific gravity (Dp), percentage of voids (Vf), percent voids filled with asphalt (vfa) and voids in mineral aggregate (VMA). The optimum bitumen content was determined as 4.68% after the relevant graphs were created based on the results of the limestone sample. Based on the optimum amount of bitumen determined and using the same gradation, limestone fillers and diatomite fillers were replaced at the rates of 0, 25, 50, 75, 100%, and diatomite-modified asphalt concrete samples were produced. After the stability, flow, Dp, Vh, Vfa, VMA values of the diatomite filler briquettes were determined, the test results were evaluated. As a result of the research, it was determined that the samples containing 25% diatomite fillers had high stability and acceptable flow values.

Keywords

• Hotmix asphalt concrete (HMA)
• Diatomite
• Mineral filler
• Marshall experiment test
• Binder course

Diatomitin bitümlü sıcak karışımlarda filler olarak kullanılabilirliğinin araştırılması

Abstract

Öz: Çalışmada, diatomitin asfalt beton kaplamalarda filler olarak kullanılabilirliği araştırılmıştır. Bu amaçla kireçtaşı agrega ve kırmataş tozu filler kullanılarak %3.0, 3.5, 4.0, 4.5, 5.0 bitüm içeriklerinde Marshall briketleri hazırlanmıştır. Hazırlanan bu numunelere Marshall stabilite ve akma deney prosedürü uygulanarak stabilite, akma, pratik özgül ağırlık (Dp), boşluk yüzdesi (Vh) asfaltla dolu boşluk oranı (Vfa), agregalar arası boşluk miktarı (VMA) değerleri bulunmuştur. Kireçtaşı numune sonuçlarından yola çıkılarak ilgili grafikler çizilerek optimum bitüm miktarı %4.68 olarak belirlenmiştir. Belirlenen optimum bitüm miktarı esas alınarak ve aynı gradasyon kullanılarak kireçtaşı filler ile diatomit filler malzemesi %0, 25, 50, 75, 100 oranlarında yer değiştirilerek diatomit ikameli asfalt beton numuneler üretilmiştir. Diatomit filler ikameli briketlerin stabilite, akma, Dp, Vh, Vfa, VMA değerleri tespit edilerek deney sonuçları değerlendirilmiştir. Yapılan araştırmalar neticesinde %25 diatomit filler içeren numunelerin yüksek stabilite ve uygun akma değerlerine sahip olduğu tespit edilmiştir.

Keywords

• Bitümlü sıcak karışımlar (BSK)
• Diatomit
• Binder tabakası
• Mineral filler
• Marshall deneyi

References

1. [1] Morova N, Terzi S. Kolemanit atıkların sıcak karışım asfalt betonda agrega olarak değerlendirilmesi. Süleyman Demirel Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi, 19(2), 8-15, 2015.
2. [2] Ahmedzade P, Yilmaz M. Effect of polyester resin additive on the properties of asphalt binders and mixtures. Construction and building materials, 22(4), 481-486, 2008.
3. [3] Saltan M, Öksüz B, Uz VE. Use of glass waste as mineral filler in hot mix asphalt. Science and Engineering of Composite Materials, 22(3), 271–277. 10.1515/secm-2013-0135 , 2015.
4. [4] Özbey G, Atamer N. Kizelgur (Diatomit) Hakkında Bazı Bilgiler. https://www.maden.org.tr/resimler/ekler/aeae10ea1c6433c_ek.pdf (Erişim tarihi: 05.07.2022)
5. [5] Sargın Ş, Saltan M, Morova N, Serin S, Terzi S. Evaluation of rice husk ash as filler in hot mix asphalt concrete. Construction and Building Materials, 48, 390-397, 2013.
6. [6] Ahmedzade P, Alataş T, Geçkil T. Asfalt betonunda siyah karbonun filler olarak kullanımı. Teknik Dergi, 19(94), 4493-4507, 2008.
7. [7] Canpolat M, Beycioğlu A, Morova N, Çetin S, Çetin HM, Gündoğan H. Atık Olivin Mineralinin Asfalt Betonunda Filler Olarak Kullanımı. Düzce Üniversitesi Bilim ve Teknoloji Dergisi, 10(2), 555-566, 2022.
8. [8] Selman GŞ. Bor atıklarının asfalt kaplamalarda mineral filler olarak kullanılabilirliği. Yüksek Lisans Tezi, Afyon Kocatepe Üniversitesi, Afyonkarahisar, Türkiye, 2015.

9. [9] Terzi S, Büyükdoğaç EM. Evaluation Of Zeolite And Pumice Waste As Mineral Aggregate And Filler For Producing Lightweight Asphalt Concrete Mixtures. Mühendislik Bilimleri ve Tasarım Dergisi, 6(1), 118-123, 2018.
10. [10] Üstünkol FN, Turabi A. (2010). Endüstriyel atık filler malzemelerin kullanılabilirliğinin araştırılması. Balıkesir Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi, 12(1), 3-18, 2010.
11. [11] Beycioğlu A, Kaya O, Yıldırım ZB, Bağrıaçık B, Dobiszewska M, Morova N, Çetin S. Use of GRP pipe waste powder as a filler replacement in hot-mix asphalt. Materials, 13(20), 4630, 2020.
12. [12] Morova N, Terzi S. Laboratory investigation of usability of slate waste powder as filler in hot mix Asphalt concrete. Uluslararası Teknolojik Bilimler Dergisi, 8(3), 1-18, 2016.
13. [13] Tığdemir M, Tımorı MI. Asfalt beton kaplamalarında Tunçbilek uçucu külünün filler olarak kullanılmasının araştırılması. Mühendislik Bilimleri ve Tasarım Dergisi, 10(1), 126-141, 2022.
14. [14] Terzi S, Karaşahin, M. Mermer toz atıklarının asfalt betonu karışımında filler malzemesi olarak kullanımı. Teknik Dergi, 14(2), 2903-2922, 2003.
15. [15] Elmacı A. Asfalt Betonunda Granit Arıtma Çamurunun Filler Malzemesi Olarak Kullanılabilirliğinin Araştırılması. Yüksek Lisans Tezi, Afyon Kocatepe Üniversitesi, Afyonkarahisar, Türkiye, 2011.
16. [16] Çubuk MK. Katkı Maddesi Olarak Diatomitin, Bitümlü Sıcak Karışımlarda Davranışları Üzerindeki Etkileri. Doktora Tezi, Gazi Üniversitesi, Ankara, Türkiye, 1998.
17. [17] ASTM International. Standard Test Method for Relative Density (Specific Gravity) and Absorption of Coarse Aggregate, ASTM C127-15 West Conshohocken, PA, 2015. www.astm.org
18. [18] ASTM International. Standard Test Method for Density, Relative Density (Specific Gravity), and Absorption of Fine Aggregate, ASTM C 128. West Conshohocken, PA, 2001 www.astm.org
19. [19] British Standard Institution. BS 812: Part 2: Methods for determination of physical properties, 1975.
20. [20] Türk Standartları Enstitüsü. Bitümlü maddelerde özgül ağırlık tayini (hidrometre, piknometre ve su içinde tartma metotları ile), TS 1087. Ankara, Türkiye, 1972.
21. [21] Karayolları Genel Müdürlüğü. Karayolu Teknik Şartnamesi. Ankara, Türkiye, 2013
22. [22] Türk Standartları Enstitüsü. Bitüm ve Bitümlü Bağlayıcılar – İğne Batma Derinliği Tayini, TS EN 1426. Ankara, Türkiye, 2015.
23. [23] Türk Standartları Enstitüsü. Bitüm ve Bitümlü Bağlayıcılar – Yumuşama Noktası Tayini – Halka ve Bilye Yöntemi, TS EN 1427. Ankara, Türkiye, 2015.
24. [24] ASTM International. Standard Test Method for Theoretical Maximum Specific Gravity and Density of Bituminous Paving Mixtures, ASTM D 2041. Annual Book of ASTM Standards USA, 2004.
25. [25] Türk Standartları Enstitüsü. Agregaların mekanik ve fiziksel özellikleri için deneyler - Bölüm 8: Taş parlatma değerinin tayini, TS EN 1097-8. Ankara, Türkiye, 2004.
26. [26] Türk Standartları Enstitüsü. Agregaların termal ve bozunma özellikleri için deneyler bölüm 2: Magnezyum sülfat deneyi, TS EN 1367-2. Ankara, Türkiye, 1999.
27. [27] Türk Standartları Enstitüsü. Agregaların mekanik ve fiziksel özellikleri için deneyler, bölüm 1: Aşınmaya karşı direncin tayini (Mikro-Deval), TS EN 1097-1. Ankara, Türkiye, 2002.
28. [28] Türk Standartları Enstitüsü. Tests for geometrical properties of aggregates-Part 10: Assessment of fines; Grading of fillers (air jet sieving), TS EN 933-10. Ankara, Türkiye, 2015.
29. [29] Yıldız K. Marshall Dizayn Metodu ile Optimum Bitüm Muhtevasının Belirlenmesinde Deney Parametrelerinin Sonuca Etkisi. Yüksek Lisans Tezi, Gazi Üniversitesi, Ankara, Türkiye, 2003.
30. [30] İstanbul Büyükşehir Belediyesi. İsfalt, Shell Bitüm El Kitabı, İSFALT Bilimsel Yayın No:3, ISBN: 975-8183-02-8, İstanbul, Türkiye, 2004
31. [31] Gürer C. Atık Mermer Parçalarının Yol Kaplamasında Değerlendirilmesi. Yüksek Lisans Tezi, Afyon Kocatepe Üniversitesi, Afyonkarahisar, Türkiye, 2005.
32. [32] Türk Standartları Enstitüsü. Bitümlü karışımlar, sıcak asfalt karışımları için deney yöntemleri, bölüm 30: darbeli sıkıştırıcı ile numune hazırlanması, TS EN 12697-30. Ankara, Türkiye, 2012.
33. [33] Türk Standartları Enstitüsü. Bitümlü karışımlar sıcak asfalt karışımları için deney yöntemleri, bölüm 34: Marshall deneyi, TS EN 12697-34. Ankara, Türkiye, 2012.
34. [34] Türk Standartları Enstitüsü. Bitümlü karışımlar, sıcak asfalt karışımları için deney yöntemleri, bölüm 8: bitümlü numunelerin boşluk özelliklerinin tayini, TS EN 12697-8. Ankara, Türkiye, 2005.
35. [35] Türk Standartları Enstitüsü. Bitümlü karışımlar sıcak asfalt karışımları için deney yöntemleri bölüm 1: Çözünür bağlayıcı muhtevası tayini, TS EN 12697-1. Ankara, Türkiye, 2003.
36. [36] American Association of State Highway and Transportation Officials (AASHTO). Standard Method of Test for Resistance of Compacted Asphalt Mixtures to Moisture-Induced Damage, AASHTO T283. ABD 2022
37. [37] Türk Standartları Enstitüsü. Bitümlü karışımlar, deney metotları, sıcak karışımlı asfalt için, bölüm 22: Tekerleğin iz bırakması, TS EN 12697-22. Ankara, Türkiye, 2004.
38. [38] ASTM International. Standard Test Method for Resistance to External Loads on Metal Reflective Pipe Insulation, ASTM C854. 1990
39. [39] Öksüz B. Asfalt Betonu Kaplamalarda Volkanik Cüruf ve Cam Atıklarının Filler Olarak Kullanılabilirliğinin Araştırılması. Yüksek Lisans Tezi, Süleyman Demirel Üniversitesi, Isparta, Türkiye, 2011.
40. [40] Türk Standartları Enstitüsü. Agregaların Mekanik ve Fiziksel Özellikleri İçin Deneyler – Bölüm 2: Parçalanma Direnci Tayini İçin Yöntemler, TS EN 1097-2. Ankara, Türkiye, 2010.
41. [41] Türk Standartları Enstitüsü. Bitümlü karışımlar-Deney metotları–Sıcak karışımlı asfalt içi–Bölüm 11: Agrega ve bitüm arasındaki bağlanmanın tayini, TS EN 12697-11. Ankara, Türkiye, s. 28, 2012.
42. [42] Türk Standartları Enstitüsü. Bitüm ve Bitümlü Bağlayıcılar-Yoğunluk ve Özgül Kütle Tayini-Kapiler Kapaklı Piknometre Deneyi, TS EN 15326 + A1. Ankara, Türkiye, 2010.
43. [43] Türk Standartları Enstitüsü. Petrol ve İlgili Ürünler – Parlama Yanma Noktasının Tayini, Cleveland Açık Kap Yöntemi, TS EN ISO 2592. Ankara, Türkiye, 2017.
44. [44] Alman Standartlar Enstitüsü. Bituminous mixtures, test methods, Part 48: Interlayer Bonding, DIN EN 12697-48. Almanya, 2022.