Investigation of the Effect of Using Limestone and Volcanic Slag Filler on Strength in Hot Bituminous Mixtures

Öz

In study, basalt, which is frequently used in highways, was used as coarse-fine aggregate and control filler. Limestone and volcanic slag were used as alternative filler materials. After determining the physical, chemical and mechanical properties of the aggregates, Marshall stability test was carried out using bitumen at the rate of 4,5, 5, 5,5 6, 6,5% in appropriate gradation. A total of 45 samples were casted as 3 samples per bitumen percentage. After determining the optimum bitumen percentage, used samples basalt, limestone and volcanic slag were compared according to the highway technical specifications. As a result of the study, it was determined that limestone fillers can be used as alternative fillers because they reduce the optimum bitumen rate, do not exceed the limit value according to the methylene blue test result and there are many limestone quarries in the region.

Anahtar Kelimeler

• Marshall stability
• Filler
• Bituminous hot mix
• Basalt
• Limestone

Bitümlü Sıcak Karışımlarda Kireçtaşı ve Volkanik Cüruf Filler Kullanımının Dayanıma Etkisinin Araştırılması

Öz

Bu çalışmada karayollarında sıklıkla kullanılan bazalt, kaba-ince agrega ve kontrol filler olarak kullanılmıştır. Alternatif filler malzemesi olarak kalker ve volkanik cüruf kullanılmıştır. Agregalara fiziksel, kimyasal ve mekanik özellik tayini yapıldıktan sonra uygun gradasyonda %4,5, 5, 5,5, 6, 6,5 oranlarında bitüm kullanılarak Marshall stabilite deneyi yapılmıştır. Her bitüm yüzdesinde 3 numune olmak üzere toplam 45 numune döküm yapılmıştır. Optimum bitüm yüzdesi belirlendikten sonra bazalt, kalker ve volkanik cüruf fillerin kullanıldığı numuneler karayolları teknik şartnamesine göre kıyaslanmıştır. Çalışma sonucunda kalker fillerin, optimum bitüm oranını düşürmesi, metilen mavisi deney sonucuna göre sınır değeri aşmaması ve bölgede kalker ocaklarının çok sayıda bulunması nedeniyle alternatif filler olarak kullanılabileceği saptanmıştır.

Anahtar Kelimeler

• Marshall stabilite
• Filler
• Bitümlü sıcak karışım
• Bazalt
• Kireçtaşı

Kaynakça

1. 1. Gray, L., Graham, I., 2015. Yakından Tanıyın- Ulaşım. TÜBİTAK Popüler Bilim Kitapları, Ankara, 72.
2. 2. Akgül Şeker, N.E., 2020. Bitümlü Sıcak Karışımların Farklı İklim Şartlarında Bozulmasına Filler Etkisinin Değerlendirilmesi. Harran Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Şanlıurfa. 100.
3. 3. Clarkson, O.H., Hicks, G.R., 1982. Highway Engineering. New York, 730.
4. 4. Prozzi, J.A., 2001. Modelling Pavement Performance by Combining Field and Experimental Data. Civil and Enviromental Engineering, University of California Berkeley, 139.
5. 5. Gürer, C., Karaşahin, M., 2015. Hasarsız Deneylerle Bir Sathi Kaplamalı Yol Kesiminin Performans Değişiminin İncelenmesi. 11.Ulaştırma Kongresi, İstanbul. 213-220.
6. 6. Aslan, D., Sarıışık, A., 2018. Diyarbakır Yöresinde Bitümlü Sıcak Karışımlarda Bazalt, Kalker, Dere Malzemelerinin Karakteristik Özelliklerinin Karşılaştırılması. Harran Üniversitesi Mühendislik Dergisi. 3(3), 243-250.
7. 7. Prowell, B.D., Zhang, J., Brown, E.R., 2005. Aggregate Properties and the Performance of Superpave-Designed Hot Mix Asphalt, National Center for Asphalt Technology. Auburn, AL. Transportation Research Board. Report, 539.
8. 8. Turabi, A., Okucu, A., 2007. Balıkesir İli Yol Çalışmalarında Kullanılan Agregaların Özellikleri ve Şartnameye Uygunluğu. Balıkesir Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi, 9(1), 45-51.

9. 9. Deniz, M.T., Lav, A.H., 2010. Asfaltlarda Bitümle Birlikte Granüler Sülfür Kullanımının Stabiliteye Etkisi. İTÜ Mühendislik Dergisi, 9(6), 137-148.
10. 10. Eker, A.N., 2019. Bazalt ve Gabroların Bitümlü Sıcak Karışımlarda Agrega Olarak Kullanılabilirliğinin Değerlendirilmesi. Batman Üniversitesi, Fen Bilimler Enstitüsü, Batman, 109.
11. 11. Ç elik, O.N., Yonar, F., Ceylan, S., 2007. Bitümlü Sıcak Karışımların Performansına Filler Etkisi. 7.Ulaştırma Kongresi, 196-204.
12. 12. D’Angelo, J.A., Harm, E.E., Bartoszek, J.C., Baumgardner, G.L., Corrigan, M.R., Cowsert, J.E., Newcomb, D.E., 2008. Warm-Mix Asphalt: European Practice. Washington, USA, FHWA.
13. 13. Umar, F., Ağar, E., 1991. Yol Üstyapısı. İstanbul Teknik Üniversitesi İnşaat Fakültesi Matbaası, İstanbul, 339.
14. 14. Tunç, A., 2007. Yol Malzemeleri ve Uygulamaları. Nobel Yayınevi, Ankara, 840.
15. 15. Uluçay, M., 2000. Yollarda Pürüzlülük Sorunu. 3. Ulusal Asfalt Sempozyumu ve Sergisi, Ankara, 213-217.
16. 16. OECD, 1984. Road Surface Characteristics- Their Interaction and Their Optimization. Road Transport Research, Paris.
17. 17. Akbulut, H., İçağa, Y., Gürer C., 2003. Atık Agregaların Asfalt Yol Kaplamalarında Tekrar Kullanım İmkânı ve CEN Standartları. 3. Ulusal Kırmataş Sempozyumu, İstanbul.
18. 18. X iao, J., Kulakowski, B.T., El-Gindy, M., 2000. Prediction of Risk of Wet-Pavement Accidents: Fuzzy Logic Model. Transportation Research Record, 1717(1), 28-36.
19. 19. Ishai, I., Graus, J., Sides, A., 1980. A Model for Relating Filler Properties to Optimal Behavior of Bituminous Mixtures. Proc. Association of Asphalt Paving Technologists. 49, 416-436.
20. 20. Shahrour, A.M., Saloukeh, G.B., 1992. Effect of Quality and Quantity of Locally Produced Filler on Asphalt Mixtures in Dubai, Effects of Aggregates and Mineral Fillers on Asphalt Mixture Performance: ASTM STP 1147, 187-208.
21. 21. Su, Nan. Chen, J.S., 2002. Engineering Properties of Asphalt Concrete Made with Recycled Glass. National Yunlin University of Science and Technology, 259.
22. 22. Yılmaz, M., Kök, B.V., 2008. Ferrokrom Cürufu Kullanımının Bitümlü Sıcak Karışımların Mekanik Özelliklerine Etkisi. Süleyman Demirel Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi, 12(3), 186-194.
23. 23. Arabani, M., Mirabdolazimi, S.M., 2011. Experimental Investigation of the Fatigue Behaviour of Asphalt Concrete Mixtures Containing Waste Iron Powder. Materials Science and Engineering. 528(10-11), 3866-3870.
24. 24. Mazlum, M.S., 2014. Ekonomik Ömrünü Tamamlamış Asfalt Kaplamaların Kazınarak Bitümlü Sıcak Karışımlarda Yeniden Kullanılabilirliğinin Araştırılması. Karadeniz Teknik Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü. Trabzon, 85.
25. 25. Morova N., Terzi, S., 2015. Kolemanit Atıkların Sıcak Karışım Asfalt Betonda Agrega Olarak Değerlendirilmesi. Süleyman Demirel Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi, 19(2), 8-15.
26. 26. Nabiun, N., Khabiri, M.M., 2016. Mechanical and Moisture Suspectibility Properties of HMA Cointaining Ferrite for Their USA in Magnetic Asphalt. Construction and Building Materials, 113, 691-697.
27. 27. Keskin, M., Karacasu, M., 2018. Atık Bor İçeren Asfalt Betonlarının Performanslarının Değerlendirilmesi. Fırat Üniversitesi Mühendislik Bilimleri Dergisi, 30(2), 185-192.
28. 28. 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.
29. 29. Beycioğlu, A., Kaya, O., Yıldırım, Z.B., Bağrıaçık, B., Dobiszewska, M., Morova, N., Çetin, S., 2020. Use of GRP Pipe Waste Powder as a Filler Replacement in Hot-Mix Asphalt. Materials, 13(20), 4630.
30. 30. 2020. Karayolları Genel Müdürlüğü. http:// www.kgm.gov.tr//. Erişim: Kasım 2020.
31. 31. Karayolları Genel Müdürlüğü, 2013. Karayolu Teknik Şartnamesi, Ankara, 431.
32. 32. TS EN 1097-6, (2013). Agregaların Mekanik ve Fiziksel Özellikleri için Deneyler–Bölüm 6: Tane Yoğunluğunun ve Su Emme Oranının Tayini, Ankara.
33. 33. TS EN 1097-2, 2010. Agregaların Mekanik ve Fiziksel Özellikleri için Deneyler–Bölüm 2: Parçalanma Direnci Tayini için Yöntemler, Ankara.
34. 34. TS EN 12697-11, 2012. Bitümlü Karışımlar– Deney Metotları–Sıcak Karışımlı Asfalt için Bölüm 11: Agrega ve Bitüm Arasındaki Bağlanmanın Tayini, Ankara.
35. 35. ASTM D4644-87, 1998. Standard Test Method for Slake Durability of Shales and Similar Weak Rocks. 4.
36. 36. TS EN 1367-2, 2010. Agregaların Termal ve Bozunma Özellikleri için Deneyler–Bölüm 2: Magnezyum Sülfat Deneyi, Ankara.
37. 37. TS EN 933-9+A1, (2014). Agregaların Geometrik Özellikleri için Deneyler–Bölüm 9: İnce Tanelerin Tayini–Metilen Mavisi Deneyi, Ankara.
38. 38. Gamble, J.C., 1971. Durability-Plasticity Classification of Shales and Other Argillaceous Rocks. Ph. D., Thesis, University of Illinois, 159.
39. 39. TS EN 15326+A1, 2010. Bitümler ve Bitümlü Bağlayıcılar–Yoğunluk ve Özgül Kütle Tayini –Kapiler Kapaklı Piknometre Yöntemi, Ankara.
40. 40. TS EN 1426, 2015. Bitüm ve Bitümlü Bağlayıcılar-İğne Batma Derinliği Tayini, Ankara.
41. 41. T S EN 1427, 2015. Bitüm ve Bitümlü Bağlayıcılar- Yumuşama Noktası Tayini– Halka ve Bilye Yöntemi. Ankara.
42. 42. TS EN ISO 2592, 2017. Petrol ve İlgili Ürünler –Parlama ve Yanma Noktasının Tayini– Cleveland Açık Kap Yöntemi, Ankara.
43. 43. TS EN 13589, 2018. Bitümler ve Bitümlü Bağlayıcılar–Kuvvet Uygulamalı Süneklik Yöntemiyle Modifiye Bitümün Gerilme Özelliklerinin Belirlenmesi, Ankara.
44. 44. ASTM D6927-15, 2015. Standard Test Method for Marshall Stability and Flow of Asphalt Mixtures. 7.