Mermer ve beton atıkları ile üretilen bitümlü sıcak karışımların Marshall parametrelerinin incelenmesi ve YSA ile tahmin edilmesi
Öz
Bu çalışmada, mermer ve beton atıkları ile üretilen bitümlü sıcak karışımların binder tabakasında kullanılabilirliği incelenmiştir. Çalışma kapsamında, altı farklı agrega karışım grubu için Marshall Tasarım Yöntemi kullanılarak 126 adet asfalt numunesi hazırlanmıştır. Hazırlanan numunelerin pratik özgül ağırlık (Dp), hava boşluğu (Vh), bitümle dolu boşluk (Vf), agregalar arası boşluk (VMA), Marshall stabilitesi (MS) ve akma değerleri yapılan deneyler sonucunda tespit edilmiştir. Daha sonra, agrega karışım gruplarındaki yüzdesel oranlar ve bitüm yüzdesi bağımsız değişkenleri kullanılarak klasik regresyon analizi (KRA) ve Yapay Sinir Ağları (YSA) yöntemleri ile MS, Vh ve Vf değerleri tahmin edilmiştir. KRA yönteminde doğrusal (LF), üs (ÜF), üstel (EF) ve kuadratik (KF) olmak üzere dört farklı fonksiyon uygulanmış ve bu fonksiyonlara ait katsayılar hesaplanmıştır. YSA yönteminde ise farklı nöron sayıları kullanılarak modeller kurulmuş ve bu modeller arasından en başarılı tahmin oranına sahip model belirlenmiştir. Kullanılan yöntemlerin tahmin performanslarının değerlendirilebilmesi amacıyla çeşitli performans istatistikleri (ortalama karesel hatanın karekökü, ortalama mutlak hata, saçılım indeksi ve Nash Sutcliffe verimlilik katsayısı) kullanılmıştır. Elde edilen performans istatistikleri karşılaştırıldığında; KRA yönteminde kullanılan dört farklı fonksiyon içerisinden, en başarılı tahmin sonuçlarının KF’den elde edildiği görülmüştür. YSA’nın özellikle MS’yi tahmin etmede KF’ye kıyasla daha başarılı olduğu tespit edilmiştir. YSA modelinin NS performansı KF ile kıyaslandığında; MS, Vh ve Vf’ nin eğitim veri setini sırasıyla %13.58, %1.28, %0.86 oranında iyileştirdiği, test veri setlerini ise sırasıyla %48.57, %3.48 ve %1.78 oranında iyileştirdiği görülmüştür. Modelleme çalışmaları sonucunda elde edilen performans istatistikleri, Marshall tasarımına ait performans özelliklerinin kısa bir süre içerisinde, daha az numune ve maliyet ile yüksek bir tahmin oranında belirlenebileceğini göstermiştir.
Anahtar Kelimeler
Atık agrega, Bitümlü sıcak karışım, Klasik regresyon analizi, Marshall tasarımı, Yapay sinir ağları
Destekleyen Kurum
TOKAT GAZİOSMANPAŞA ÜNİVERSİTESİ BİLİMSEL ARAŞTIRMA PROJELERİ
Proje Numarası
2019/65
Teşekkür
Bu çalışmanın gerçekleşmesinde 2019/65 No’lu proje kapsamında maddi imkan sağlayan Tokat Gaziosmanpaşa Üniversitesi Bilimsel Araştırma Projeleri (BAP) birimine katkılarından dolayı teşekkür ederiz.
Kaynakça
- Kandhal, P. S., Parker, F., & Mallick, R. B. (1997). Aggregate tests for hot-mix asphalt: state of the practice. Washington, DC: Transportation Research Board, National Research Council.
- 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. https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2008.09.105
- Yilmaz, M., Kök, B. V., & Kuloğlu, N. (2011). Effects of using asphaltite as filler on mechanical properties of hot mix asphalt. Construction and Building Materials, 25(11), 4279-4286. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2011.04.072
- Sargın, Ş., Saltan, M., Morova, N., Serin, S., & Terzi, S. (2013). Evaluation of rice husk ash as filler in hot mix asphalt concrete. Construction and Building Materials, 48, 390-397. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2013.06.029
- Terzi, S., & Vural, M. (2020). Bina beton atıklarının karayollarında bitümlü temelde agrega olarak kullanılabilirliğinin araştırılması. Pamukkale Üniversitesi Mühendislik Bilimleri Dergisi, 26(6), 1035-1041.
- Chen, M. Z., Lin, J. T., Wu, S. P., & Liu, C. H. (2011a). Utilization of recycled brick powder as alternative filler in asphalt mixture. Construction and Building Materials, 25(4), 1532-1536. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2010.08.005
- Chen, M., Lin, J., & Wu, S. (2011b). Potential of recycled fine aggregates powder as filler in asphalt mixture. Construction and building materials, 25(10), 3909-3914. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2011.04.022
- Karaşahin, M., & Terzi, S. (2007). Evaluation of marble waste dust in the mixture of asphaltic concrete. Construction and Building Materials, 21(3), 616-620. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2005.12.001
- Akbulut, H., & Gürer, C. (2007). Use of aggregates produced from marble quarry waste in asphalt pavements. Building and environment, 42(5), 1921-1930. https://doi.org/10.1016/j.buildenv.2006.03.012
- Huang, B., Dong, Q., & Burdette, E. G. (2009). Laboratory evaluation of incorporating waste ceramic materials into Portland cement and asphaltic concrete. Construction and Building Materials, 23(12), 3451-3456. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2009.08.024