Investigation of the Effect of Aggregate and Bituminous Binders on the Percentage of Draindown in Stone Mastic Asphalts

Öz

Stone Mastic Asphalt (SMA) pavements have advantages such as increasing durability and resistance to cracks. Gap-graded SMA pavements are more preferred because they reduce rutting and delay fatigue cracks. In SMA pavements, the filler and bitumen ratio is higher than conventional asphalt pavements. In addition to the positive aspects of SMA pavements, there are also some negative aspects that need to be taken care of. The bitumen draindown during the time it takes from the production in the plant to the application on the road. The draindown of the bitumen causes disruption of the homogeneity in the pavement. In addition, as a result of laying the SMA mixture on the road with a paver and compacting it with a roller, the bituminous binder rises from the pavement to the surface and desorption. In this study, the effect of using different aggregates and bitumen for fiber and non-fiber SMA mixtures with constant gradation on the percentage of draindown was investigated. As a result of the Schellenberger bitumen draindown tests, it was observed that the increase in the specific gravity and softening point of the bitumen decreased the drain down percentage. In mixtures prepared from the same refinery bitumen with different aggregates, it was found that a decrease in bitumen absorption of aggregates increases the draindown percentage, but an increase in the peeling strength of aggregates and the use of aggregates from the Sedimentary Rock class in the fine aggregate part of the mixture reduces the draindown percentage.

Anahtar Kelimeler

• • Igneous origin rock
• • Sedimentary origin rock
• • Bituminous binder
• • Stone mastic asphalt
• • Percentage of asphalt draindown

Taş Mastik Asfaltlarda Agrega ve Bitümlü Bağlayıcıların Süzülme Yüzdesine Etkisinin Araştırılması

Öz

Taş Mastik Asfalt (TMA) kaplamalar dayanıklılığı ve çatlaklara karşı direnci artırmak gibi avantajlara sahiptir. Kesikli gradasyonlu TMA kaplamaları tekerlek izini azaltması, yorulma çatlaklarını geciktirmesi nedeni ile daha fazla tercih edilmektedir. TMA kaplamaların filler ve bitüm oranı geleneksel asfalt kaplamalara göre daha fazladır. TMA kaplamalarının olumlu yönleri yanında önlem alınması gereken bazı olumsuz yönleri de mevcuttur. Plentte üretimin yapılıp yolda uygulanmasına kadar geçen zaman içinde bitüm aşağıya doğru süzülmektedir. Bitümün süzülmesi kaplamadaki homojenliğin bozmaya sebep olmaktadır. Bunun yanında TMA karışımı finişer ile yola serilip silindirle sıkıştırma yapılması sonucunda bitümlü bağlayıcı, kaplamanın içinden yüzeye doğru çıkarak kusma yapmaktadır. Bu çalışmada sabit gradasyona sahip, elyaflı ve elyafsız TMA karışımları için farklı agrega ve bitüm kullanılmasının süzülme yüzdesine etkisi araştırılmıştır. Yapılan Schellenberger bitüm süzülme deneyleri sonucunda bitüm özgül ağırlığı ve yumuşama noktası artışının süzülme yüzdesini azalttığı gözlenmiştir. Farklı agrega ile aynı rafineri bitümünden hazırlanan karışımlarda, agregaların bitüm absorbsiyonlarındaki azalmanın süzülme yüzdesini artırdığı ancak agregaların soyulma mukavemetlerinin artışı ve karışımın ince agrega kısmında Sedimanter Kayaç sınıfından agregaların kullanılması süzülme yüzdesini azalttığı tespit edilmiştir.

Anahtar Kelimeler

• Magmatik kökenli kayaç
• • Sedimanter kökenli kayaç
• • Bitümlü bağlayıcı
• • Taş mastik asfalt
• • Süzülme yüzdesi

Destekleyen Kurum

Karayolları Genel Müdürlüğü

Teşekkür

Yazarlar desteklerinden dolayı Karayolları Genel Müdürlüğü’ne teşekkürlerini sunarlar.

Kaynakça

1. Afonso, M. L., Dinis-Almeida, M., Fael, C. S., 2017. Study of the porous asphalt performance with cellulosic fibres. Construction and Building Materials, 135, 104–111. doi: https://doi.org/10.1016/ j.conbuildmat.2016.12.222
2. Anonim, 2013. Karayolu Teknik Şartnamesi. Ankara: Karayolları Genel Müdürlüğü.
3. Anonymous, 2000. Stone Mastic Asphalt Design & Application Guide. Access address: https://www.afpa.asn.au/wp-content/uploads/2017/12/AAPA-IG-4-Stone-Mastic-Asphalt.pdf
4. Aytekin Ş. (2018). Ilık Asfalt Üretiminde Kullanılan Katkıların Performans Değerlendirmeleri ve Bu Katkılarla KGM Şartnamelerine Göre Asfalt Kaplama Dizaynları (Yüksek Lisans Tezi). Erişim adresi: https://tez.yok.gov.tr/UlusalTezMerkezi
5. Chegenizadeh, A., Tokoni, L., Nikraz, H., Dadras, E., 202. Effect of ethylene-vinyl acetate (EVA) on stone mastic asphalt (SMA) behaviour. Construction and Building Materials, 272, 121628. doi: https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2020.121628
6. Chissama, K. S. S., Picado-Santos, L. G., 2021. Assessment of crumb rubber Stone Mastic asphalt potential to be used in Angola. Case Studies in Construction Materials, 15, e00598. doi: https://doi.org/10.1016/j.cscm.2021.e00598
7. Gültekin, M., Nayır, N., Ziya, N., Çalışkan, K. K., Öztürk, A., Tutan, S. N., Komut, M. (2021). Bitümlü Karışımlar Laboratuvar El Kitabı. Erişim adresi: https://www.kgm.gov.tr/SiteCollec tionDocuments/KGMdocuments/Baskanliklar/BaskanliklarTeknikArastirma/BitumluKarisimlarLaboratuvarElKitabi.pdf.
8. İzol E. (2020). Taş Mastik Asfalt Yapımında Mineral Filler Olarak Mermer Tozunun Kullanılması (Yüksek Lisans Tezi). Erişim adresi: https://tez.yok.gov.tr/UlusalTezMerkezi

9. Jamieson, S., White, G., 2021. Laboratory Evaluation of the Performance of Stone Mastic Asphalt as an Ungrooved Runway Surface. Materials, 14, 502. doi: https://doi.org/10.3390/ma14030502
10. Lee, D. Y., Guinn, J. A., Khandhal, P. S., and Dunning, R. L. (1990). “Absorption of asphalt into porous aggregates.” Strategic Highway Research Program (SHRP) Rep. No. SHRP-A/UIR-90-009,National Research Council, Washington, DC. Erişim adresi: https://onlinepubs.trb.org/onlin epubs/shrp/SHRP-90-009.pdf
11. Kök B.V. (2007). Bitümlü Sıcak Karışımların Üretiminde Yeni Bir Karıştırma Yönteminin Araştırılması (Doktora Tezi). Erişim adresi: https://tez.yok.gov.tr/UlusalTezMerkezi
12. Oda, S., Jr. J. L. F., Ildefonso, J. S., 2012. Analysis of use of natural fibers and asphalt rubber binder in discontinuous asphalt mixtures. Construction and Building Materials, 26, 13–20. doi: https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2011.06.030
13. Şanlıer, İ., Pamuk, İ., 2017. Kuzey Marmara Otoyolu Projesi Kapsamında Taş Mastik Asfalt (TMA) Uygulamaları ve Performanslarının Karşılaştırılması. 5th International Symposium on Innovative Technologies in Engineering and Science, Bakü/Azerbeycan.
14. TS EN 1097-6, 2022. Agregaların mekanik ve fiziksel özellikleri için deneyler-Bölüm 6: Tane yoğunluğunun ve su emme oranının tayini. Ankara: Türk Standartları Enstitüsü.
15. TS EN 1426, 2015. Bitüm ve bitümlü bağlayıcılar-İğne batma derinliği tayini. Ankara: Türk Standartları Enstitüsü.
16. TS EN 1427, 2015. Bitüm ve bitümlü bağlayıcılar-Yumuşama noktası tayini-Halka ve bilye yöntemi. Ankara: Türk Standartları Enstitüsü.
17. TS EN 12697-11, 2020. Bitümlü karışımlar-Test yöntemleri-Bölüm 11: Agrega ve bitüm arasındaki benzeşmenin belirlenmesi. Ankara: Türk Standartları Enstitüsü.
18. TS EN 12697-18, 2018. Bitümlü karışımlar-Deney metotları-Sıcak karışımlı asfalt için-Bölüm 18: Bağlayıcının süzülmesi. Ankara: Türk Standartları Enstitüsü.TS EN 15326+A1, 2010. Bitüm ve bitümlü bağlayıcılar-Yoğunluk ve özgül kütle tayini-Kapiler kapaklı piknometre yöntemi. Ankara: Türk Standartları Enstitüsü.
19. Yüknü, K., Öztürk, T., Komut, M. (2021). Bitümlü Bağlayıcılar Laboratuvar El Kitabı. Erişim adresi: https://www.kgm.gov.tr/SiteCollectionDocuments/KGMdocuments/Baskanliklar/BaskanliklarTeknikArastirma/BitumluBaglayicilarLaboratuvarElKitabi.pdf.