Türkiye koşullarında beton atıklarından elde edilen geri dönüşüm agregalarının silindirle sıkıştırılmış beton yol kaplama şartnamesi açısından kullanılabilirliğinin değerlendirilmesi

Öz

Arka Plan—Bu çalışmada, inşaat ve yıkıntı atıklarından elde edilen geri dönüşüm agregalarının (GDA), Silindirle Sıkıştırılmış Beton (SSB) kaplamalarda kullanılabilirliği, ulusal ve uluslararası standartlar çerçevesinde deneysel çalışmalarla değerlendirilmiştir. Geleneksel olarak kullanılan doğal agregaların hem temini hem de hazırlanması sırasındaki çevresel etkileri ve kaynak kısıtları dikkate alındığında, GDA’ların altyapı uygulamalarında kullanımı sürdürülebilirlik açısından önemli bir potansiyel sunmaktadır. Bununla birlikte, GDA’ların heterojen yapısı, bağlı harç fazı içermesi ve değişken fiziksel özellikleri, özellikle yol üstyapıları gibi yüksek dayanıklılık gerektiren uygulamalarda performans açısından belirsizlikler oluşturmaktadır. Bu kapsamda, farklı kaynaklardan elde edilen GDA’ların mühendislik özelliklerinin kapsamlı şekilde analiz edilmesi, standartlara uygunluklarının belirlenmesi ve potansiyel kullanım sınırlarının ortaya konması büyük önem arz etmektedir.

Amaç—Bu çalışmanın temel amacı, inşaat ve yıkıntı atıklarından elde edilen GDA’ların, Türkiye’de giderek yaygınlaşan SSB yol kaplamalarında, Türkiye SSB Yol Genel Teknik Şartnamesi ve uluslararası literatürde tanımlanan agrega gereklilikleri kapsamında teknik olarak kullanılabilirliğini değerlendirmektir. Ayrıca GDA’ların dayanıklılık ve fiziksel performans parametreleri açısından sınır değerlerini ortaya koymak hedeflenmiştir.

Yöntem—Farklı kaynaklardan temin edilen GDA’lar üzerinde tane dağılımı, ince malzeme miktarı, su emme oranı, birim hacim ağırlığı, sülfat içeriği ve organik madde muhtevasının belirlenmesi amacıyla kapsamlı fiziksel ve kimyasal analizler gerçekleştirilmiştir. Buna ek olarak Los Angeles aşınma deneyi, donma– çözünme dayanımı ve ASTM C88 kapsamında sülfat dayanıklılık deneyleri uygulanarak agregaların mekanik bütünlüğü ve uzun dönem performans potansiyeli değerlendirilmiştir. Elde edilen veriler, ilgili standart limitleriyle karşılaştırılarak GDA’ların SSB kaplamalarda kullanımına yönelik uygunluk analizi yapılmıştır.

Bulgular—Deneysel sonuçlar, GDA’ların organik madde ve sülfat içeriği bakımından standart gerekliliklerini sağladığını ortaya koymuştur. Buna karşılık, yüksek su emme kapasitesi, düşük birim hacim ağırlığı ve özellikle donma–tuz etkilerine karşı sınırlı dayanım sergilemeleri önemli dezavantajlar olarak belirlenmiştir. Bu olumsuzlukların, GDA’ların gözenekli mikro yapısı ve bağlı harç fazının varlığı ile ilişkili olduğu değerlendirilmiştir.

Sonuç—Çalışma kapsamında, GDA’ların SSB kaplamalarda tamamen dışlanması yerine, uygun tane fraksiyonları seçilerek ve kontrollü ikame oranları kullanılarak yol üstyapı tasarımlarında değerlendirilebileceği sonucuna varılmıştır. Bu yaklaşımın doğal agrega tüketimini azaltabileceği, inşaat ve yıkıntı atıklarının geri kazanımını teşvik edebileceği ve karbon ayak izinin düşürülmesine katkı sağlayabileceği öngörülmektedir. Ayrıca ileri çalışmalar kapsamında, GDA içeren SSB karışımlarının mekanik performansının, saha koşullarındaki uzun dönem davranışının ve çevresel ve ekonomik etkilerinin detaylı olarak araştırılması önerilmektedir.

Anahtar Kelimeler

• Geri dönüşüm agregası
• silindirle sıkıştırılmış beton yol kaplaması
• agrega şartnamesi
• sürdürülebilirlik

Destekleyen Kurum

Türkiye Bilimsel ve Teknolojik Araştırma Kurumu

Proje Numarası

125M941, 124M623

Evaluation of the usability of recycled concrete aggregates under roller compacted concrete pavement specifications in Türkiye

Öz

Context—This study experimentally evaluates the feasibility of using recycled concrete aggregates (RCA) obtained from construction and demolition waste (CDW) in roller-compacted concrete (RCC) pavements within the framework of national and international standards. Considering the environmental impacts and resource limitations associated with the extraction and processing of conventional natural aggregates, the utilization of RCA in infrastructure applications offers significant potential in terms of sustainability. However, the heterogeneous nature of RCA, the presence of adhered mortar, and their variable physical properties introduce performance uncertainties, particularly in durability-demanding applications such as road pavements. Therefore, comprehensive characterization of RA from different sources, assessment of their compliance with standard requirements, and identification of their practical utilization limits are of critical importance.

Objective—The primary objective of this study is to assess the technical applicability of RCA derived from CDW in RCC pavements, which have become increasingly widespread in Türkiye, in accordance with the Turkish RCC Pavement General Technical Specifications and aggregate requirements reported in the international literature. In addition, the study aims to identify threshold values of RCA in terms of durability-related and physical performance parameters.

Method—RCAs obtained from different sources were subjected to comprehensive physical and chemical characterization, including particle size distribution, fines content, water absorption, bulk density, sulfate content, and organic matter content. Furthermore, Los Angeles abrasion, freeze–thaw resistance, and sulfate soundness tests in accordance with ASTM C88 were conducted to evaluate the mechanical integrity and long-term durability potential of the aggregates. The experimental results were compared with relevant standard limits to determine the suitability of RCA for RCC pavement applications.

Results—The experimental findings indicated that RCA satisfied standard requirements in terms of organic matter and sulfate content. However, high water absorption capacity, low bulk density, and limited resistance to freeze–thaw and salt exposure were identified as major disadvantages. These deficiencies were primarily attributed to the porous microstructure of RCA and the presence of adhered mortar.

Conclusion—The results demonstrate that, rather than being entirely excluded from RCC pavements, RCA can be incorporated into pavement designs through appropriate particle size selection and controlled replacement ratios. This approach has the potential to reduce natural aggregate consumption, promote the recycling of construction and demolition waste, and contribute to lowering the carbon footprint of pavement systems. Future studies are recommended to further investigate the mechanical performance, long-term field behavior, as well as the environmental and economic impacts of RCC mixtures incorporating recycled aggregates.

Anahtar Kelimeler

• Recycled concrete aggregate
• roller-compacted concrete pavement
• aggregate specification
• sustainability

Destekleyen Kurum

Scientific and Technological Research Council of Türkiye

Proje Numarası

125M941, 124M623

Kaynakça

1. A. Mardani, S. H. Bayqra, S. Özen, Z. A. Faqiri, K. Ramyar, “Properties of Materials Used in Roller Compacted Concrete Mixtures”, International Journal of Engineering Research and Development, 12(1), 61-72, 2020. https://doi.org/10.29137/umagd.569501.
2. E. Şengün, “Mekanistik-Ampirik Tasarım Yaklaşımıyla Silindirle Sıkıştırılmış Beton Yol Performans Değerlendirmesi: Ankara Temelli Yolu Örneği”, Black Sea Journal of Engineering and Science, 7(6), 1155-1162, 2024. https://doi.org/10.34248/bsengineering.1538930.
3. Türk Çimento, “SSB Yollar Genel Teknik Şartnamesi”, https://www.turkcimento.org.tr/uploads/pdf/SSB_Yollar_Genel_Teknik_%C5%9Eartnamesi2.pdf (19.12.2025).
4. Türk Çimento, “SSB Yollar Bakım Onarım Rehberi”, https://www.turkcimento.org.tr/uploads/pdf/SSB_Yol_Bak%C4%B1m_Onar%C4%B1m_Rehberi.pdf (19.12.2025).
5. Türk Çimento, “SSB Yollar: Tasarım Rehberi”, https://www.turkcimento.org.tr/uploads/pdf/SSB_Yollar_Tasar%C4%B1m_Rehberi.pdf (19.12.2025).
6. Türk Çimento, “SSB Yollar: Üretim ve Taşıma”, https://www.turkcimento.org.tr/uploads/pdf/SSB_Yollar_%C3%9Cretim_ve_Ta%C5%9F%C4%B1ma.pdf (19.12.2025).
7. Türk Çimento, “Silindirle Sıkıştırılmış Beton (SSB) Yollar: Serme ve Sıkıştırma”, https://www.turkcimento.org.tr/uploads/pdf/Silindirle_S%C4%B1k%C4%B1%C5%9Ft%C4%B1r%C4%B1lm%C4%B1%C5%9F_Beton_(SSB)_Yollar-_Serme_ve_S%C4%B1k%C4%B1%C5%9Ft%C4%B1rma.pdf (19.12.2025).
8. J. Xiao, Q. Deng, M. J. Hou, J. Y. Shen, O. Gencel, “Where are demolition wastes going: reflection and analysis of the February 6, 2023 earthquake disaster in Turkey”, Low-carbon Materials and Green Construction, 1(1), 17, 2023. https://doi.org/10.1007/s44242-023-00017-3.

9. G. Bilgen, “Sürdürülebilir Çevre Kavramı Çercevesinde İnşaat ve Yıkım Atıkları”, Mühendislik ve Multidisipliner Yaklaşımlar, A. Güllü, S. Yalçınkaya, Ed., İstanbul, Türkiye, Güven Plus Grup A.Ş. Yayınları, 2021, 403-433.
10. M. Etxeberria, E. Vázquez, A. Marí, M. Barra, “Influence of amount of recycled coarse aggregates and production process on properties of recycled aggregate concrete”, Cement and Concrete Research, 37(5), 735-742, 2007. https://doi.org/10.1016/j.cemconres.2007.02.002.
11. L. Courard, F. Michel, P. Delhez, “Use of concrete road recycled aggregates for Roller Compacted Concrete”, Construction and Building Materials, 24(3), 390-395, 2010. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2009.08.040.
12. İ. Kiliç, S. G. Gök, “Silindirle Sıkıştırılmış Atık Beton Agregasının Silindirle Sıkıştırılmış Beton Üretiminde Yeniden Değerlendirilmesi”, Bitlis Eren Üniversitesi Fen Bilimleri Dergisi, 10(3), 999-1008, 2021. https://doi.org/10.17798/bitlisfen.877421.
13. İ. Kiliç, S. G. Gök, “Investigation of Freeze-Thaw Resistance of Roller Compacted Concretes Produced with Different Aggregates”, Journal of the Institute of Science and Technology, 11(4), 2849-2859, 2021. https://doi.org/10.21597/jist.908579.
14. S. G. Gök, I. Kilic, O. Sengul, “Properties of alkali-activated roller compacted concretes produced from waste aggregates”, Cement Wapno Beton, 26(4), 352-363, 2021. https://doi.org/10.32047/CWB.2021.26.4.7.
15. Türk Standartları Enstitüsü, “Beton Agregaları (Aggregates for Concrete)”, Ankara, Türkiye, TS 706 EN 12620, 2009.
16. European Ready Mixed Concrete Organization, “ERMCO Guide to Roller Compacted Concrete for Pavements”, Brüksel, Belçika, 2013.
17. Highways England, “Road Pavements - Concrete Materials”, Londra, England, MCHW Volume 1, Series 1000, 2006.
18. RCC Pavements Council, “Specification for Roller-Compacted Concrete Pavements as Exposed Wearing Surface”, Greenville, USA, 2021.
19. AASHTO, “Standard Specification for Fine Aggregate for Hydraulic Cement Concrete”, Washington, D.C., USA, AASHTO M 6, 2008.
20. AASHTO, “Standard Specification for Coarse Aggregate for Hydraulic Cement Concrete”, Washington, D.C., USA, AASHTO M 80, 2011.
21. ASTM International, “Specification for Concrete Aggregates”, West Conshohocken, USA, ASTM C33/C33M-18, 2018.
22. Türk Standartları Enstitüsü, “İnşaat Mühendisliği İşleri ve Yol Yapımında Kullanılan Bağlayıcısız ve Hidrolik Bağlayıcılı Malzemeler için Agregalar (Aggregates for Unbound and Hydraulically Bound Materials for Use in Civil Engineering Work and Road Construction)”, Ankara, Türkiye, TS EN 13242, 2009.
23. ASTM International, “Test Method for Sieve Analysis of Fine and Coarse Aggregates”, West Conshohocken, USA, ASTM C136/C136M-19, 2019.
24. Türk Standartları Enstitüsü, “Agregaların Mekanik ve Fiziksel Özellikleri için Deneyler - Bölüm 6: Tane Yoğunluğunun ve Su Emme Oranının Tayini (Tests for Mechanical and Physical Properties of Aggregates - Part 6: Determination of Particle Density and Water Absorption)”, Ankara, Türkiye, TS EN 1097-6, 2022.
25. Türk Standartları Enstitüsü, “Agregaların Geometrik Özellikleri için Deneyler - Bölüm 9: İnce Tanelerin Tayini - Metilen Mavisi Deneyi (Tests for Geometrical Properties of Aggregates - Part 9: Assessment of Fines - Methylene Blue Test)”, Ankara, Türkiye, TS EN 933-9, 2022.
26. Türk Standartları Enstitüsü, “Agregaların Kimyasal Özellikleri için Deneyler - Bölüm 1: Kimyasal Analiz”, Ankara, Türkiye, TS EN 1744-1, 2013.
27. Türk Standartları Enstitüsü, “Agregaların Mekanik ve Fiziksel Özellikleri için Deneyler - Bölüm 2: Parçalanma Direncinin Tayini için Metotlar”, Ankara, Türkiye, TS EN 1097-2, 2020.
28. ASTM International, “Test Method for Resistance of Concrete to Rapid Freezing and Thawing”, West Conshohocken, USA, ASTM C666/C666M-15, 2015.
29. ASTM International, “Test Method for Soundness of Aggregates by Use of Sodium Sulfate or Magnesium Sulfate”, West Conshohocken, USA, ASTM C88/C88M-13, 2013.
30. C. J. Zega, Y. A. Villagrán-Zaccardi, A. A. Di Maio, “Effect of natural coarse aggregate type on the physical and mechanical properties of recycled coarse aggregates”, Materials and Structures, 43(1-2), 195-202, 2010. https://doi.org/10.1617/s11527-009-9480-4 .
31. J. de Brito, N. Saikia, Recycled Aggregate in Concrete: Use of Industrial, Construction and Demolition Waste, Dordrecht, Netherlands, Springer Science & Business Media, 2012.
32. ASTM International, “Test Method for Materials Finer than 75-m (No. 200) Sieve in Mineral Aggregates by Washing”, West Conshohocken, USA, ASTM C117/C117M-17, 2017.
33. Z. H. Duan, C. S. Poon, “Properties of recycled aggregate concrete made with recycled aggregates with different amounts of old adhered mortars”, Materials & Design, 58, 19-29, 2014. https://doi.org/10.1016/j.matdes.2014.01.044.
34. Z. F. Zhao, S. Remond, D. Damidot, W. Y. Xu, “Influence of fine recycled concrete aggregates on the properties of mortars”, Construction and Building Materials, 81, 179-186, 2015. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2015.02.037.
35. B. Mazhoud, T. Sedran, B. Cazacliu, A. Cothenet, J.-M. Torrenti, “Influence of residual mortar volume on the properties of recycled concrete aggregates”, Journal of Building Engineering, 57, 104945, 2022. https://doi.org/10.1016/j.jobe.2022.104945.