Geri kazanılmış asfalt kaplamadan elde edilen agregaların çimento esaslı harçların davranışı üzerindeki etkileri
The effects of reclaimed asphalt pavement aggregates on the behavior of cement-based mortars
Yazar: SEFA GÜNDOĞDU
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ YAVUZ ABUT
Yalova Üniversitesi / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / Ulaştırma Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Ulaştırma ve Lojistik Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2023
Konu: Trafik = Traffic ; Ulaşım = Transportation ; İnşaat Mühendisliği = Civil Engineering

Özet:
Geri kazanılmış asfalt kaplama (RAP) genel olarak bitümlü sıcak karışımlarda bileşenlerden biri olarak değerlendirilmektedir. Özellikle RAP malzemesinin içerdiği bitüm, bu tercihin temel etkenlerinden birisidir. Söz konusu malzemenin alternatif bir alanda kullanılabilirliğinin araştırılması konusunda yapılan çalışmalardan birisi de ince olarak hazırlanmış RAP malzemesinin çimento harcı ile oluşturduğu karışımlardır. Bu tez çalışması kapsamında, çimento miktarı sabit (400 kg/m3) ve su/çimento oranı sabit (0,60) olmak üzere, RAP oranları değiştirilerek altı farklı karışım oluşturulmuştur. %0, %20, %40, %60, %80 ve %100 oranlarında 0-4 mm boyutundaki RAP malzeme, aynı boyutlardaki doğal kuma ikame edilerek, sırasıyla kıvam (yayılma), eğilme dayanımı, basınç dayanımı, birim ağırlık, su emme, kılcallık, kuruma rötresi, ultrasonik ses dalgası yayılma hızı (UPV) ve enerji yutma kapasitesi (tokluk) deneyleri gerçekleştirilmiştir. Deneysel bulgulara göre, karışımlarda ciddi bir kıvam kaybının gerçekleşmediği, eğilme ve basınç dayanımının kür süresi ile artış gösterdiği, fakat artan RAP içeriğinin her iki dayanım gelişimi üzerinde negatif bir etki yarattığı tespit edilmiştir. Birim ağırlık, RAP miktarına bağlı olarak sürekli düşme eğilimi göstermesine karşın, su emme miktarı %80 RAP içeriğine kadar artmış, daha sonra düşme eğilimine geçmiştir. Bütün numunelerde kılcallık özelliklerinin su emme davranışı ile benzer olduğu tespit edilmiştir. Kuruma rötresi gelişiminin, RAP oranı arttıkça genellikle artma eğiliminde olduğu gözlenmiş, RAP içermeyen kontrol numunelerinde boy kısalması 112. gün sonunda %0,075 iken, %100 RAP içeren numunelerde yaklaşık 4 kat artışla %0,288 mertebesinde kaydedilmiştir. Artan RAP içeriği bütün numunelerde %0,200-0,288 aralığında kuruma rötresine neden olmuştur. UPV deney bulgularına göre, %80 ve %100 RAP içerikli numunelerin "orta", diğer numune gruplarının ise "iyi" beton sınıfına girebileceği sonucuna varılmıştır. RAP kullanılmayan kontrol karışımlarında kırılma enerjisi 0,0444 N/mm düzeyindeyken, %60 ve %80 RAP kullanılması durumunda kırılma enerjisi düzeyindeki gelişme yaklaşık %12 artışla sırasıyla 0,0500 N/mm ve 0,0496 N/mm düzeyinde hesaplanmıştır. Kırılma enerjisinin eğilme dayanımına oranının bir süneklilik parametresi olarak değerlendirilmesi durumunda ise, RAP kullanımının her türlü senaryoda %5,5-%60 aralığında pozitif bir katkısının olabileceği gözlenmiştir. Elde edilen tüm deney sonuçları göstermektedir ki, RAP malzemesi eğilme ve basınç dayanımı gibi önemli özelliklerde azalmaya neden olsa da belirli kalitedeki beton üretiminde alternatif olabilecek bir malzemedir. RAP'in enerji yutma kapasitesindeki önemli katkısı ise bu malzemenin atık olarak değerlendirilmesinden ziyade, iyileştirici malzeme olarak itibar görmesine neden olacak seviyededir. Özellikle beton bariyer gibi enerji sönümleme ihtiyacı yüksek olan yapılar, rijit üstyapılarda esnekliğin sağlanmasının istendiği kaplama durumları, deprem izolatörleri, dayanımdan ziyade hafifliğin, sünekliğin ve tokluğun istendiği yapı elamanlarında RAP malzemesinin kontrollü deneyler ışığında çimento harcı içeriğinde kullanılabileceği kanaatine varılmıştır.

Abstract:
Reclaimed Asphalt Pavement (RAP) is generally considered as one of the components in bituminous hot mixtures. The presence of bitumen in RAP is particularly one of the main factors for this preference. One of the research efforts to explore the alternative use of this material is the investigation of mixtures prepared with finely crushed RAP and cement mortar. In this thesis, six different mixtures were created by varying the RAP content while keeping the cement content constant (400 kg/m3) and the water-to-cement ratio constant (0.60). RAP with particle sizes of 0-4 mm were substituted for natural sand of the same size in proportions of 0%, 20%, 40%, 60%, 80%, and 100%. Tests were conducted to evaluate the workability (spread), flexural strength, compressive strength, unit weight, water absorption, capillarity, drying shrinkage, ultrasonic pulse velocity (UPV), and energy absorption capacity (toughness) of the mixtures. According to the experimental findings, it was determined that there was no significant loss of workability in the mixtures, and the flexural and compressive strengths increased with curing time, but increasing RAP content had a negative effect on both strength developments. While the unit weight showed a continuous decrease with increasing RAP content, the water absorption increased up to 80% RAP content and then started to decline. The capillary properties of all specimens were found to be similar to their water absorption behavior. The development of drying shrinkage generally increased as the RAP content increased. The control specimens without RAP showed a shrinkage of 0.075% at the end of 112 days, while specimens with 100% RAP recorded an approximately fourfold increase to 0.288%. Increased RAP content resulted in drying shrinkage ranging from 0.200% to 0.288% in all specimens. According to the UPV test results, it was concluded that specimens with 80% and 100% RAP content could be classified as "medium," while the other specimen groups could be classified as "good" concrete class. In the control mixtures without RAP, the fracture energy was 0.0444 N/mm, while with 60% and 80% RAP utilization, an improvement in fracture energy level was calculated to be approximately 12% with values of 0.0500 N/mm and 0.0496 N/mm, respectively. When the ratio of fracture energy to flexural strength was evaluated as a ductility parameter, it was observed that the use of RAP could have a positive contribution ranging from 5.5% to 60% in all scenarios. The results of all the experiments indicate that RAP, despite causing a decrease in important properties such as flexural and compressive strength, can be an alternative material in the production of concrete with certain quality. The significant contribution of RAP in energy absorption capacity is at a level that would make this material be considered as an enhancing material rather than being treated as waste. In particular, structures with high energy dissipation requirements such as concrete barriers, surface coatings where flexibility is desired in rigid pavements, seismic isolators, and structural elements where lightweight, ductility, and toughness are desired rather than strength, it is concluded that RAP can be used in cement mortar content based on controlled experiments.