Mineral elyafların geri kazanılmış asfalt karışımın performansına olan etkisinin incelenmesi
Investigation of the effect of mineral fibers on the performance of recovered asphalt mixture
Yazar: DOLUNAY ZENGİN
Danışman: PROF. DR. SONER HALDENBİLEN
Pamukkale Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2024
Konu: İnşaat Mühendisliği = Civil Engineering
Dizin: Asfalt = Asphalt ; Superpave = Superpave ; Tekerlek izi = Rutting ; Çekme dayanımı = Tensile strength

Özet:
Asfalt karışımlarda geri dönüştürülmüş malzemelerin kullanılması, yalnızca doğal kaynakların sürdürülebilirliğini sağlamakla kalmaz, aynı zamanda ekonomik ve çevresel açıdan da olumlu faydalar sağlamaktadır. Tamamen geri dönüştürülebilir olan asfalt kaplamalar, inşaat aşamasında ve servis ömrü boyunca bitümün yaşlanması ve agregaların kırılması nedeniyle ortalama %10-%30 civarında sıcak geri kazanımda kullanılmaktadır. Karışımda kullanılan geri dönüştürülmüş asfalt kaplama oranı %25'i geçmediği takdirde karışımın performansında önemli bir değişiklik olmadığı, hatta kalıcı deformasyonlarda daha iyi bir performans gözlemlendiği görülmüştür. Çalışmada %0, %15, %30 ve %45 oranında geri kazanılmış asfalt kaplama (RAP) içeren asfalt karışımlara toplam agrega ağırlığının %0, %0,1 ve %0,3'ü oranında bazalt elyaf ilave edilerek 12 farklı karışım tasarımı hazırlanmıştır. Superpave hacimsel karışım tasarım yöntemi kullanılmıştır. RAP bitümü işlenmemiş bitüm ile modifiye edilmiş, gençleştirici kullanılmamıştır. Hazırlanan karışımların nem hassasiyetini ve dolaylı çekme mukavemetlerini ölçmek için Modifiye Lottman deneyi, kalıcı deformasyona karşı dayanımı ölçmek için de Hamburg tekerlek izi deneyi uygulanmıştır. Modifiye Lottman deneyi sonucunda RAP oranı arttıkça karışımın çekme mukavemetinin arttığı gözlemlenmiştir. Aynı zamanda bazalt elyaf oranının artması karışımın çekme mukavemetini de artırmıştır. En yüksek çekme mukavemeti %30 RAP ve %0,3 bazalt elyaf içeren karışımda gözlenmiştir. Tüm çekme mukavemeti oranları (TSR), şartnamenin gerektirdiği minimum %80 TSR değerini sağlamaktadır. Tekerlek izi performansını ölçmek için Hamburg tekerlek izi deneyi uygulanmıştır. Hamburg tekerlek izi deneyi, TSR deneyinde her RAP grubunda en iyi sonucu veren karışıma uygulanmıştır. Tekerlek izi deney sonucuna göre karışımdaki RAP içeriği arttıkça kalıcı deformasyona karşı dayanımın da arttığı donucuna varılmıştır. En düşük tekerlek izi derinliği %45 RAP %0,3 bazalt elyaf içeren numunede elde edilmiştir. Sıcak karışımlarda RAP kullanımının kaplama performansına olumsuz bir etkisi bulunmadığı aksine nem hassasiyeti ile tekerlek izi bakımından pozitif bir etkisi olduğu sonucuna varılmıştır. Karayolu Teknik Şartnamesinde %25 olarak belirtilen RAP oranının bazalt elyaflarla güçlendirilerek kaplama performansında bir düşüş yaşanmadan daha yüksek seviyelere çıkarılabileceği düşünülmektedir.
ANAHTAR KELİMELER: geri kazanılmış asfalt kaplama, Superpave, dolaylı çekme dayanımı, Hamburg tekerlek izi deneyi

Abstract:
Using recycled materials in asphalt mixtures not only ensures the sustainability of natural resources, but also offers positive economic and environmental benefits. Asphalt pavements, which are completely recyclable, are used on average around 10%-30% in hot recovery because of aging of the bitumen and breaking of the aggregates during the construction phase and service life. If the recycled asphalt coating rate used in the mixture is not more than 25%, there is no significant change in the performance of the mixture, even a better performance was observed in permanent deformations. 12 different mixture designs were prepared by adding 0%, 0.1% and 0.3% basalt fiber of total aggregate weight to asphalt mixtures containing 0%, 15%, 30% and 45% reclaimed asphalt pavement (RAP). Superpave volumetric mix design method was used. RAP bitumen modified with high penetration virgin bitumen and no rejuvenator was used. The modified Lottman test was applied to measure the moisture sensitivity and indirect tensile strength of the prepared mixtures, and the Hamburg rutting test was applied to measure the resistance to permanent deformation. As a result of the modified Lottman test, it was observed that the tensile strength of the mixture increased as the RAP ratio increased. At the same time, the increase in basalt fiber ratio also increased the tensile strength of the mixture. The highest tensile strength was observed in the mixture containing 30% RAP and 0.3% basalt fiber. All tensile strength ratios (TSR) provide the minimum 80% TSR value required by the specification. The Hamburg rutting test was applied to measure rutting performance. The Hamburg rutting test was applied to the mixture that gave the best results in each RAP group in the TSR test. According to the rutting test results, as the RAP content in the mixture increased, the resistance to permanent deformation also increased. The lowest rut depth was obtained in the sample containing 45% RAP and 0.3% basalt fiber. It was concluded that the use of RAP in hot mix asphalts does not have a negative effect on pavement performance, on the contrary, it has a positive effect in terms of moisture sensitivity and rutting. It is thought that the RAP rate, which is stated as 25% in the Highway Technical Specifications, can be increased to higher levels without a decrease in pavement performance by strengthening it with basalt fibers.
KEYWORDS: reclaimed asphalt pavement, Superpave, indirect tensile strength, Hamburg rutting test