Stone mastik asfalt karışımlarının etüdü /
Yazar: YÜKSEL TAŞDEMİR
Danışman: PROF. DR. EMİNE AĞAR
İstanbul Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 1998
Konu: İnşaat Mühendisliği = Civil Engineering
Dizin: Asfalt karışımları = Asphalt mixture ; Kara yolları = Highways ; Ulaştırma = Transportation ; Üst yapı = Pavement

Özet:
ÖZET Stone Mastik Asfalt (SMA) karışımlarının incelendiği bu çalışmanın amacı, mineral filler tipi değişiminin ve katkı maddesi kullanımının, SMA karışımlarının mekanik özellikleri üzerindeki etkisini araştırmaktır. Çalışma dört ana bölümden oluşmaktadır. Giriş kısmı olan birinci bölümde, artan trafik hacmi, dingil yükleri ve lastik iç basınçları nedeniyle yollarda meydana gelen tekerlek izi oluşumunu azaltmak ve bu trafik etkileriyle servis ömrü kısalan yolların, servis ömrünü artırmak için, yeni bir kaplama türüne gereksinim duyulduğu vurgulanmış, SMA kaplamalar çözüm olarak sunulmuştur. Esnek yol üstyapılarında meydana gelen bozulmalar, genellikle birbirlerinin sebep ve sonucudurlar. Dolayısıyla zincirleme olarak ilerleyici karakterdedirler. Bu nedenle, esnek yol üstyapılarında meydana gelen bozulmaların daha iyi anlaşılabilmesi için, bozulmaların nedenleri ve türleri anlatılmış, SMA kaplamaların, bozulmalara karşı etkisi değerlendirilmiştir İkinci bölümde, SMA karışımlar ayrıntılı olarak tanıtılmıştır. Karışımda kullanılan malzemelerin üzerinde durularak, karışımın tasarımı, üretilmesi ve sıkıştırılması hakkında bilgiler verilmiştir. Bölüm sonunda SMA kaplamaların üstünlükleri ve sakıncaları hakkında açıklamalar yapılmıştır. Üçüncü bölümde, diğer ülkelerdeki SMA karışımlarının uygulamaları anlatılmış ve dış ülkelerdeki laboratuvar çalışmalarına değinilmiştir. Deneysel çalışmaları içeren dördüncü bölümde, dört değişik karışım hazırlanmıştır. Birinci seçenekte, aşınma C tipi gradasyonları içerisinde kalacak şekilde üretilen beton asfalt karışımın Marshall stabilitesi 1333 kgf ölçülmüştür. İkinci seçenekte, katkı maddesi olarak karışım ağırlığına göre %0.3 oranında selüloz fiber (arbocel) ve mineral filler olarak portland çimentosu kullanılarak hazırlanan SMA karışımının Marshall stabilitesi 674 kgf olarak bulunmuştur. Üçüncü seçenekte, ikinci seçenekten farklı olarak selüloz kullanılmadan SMA karışımı hazırlanmış, Marshall stabilitesi de 670 kgf tesbit edilmiştir. Dördüncü seçenekte ise ikinci seçenekten farklı olarak, mineral filler olarak taştozu kullanılmış ve 644 kgf luk Marshall stabilitesi değeri elde edilmiştir. SMA karışımları, FHWA (Federal Highway Administration) tarafından hazırlanan taslak şartname sınırları içerisinde kalacak şekilde hazırlanmıştır. Deney sonuçlarına göre, Marshall metodunun, SMA karışımlarının yoldaki stabilitesini ifade edemeyeceği belirlenmiştir. Ayrıca fiber kullanımının, SMA karışımlarının mekanik özellikleri üzerinde etkisi olmadığı, portland çimentosunun ise taştozuna göre, stabiliteyi artırdığı ortaya çıkmıştır. Seçeneklerdeki optimum bitümlü bağlayıcı oranlarının belirlenmesinden sonra, her bir karışım için 3 'er numune hazırlanmış ve indirekt çekme testi uygulanmıştır. Test sonucunda, dört değişik karışımın esneklik modülleri arasında belirgin bir fark görülmemiştir. Ama her bir seçenekteki numunelerin esneklik modüllerinin, kendi aralarında, oldukça değişken olduğu tesbit edilmiştir. Sonuçta, Marshall testi ve indirekt çekme testinin SMA karışımlarının özelliklerini yansıtmadığı tesbit edilmiş bu testlerin yerine SMA karışımlarının hacimsel özelliklerini ölçebilen testler önerilmiştir. XVI

Abstract:
SUMMARY Due to the increase of the population and the economic activities of countries, the demands on roads increase year by year. Traffic loads have been increased becase of the increasing of traffic volumes, axle loads, and tire pressures. For that reason, existing asphalt pavement that had served for many years under traffic without undergoing any rutting have started to rut under the increased traffic. Further, new pavement layers which were made with conventional hot mix asphalt, both on new construction and on resurfacing projects, have suffered significiant permanent deformation within a few years of being opened the traffic [8]. Therefore to prevent permanent deformation or rutting new mixture which is called Stone Matrix Asphalt has been improved. In this study physical and mechanical properties of Stone Matrix Asphalt are examined, to introduce new mixture. This study consists of 4 main parts. In the first chapter pavement distresses are presented with reasons to explain why we need new asphalt mixtures. In the second chapter Stone Matrix Asphalt pavements and mixtures are clarified comprehensively. SMA mixtures consists of a large coarse aggregate content, fine aggregate, high filler content, asphalt cement with or without a modifier and usually a cellulose or mineral fiber. These mixtures contain a large coarse aggregate content (approximately 70 percent) and enough fine aggregate to help fill the voids in the coarse aggregate. The strength of this mix is gained from stone on stone contact. This mix is designed to have 3-4 percent air voids, and it has a relatively high asphalt content due to the high amount of voids in the mineral aggregate. The mix contains a high filler content (approximately 10 percent passing the 0.075 mm sieve), and it typically contains a polymer in the asphalt cement. This mixture has a surface apperance similar to that of an open graded friction course, however it has low in place air voids similar to that of a dense graded hot mix asphalt (HMA) [6]. Stone Matrix Asphalt (SMA) mixtures, which has been used in Europe for approximately 30 years was first developed to provide resistance to abrasion by studded tires. In the 1970s, studded tires were banned in Germany, and the use of SMA mixtures declined because of the higher material and construction costs and there no longer appeared to be a critical need for these mixtures. Rutting of hot mix asphalt (HMA) became a bigger problem in Germany in the 1980s due to the increased tire pressure, wheel loads, and traffic volume, and SMA mixtures began to be used again. Studded tires have continued to be used in Sweden, and SMA mixtures have continued to provide good performance under these severe loading conditions. [6] SMA is now in regular use for surface courses in Germany, Austria, Belgium, United States, Holland and the Scandinavian countries. Japan has also started to use SMA paving mixtures, as well, with good success [7], The gradation of the aggregate used in a stone matrix asphalt mixture is considerably different from that used in a dense graded asphalt concrete mix. The XVll