Geri kazanılmış geofoam blok dolgular için esnek üst yapı imalatlarında geri kazanılmış asfalt agregasının kullanımının prototip modeller ile incelenmesi
Investigation of flexible pavement configuration for geofoam block embankments composed of re-used geofoam blocks and re-used asphalt pavement aggregates by prototype models
Yazar: FURKAN AKYOL
Danışman: PROF. DR. ABDULLAH TOLGA ÖZER
Gebze Teknik Üniversitesi / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2024
Konu: Ulaşım = Transportation ; İnşaat Mühendisliği = Civil Engineering

Özet:
Geri dönüştürülmüş malzemeler hayatımızın birçok noktasına nüfuz etmiş bulunmaktadır. Gittikçe artan çevre sorunlarının azaltılmasına yönelik geri dönüşüm çözümleri inşaat mühendisliği uygulamalarında da gündeme gelmektedir. Bu kapsamda, karayolu projelerinde yenilenebilir malzemelerin kullanımı her geçen gün artmaktadır. Ülkemizde karayolları esnek üst yapı uygulamaları hem uluslararası hem de Karayolları Genel Müdürlüğünce (KGM) yayınlanan yönetmelik ve şartnameler ışığında inşa edilmektedir.  Geleneksel esnek üst yapılar bitümlü sıcak kaplama, BSK, (Aşınma+ Binder + Bitümlü temel), plentmiks temel (PMT) ve plentmiks alttemel (PMAT) katmanlarından oluşmaktadır. Geleneksel üstyapı modellerinin dışında geri dönüştürülebilir/kazanabilir malzemeler kullanılarak yenilikçi esnek üst yapı konfigürasyonlarının tasarlanması döngüsel ekonomi ve sürdürülebilirlik açısından önem teşkil etmektedir. Geofoam blokların yol dolgusu olarak geri kazanabilme potansiyeli olması sebebiyle çevre sorunlarının azaltılmasına hem de iş gücünün ekonomik kullanımına katkı sağlayabileceği düşünülmektedir. 
Bu çalışmada, İstanbul Büyükşehir Belediyesince (İBB) Beylikdüzü'ndeki bir kavşak düzenlemesi için inşa edilen servis yolunun bir kısmında geleneksel yol esnek üstyapı modeli ile alternatif üst yapı modeli performansları karşılaştırılarak incelenmiştir.
Gebze Teknik Üniversitesinde (GTÜ) yürütülen bir TÜBİTAK projesi kapsamında geofoam blok yol dolguları için farklı esnek üstyapıların performansları prototip modellerle incelenmiştir. GTÜ'de yürütülen çalışmada gerçek dinamik ve tekrarlı trafik yüklerinin uygulanarak yaklaşık 21.000 ESAL geçişi yapılan esnek üst yapı ve geofoam bloklar sökülerek geri kazanılmıştır.  Bu çalışmadan alınan geri kazanılmış geofoam bloklar, İBB Yol Bakım ve Onarım Müdürlüğü şantiye sahasından temin edilen kazınmış asfalt kaplama (RAP) agregası ve plentmiks temel tabakası (PMT) ile oluşturulan iki farklı esnek üstyapı konfigürasyonu, Beylikdüzü projesi kapsamında imal edilen servis yolunda 8'er metre uzunluğunda ve üç metre genişliğinde inşa edilmiştir. PMT katmanının içerisinde ağırlıkça optimum kullanılacak RAP agregası yüzdesi laboratuvarda fiziksel, kompaksiyon ve mekanik özellik deneyleri ışığında belirlenmiştir. 
İlk prototip esnek üst yapı konfigürasyonu BSK ve ağırlıkça yaklaşık %20 oranında RAP ile karıştırılmış PMT tabakasından oluşturulmuştur. İkinci konfigürasyonda ise, geleneksel esnek üstyapıları temsil etmesi için, BSK ve PMT kullanılmıştır. BSK imalatları öncesinde esnek üst yapının deformasyon modülleri Plaka Yükleme Testleri (PLT) ile belirlenmiştir. İki esnek üst yapı modelinin servis yükleri altındaki performansı incelemek amacı ile servis yolu trafiğe açılmadan önce yüzey kot bilgileri alınmış ve trafik yükleri altında tekerlek izi oluşumu yükleme sonunda alınan kotlar ışığında kaydedilmiştir. Ayrıca taşıt geçiş sayısı, geçiş hızları ve tipleri pnömatik trafik sayım hortumları kullanılarak bir veri günlükleyicisi tarafından kayıt altına alınmış ve analiz edilmiştir.
Elde edilen veriler ışığında hem geri kazanılmış geofoam blokların hem de RAP ile karıştırılan PMT'den oluşan esnek üst yapı konfigürasyonunun servis yollarının inşasında kullanılabilirliği ve gerçek dinamik ve tekrarlı trafik yüklerinin altında performansı kayıt altına alınarak değerlendirilmiştir.

Abstract:
Recycled materials have permeated many aspects of our lives. Recycling solutions aimed at reducing increasingly severe environmental issues are also being introduced in civil engineering applications. In this context, the use of renewable materials in highway projects is increasing day by day. In our country, flexible pavement applications for highways are constructed in light of both international regulations and the specifications published by the General Directorate of Highways (KGM). Traditional flexible pavements consist of layers such as hot mix asphalt (HMA) (wearing + binder + bituminous base), plant-mix base (PMT), and plant-mix subbase (PMAT). Designing innovative flexible pavement configurations using recyclable/reusable materials outside traditional pavement models is significant for a circular economy and sustainability. Due to the potential of geofoam blocks to be re-used as road embankment material, it is thought that they can contribute to reducing environmental problems and the economic use of labor.
In this study, the performances of the traditional flexible pavement model and the alternative pavement model were compared and examined for a section of a service road constructed as part of an intersection arrangement in Beylikdüzü by the Istanbul Metropolitan Municipality (IMM). 
Within the scope of a TÜBİTAK project conducted at Gebze Technical University (GTU), the performances of different flexible pavements for geofoam block road embankments were examined using prototype models. In the study carried out at GTU, the flexible pavement and geofoam blocks, which underwent approximately 21.000 ESAL passes by applying real dynamic and repeated traffic loads, were dismantled. Geofoam blocks from this study, and reclaimed asphalt pavement (RAP) and plant-mix base (PMT) layers obtained from the IMM Road Maintenance and Repair Department construction site were used to create two different flexible pavement configurations, each built 8 meters long and 3 meters wide, within the scope of the Beylikdüzü project. The optimal percentage of RAP aggregates to be used by weight within the PMT layer was determined through laboratory tests on physical, compaction, and mechanical properties.
The first prototype flexible pavement configuration consisted of HMA and a PMT layer mixed with approximately 20% RAP by weight. In the second configuration, HMA and PMT were used to represent traditional flexible pavements. Before the HMA installations, the deformation moduli of the flexible pavement were determined with Plate Load Tests (PLT). To examine the performance of the two flexible pavement models under service loads, surface elevation data were taken before the service road was opened to traffic, and the rutting formation under traffic loads was recorded in light of the final elevations taken after loading. Additionally, the number of vehicle passes, their speeds, and types were recorded and analyzed by a data logger using pneumatic traffic counting hoses.
In light of the obtained data, the usability and performance of both re-used geofoam blocks and the flexible pavement configuration consisting of PMT mixed with RAP aggregates in the construction of service roads were recorded and evaluated under real dynamic and repeated traffic loads.