Polipropilen lif boyutlarının asfalt aşınma tabakası taşıma kapasitesine etkilerinin incelenmesi
Investigation of the effects of polypropylenefiber dimensions on asphalt wearing layercarrying capacity
Yazar: NİLAY YİĞİT
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ HAKAN ASLAN
Sakarya Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2020
Konu: İnşaat Mühendisliği = Civil Engineering

Özet:
Yol kaplama türleri arasında yer alan esnek üstyapı kaplamaları Türkiye'de diğer kaplama türlerine oranla daha çok tercih edilerek öne çıkmaktadır. Esnek üstyapı kaplaması olarak kullanılan asfalt kaplamada doğal koşullar, yüksek sıcaklık ve uzun yükleme sürelerinin etkisiyle deformasyonlara karşı direnç azalmakta ve başta tekerlek izi olmak üzere birçok deformasyon oluşmaktadır. Alt temel deformasyonları, yollarda yapılan altyapı çalışmaları, tamiratlar,  ağır trafik yükleri ve benzeri birçok uygulama yolun geometrik standartlarını olumsuz etkilemekte ve ekonomik kayıplara neden olmaktadır. Bitümlü sıcak karışımlarda tekerlek izi oluşumuna ve yol deformasyonunun önüne geçebilmek için birçok katkı maddesi kullanılmaktadır. Bu katkı maddelerinden bir kısmı bitümü modifiye ederek karışım özelliklerini iyileştirirken, doğrudan karışıma katılan bazı katkı maddeleri ise kaplamanın mühendislik özelliklerini iyileştirmektedir.

Bu çalışmada; fiziksel ve yüksek mekanik özellikleri nedeniyle inşaat sektöründe ve farklı alanlarda kullanılan termoplastik bir malzeme olan Polipropilen lifler dört farklı boyutta ( 6, 12, 19 ve 54 mm uzunluklarında) ve %0,5 ile %2,5 arasında %0,5 arttırılarak 5 farklı karışım oranlarında asfalt aşınma tabakasında doğrudan kullanılmıştır. Marshall deneyi için 80 adet 3 nokta kiriş eğilme deneyi için 100 adet katkılı numuneler ve referans numuneleri üretilip mühendislik özellikleri karşılaştırılmış, eğilme dayanımı ve kırılma davranışı üzerine etkileri araştırılmıştır.

Kiriş eğilme test sonuçları, çalışılan propilen (PP) liflerin aşınma tabakasına mukavemet açısından önemli katkı sağlamadığı fakat tabakanın bozulmadan daha fazla sehim yapabileceklerini göstermiştir. 19 mm ve 12 mm PP lif katkıları ile güçlendirilmiş aşınma tabakalarının katkısız olanlarla eş değer çekme mukavemetlerine sahip oldukları tespit edilmiştir. Ayrıca, kiriş eğilme test sonuçlarında kullanılan formülün tek başına yanıltıcı olabileceği, maksimum tekil yükün de değerlendirmeye alınması gerektiği belirlenmiştir. 3 nokta kiriş eğilme test sonuçlarının aksine 12 ve 19 mm PP lif katkılı numunelerin stabilite değerleri, PP lif katkısız numunelere göre daha yüksek elde edilmiştir.  Alttaki tabakanın sağlam olması şartıyla 19 ve 12 mm PP liflerin aşınma tabakalarında kullanılmasının faydalı olacağı tespit edilmiştir.

Anahtar kelimeler: Asfalt Aşınma Tabakası, Polipropilen Lif, Deformasyon, Marshall Stabilite, 3 Noktalı Kiriş Eğilme Testi

Abstract:
Located between pavement types of flexible pavement compared with other types of coatings in Turkey was more preferable excels. Asphalt pavement, which is used as a flexible pavement coating, decreases resistance to deformations due to natural conditions, high temperatures and long loading times, and many deformations occur, especially wheel tracks. Sub-base deformations, infrastructure works on roads, repairs, heavy traffic loads and many similar applications negatively affect the geometric standards of the road and cause economic losses. Many additives are used in bituminous hot mixtures to prevent the formation of traces and road deformation. While some of these additives improve the mixture properties by modifying the bitumen, some additives directly added to the mixture improve the engineering properties of the coating.

In this study; Polypropylene fibers, which is a thermoplastic material used in the construction industry and in different fields due to its physical and high mechanical properties, are produced in four different sizes (6, 12, 19 and 54 mm lengths) and 5 different products with an increase of 0.5% between 0.5% and 2.5%. It was used directly in the asphalt wear layer in mixing ratios. For the Marshall test, 100 samples with additives and reference samples were produced for 80 pieces of 3 point beam bending tests, their engineering properties were compared and their effects on bending strength and fracture behavior were investigated.

Beam bending test results showed that the propylene (PP) fibers studied did not contribute significantly to the wear layer in terms of strength, but they could make more deflection without deteriorating the layer. It has been determined that wear layers reinforced with 19 mm and 12 mm PP fiber additives have tensile strength equivalent to those without additives. In addition, it was determined that the formula used in the beam bending test results could be misleading by itself, and the maximum single load should also be taken into consideration. Contrary to the 3 point beam bending test results, the stability values of 12 and 19 mm PP fiber added samples were higher than those without PP fiber. It has been determined that the use of 19 and 12 mm PP fibers in wear layers will be beneficial provided that the underlying layer is strong.

Keywords: Asphalt Wear Layer, Polypropylene Fiber, Deformation, Marshall Stability, 3-Point Beam Flexure Test