Beton üstü asfalt kaplamalarda oluşan yansıma çatlaklarının incelenmesi
Investigation of reflective cracking of asphalt overlay on concrete pavements
Yazar: MEHMET TEVFİK SEFEROĞLU
Danışman: PROF. DR. MUHAMMET VEFA AKPINAR
Karadeniz Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2019
Konu: Ulaşım = Transportation ; İnşaat Mühendisliği = Civil Engineering

Özet:
Beton yollar üzerine yapılan ince asfalt kaplama yöntemlerinde en sık karşılaşan problemlerden biri derz bölgelerinde oluşan yansıma çatlaklarıdır. Literatürde, yansıma çatlaklarının önlenmesi amacıyla asfalt içerikli ara tabaka sistemleri ya da kaplama boyunca serilen güçlendirme elemanlarının uygulandığı bilinmektedir. Ancak bu yöntemler, bir süre sonra yenilenme ihtiyacı duymakta veya ekonomik olmayan sonuçlar doğurmaktadır.
Bu tez kapsamında, beton yolların sadece tam derz bölgelerinde kauçuk dolgu (RJF), çelik (SP) ve kauçuk levha (RP) güçlendirme malzemeleri kullanılarak beton üstü ince asfalt kaplamalarda meydana gelen yansıma çatlaklarının engellenmesi ya da geciktirilmesi üzerine araştırmalar yapılmıştır. Araştırmalar, sonlu elemanlar (SE) yöntemi ve arazideki gerçek yükleme koşullarının temsil edilebildiği Hızlandırılmış Yol Testi (HYT) tesisi kullanılarak gerçekleştirilmiştir. HYT tesisindeki beton yolun tam derz bölgeleri RJF, SP ve RP malzemeleriyle güçlendirildikten sonra üzeri 50 ve 100 mm kalınlığındaki ince asfaltla kaplanmıştır. Yol platformu iki ayrı şerit halinde hazırlandıktan sonra her bir şerit 1,192,000 ESAL karşılığı olan 100,000 geçişe tabi tutulmuştur. Deneyler süresince, asfalt kaplamada oluşan yansıma çatlakları, gerilme, düşey deplasman ve birim şekil değiştirme (BŞD) değerleri ölçülmüştür. SE yöntemiyle derz güçlendirme elemanlarının optimum genişlikleri tespit edilmiş, hareketli yük modeli kullanılarak HYT'de yapılan testler doğrulanmıştır.
Sonuçlar değerlendirildiğinde, asfalt kaplamada oluşan gerilmeler ve BŞD ölçümleri açısından en iyi derz güçlendirme yönteminin RJF olduğu tespit edilmiştir. Tam derz bölgelerinde yansıma çatlağı oluşumunun engellenmesi için 100 mm asfalt kalınlığının daha uygun olduğu, RP ve SP güçlendirme yöntemlerinin yansıma çatlağı oluşumunu engelleyemedikleri belirlenmiştir.

Abstract:
One of the most common problems encountered in thin asphalt overlays associated with joints in plain jointed concrete pavements is reflective cracking. It is known in the literature that asphalt-containing interlayer systems or reinforcing elements laid along the pavement are applied to prevent reflection cracks. However, these methods need renewal after a while or have non-economic results.
Within the scope of this thesis, studies are carried out to mitigate or delay reflective cracking of asphalt overlays over plain jointed concrete pavement construction joints through rubber filler (RJF), steel plate (SP) and rubber plate (RP) reinforcement materials. The researches were carried out using the Finite Element (FE) method and the Accelerated Pavement Test (APT) facility where real traffic loading conditions in the field can be represented. The construction joint areas of the concrete road pavement in the APT plant were reinforced with RJF, SP and RP materials and then covered with 50 and 100 mm thick asphalt overlays. After the road platform was prepared in two separate lanes, each lane was subjected to 100,000 passes, corresponding to 1,192,000 ESAL. The reflection cracks, vertical displacements, stresses and strains of asphalt overlays were measured during the experiments. The optimum widths of the joint reinforcement elements were determined by the FE method and using the moving load model, the tests performed at the APT facility were verified.
When the results were evaluated, it was found that the best joint reinforcement method was RJF in terms of stress and strain measurements. It was determined that 100 mm asphalt overlay thickness is more suitable for preventing reflective cracking in full depth construction joint areas and, RP and SP reinforcements cannot prevent reflection crack formation.