Bitümlü sıcak karışımlarda tekerlek izi oluşumunun modellenmesi
Modeling of rutting in bituminous hot mixtures
Yazar: SABİT KUTLUHAN
Danışman: PROF. DR. EMİNE AĞAR
İstanbul Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2008
Konu: İnşaat Mühendisliği = Civil Engineering
Dizin: Asfalt betonu = Asphalt concrete ; Bitümlü sıcak karışım = Bituminous hot mixture ; Kalıcı deformasyon = Permanent deformation

Özet:
Tekerlek izi oluşumu (oluklanma), esnek yol üstyapılarında görülen önemli bozulma türlerinden biridir. Taşıt tekerleklerinin yola değdiği bölümlerde, yol boyunca oluşan düşey kalıcı deformasyonlar olarak tanımlanır.Tekerlek izi oluşumuyla ilgili olarak, dünyada birçok bilimsel çalışma yapılmış, performans ölçütleri belirlenmiş ve çeşitli tahmin modelleri geliştirilmiştir. Yapılan deneysel çalışmalarda belirlenen performans ölçütlerinin, yalnızca mevcut deney koşulları için geçerli olduğu bilinmektedir. Bu nedenle, belirlenen performans ölçütlerinin ve geliştirilen modellerin farklı koşullarda kullanılması uygun olmamaktadır.Bu çalışmada, karayollarımızda kullanılan bitümlü kaplama tiplerinin (asfalt betonu aşınma, binder, TMA aşınma ve modifiye bitümlü aşınma) tekerlek izi oluşma potansiyellerinin incelenmesi, Türkiye koşulları için geçerli olabilecek performans ölçütlerinin belirlenmesi ve tahmin modellerinin geliştirilmesi amaçlanmıştır. Bu amaçlara yönelik olarak, karayollarımızda kullanılan bitümlü kaplama tiplerinin arazideki tekerlek izi performansları, laboratuvar koşullarında incelenip değerlendirilmiştir.Bu çalışma kapsamında, ilk olarak konuya giriş yapılmış ve bitümlü sıcak karışımların tekerlek izi performanslarının ölçülmesinde izlenecek yöntem açıklanmıştır.İkinci bölümde, tekerlek izi oluşum süreci, oluşum şekilleri ve etkili faktörler ayrıntılı olarak anlatılmış, ölçümü ve onarımı genel çerçevesiyle ortaya konulmuştur. Ayrıca, tekerlek izini azaltmaya yönelik dünyadaki bazı uygulamalardan söz edilmiştir. Yine bu bölümde, tekerlek izi tahmini için yapılan çalışmalar incelenmiş, geliştirilen deney cihazları, hızlandırılmış yükleme sistemleri ve deney yolları tanıtılmıştır. Bu bölümün sonunda, çeşitli tekerlek izi tahmin modellerine yer verilmiştir.Üçüncü bölüm arazi çalışmalarından oluşmaktadır. Bu bölümde, tekerlek izi numunelerinin ve karotların alınması anlatılmış, numunelerin alındığı kesimlerdeki tekerlek izi ölçümleri ile bu kesimlere ait malzeme ve karışım özellikleri verilmiştir. Ayrıca, bu kesimlere ait trafik değerleri de hesaplanmıştır.Çalışmanın deneysel kısmının yer aldığı dördüncü bölümde, tekerlek izi numunelerine uygulanan tekerlek izi deneyleri, karotlara uygulanan statik sünme, dinamik (tekrarlı) sünme, dolaylı çekme modülü deneyleri ve bunların sonuçları sunulmuştur.Beşinci bölümde, tekerlek izi oluşumu, regresyon analizi ve bulanık mantık modelleme yöntemleriyle modellenmiştir. Kurulan regresyon modelleri irdelenmiş ve bulanık mantık modelleriyle karşılaştırılmıştır. Ayrıca, kovaryans analizi de yapılmıştır.Altıncı bölümde, yapılan arazi ve laboratuvar çalışmaları karşılaştırmalı olarak değerlendirilmiştir. Bu bölümde, karışımların tekerlek izi oluşma potansiyelleri karşılaştırılmış, arazideki ve laboratuvardaki tekerlek izi oluşma uyumu incelenmiş, laboratuvar sonuçlarına göre kaplama performansının (ömrünün) tekerlek izi yönünden tahmini yapılmıştır. Ayrıca, tekerlek izi ile statik ve dinamik (tekrarlı) sünme uyumu değerlendirilmiştir.Çalışma, yedinci bölüm olan sonuçlar ve öneriler kısmıyla tamamlanmıştır.

Abstract:
Rutting is one of the important distress types that occur in flexible pavements. It is described as vertical permanent deformation in contact area between wheel and road surface along the way, longitudinally.Many scientific researches have been done about rutting, performance criteria have been determined and various rutting prediction models have been developed in the world. As known, the performance criteria determined at the result of experimental studies are valid at the current experimental conditions only. Consequently, to use same performance criterion and prediction model under different conditions is not reasonable.In this study, investigation of the rutting potential of bituminous pavement types practiced in our highways (conventional wearing course, binder course, SMA (Stone Mastic Asphalt) wearing course and modified bituminous wearing course), determination of performance criteria and development of rutting prediction model for conditions in Turkey are aimed. To attain these purposes, field rutting performances of bituminous pavement types practiced in our highways have been investigated and evaluated in laboratory conditions.In the scope of this study, firstly, introduction to rutting has been done and the method for evaluating rutting performances of bituminous hot mixtures has been explained.In the second chapter, rutting mechanism, types and effectual factors have been explained in detail and rutting measurement and repairing have generally been expressed. Besides, some practices devoted to reduce rutting have been mentioned. In addition, researches carried out for rutting prediction have been investigated. Rutting test equipments, accelerated loading facilities and test roads have been introduced. At the last of this chapter, various rutting prediction models have been presented.The third chapter has consisted of field studies. In this chapter, cutting out of the rutting specimens and cores have been explained, rut depth measured on the pavement surface from where specimens have been cut out and material - mixture properties of pavement types have been presented. As well, the traffic values belonging to these parts of road have been calculated.In the fourth chapter, that is experimental part of this study, the results of rutting tests performed at the rutting specimens and static creep, dynamic (repeated) creep and indirect tensile modulus tests performed at the cores have been presented.In the fifth chapter, rutting has been modeled by using of regression analysis and fuzzy logic. Regression models developed have been examined and compared with fuzzy logic models. Besides, covariance analysis has been done.In the sixth chapter, the laboratory studies have been compared with the field studies and the results have been evaluated. The rutting potential of pavement types has been compared with the others, the rutting compliance in laboratory and field has been investigated, and the pavement performance (life of the pavement) in point of rutting has been predicted according to laboratory test results. As well, rutting test results have been compared with the result of static and dynamic (repeated) creep tests.This study has been completed with seventh chapter that consisted of conclusions and suggestions.