BÖLÜM 4. BİTÜMLÜ KARIŞIMLAR

1. BÖLÜM 4. BİTÜMLÜ KARIŞIMLAR • Bitümlü sıcak karışımlar hem asfalt bağlayıcının hem de agreganın uygun ısıya kadar ısıtılıp uygun oranlarda plentte karışımı ile elde edilmekte ve yüksek standartlı esnek kaplamaların üst tabakalarında kullanılmaktadır. • Bitümlü sıcak karışımlar; • - aşınma • - binder • - bitümlü temel • tabakalarında kullanılır.

2. Bitümlü sıcak karışımlar; • - Taşıtlar için düzgün ve pürüzsüz yüzeyleri ile sürüş • konforunu, sürtünme dirençleri ile sürüş emniyetini • sağlamalıdır. • -Trafiğin ve çevrenin aşındırma etkilerine dirençli olmalıdır. • -Deformasyonlara karşı dirençli olmalıdır. • -Esneklikleri ile geçici deformasyonlar yapabilmelidir.

3. -Kalıcı deformasyon yapmadan alt tabakalara ve zemine yükleri emniyetle iletebilmelidir. • -Kurplarda ve dik eğimlerde kayma dirençleri yüksek olmalıdır. • -Yüzeysel suların temele ve zemine sızmasını önlemelidir. • -Tekrarlanan ağır trafik yüklerine karşı yeterli yorulma mukavemetine sahip olmalıdır.

4. Beton asfalt karışımına giren malzemelerin özellikleri, karışımın hazırlanması ve kaplamanın oluşturulma şekli: - asfalt çimentosunun tipi - asfalt çimentosunun oranı - agrega cinsi ve miktarı - beton asfalt karışımının yapım koşulları. beton asfalt kaplamanın davranışında rol oynar.

5. 4.2. Bitümlü Karışımlardan Beklenen Fizik ve Mekanik Özellikler 1. Stabilite Stabilite terimi mukavemet ile yakından ilgili olup bitümlü sıcak karışımlardan imal edilen yol kaplamalarının trafik yükü altında oluşacak deformasyonlara karşı gösterdiği direnç olarak adlandırılır. Yani bitümlü sıcak karışımın stabilitesi ne kadar düşük olursa trafik yükleri altında oluşabilecek deformasyon da o kadar fazla olacaktır.

6. Ancak çok düşük stabilite ne kadar istenmez ise çok yüksek stabilite de o kadar zararlıdır. Çünkü çok yüksek stabiliteli (çok sert, rijit veya gevrek) bitümlü karışımlar gerilmelere maruz kaldığında esnek davranış gösteremeyip kaplamada çatlakların oluşmasına neden olmaktadır.

7. 2. Dayanıklılık (Durabilite) Bir bitümlü karışımın dayanıklılığı, trafik, su, hava ve sıcaklık değişikliklerinin etkilerine karşı gösterdiği dirençtir. Bu etkiler: - asfaltın özelliklerinin değişmesi (yaşlanma-sertleşme) - agrega danelerinin kırılması ve ufalanması - asfaltın soyulmasıdır.

8. Dayanıklılık genel olarak; • -asfalt oranının artması • -sert asfalt (düşük penetrasyonlu) • -yüksek soyulma direnci • -iyi sıkışma • -yoğun gradasyon • ile artış gösterir. • Yukarıdaki şartlar sağlanırsa geçirimsizlik artarak karışımın içine daha az hava ve su gireceğinden dayanıklılık ta artacaktır.

9. 3 Esneklik (Fleksibilite) Bitümlü sıcak karışımların esnekliği, zeminin ve temel tabakasının uzun dönemli oturma durumunda bu çökmelere uyum sağlayabilme yeteneğidir. Esneme yetersizliği yol yüzeyinde çatlamalara yol açar. Esnekliğe etki eden faktörler: - mineral fillerin ve asfalt çimentosunun oranı - asfalt çimentosunun kıvamı - asfalt çimentosunun sıcaklığa karşı duyarlılığı

10. 4.2 Bitümlü Karışımların Bileşimlerinin Saptanması ve Kontrolü Marshall Stabilite Deneyi Marshall stabilite deneyi, aynı agrega karışımına farklı oranlarda bağlayıcı karıştırarak; -maksimum stabiliteyi veren optimum bağlayıcı miktarının saptanması -bitümlü karışımdaki boşluk oranlarının belirlenmesi -kuru agrega karışımındaki boşlukların bağlayıcı ile doldurulma oranlarının hesaplanması için yapılan serbest basınç deneyidir.

11. Deneyin Yapılışı: Asfalt Betonu numunelerinin hazırlanması - Granülometrik şartlara uygun yaklaşık 1200 gr. agrega karışımı hazırlanır. - Ayrıca %4.5, 5, 5.5, 6 oranlarında dört adet bitüm hazırlanır. - Hazırlanan agrega karışımı etüvde 185C ‘ye kadar ısıtılır. - Bitüm 120C’ye kadar ısıtılır. - Isıtılmış malzeme etüvden alınarak yukarıda belirlenen oranlarda hazırlanan bitümle karıştırılarak dört tür bitümlü karışım hazırlanır.

12. -Farklı bağlayıcı yüzdesine sahip karışımlardan üçer adet numune hazırlanır(deney aleti, çevresel şartlar ve operatörden kaynaklanacak hataların minimize edilmesi için). - Hazırlanan farklı bağlayıcı yüzdesine sahip karışımlardan ısıtılmış kalıplara doldurulur. - Sıkıştırma aletinde 4.5 kg. ağırlığındaki tokmak 45 cm. yükseklikten numunenin her iki yüzüne 50 veya 75’er (karışımın maruz kalacağı trafiğe göre) defa düşürülerek numuneler sıkıştırılır.

13. Numune Kalıbı Sıkıştırılmış Numune Numune Sıkıştırma Aleti

14. Otomatik sıkıştırıcı

15. - Tokmaklanması biten numune kalıptan çıkarılarak soğumaya bırakılır. - Kalıptan çıkartılan deney numunesi silindir şeklinde olup 100 mm çapında ve yaklaşık 64 mm yüksekliğindedir. - Her numunenin üzerine ilgili numuneye ait etiket yerleştirilir, ağırlığı ve yüksekliği ölçülerek kaydedilir. Bu numuneler bir gece oda sıcaklığında bekletilerek dayanımlarını kazanmaları sağlanır.

16. Marshall Stabilite Deneyi Yapılışı • - Sonraki gün numuneler 60C’deki su banyosunda 1 saat süre ile ısıtılır. • - Numuneler sıra ile Marshall stabilite aletine yerleştirilir. • Her numunenin kırılmaya başladığı andaki yük ve deformasyon değerleri tespit edilir. • Basınç uygulandıkça okunan değer artarak maksimuma ulaşır, daha sonra düşmeye başlar. O anda numune kırılır. • Okunan maksimum değer yardımıyla bitümlü karışımın stabilitesi saptanır. Marshall stabilitesi adı verilen bu değer numunenin kırılmasını sağlayan kg cinsinden toplam yük miktarıdır.

17. Su Banyosu Akma Değeri Okuyucu (dial gauge)

18. Load cell Yük hücresi Akma (çökme) Deformasyon Numune yükleme kafaları Marshall Deney Aleti

19. Kırılma sırasında numunenin çökme ya da sıkışma miktarı da ölçülür. Buna akma denir. Akma değeri beton asfalt kaplamaların trafik yükleri altındaki davranışını belirleyen, beton asfaltların plastiklik ve esneklik özelliklerini yansıtan bir değerdir. Bir karışıma Marshall deneyi uygulanınca - karışımın birim ağırlığı - boşluk oranı - bağlayıcı ile dolu bulunan agrega boşluğu yüzdesi saptanır.

20. Maksimum yoğunluğu veren asfalt çimentosu oranı yüzdesi (A, grafikten 6.3) 2.32 2.34 2.36 2.38 Yoğunluk (g/cm3) (Hesapla bulunan) %asfalt

21. Maksimum Marshall stabilitesini (kırılma anındaki “kg” cinsinden yük) sağlayan asfalt çimentosu yüzdesi (B, grafikten 6.3) Stabilte (kg) (Deney sonucu) %asfalt

22. Boşluk % (hesapla bulunan) şartname % Asfalt Şartnamede belirtilen boşluk oranı yüzdesini sağlayan asfalt çimentosu yüzdesi (C, grafikten 5.9)

23. şartname agrega boşluğu % (hesapla bulunan) Bağlayıcı ile dolu %Asfalt Şartnamede belirtilen bağlayıcı ile dolu agrega boşluğu yüzdesini sağlayan asfalt çimentosu yüzdesi (D, grafikten 6.9)

25. Bulunan optimum bağlayıcı oranına tekabül eden akma değeri şartnamede belirtilen maksimum değerin altında ise saptanan bağlayıcı oranına göre gerçekleştirilen bir beton asfalt karışımı şartnamelerde aranan özellikleri taşıyacaktır. Şartnamelerde akmanın 10-20 arasında olması istenir. Akma (mm) (deney sonucu) 6.35 %Asfalt

26. 4.2.1.1 Yüksek Tip Yol Kaplaması Karışımlarında Şartnamenin Aradığı Koşulların Tanımlanması ve Hesaplanması Bitümlü karışımlar yoğunluk (birim ağırlık) ve boşluk oranı esas alınarak tasarlanır. Boşluk oranı, bağlayıcı ile sarılmış agrega danelerinin arasında kalan boşluk hacmi yüzdesidir(V). Sıkıştırılmış bir bitümlü karışımın boşluk oranı, karışımın teorik ve ölçülen yoğunluk değerlerinden yararlanarak bulunur. Karışımın maksimum teorik yoğunluğu sıfır boşluklu (boşluksuz) birim ağırlığıdır(D).

31. Sıcak aylarda bağlayıcı hacminin artması sonunda boşlukların tamamen dolması, agreganın bağlayıcı ile yağlanmış hale gelmesi ve bağlayıcı kusması sebebiyle boşluk oranı için bir alt sınır konmuştur. Şartnamelerde, sıkıştırılmış bitümlü karışımlarda, mineral agrega içindeki boşluğun (VMA) bağlayıcı ile doldurulma oranı da aranır. Bunun için önce bitümlü karışım bileşenlerinin hacim yüzdelerinin bulunması gerekir.

34. Vb=Sıkışmış bitümlü karışımdaki bağlayıcının hacimce yüzdesi , Vag+Vb+V=100 V:boşluk hacmi % si Vb:bağlayıcı hacmi % si Vag:agrega hacmi % si 100

36. Örnek 1: Laboratuarda hazırlanmış olan bir numunenin havadaki ağırlığı 114.80 gr., sudaki ağırlığı 63.20 gr.’dır. Bu karışım içinde ağırlıkça %8 asfalt ve %92 agrega vardır. Asfalt çimentosunun özgül ağırlığı 1.02, agreganın özgül ağırlığı ise 2.69’dir. Bu karışım yola uygulanıp sıkıştırıldıktan sonra alınan numunenin birim ağırlığı dyol=2.10 bulunmuştur. Şartname, yoldaki boşluk oranının laboratuardaki oranın en fazla 1.10 katı olmasını istediğine göre karışım şartnameye uygun mudur?

41. Örnek 2: Bir agrega karışımına, ağırlıkça %6 oranında özgül ağırlığı 1.01 olan bir bağlayıcı karıştırılarak, agrega boşluklarının (Vma) bağlayıcı ile doldurulma oranı 0.75 ve birim ağırlığı d=2.20 olan bir karışım hazırlanmıştır. Şantiyede boşluk oranı laboratuardaki boşluk oranının %75 i olacak şekilde yeni bir karışım hazırlanacaktır. Bu amaçla, iri agrega özgül ağırlığı 2.55, miktarı %65, ince agrega özgül ağırlığı 2.65, miktarı %30 ve filler özgül ağırlığı 2.45, miktarı %5 kullanılarak bağlayıcı oranı %7 ye çıkarılmıştır. Buna göre hazırlanan karışımın birim ağırlığı ne olur?

45. Şantiye de V=3 boşluk oranını sağlayacak olan karışımın yoğunluğu (d):

46. Örnek 3 İri agreganın özgül ağırlığı 2.65, ağırlıkça yüzdesi %55, ince agreganın özgül ağırlığı 2.70, ağırlıkça yüzdesi %35 iken fillerin özgül ağırlığı bilinmemektedir. Bu agrega karışımında kuru agreganın boşluk oranı 20 olarak bulunmuştur. Bu agregaya özgül ağırlığı 1.01 olan bağlayıcıdan ağırlıkça %7 ilave edilmiş ve numune hazırlanmıştır. Boşlukların bağlayıcı ile doldurulma oranı %80 olduğuna göre, fillerin özgül ağırlığı nedir?