Bitümlü sıcak karışımların trafik etkisi altında mekanik özelliklerinin incelenmesi

Bu tez çalışmasında stiren-butadien-stiren (SBS) modifiyesinin, bitümlü sıcak karışımlarda katkı malzemesi olarak kullanımının etkisi araştırılmıştır. Saf ve SBS içeren bitümlü sıcak karışımların (BSK) tasarımları Marshall yöntemine göre yapılmıştır. BSK'larda kullanılan agrega, bitüm ve dizayn parametrelerine ait önceden tespit edilen özellikler, kontrol amaçlı deneysel olarak tekrar tespit edilmiş ve karşılaştırmaları yapılmıştır. Arazi ve laboratuvar deneylerinin yürütüleceği kent içi yol trafiğine sahip alanda, saf ve SBS içerikli BSK'lar granüler temel tabakasının bulunduğu yol güzergahı üzerinde uygulama sahası oluşturmak için iki farklı türde asfalt betonu kaplaması olarak uygulanmıştır. Arazi deneyi olarak bitümlü sıcak karışımların trafik yükü altındaki davranışlarını belirlemek için uygulama sahasında oluşturulan asfalt betonu kaplaması üzerinde, bir yıllık zaman periyodundaki 1, 4, 8 ve 12. aylarda trafik ölçüm cihazıyla, kaplama yüzey sıcaklıkları ve geçen taşıt sayısına bağlı eşdeğer standart dingil yükü sayıları tespit edilmiştir. Ayrıca mekanik özelliklerinin belirlenmesi için test çekiciyle dayanım, kumpas ile tekerlek izi ve nükleer test cihazı ile sıkıştırma ölçümleri yapılmıştır. Yol kenarındaki sıkıştırma dereceleri ortalamaları tekerlek geçiş bölgelerindekine göre daha düşük olup, SBS katkılı asfalt betonu kaplamalardaki sıkıştırma derecesi ortalaması bir yıllık periyotta daha büyük değerde çıkmıştır. Tekerlek izi derinlikleri olarak katkısız BSK'lardaki tekerlek izi ölçümleri ortalama değeri, SBS katkılı sıcak karışımlardaki tekerlek izi ölçüm ortalamasına göre yaklaşık %50 daha fazla olduğu görülmüştür. Schmith çekiciyle yapılan sıkıştırma derecesine yönelik ölçümlerde ise yol kenar bölgelerinde her iki asfalt betonu kaplama için 8. ay ve 12. ayda en büyük ve birbirine yakın değerler elde edilmiş, tekerlek geçiç bölgelerinde ise en büyük sıkıştırma derecesi 12. ayda katkısız asfalt betonu kaplamalarda görülmüştür. Laboratuvar deneyleri, saf ve SBS modifiyeli BSK dizayn özellikleri ile belli periyotlarda temin edilen karot numuneleri üzerinde uygulanmıştır. Bitümlü sıcak karışımları oluşturan malzemelerin özellikleri ile karışıma ait fiziksel, mekanik ve performans özellikleri laboratuvar deneyleri ile tespit edilmiştir. Katkısız asfalt betonu ve SBS modifiyeli asfalt betonu kaplaması aşınma tabakası tipII dizayn çalışması agrega ve bitüm fiziksel özelliklerinin ve dizayn özelliklerinin Karayolları Genele Müdürlüğü (KGM) Karayolları Teknik Şartnamesi (KTŞ) Kriterlerinin çoğunu sağladığı görülmüştür. Saf ve modifiyeli bitümlerin penetrasyon indeksi bakımından ısıya az duyarlı olduğu belirlenmiştir. Yumuşama noktası olarak şartname limitlerinin üzerinde bir değere sahip oldukları, diğer özellikler bakımından da şartname limitlerini sağladığı görülmüştür. Karot numunelerine ait hacimsel parametrelerinde ise aylık periyotlarda boşluk oranı ve agregalar arası boşluk oranı değerlerinin düştüğü asfaltla dolu boşluk oranının yükseldiği görülmüştür. Kontrol ve karot numunelerine uygulanan; Marshall deneyleri sonucunda; SBS modifiyeli BSK numunelerinin saf numunelere göre daha büyük stabilite ve Marshall oranı (MQ) değerine sahip olduğu, bir yıllık periyotta stabilite, Marshall oranı (MQ) değerlerinin arttığı akma değerlerinin azaldığı belirlenmiştir. En büyük stabilite değerlerinin 12. aydaki yol kenar bölgesinden temin edilen SBS modifiyeli karot numunelerinde görülmüştür. Çekme dayanımı oranı deneyleri sonucunda, SBS kullanılmasıyla ve aylık periyotlar arttıkça karışımların çekme dayanımı değerlerinin arttığı belirlenmiştir. İndirekt çekme rijitlik modülü deneyleri sonucunda, SBS kullanıldıkça ve aylık zaman periyodu artıkça karışımların rijitliğinin arttığı tespit edilmiştir. İndirekt çekme yorulma deneyleri sonucunda, SBS modifiyeli BSK'ların saf BSK'lara göre yorulma ömürlerinin büyük olduğu, aylık periyotlar arttıkça yorulma ömrünün arttığı belirlenmiştir. Ayrıca deformasyonun azalması nedeniyle daha gevrek bir kırılmanın meydana geldiği tespit edilmiştir. En büyük indirekt çekme dayanımları, indirekt çekme rijitlik modülleri ve yorulma dayanımları, yol kenar bölgesinden alınan SBS modifiyeli karot numunelerinden elde edilmiştir. Anahtar Kelimeler: Bitümlü Sıcak Karışım, Stiren-Butadien-Stiren, Marshall Deneyi, İndirekt Çekme Dayanımı, İndirekt Çekme Rijitlik Modülü, Yorulma.