Bitümlü sıcak karışımlara sönmüş kireç ilavesi etkilerinin bulanık mantık yöntemiyle değerlendirilmesi

Karayolu kaplamalarında bozulmaların meydana gelmesi, yol yapım ve işletiminde karşılaşılan en önemli problemlerden biridir. Bu probleme neden olan etmenlerin en başında, artan trafik hacimleri ve dingil yüklerinin geldiği bilinmektedir. Yol tasarımında hesaba katılmayan bu problem nedeniyle, yolların hizmet ömürlerinde azalmalar görülmektedir. Bu durum, hem yol kullanıcıları hem de karayollarından sorumlu otoriteler için istenmeyen bir durumdur. Yol kaplamalarında karşılaşılan bu problemin çözümü için günümüzde birçok yöntem denenmektedir. Önerilen yöntemlerden biri de yol kaplamalarında kullanılan bitümlü karışımların modifiye edilmesidir. Modifikasyon işlemi için farklı katkı malzemeleri kullanılabilmektedir. Bitümlü sıcak karışımlarda katkı malzemesi olarak sönmüş kireç kullanımı, günümüzde uygulanan sıcak karışım modifikasyon yöntemlerinin önemli olanları arasında yer almaktadır. Sönmüş kirecin, karışımlarda meydana getirdiği olumlu veya olumsuz etkileri belirlemek için bugüne kadar çok sayıda çalışma yapılmış olup, halen de çalışmalar devam etmektedir. Kullanılan katkı malzemelerinin, karışım üzerindeki etkileri, malzemenin yalnızca türü ile değil, kullanım miktarı ile de doğrudan ilişkilidir. Bu çalışmada, karayolu kaplamalarında kullanılan bitümlü sıcak karışımlara katkı malzemesi olarak sönmüş kireç ilavesi incelenmiştir. Karışıma ilave edilen sönmüş kireç katkısı miktarının etkileri, geniş ve yüksek hassasiyetli bir aralıkta araştırılmıştır. Birinci bölümde, sönmüş kirecin karayolu üstyapısındaki çeşitli problemleri çözmek üzere kullanım alanları, yararları, kullanım şekilleri ve katkı olarak kullanım miktarları hakkında yapılan geniş bir literatür araştırması sunulmuştur. İkinci bölümde, önce çalışmada kullanılan malzemeler tanıtılmış ve malzeme özelliklerini belirlemeye yönelik deneylerin sonuçları sunulmuştur. Çalışmada kullanılan üç temel malzeme, agrega, bağlayıcı ve modifiye edici katkı olarak sönmüş kireçtir. Kullanılan agreganın kaynağı İstanbul'daki Ömerli bölgesi kalker ocaklarıdır. İSFALT A.Ş. Ümraniye Fabrikası'ndan temin edilen bu kalker tipi, genel olarak gri-koyu gri renklidir. Karayolları Teknik Şartnamesi Aşınma-Tip-1 karışım yüzdeleri dikkate alınarak yapılan hesaplamaya göre, karışımdaki kaba agrega, ince agrega ve filler malzemesi oranları sırayla, %51,3, %41,9 ve %6,8 olarak bulunmuştur. Çalışma kapsamında asfalt çimentosu olarak, Tüpraş Rafinerisi'nden temin edilen AC 50-70 bitüm kullanılmıştır. Katkı malzemesi, Öztüre Holding A.Ş. Bartın Kireç Fabrikası'nda, S-KK 80-T koduyla üretilen ticari söndürülmüş toz kalsiyum kireçtir. Sonraki aşamada, sönmüş kirecin etkisini incelemek üzere, karışımda kullanılan filler malzemesi miktarı çok düşük miktarlarda (ağırlıkça %0,5 hassasiyetle) azaltılarak, yerine aynı miktarlarda sönmüş kireç ilave edilmiştir. Böylelikle, Marshall yöntemine göre, farklı sönmüş kireç içeriğine sahip 15 adet dizayn seti elde edilmiştir. Her bir Marshall dizaynında 18 numune bulunduğu için toplamda ise 15x18=270 adet numune hazırlanmıştır. Bu numunelere ait karışım parametrelerinden pratik özgül ağırlık (Dp), Marshall stabilitesi (MS), akma (F), boşluk Oranı (Vh), asfaltla dolu boşluk oranı (VFA) ve agregalar arası boşluk yüzdesi (VMA) değerleri belirlenmek suretiyle, her bir Marshall dizaynının optimum bitüm miktarı tayin edilmiştir. Sönmüş kirecin, bitümlü sıcak karışımlarda kullanımının etkileri üzerine gerçekleştirilen bu çalışmanın, yüksek hassasiyetli olması, kullanılan sönmüş kirecin etki aralıklarının ve bunlar arasındaki geçişlerin net bir şekilde görülebilmesine imkân sağlamaktadır. Çalışmanın takip eden kısmında ise, yapılan numune üretimleri sonucunda elde edilen optimum bitüm muhtevalarına ait; pratik özgül ağırlık, agregalar arası boşluk, boşluk oranı, akma, stabilite ve asfaltla dolu boşluk değerlerinin doğruluğunu kontrol etmek için, bulunan optimum asfalt içerikleri kullanılarak, her dizayn için 3'er adet olmak üzere, 15x3=45 adet numune üretimi yeniden yapılmıştır. Üçüncü bölümde elde edilen bulgular değerlendirilmiştir. Bunun için Marshall dizaynına göre üretilmiş 270 adet numuneden elde edilen dizayn sonuçları ve bu numunelere ait optimum bitüm içeriklerine göre üretilen 45 adet numuneden elde edilen hesap sonuçları karşılaştırılarak, uyumlulukları araştırılmıştır. Çalışma kapsamında elde edilen dizayn ve hesap sonuçları arasındaki ilişkiyi modellemek amacıyla bulanık mantık yönteminden yararlanılmış ve 270 adet numunenin üretildiği dizayn sonuçlarından yararlanılarak bir bulanık mantık modeli geliştirilmiştir. Bulanık mantık modeli sonuçları, optimum bitüm muhtevası ve ilgili %SK oranı kullanılarak elde edilen, hem deney hem de hesap sonuçları ile karşılaştırılmıştır. Model sonuçları ile dizayn sonuçlarının kabul edilebilir bir uyumluluğa sahip olduğu, model sonuçları ile hesap sonuçları arasında ise hatanın büyüdüğü görülmüştür. Bu çalışmanın, belirlenen optimum bitüm muhtevalarındaki karışımlara, diğer performans deneylerinin de uygulanmasıyla ortaya çıkacak yeni çalışmalara ışık tutması açısından yarar sağlayacağı düşünülmektedir. Anahtar Kelimeler: Bitümlü sıcak karışım, Marshall deney yöntemi, modifiye edici katkı, sönmüş kireç, bulanık mantık