Agregalar

Asfalt karışımların performansı üzerinde önemli bir rolü olan agregalar, BSK’ların en önemli malzemelerinden biridir. Agregalar elde edilme yöntemlerine bağlı olarak değişik boyutlarda kırılmış, kırılmamış agregalar ve bunların karışımlarından oluşan doğal, yapay ve geri kazanılmış agrega olarak 3’e ayrılmaktadır. Karışımın hacimce %75 ile %85’ini, ağırlıkça %90 ile %95’ini, oluşturan mineral agregalar, kaba agrega, ince agrega ve mineral filler içeren en az üç değişik boyuttaki dane grubunun belirli oranlarında karıştırılmasından elde edilmektedir. Mineral agregalar, kaplamanın yük taşıma

kapasitesini büyük ölçüde karşılayarak asfalt kaplamanın performansı üzerinde önemli rol oynamaktadır [166,176,187,188,203].

Esnek üstyapılarda kullanılacak agregaların, bitümle iyi bir aderans sağlayarak trafiğin tekrarlı statik ve dinamik yüklerine, farklı hava koşulları gibi çevre ve dış etkenlere karşı dirençli olma özelliğine sahip olması gerekir [189].

Agregalar fiziksel özellikleri bakımından; mineralojik, boyut, gradasyon, biçim, yüzey yapısı, porozite, yüzey alanı ve boşluk oranı, özgül ağırlık olarak sınıflandırılmaktadırlar.

3.1.2.1. Agregaların Mineralojik Sınıflandırması

Agregalar mineralojik özellikleri bakımından dere malzemesi, kırma taş ve yapay taşlar olarak elde edilmektedir. Dere malzemeleri yüksek işlenebilirliği ve suya ihtiyacının az olmasından dolayı alt temel hariç yol kaplamalarında pek kullanılmaz iken betonarme yapılarda su, çimento ile karıştırılarak yapı betonları olarak uygulanarak, daha çok tercih edilmektedirler. Dere malzemeleri yollarda daha çok konkasörlerde kırılarak kırma taş çakıl ve kum olarak kullanılmaktadır. Yapay taşlar daha çok yüksek fırın cüruflarından elde edilmektedir. Yapısı itibariyle poroz ve gevrek bir yapıya sahip olup, yüksek ısıya sahip fırınlarda demirin eritilmesi işleminde bir yan ürün olarak sağlanmaktadır.

Ülkemizde genellikle betonun hammaddelerinden olan ve bağlayıcı olarak kullanılan çimentonun yapısında kullanılmakta yollarda pek yaygın olarak uygulama sahası bulunmamaktadır. Yol kaplamalarında daha çok tercih edilen ve yaygın kullanım sahası olan agregalar ise kayaların kırılması sonucu elde edilen mineral agregalardır [176].

3.1.2.2. Agregaların Boyut Sınıflandırması

Agregalar dane çapı büyüklüklerine göre sınıflandırılmaktadır. Boyut sınıflandırmasına göre agregalar kaba, ince ve filler olmak üzere 3 gruba ayrılmaktadır. Agregalar belirli elek seti seçilerek dane boyu dağılım grafiği elde edilerek gruplara ayrılmaktadır.

a) Kaba agregalar: Dane boyutu bakımından No:4 (4.76 mm) eleğin üzerinde kalan kısımlardır.

b) İnce agrega: No:4 elekten geçen ve No:200 elek (0.075 mm) üzerinde kalan agregalardır.

c) Filler: No:200 elekten geçen agreganın en az %70’i, No:200 elekten geçen mineral taş tozu ve taş unu olarak elde edilen agregalardır.

3.1.2.3. Agregaların Biçim Sınıflandırması

Agrega daneleri iki boyutlu ve üç boyutlu olarak şekillerine göre sınıflandırılmaktadır. Yol kaplamalarını oluşturan karışımlarda kullanılan agregalar karışımların birçok özelliklerine etki etmektedir. Agrega daneleri iki boyutlu olarak yuvarlak, yarı-yuvarlak, yarı açısal (yarı köşeli), açısal (köşeli) olarak sınıflandırılmaktadır.

Agregaların iki boyutlu dane biçim sınıflandırması Şekil 3.5’te karşılaştırılmıştır.

Şekil 3.5. Agregaların iki boyutlu dane biçim sınıflandırması [176].

İşlenebilirlik özelliği olarak yuvarlak biçimli agregalar köşeli agregalara göre daha yüksek olup, deformasyonlara gösterilen direnç bakımından köşeli olanlar yuvarlak biçimli agregalara göre daha dayanımlıdır. Bu özellik bakımından yuvarlak biçimli olanlar kolay sıkışabilmesi ve işlenebilirliğinin yüksek olması nedeniyle beton yapımında, köşeli olanlar ise sıkıştırdıktan sonra yüksek stabilite özelliği gösterdiğinden dolayı yol yapım malzemesi olarak tercih edilmektedir.

Üç boyutlu biçim sınıflandırması bakımından agregalar küresel, kübik, yassı, ince-uzun olarak sınıflandırılmaktadır. Yassı ve ince uzun özellikli agregalar işlenebilirlik ve

stabilite özelliğini azalttığından beton ve yol yapım malzemesi olarak kullanılmamaktadır [176].

Şekil 3.6’da agregaların üç boyutlu dane biçim sınıflandırması yapılmıştır.

Şekil 3.6. Agregaların üç boyutlu dane biçim sınıflandırması [176].

3.1.2.4. Agregaların Boşluk ve Yüzey Alanı Sınıflandırması

Agregalar yüzey alanı ve karışımı oluşturan agrega daneleri arasındaki boşluk oranı bakımından önem arz etmektedir. Agrega ile hazırlanan beton, asfalt betonu, alt temel ve temel tabakası gibi tüm karışımların stabilitesinin, işlenebilirliğinin yüksek, boşluk oranının düşük ve kullanılan bağlayıcı miktarının en optimum düzeyde olması istenmekte dolayısıyla agrega gradasyonunda sürekliliğin sağlanması gerekmektedir. Bu bakımdan agregaların yüzey alanları ve karışımdaki agregalar arasındaki boşluk oranları toplamı karışımların özelliklerine doğrudan etki etmektedir. Agregaların maksimum dane çapı artarsa işlenebilirlik azalmakta, karışım yoğunluğu artmakta bu yüzden bağlayıcı miktarı azalarak karışımın stabilite, kohezyon ve dayanımı azalmaktadır. Bu özelliklerinden dolayı esnek kaplamayı oluşturan tabakalar bakımından üst tabakalarda ince alt tabakalarda ise daha kaba gradasyonlu agregalar kullanılarak şartnamelerin öngördüğü karışım özellikleri sağlanmaktadır [176].

3.1.2.5. Agregaların Özgül Ağırlık Sınıflandırması

Agregalar özgül ağırlık olarak zahiri özgül ağırlık, hacim özgül ağırlık ve doygun yüzey özgül ağırlık olmak üzere 3 farklı özgül ağırlığa sahiptir. Karışımı oluşturan agregaların

özgül ağırlığı laboratuvar deneylerinden tespit edilerek karışım hesaplamaları yapılırken bu parametrelerden faydalanılmaktadır.

Şekil 3.7’de özgül ağırlık hesaplamalarındaki agrega hacim bölgeleri gösterilmiştir.

Şekil 3.7. Agreganın özgül ağırlık hesaplamalarında dikkate alınan

hacimleri [190].

3.1.2.6. Agregaların Porozite Sınıflandırması

Porozite, agrega danelerinin sahip olduğu toplam boşlukların hacminin, agrega danesi hacmine oranı olup, absorpsiyon oranına etki etmektedir. Agrega danelerinin su emmeye sahip boşlukların miktarının sıcak asfalt karışımlarda %0.5-1.5 arasında olması istenmekte diğer tabakalarda ise dona karşı duyarlılığın sağlanması için porozitenin fazla olmaması istenmektedir. Yeterli derecede poroziteye sahip agrega daneleri bitüm emilmesini sağlayacağından agrega ile bağlayıcı arasında adezyonun ve suyun etkisiyle oluşacak soyulmaya karşı direncin artmasına yol açmaktadır. Aşırı poroz yapıya sahip agregalarda ise özgül ağırlıklarının az olması ve boşlukların fazla olması nedeniyle daha fazla asfalt kullanılması gerekmekte bu durum sıcak havalarda terleme ve kusma problemlerini meydana getirmektedir. Ayrıca poroz agregalarda yoğunluk ve kütlesel stabilite değerleri düşük olduğundan dolayı sıcak asfalt karışımlarda hem aşırı poroz agregaların hem de poroz olmayan agregaların kullanılmaması gerekmektedir [175,176].

Şekil 3.8. Poroz sınıflandırması [175].

3.1.2.7. Agregaların Yüzey Yapısı Sınıflandırması

Agrega daneleri pürüzlülük ve cilalık yüzey yapılarına göre sınıflandırılmaktadır. Agregaların dere malzemesi gibi cilalı olanları işlenebilirliği arttırdığından beton yapımında kullanılmakta, kırma taş agregalarının kullanıldığı pürüzlü yüzeylere sahip olanlar ise asfalt betonu kaplamalarında stabiliteyi arttırdığından dolayı tercih edilmektedir. Agrega danelerinin fazla pürüzlülüğü içsel sürtünme açısı, stabilite, kayma mukavemeti, asfalt filmi ile adezyon özelliğini arttırıp, işlenebilirliği azaltmakta ancak agregaların boşluk hacmi sıkışmaya karşı direnç, lastik aşınması artışı ve digradasyon gibi olumsuz özelliklere yol açmaktadır. Bu bakımdan agregalardan beklenilen özellikleri sağlanması için yüzey pürüzlülüğü önem arz etmektedir [175,176].

Şekil 3.9’da agregaların pürüzlülüklerine göre sınıflandırması yapılmıştır.

Şekil 3.9. Agregaların pürüzlülük sınıflandırması [176]. Çok poroz Az poroz Poroz değil

4. ASFALT BETONU KAPLAMALARDA ARANAN ÖZELLİKLER VE