Bitümlü Sıcak Karışımlarda Kullanılan Agregalar

Yol yapımının ana malzemesi olan agrega üstyapıda ağırlıkça ve hacimce önemli bir

kısmı oluşturmaktadır. Aynı zamanda agrega, yola etkiyen yüklerin oluşturduğu gerilmelerin karşılanmasında önemli bir rol oynamaktadır [3, 29,30].

Kaba agrega, ince agrega ve mineral filler içeren en az üç ayrı dane gurubunun belirli oranlarda karıştırılması ile karayollarına uygun agrega kombinasyonu elde edilmektedir [31]. Esnek üstyapılarda kullanılacak agregaların, trafiğin statik ve dinamik yüklerine karşı koyabilmesi, bitümle iyi bir uyum sağlaması ve farklı hava şartlarına karşı koyabilme özelliğine sahip olması gerekmektedir.

2.2.1.1. Agregalarda Köken Sınıflandırılması

Agregalar elde edildikleri kaynak olarak doğal agregalar (dere malzemesi ve kırmataş) ve yapay agregalar olmak üzere iki sınıfa ayrılmaktadır. Dere malzemeleri, kum-çakıl karışımından oluşmaktadır. Yüzey özelliklerinden dolayı bitümlü sıcak karışımlarda doğrudan kullanılamayan dere malzemeleri, konkasörlerde kırılarak elde edilen kırma çakıl ve kırma kum olarak kaplama yapımında kullanılabilmektedir. Yol kaplamalarında kullanılacak en ideal agrega, püskürük, tortul ve metaformik olarak sınıflandırılan doğal kayaların kırılması ile elde edilen kırmataş mineral agregalarıdır [1, 32]. Yapay agregalar, genel olarak endüstriyel çalışmaların yan ürünü ya da artığıdır. Yapay agrega olarak en sık kullanılan cüruflar, yüksek fırınların yan ürünü olup, genellikle çok gevrek ve poroz yapıya sahiptirler.

2.2.1.2. Agregalarda Boyut Sınıflandırması

Bitümlü sıcak karışımlarda kullanılan agregalar boyutlarına göre kaba, ince ve filler

olarak sınıflandırılmaktadır. Kaba agrega; kırılmış ve elenmiş, taş, çakıl veya bunların karışımından oluşan ve agrega karışımının No. 4 (4,75 mm.) elek üzerinde kalan kısmıdır. Karayollarında kullanılan kaba agrega; temiz, pürüzlü, sağlam ve dayanıklı malzemeden oluşmalıdır. Kaplama tabakasında kullanılacak agregalarda aranan özellikler Tablo 2.2’de

Tablo 2.2. Kaba agregalarda aranan özelikler [31]

Özellikler Deney

metodu

Hafif ve orta trafikli yollar

Ağır trafikli yollar. Otoyollar ve tırmanma şeritleri

Binder Aşınma Binder Aşınma

Aşınma kaybı (Los Angeles) maksimum %

TS 3694 (ASTM C - 131)

35 35 35 30

Hava tesirlerine karşı dayanıklılık (donma deneyi, Na2SO4 ile) kayıp, maks. %

TS 3655 (ASTM C- 88)

12 10 12 10

Kırılmışlık (en az iki yüzü)

ağırlıkça, minimum % — 60 60 100 100

Yassılık indeksi maksimum % BS 812 35 35 35 30

Cilalanma değeri minimum BS 812 — 0.50 — 0.50

Su absorpsiyonu maksimum, % TS 3526 (ASTM C - 127) 2.5 2.5 2.5 2.0

Soyulma mukavemeti min.% EK-A 50 50 50 50

*Suyun sıkıştırılmış bütümlü karışımların kohezyonuna etkisi suya daldırılmış numunelerin basınç

dayanımının orjinal dayanıma oranı, min.% ASTM D- 1075 (AASHO T-165) — 70 70 70 70 * Bu deney ihtiyaridir.

İnce agrega, No. 4 (4,75 mm.) elekten geçip No. 200 (0,075 mm.) elek üzerinde kalan

malzeme olarak tanımlanmaktadır. İnce agreganın karışımdaki ana görevi, iri agreganın oluşturduğu iskeletin boşluklarını doldurarak daha yoğun bir karışımın elde edilmesini sağlamaktır [25, 33]. Agrega karışımında kullanılan kırılmamış dere malzemesi, kırma malzeme veya cürufa nazaran daha düşük bir deformasyon direnci sağlamaktadır [25]. İnce agregalarda aranan özellikler Tablo 2.3.’te verilmiştir.

Tablo 2.3. İnce agregalarda aranan özellikler [31]

Özellikler Deney metodu Binder tabakası için Aşınma tabakası için Plastisite İndeksi

Maksimum % TS 1900 2 2

Organik Madde Miktarı (Maksimum %)

TS 3673

(AASHO T - 194)

0 - 1 (Renk Skalası)

( 0.5) müsaade edilmeyecek

Mineral filler, tamamı No.30 (0,600 mm.) elekten geçip, ağırlıkça en az %70’i No.200

(0,075 mm.) elekten geçen malzeme olarak tanımlanmaktadır. Mineral filler; taş tozu, sönmüş kireç, mermer tozu, çimento, uçucu kül veya benzeri mineral maddelerden meydana gelebilir ve içerisinde kil, toprak, organik ve zararlı maddeler ihtiva etmemelidir.

Toplam agreganın çok az bir miktarını oluşturan filler karışımın özelliklerine önemli oranda etki etmektedir. Karışımdaki boşlukları doldurmaya yardımcı olarak agrega tanecikleri arasında daha fazla temas noktası sağlayan filler malzemesi daha yoğun karışımların elde edilmesinde de rol oynamaktadır [34]. Genellikle mineral filler agreganın No.200 elekten geçen kısmı şeklinde tarif edilmesine rağmen No.200 elekten geçen her malzeme mineral filler sayılamaz. No.200 elekten geçen mineral filler gradasyonun çok iyi olması ve içinde 0.01 mm’den ince danelerin bulunması gerekmektedir. Mineral filler gradasyonu şartnameye uymazsa kaplamanın stabilitesi, birim ağırlığı ve kaplamada asfalt ile doldurulan boşlukların %’si azalacaktır.

2.2.1.3. Agregalarda Gradasyon Sınıflandırması

Agrega harmanını oluşturan danelerin boyutlarına göre dağılımını ifade eden gradasyon, bitümlü sıcak karışımın stabilite ve işlenebilirliğime büyük oranda etki etmektedir. Belirli bir karışım için maksimum dane boyutu ve belirli boyuttaki danelerin ağırlıkça miktarlarının belirli limitler dâhilinde olması şartnameler ile öngörülmektedir. Maksimum dane boyutu arttıkça işlenebilirlik ve sıkışma zorlaşarak, segregasyon artmakta, boşluk miktarı ve agrega danelerinin toplam yüzeyi azalmakta, yoğunluk ve stabilite artmakta, bağlayıcı ihtiyacı azalmaktadır [1].

Farklı kalınlıkta yapılabilen asfalt kaplamalarda, farklı maksimum dane boyutları nedeniyle farklı tip gradasyonlara ihtiyaç vardır. Asfalt kaplamaların kalınlığı arttıkça kullanılacak malzemenin maksimum dane boyutu artmaktadır. Genel bir kural olarak bir defada serilip sıkıştırılacak karışım kalınlığı dmax’ın 1,5 katından az 3 katından fazla olmamalıdır [3].

Agregalar gradasyon yönünden kesikli, yoğun-sürekli, boşluklu-sürekli ve tek boyutlu gradasyon olmak üzere dört farklı şekilde sınıflandırılmaktadır. Bu gradasyon tipleri Şekil 2.3’de görüldüğü gibi, elek analiz grafiğinde çizilirse kolayca ayırt edilebilir ve farklı özelliklere sahiptir.

(a) (b)

Şekil 2.3. Agrega gradasyon tipleri (a) ve görsel dağılımı (b) [1]

Yoğun-sürekli gradasyonda, en kaba malzemeden en ince malzemeye kadar olan agrega boyutları uygun oranlarda olduğundan karışımın boşluk muhtevası düşük buna bağlı olarak da yoğunluğu artmış durumdadır. Bu nedenle, sıcak karışımlarda kullanılacak agregaların, yoğun-sürekli gradasyona sahip olması istenmektedir [3]. Kesikli gradasyona sahip agregalar, belirli aralıktaki dane çaplarını içermediklerinden boşluk miktarları fazla olmaktadır ve bu nedenle yol inşaatında kullanılmamaktadır. Boşluklu-sürekli gradasyon, ince malzeme ihtiva etmediğinden boşluk oranı yüksektir ve sıcak karışımlarda kullanılmazlar. Yine tek boyutlu gradasyon da hemen hemen aynı boyuttaki agregalar ihtiva ettiklerinden düşük standartlı yol kaplamalarında kullanılmaktadır.

2.2.1.4. Agregaların Biçim, Yüzey Dokusu ve Porozite Sınıflandırılması

Agrega danelerinin biçimleri, yol kaplamalarında kullanılan karışımların sıkışma direncine, işlenebilirliğine, yoğunluğuna, stabilitesine, içsel sürtünme açısına ve kayma mukavemetine etki etmektedir. Yuvarlak agregalar köşeli agregalara göre işlenebilirlik yönünden daha üstün iken köşeli agregalar deformasyona karşı direnç yönünden daha üstün durumdadır [3].

Agregaların yüzey yapısı; danelerin pürüzlülük veya cilalılık durumunu ifade etmektedir. Pürüzlü yüzey dokusuna sahip agregalar, bağlayıcı ile iyi bir şekilde kenetlenerek güçlü bir bağ ile iyi bir karışım oluşturabilmektedir. Eğer agrega danelerinin yüzey pürüzlülüğü fazla ise karışımın işlenebilirliği azalmakta ancak içsel sürtünme açısı, stabilite, kayma direnci ve asfalt ile adezyon kuvveti artmaktadır. Ancak buna karşın karışımın boşluk hacmi ve sıkışmaya karşı direnci gibi olumsuz özellikleri de artmaktadır [3, 35].

Agrega danelerinin porozitesinin (veya su emme yeteneğine sahip boşluk miktarının) belli bir düzeyde olması istenmektedir. Yeterli poroziteye sahip agrega daneleri asfaltın emilmesine imkan vereceğinden agregalar ile bitümlü bağlayıcı arasında güçlü bir adezyon sağlayacak ve stabilitenin artmasına, nem hasarının ise azalmasına neden olacaktır. Ancak aşırı poroz agregalarda özgül ağırlık düşük olacağından kütlesel stabilite de düşük olmaktadır. Ayrıca bu durumda fazla bitüme ihtiyaç duyulduğundan sıcak havalarda kusma problemiyle karşı karşıya kalınabilmektedir.