Tekerlek izi oluşum nedenleri

Asfalt kaplamalarda tekerlek izi oluşumuna neden olan en önemli faktörler; agrega tipi, agrega gradasyonu, bitümlü bağlayıcı tipi, bitümlü bağlayıcı oranı, akma, stabilite değerleri, yüksek trafik hacmi ve yüksek lastik iç basınçları olarak sıralanabilir.

3.7.3.1. Agrega tipi ve gradasyonu

Agrega kırmataş, kırılmış çakıl veya bunların karışımından ibaret olacaktır. Karışım içindeki kırmataş veya kırma çakıl temiz, sert, sağlam ve dayanıklı danelerden ibaret olacak, bütün malzemede kil topakları, bitkisel maddeler ve diğer zararlı maddeler bulunmayacaktır. Agrega sülfat, klorit, kurutma ve karıştırma sırasında veya sonradan hava etkisi ile kırılmaya yatkın olan ayrışma ürünü diğer maddeler bulunmayacaktır (KTŞ, 2013).

Ağır trafikli yollarda yapılacak aşınma tabakasında, malzeme ocak durumunun uygun olması halinde, magmatik kayaçlardan üretilmiş agregalar kullanılacaktır (KTŞ, 2013).

Agrega gradasyonu hakkında çalışmalar yetersizdir. Bu yüzden agrega gradsyonunu oluşturan farklı granülometri sınıflarının, kendilerine ait oranlarının tekerlek izi oluşumuna etkisi ile ilgili genelleme yapılamamaktadır. Ancak yapılan

çalışmalardan aşağıdaki sonular çıkarılmıştır (Brosseaud ve ark., 1993).

 2 mm altındaki kum oranının %5 azaltılması (hava boşluğu oranındaki biraz artış), test sonundaki tekerlek izi derinliğinin %15 ile %25 arasında azalmasını sağlamaktadır.

 Kaba agrega oranındaki sistematik artış, tekerlek izi oluşumuna karşı direnci arttırmaktadır.

 Agrega gradasyonu eğrisindeki kesiklik (2/4 veya 4/6 arasında) küçük olsa bile kaplama dayanımını düşürmektedir. Bu nedenle, bu tip karışımların işlenebilirliğinin önemli olduğu ince veya çok ince tabakalarda kullanılması sınırlandırılmıştır.

3.7.3.2. Bitümlü bağlayıcı tipi ve oranı

Bitüm asfalt kaplamalarda bağlayıcı olarak kullanılır. Uygulama yapılacak yöreye uygun bitüm sınıfının seçilmesi gerekir Asfalt kaplamalarda tekerlek izi oluştuğunda dizaynda düşünülen ilk değişiklik daha sert bitümün kullanılmasıdır. Doğru bir yaklaşım olmakla birlikte sert bitüm kullanılması, düşük sıcaklık altında asfalt kaplamada çatlakların oluşmasına neden olmaktadır.

Son yıllarda dünyada asfalt katkı malzeme teknolojilerindeki gelişimle birlikte bitüm ve karışım özelliklerinde belirgin iyileştirmeler elde edilmiştir. Özellikle polimer esaslı katkılar ile modifiye edilmiş bitümlü bağlayıcıların kullanılması, daha ince tabakalar ile daha fazla tekerlek izi direncine sahip karışımların tasarlanmasını sağlamıştır.

Bitümlü bağlayıcıları, tekerlek izi performansları açısından karşılaştırmak için kullanılan ölçütlerden bir tanesi yumuşama noktası (halka bilye sıcaklığı) olmaktadır. Çünkü bazı durumlarda Özellikle yumuşama noktası 60 o

C’den küçük ise sıcaklığa duyarlılığında göz önüne alınması gerekmektedir. Tekerlek izi oluşumuna duyarlı bitümlü bağlayıcılar için, yumuşama noktası ile tekerlek izi derinliği arasında çok yüksek bir korelasyon bulunmuştur. Yumuşama noktasındaki 5 ile 6 o

karışımın davranışı üzerinde önemli bir etkiye sahip olup tekerlek izi oluşumunun % 20 daha fazla oluşmasına neden olmuştur (Brosseaud ve ark., 1993).

Bitümlü bağlayıcı oranı arttıkça, tekerlek izi oluşum hızı artmaktadır. Şekil 3.45’de %4, %5,3 ve %6,60 bitüm yüzdeli karışımlar sırasıyla A1, A2, A3 olarak isimlendirilmiş ve tekerlek izi deneyi için 100±5 mm kalınlığında kirişler üretilmiştir. Numunelere 10000 tekerlek geçişi uygulandığında % bitüm oranına sahip kirişte kiriş kalınlığının %4’ü, bitüm oranı %5,30 olan kirişte kiriş kalınlığının %5’i kadar tekerlek izi oluşmuştur. Bunun yanında 1000 tekerlek geçişi uygulanan ve %6,60 bitüm oranına sahip kirişlerde ise kiriş kalınlığının %10‘ u kadar tekerlek izi oluşmuştur.

Teke

rlek İzi De

rinliği %

Deney Tekerleği Geçiş Sayısı 1 10 100 100 1000 10000 A1 A2 A3

Şekil 3.45. Bitümlü bağlayıcı oranının tekerlek izi oluşumuna etkisi (Brosseaud ve ark., 1993).

Karışımdaki bağlayıcı oranı optimum bağlayıcı oranından çok fazla ise karışımın stabilitesi ve rijitliği çok düşüktür. Trafik yükleri etkisiyle kaplamada derin tekerlek izi oluşur.

3.7.3.3. Hava boşluğu oranı

Asfalt kaplamada hava boşluğu tekerlek izi oluşumuna neden olan en önemli faktörlerden biri olarak kabul edilmektedir. Hava boşluğu oranı, şartnamede belirtilen tolerans limitlerinin ne altında nede üstünde olmalıdır. Çünkü düşük hava boşluğu oranlarında agregalar arası boşluğun tamamına yakını bitümle dolmakta ve ağır trafik yüklerinden dolayı, kaplama sıvı gibi davranarak tekerlek izi oluşumuna karşı dayanımı azaltmaktadır. Yüksek hava boşluğu oranlarında da ağır trafik yükleri tekerlek izi oluşumuna neden olur. Brosseaud ve arkadaşları tarafından 1993 yılında yapılan

araştırma neticesinde Şekil 3.46’daki grafik elde edilmiştir. Bu grafiğe göre %4 hava boşluğu oranlarında asfalt karışımda en az tekerlek izi oluştuğu tespit edilmiştir.

5 10 15 0 0 1 2 3

Hava boşluğu oranı,%

T

eker

lek

izi

oranı

Şekil 3.46. Tekerlek izi-hava boşluğu ilişkisi

Karayolları Teknik Şartnamesine göre asfalt kaplama binder tabakasında hava boşluk oranları %4-6 değerleri arasında, aşınma tabakasında ise %3-5 değerleri arasında olması istenmektedir.

3.7.3.4. Stabilite ve akma

Bitümlü sıcak karışım dizaynlarında genellikle Marshall Tasarım Yöntemi kullanılır. Son yıllarda tekerlek izi tahminlerinde çeşitli deney aletleri kullanılmakla birlikte önceki yıllarda ise asfalt karşımı stabilite ve akma değerleri kullanılmaktaydı.

Akma değeri beton asfalt kaplamaların trafik yükleri altındaki davranışlarını belirleyen, beton asfaltların plastiklik ve esneklik özelliklerini yansıtan bir değeridir. Marshall numunelerinin kırıldığı yüke tekabül eden deformasyonunu temsil eden akmanın değeri sıkışmış karışımların iç sürtünmesinin bir ölçüsüdür ve akma değeri ile iç sürtünme arasında doğrusal ters bir ilişki vardır. Şartnamelerde belirtilen en yüksek akma değeri, karışımın plastikliğini ve kullanılabilecek en yüksek bağlayıcı yüzdesini, en alt değeri ise karışımın gevrekliğini ve dayanıklılığını kontrol eder (Umar ve Ağar, 1991). Karayolları Teknik Şartnamesine göre bitümlü sıcak karışım stabilite-akma değerleri binder ve aşınma tabakası için Çizelge 3.19’da verilmiştir.

Çizelge 3.19. Şartname stabilite ve akma Değerleri (KTŞ, 2013)

Özellikler Binder Aşınma

Min. Maks. Min. Maks.

Marshall

stabiliesi, kg 750 - 900 -

Akma, mm 2 4 2 4

3.7.3.5. Yüksek trafik hacmi ve lastik basınçları

Geçtiğimiz son 30 yılda taşıt lastik basınçları artmıştır. 1960‘lı yıllarda AASHTO yol testlerinde lastik hava basınçları 75-80 psi iken bugün 100 psi‘yi aşmıştır (Wang ve ark., 2003). Kamyon lastik tipleri yirmi yıl öncesine göre farklılık göstermektedir. Günümüzde ağır taşıtlarda yakıt tasarrufu ve yüksek güvenlik için radyal lastikler kullanılmaktadır (Myers ve ark., 1998).