BİLDİRİ / KONU BAŞLIĞI: PÜSKÜRTME TEKNİĞİYLE ÜRETİLEN KÖPÜK BİTÜMLE ILIK KARIŞIM ASFALT ÜRETİMİBİLDİRİ YAZARLARI:Hande Işık ÖZTÜRK, Yrd. Doç. Dr., ODTÜ KKKM. Emin KUTAY, Yrd. Doç. Dr., Michigan State University

Bildiri / Konu Başlığı: Püskürtme Tekniğiyle Üretilen Köpük Bitümle Ilık Karışım Asfalt Üretimi

ILIK KARIŞIM ASFALT:

• 100-140 ˚C aralığında hazırlanır.

• %30-35 yakıt tasarrufu sağlar.

• %20-30 asfalt serilme sıcaklığı daha

düşüktür.

BAŞLICA ILIK ASFALT TEKNOLOJİLERİ:

Kimyasal katkı maddeleri

Köpük bazlı

Köpük bazlı olmayan

Sıcak Karışım Ilık Karışım

SıcakKarışım

IlıkKarışım

i. Ekonomik yönden: yakıt tüketiminin azalması yol yapım sezonun uzaması

ii. Çevresel yönden: sera gazlarının salınımının azalması

iii. Mühendislik yönden: asfaltın seriminde akıcılık ve iyileşme asfalt yaşlanmasının azalması asfalt direncinin artması yolun trafiğe daha erken açılması

iv. Çalışanlar yönünden: asfalt ekibinin daha az ve daha kısa süre zararlı dumana maruz

kalması

ILIK KARIŞIMIN AVANTAJLARI

• Ilık asfalt uygularımın 2/3’ünde köpük bazlı teknolojiler kullanılmaktadır.

• Kullanılan teknolojiye ve üretim

koşuluna bağlı olarak farklılık gösterir.

KÖPÜK ASFALT TEKNOLOJİLERİ:

i. Püskürtme bazlı yöntem

ii. Sentetik zeolit bazlı maddeler

iii. Dolaylı köpürtme yöntemi

iv. Kesme yöntemiyle karıştırma

KÖPÜK BAZLI TEKNOLOJİLER

(1) (2)

(3) (4)

Hot (150oC) coarse aggregates

170oC asphalt

Wet fine aggregates trigger foaming

Foamed asphalt encapsulates fine aggregates Thermal equilibrum

90oC100oC

Isıl Denge

Sıcak Kalın Agrega 150˚C

170˚C Bitüm

Islak İnce Agrega Köpük oluşumunu başlatır

Köpük bitüm ince agregaları sarmalar.

• Suyun buharlaşması çevresel faktörlere bağlıdır.

• Karışımın içinde hapsolması :

- Agrega ile bitümün yapışmamasına

- Asfaltta kalıcı hasara

• X-Ray Mikro tomografi kullanılarak:

i. Sentetik zeolit katkılı ii. Püskürtme Metodu

KÖPÜK BİTÜM İÇİNDEKİ SU BUHARININ DAVRANIŞI (1)

Sıvı Nitrojen

Tüpteki köpük bitüm

Köpükler

X-RayKanalı

X-Ray Tüpteki köpük bitüm

CCD Kamera(Dedektör)

KÖPÜK BİTÜM İÇİNDEKİ SU BUHARININ DAVRANIŞI (2)

t= 0.4 dak.(PG 58-28 bitüm)

t= 1 dak.(PG 70-22 polimer modifiyeli bitüm)

t= 10 dak.(PG 58-28 bitüm)

t= 13 dak.(PG 70-22 polimer modifiyeli bitüm)

• X-Ray Mikro tomografi çalışmasının sonucunda:

Yumuşak bitümlerden, sert bitümlere göre suyun daha hızlı buharlaştığı görülmüştür.

Kabarcıkların boyutları ve dağılımı da bitüme ve köpürtme yöntemine bağlı olarak değişmektedir.

Kabarcıklar küresel ve birbirinden ayrıdır.

Küçük kabarcıklar, daha yavaş bitümden ayrılmaktadır.

Yol inşa edildikten sonra da bu kabarcıkların asfaltın içinde kalma olasılığı vardır.

Donma-çözülme nedeniyle çatlakların açılmasına neden olabilir.

KÖPÜK BİTÜM İÇİNDEKİ SU BUHARININ DAVRANIŞI (3)

• Görüntü analizi yöntemiyle köpük bitümün buharlaştıkça hacmindeki azalmayı ve buharlaşma hızını ölçer.

• Köpük bitümlerin özelliklerini karakterize etmek için kullanılır.

i. Genleşme oranı

ii. Yarı ömür

iii. Köpük endeksi

iv. Köpük gradasyonu

v. Yüzey alan endeksidir

t=0

t=20s

Dhfoam

iPhone

kamera

“The

Foamer”

Isık Kaynağı

Ağırlık

şamandıra (B1)

Siyah boyalı top

(B2)

AFCT TESTİ

Deney Çerçevesi:• Bitüm: PG58-28 @155 ˚C• Laboratuar Püskürtücüsü (The Foamer)• Kullanılan hava basıncı aralığı: 10-20 psi• Kullanılan su miktarı : bitüm ağırlığının %1-5 • AFCT testi Deney Sonuçları:• Hem hava basıncı hem de su miktarı köpüğün özelliklerini etki ettiği

görülmüştür. • Köpük bitüm hazırlanırken fazla su ve yüksek hava basıncı kullanılırsa: Genleşmesi fazla olur. Yarı ömrü ve köpük endeksi azalır. Köpüğün gradasyonu irileşir. Köpük alan endeksinin azalır.

PÜSKÜRTME YÖNTEMİYLE HAZIRLANAN BİTÜMLERİN ÖZELLİKLERİ

Deney Çerçevesi:• Bitüm: PG58-28 @155 ˚C• 5 farklı köpük bitüm, 1 agrega gradasyonu• Hazırlanan karışımlar:

i. Tekerlek izi oluşumu (AASHTO TP79)ii. Yorulma çatlağı oluşum (AASHTO TP79)iii. Donma-çözülmeye karşı (AASHTO T283)

Deney Sonuçları:

PÜSKÜRTME ILIK ASFALT PERFORMANSI

Performans TestleriKarışımların Özellikleri

%1, 10psi % 2, 12.5psi %3, 15psi 4% , 17.5psi 5% , 20psi

Dinamik modülüs (sınırlanmamış) Sıralama yapılamamıştır.

Dinamik modülüs (sınırlanmış) 3 - 1 - 2

Akma Noktası 5 4 3 2 1

Yorulma çatlağı oluşumuna karşı

dayanımı

4 3 1 2 5

Nem Hasarına karşı dayanımı 3 3 1 3 2

• Günden güne kullanımı yaygınlaşmaktadır.

• Şartnamelerin ve standartların eksikliği asfalt performansındaproblem yaratmaktadır.

• Yapılan çalışma, köpük bitümlerin özelliklerinin ölçülmesi vedeğerlendirilmesinin önemini ortaya konmuştur.

• Köpük asfalt teknolojileri arasında püskürtme yöntemi,köpüğün özelliklerinin (genleşme oranı, yarı ömür, köpükendeksi, köpük gradasyonu, köpük alan endeksi) kontroledilebilirliği nedeniyle önerilir.

SONUÇLAR