SlideShare a Scribd company logo
1 of 64
Download to read offline
Asfalt Üstyapıların Ar-Ge
Çalışmaları ve Son Gelişmeler
Prof. Dr. Erol Tutumluer
Paul F. Kent Endowed Faculty Scholar
University of Illinois at Urbana-Champaign
tutumlue@illinois.edu
Ankara – 27-28 Kasım 2013
1
Asfalt Üstyapılarda Sürdürülebilirlik


Sürdürülebilirlik: “Sonraki nesillerin ihtiyaçlarını
karşılama gereksinimlerini tehlikeye sokmadan
bugünün ihtiyaçlarını karşılayabilmek”1
1UN

World Commission on Environment and Development

Ulaşım ağının başarıyla yenilenmesi ve
genişletilmesi için esas alınacak hususlar:
 Enerjinin korunması ve sürdürülebilir
sistemler ile entegrasyonu
Ar-Ge
 Efektif ve ucuz maliyet içeren çözümler
 Toplum ve çevre dostu,
dengeli bir yaklaşım

Outcome

Hedefler

Sürdürülebilir Ulaşım Programı

Ekonomik
olmak ve
Hesaplılık

• Maximize return on
policies and
investments
• Competitive multi
model network for
goods and services
• Competitive bids

Çevresel
Sürdürülebilirlik

Yaşanabilir
Topluluklar

• Reduce carbon
emissions
• Reduce air, water,
noise pollution
• Use sustainable
materials and
practices

• Increase
accessibility
• Improve public
transit
• Improve bicycles
and pedestrians
network

İyi Bakım
ve Onarım

• Improve condition
of highway and
bridges
• Improve condition
of public transit
systems
Örnek: Şikago, İllinois Ulaşım Sistemi
Bir çevre yolunun tahmini 50-yıllık maliyeti, bakım ve
onarım masrafları (Amerikan doları)
İnşaat
$65 Milyon / mil (birim mesafe)
Bakım ve onarım
$6.5 Milyon / mil
Yeniden inşa etmek
$16 Milyon / mil
Toplam
$87.5 Milyon / mil
Yapılması gereken: Yenilikçi ve sürdürülebilir modern
yöntemleri içeren yaklaşımları belirleyerek iyi bakım ve
onarım sunmak;
Kurum ve kullanıcı maliyetlerini düşürmek
Çevreye ve topluma yaptığı etkiyi ölçmek
Data source: Chicago Metropolitan Agency for Planning, 2010
Üstyapı Sürdürülebilirlik Programı (FHWA)
Başlangıç tarihi: 2012
Yürütücü: Applied Pavement Technology
Çalışma Ekibini Yöneten: Univ. of Illinois (UIUC)


Sürdürülebilir Üstyapılar Teknik Çalışma Grubu'nun
Kurulması ve Koordinasyonu:






Paydaşlar

Eyalet Karayolları

Üniversiteler

Sanayi ve diğer devlet kurumları

Sürdürülebilir Üstyapılar Programı Rehberi Geliştirilmesi
Mevcut Yöntemleri Değerlendirme
Teknoloji Transferi ve Yayılması
Sürdürülebilir Üstyapı Sistemleri
– Tasarım ve İnşaat
Hazırlanan Teknik Rapor (2014’de yayınlanacak)











Chapter 1 – Introduction
Chapter 2 – Concepts of
Pavement Sustainability
Chapter 3 – Sustainable
Materials
Chapter 4 – Design of
Sustainable Pavements
Chapter 5 – Construction
of Sustainable Pavements
Chapter 6 – Use-phase










Chapter 7 – Maintenance
and Preservation
Chapter 8 – End of Life
Chapter 9 – Livable
Communities
Chapter 10 – Assessing
Pavement Sustainability
Chapter 11 – Summary
and Future Needs
Enerji Tüketimi – İstatistikler
50.00

Sektörel Enerji Tüketimi

50.0

CO2 Emissions (% of total
emissions)

Electric utilities

Energy Consumption (%)

40.00

Transportation

30.00

20.00

Industrial
10.00

Residential and commercial
0.00
1950

1960

1970

1980

1990

2000

2010

2020

Years

• Enerjinin yüzde 44 ü ulaşım
karayolu modu tarafından tüketilir
• Ulaşımda kullanılan enerjinin
yüzde 98 i petrole dayalıdır
U.S. DOT National Transportation Statistics, 2011

Sektörel Karbon Emisyonları
Transportation

40.0

Industrial

30.0

Residential
20.0

Commercial
10.0

0.0
1985

1990

1995

2000

2005

2010

2015

Years

• Toplam emisyonların yüzde
40 ı ulaştırma sektörüne aittir
Enerji ve Emisyon Azaltma
Seyahat Verimliliği




2030 a kadar:
600-1000 mt GHG
4-7 milyar varil
petrol
Yenilenebilir
ve alternatif
yakıtlar

Üst ve alt yapı inşaat
ve operasyon

Araç teknolojileri
Source: http://www.epa.gov/otaq/climate/solutions.htm

Şu an ABD
stratejisi 4 ana
konuya dayanır
Ömür Döngüsü
Değerlendirmesi
(LCA), kısa ve
uzun vadede her
stratejinin
faydalarını simüle
etmek için kullanılır
Ömür Döngüsü Değerlendirmesi
(Life Cycle Assessment - LCA)


Çevre ve ürün sistemlerinin beşikten mezara
etkileşimleri
Enerji ve hammaddeler

Malzeme
Üretimi

Montaj veya
inşaat

Ürün
kullanımı

Hava, su ve toprak emisyonları
Source: www.bath.ac.uk

Bertaraf / geri
dönüşüm
Karayolu Sistemi Ömür Döngüsü
Karayolu Sistemi

Pompadan Tekerleğe
İnşaat

Akaryakıt ve Elektrik

Malzeme Üretimi
Hammaddeler
Örnek: Asfalt Beton Ömür Döngüsü
“Malzeme Üretim Safhası”
Sera gazları

GHG (CO2,
CH4, N20)

Hava
Kirleticiler

Hammaddeler

Ham petrol
elde edilmesi

Ham petrol
nakliyat

Ham petrol
damıtma

Akaryakıt ve
asfalt nakliyat

Elektrik
erişim

Elektrik
üretimi
Örnek: Asfalt Üstyapılar Ömür Döngüsü
Quarrying

Raw RAP

Virgin Agg.
RAP
Petr. Extr.

Const.
equip.
Oper.

Albedo
Lighting

Virgin AC

Malzemeler

Traffic
Delay

Rolling
Res.

İnşaat

Kullanım

Demol.&
Recycling
Milling/
Overlay
Rehab.

Bakım

Land Fill
Remain in
Place

Ömür
Sona
Erdi
Bitüm Fiyatları Mukayese Edilirse...

After Dave Lippert, Bureau Chief, Illinois DOT
Arazide (Yerinde) Stabilizasyon
• Asfalt ürünleri ile yerinde soğuk geri dönüşüm
• Asfalt emülsiyonlar; köpüklü asfalt
~ 2.5-3% Artık (residual) asfalt
• Takviyelerde ve sathi kaplamalarda

Asfalt Emülsiyonlar
“Köpüklü” Asfalt
Ilık Asfalt (WMA) Sera Gazları (GHG) – Kıyas
6

300

Construction

Production

5

250

4

200

3

150
100

2

50

$/ton

Equivalent CO2 in kg/ton

Transportation Material

1

0
HMA

WMA

GHG Emisyon

0
HMA

WMA

Emisyon Bedeli
Enerji ve Sera Gazları (GHG) - Kazanç
RAP ve RAS gibi geri dönüşüm ürünleri kullanarak
asfalt üretimi sırasında elde edilen enerji kazançları
1.02 vements using RAP and RAS

GWP Ratio (relative to Control)



No RAP - No RAS

1

RAP (30%)

RAP (40%)

0.98

RAP (50%)

0.96

RAS (2.5%)
RAS (5.0%)

0.94

1. Daha az yeni bitüm – maliyet düşer
2. Emisyon ve karbon ayak izi azalır
3. Daha az yeni agregaya ihtiyaç duyulur

RAS (7.5%)

0.92
0.9
0.9

0.92

0.94

0.96

0.98

Energy Ratio (relative to Control)

1

1.02
LCA: “Kullanım Aşaması” nın Önemi






Source: Santero and Horvath (2009) – GWP of pavements

“Kullanım Aşaması”
kazançları oldukça
yüksektir
Tekerlek yuvarlanma
direnci ve yakıt
ekonomisi
ilişkilendirilmelidir
Yolun düzgünsüzlüğü
önemli bir faktördür
Araçlarda Yakıt Nereye Harcanıyor?
aerodinamik direnç 100 km/h hızda aerodinamik hava direnci

yakıtın ortalama yüzde 40 ını teşkil eder

mekanik kayıplar

tekerlek dönme direnci

Mekanik aksam kayıpları yakıtın ortalama
yüzde 25 ine tekabül eder
Tekerlek yuvarlanma direnci ise yakıtın
ortalama yüzde 35 ini harcar
Texture
Wavelength

Yol Düzgünsüzlüğü – Lastik İlişkisi
1/ in.
1 in.
1 ft.
10 ft.
100 ft.
0.1 mil
10 mil
1 mil
8
100 mm
1m
10 m
10 mm
100 m
100 µm
1 mm
1 µm
10 µm

Microtexture

Macrotexture

Megatexture

Roughness

Pavement Surface Characteristic (PSC)
Influence

Rolling Resistance
Ride Quality
Wet Weather Friction
Dry Weather Friction
Splash and Spray
Tire Wear

Vehicle Wear
In-Vehicle Noise

Key:
Good

Bad

Tire-Pavement Noise

Source: Iowa State University
Yeni Nesil Geniş Tabanlı Lastikler


Düşük tekerlek yuvarlanma direnç katsayısı
(birim yakıt veriminde 12-18% artış)



Daha düzgün lastik-asfalt kontak gerilmeleri



Yüksek dingil yükü; lastik basıncında azalma



Diğer ekonomik potensiyel avantajlar

Geniş tabanlı
lastik

Dual-lastik

Courtesy of
Imad Al-Qadi
21

LCA: Ömür Döngüsünün Gereksinimi
Sprinkle Mix

Fiber/ Slag Mix

Tekerlek izine karşı en fazla direnç

Quartzite Mix
En iyi yol konforu/kalitesi

SMA 4.75mm
En sessiz yol yüzeyi
Agrega Şekil Özelliklerinin Görüntülü Analizi
Enhanced-UIAIA

Enhanced UI Aggregate Image Analyzer
(E-UIAIA)
Agrega Şekil Özelliklerinin Görüntülü Analizi
Enhanced-UIAIA – Örnekler
Aggregate
Image
Aggregate
color

Pink

Gray

Light brown

White

Black

AI

350

620

380

510

690

FER

1.51

1.2

1.56

1.18

1.2

STI

1.29

2.08

1.67

1.2

2.4

Binary
Image
ICT R27-129 Projesi – Agrega Şekil Çalışması
Mikro Deval testleri – 15, 30, 45, 60, 75, 90, 105,180, ve 210 dakika

Mikro-Deval Sonuçları
E-UIAIA ile belirlendi
Mikro-Deval (MD) Agrega Şekil Çalışması
Köşelilik Bozulması ve Yüzey Cilalanması
FP2
Örnek
No.
FP5

MD POLISHING TIME
MD test süresi

0 dakika

45 dak.

105 dak.

210 dak.
E-UIAIA ile Köşelilik ve Yüzey Pürüzlülüğü
– Değişik Mikro-Deval Test Süreleri

Köşelilik
Endeksi

Yüzey
Pürüzlülük
Endeksi

TRB 2014 yayın
Moaveni vd.
Sürdürülebilir Asfalt Karışımları


Yüksek performanslı ve dayanıklı asfalt karışımları
daha az bakım ve rehabilitasyon gerektirir – pürüzsüz
bir yol ve sürüş rahatlığı sağlar




SMA, açık gradasyonlu asfalt karışımları, yorulmaya dirençli az
bütümlü karışımlar

Agrega ve bütüm yerine geri dönüşüm malzemeleri ve
petrol içermeyen endüstri yan ürünleri kullanımı ile
düşük çevresel ayak izi




Ilık asfalt karışımı (Warm mix asphalt – WMA) teknolojisi
Geri dönüşüm malzemeleri – RAP, RAS, RCA, cüruf, vs.
Bio-bağlayıcı alternatifleri
Bitümün Taşıdığı Önem
Bir Ton Aşınma Tabakası BSK Üretimi Sırasında...
0.35

80
GWP per ton

60

Energy per ton

0.3
0.25

50

0.2

40

82%

30

86%

93%

20

94%

0.15
0.1
0.05

10
0

0
Aggregate

RAP

Binder

BSK da ağırlğı 5-6% ama buna rağmen
> 90% enerji ve Global Warming Production (GWP)

Enerji (MBTU)

GWP (ton CO2 EQ)

70
Sürdürülebilir Uygulamalar Artmalı
Daha Fazla Geri Dönüşüm ve
Yan Ürün Malzeme Kullanımı
(Ekonomik ve Çevre Dostu)
Reclaimed Asphalt
Pavement (RAP)

Steel Slag - Cüruf

Recycled Asphalt
Shingles (RAS)

Yenilikçi Yol Yapım Teknolojileri

(Ekonomik, Çevre Dostu, Yaşanabilir Topluluklar)
Ilık Asfalt – Warm-Mix Asphalt (WMA)

Geçirgen Yüzeyler
Geri Dönüşümlü Malzemelerin Kullanımını
En Yüksek Seviyede Teşvik Etmelidir






ABD de asfalt kaplamaların mevcut yıllık üretiminin 360
milyon ton1 olduğu tahmin edilmektedir
 62 milyon ton1 RAP
 1.1 milyon ton1 RAS
Geri dönüşümlü ürünlerin kullanımını artırarak önemli
ekonomik, çevresel ve mühendislik etkiler elde edilebilir
 RAP/RAS kullanımı ile > 4M ton bütüm ($3.5 - $7.5/ton
BSK) tasarruf edebilirsiniz
 Karbon ayak izini ve arazi depolama gereksinimini azaltıp
 Yeni iş imkanları yaratabilirsiniz
Eşit veya daha iyi performans için geri dönüşümlü
malzemelerin kullanımını teşvik etmelidir

1Hansen

(2010)-RAP, RAS, WMA usage survey
Araştırmalarda Çok Yönlü Entegrasyon –
Illinois Center for Transportation (ICT)
Arazi Çalışmaları

Laboratuvar Deneyleri
TTI Overlay Tester

Complex Modulus

Hamburg Wheel Track

Push-Pull Fatigue

Fracture - SCB

Fracture - DCT

Şartnameler
Hızlandırılmış Gerçek
Boyutta Deneyler

Üstyapı Modellemesi
Ömür Döngüsü
Ilık Asfalt – Warm-Mix Asphalt (WMA)
[Courtesy of Bill Buttlar]





Köpük ve / veya organik / kimyasal ilave madde kullanımı
Düşük enerji ile emisyonun % 30 ile 50 azalması
Daha çevre dostu ve güvenlikli
Dayanıklılık artırılır veya azaltılabilir





WMA sistemine ve diğer faktörlere bağlıdır
Çözüm: performans testleri ve arazi projeleri

Yolu daha kısa zaman içinde hizmete açabilirsiniz

HMA

Advera

WMA
Ilık Asfalt (WMA) ile ilgili Bulgular
WMA ile bazı sürdürülebilirlik konuları başarıyla çözülebilir




WMA performans açısından HMA (BSK) ye bir alternatif olarak
görünüyor




Yakıt tasarrufu, daha az karbon emisyonu, daha az tehlikeli
çalışma şartları

Illinois eylatinde modül / yorulma değerleri kontrol testleri ile
nerdeyse aynı

Yüksek trafik yükleri altında WMA nin uzun süreli performansı
incelenmelidir
100000000

WM1

1000000

Load Repetitions

Load Repetitions

10000000

100000
10000
1000
0.0001

0.001
Strain

0.01

100000000

Load Repetitions



10000000
1000000

WM2

100000
10000
1000
0.0001

0.001
Strain

0.01

10000000

WM 3

1000000
100000
10000
1000
0.0001

0.001
Strain

0.01
Reclaimed Asphalt Pavement (RAP)






RAP geri dönüşüm ile kazanılmış asfalt / bitüm ve
agregaya verilen bir terimdir
Düzgün olarak parçalanarak elekten geçirilen RAP
değişik kalitede elde edilmiş iyi dereceli agreganın
asfalt bitüm ile kaplanmış halini içerir
Tipik bağlayıcı yüzdesi
 2-3% kaba RAP
 6-7% ince RAP !!!
RAP Hakkında İstatistikler


2011 itibarıyle 66,7 million ton RAP ABD’ de
üstyapı uygulamalarında kullanılmıştır (toplam
asfalt beton üretiminin yüzde 10’ u)

• Üstyapılarda 10-30% RAP kullanımı
oldukça yaygındır
• RAP ~5% bitüm ihtiva eder
35
RAP Elde Edilmesi
Parçalama/Elekten Geçirme

Eski Üstyapı Kazınıyor

36

Kaba RAP

İnce RAP
Asfaltta RAP kullanımı –
Sorunlar?






RAP kaynak değişkenliği
(bilinmeyen kaynak ve kalite)
RAP ten elde edilen bitüm yeni
asfalt bitüme göre genellikle
daha sert ve daha kırılgandır
 Kalıcı deformasyon?
 Çatlama?
Üretim tesislerindeki zorluklar
karışımın hacimsel (volumetric)
özelliklerini sağlamak yönünden
sorunlu olabilir (yoğunluk ve
hava boşlukları)

Sürdürülebilir
ICT Yüksek %RAP – Courtesy of Imad Al-Qadi
(50% RAP Karışımlarda Başarıyla Kullanıldı)
Milling

Stockpiles

RAP Particle

RAP Fractionation

Fracture Test

50% RAP içeren karışımlar
normal mikslere göre tüm
şartnameleri sağlıyor ve daha
ileri sonuçlar verebiliyor
Yüksek %RAP Gradasyon ve “Volumetrics”
30% RAP
Sieve size

DMF

40% RAP

Extracted

DMF

50% RAP

Extracted

DMF

Extracted

1 inch

100.0

100.0

100.0

100.0

100.0

100.0

¾ inch

95.8

96.1

96.4

96.2

96.2

96.4

½ inch

76.0

75.6

76.5

76.4

78.0

78.0

63.5

63.3
Control
38.3
13.7

3/8 inch
No.4
No.8

Mix

38.8
VMA (%)
23.7

23.8

64.8
63.6
64.8
65.0
30% RAP 40% RAP
50% RAP
38.7
37.9
37.3
37.5
13.7
13.7
13.7
23.2
23.1
21.2
21.9

No.16

16.4 Gradasyon ve VMA
16.7
16.6
16.6

iyi
15.7

16.3

No.30

12.4 kontrol
12.7

12.6

13.1

No.50

9.4

9.5

10.0

9.9

9.8

10.1

No.200

6.9

6.9

7.3

7.1

7.2

7.2

13.0
13.0
edilebiliyor
RAP in Düşük Sıcaklık Davranışına Etkisi
4

4
RAP-00

RAP-00
3

Temperature = 0 °C

2

RAP % artıyor

Force (kN)

Force (kN)

3

RAP-40

RAP-20

RAP-20

RAP-40

Temperature = -12 °C

2

RAP % artıyor

1

1

0

0
0

2

4

6

CMOD (mm)

RAP etkisi çok belirgin (Sıcaklık 0 °C)

8

0

1

2

3

4

CMOD (mm)

RAP etkisi kayboluyor (Sıcaklık -12 °C)
ICT R27-27 Araştırma Projesi
(2008)
Cüruflu RAP Temel Kullanımı
ICT R27-124 Araştırma Projesi
(8/2012 – 8/2014)
Üstyapının Zemini ve Granüler Alttemelinde Kullanılacak
“Zemin Agregası” Malzemesinin Performans İncelemesi
 “Aggregate Subgrade” materials – Large-sized virgin aggregates, recycled

(RAP),

concrete aggregate (RCA), reclaimed asphalt pavement
or
combinations
 Develop characterization techniques – source, composition and particle
size/shape properties
 Evaluate field performances through accelerated full-scale testing
 Unsurfaced working platform application
 Asphalt surfaced low volume pavements
 Revise & develop material specifications
CS02

CS01

RR01

RAP
CA06

CA06

Görüntülü Agrega
Analizi için kullanılan
Kalibrasyon topu
1

4

2

5

1

3

6

Image Acquisition

4

Grayscale Image Conversion

2

5

3

6

Binary Detection/Extraction
Aggregate ID

CA06

RAP-CA06

RR01

CS01

CS02

Std. Deviation

93

110

104

96

92.7

Ave. Angularity
100

400

CA06_Virgin

90

481

451

437

CA06_RAP
RR01

80

Percentile Rank

548

CS01
CS02

70
60
50

Köşelilik Endeksi

40

 CA 06 yeni agrega en
yüksek

30
20

 CA 06-RAP agrega en düşük

10
0

150

250

350

450

550

Angularity Index (Degrees)

650

750
Agrega Stoklarını Görüntüleme

RAP Agrega Danesinin Bitüm Kaplama Oranı

E-UIAIA arazide kullanımı!

Bilateral Filtering & Segmentation Techniques

Agreganın yüzde
kaçı bitüm kaplı ?
Recycled Asphalt Shingles (RAS)





BSK için değer taşıyan bir ek malzeme teşkil eder
Serme projeleri yanı sıra çevresel faydalar ve maliyet
tasarruf potansiyeli
RAS mevcut kullanım: 2009 yılında 701.000 ton ve
2010 yılında 1.099.000 ton (Hansen, 2012-NAPA anket)
RAS son hali < 9.5 mm

• 11 milyon ton RAS artığı
• ~ 30% seviyesinde bitüm içerir
Efektif ve Başarılı RAS Kullanımı







Yeni bütüm kullanımında azalma sayesinde maliyet ve
çevresel etki de büyük tasarruf
Buna rağmen plent üretiminde zorluklara yol açabilir
ANCAK, performans ve uzun süreli dayanıklılık
kontrol edilebilir
 Yüksek derecede
oksitlenmiş asfalt bitüm
 Karışımlar RAS ilavesi
daha rijit hale gelir
 Daha kırılgan karışımlar
erken çatlama ve kısa
ömüre neden olabilir
IL DOT RAS ve RAP Spesifikasyonları





IL DOT, Special Provision for Reclaimed Asphalt Shingles (RAS),
January 2012
ABD: Asfalt Bitüm Değiştirme (RAP ve RAS% dayalı DEĞİLDİR)
Mix A: %6 bitüm ve %50 si ABD – aslında kullanılan toplam yeni bitüm
%3 ve geri kalanı sadece RAP ve / veya RAS

BSK Tipi

Artan
Mukavemet
ve Kalite

N Dizayn
30
50
70
90
105

Max. % ABD
Binder/
Leveling Binder Aşınma
35
35
30
25
25
20
20
15
10
10

Polimer
Modifiye
10
10
10
10
10
Illinois RAP/RAS Çalışması – Imad Al-Qadi
(Yüksek Oranda Bitüm Değiştirme ~ %43-64)





Değişen yüzdelerde RAS içeren 4 karışım test edildi
(ayrıca RAP dahil)
Karışımlar yüksek oranlarda (%64 gibi) bitüm
değiştirme seviyelerini hedefledi:
Mix
Identification

Fine RAP
(% by weight
in mix)

RAS
(% by weight
in mix)

Asphalt Binder
Replacement
(%)

2.5% RAS

20.0

17.5

2.5

5.0% RAS

20.0

15.0

5.0

7.5% RAS



Coarse RAP
(% by weight
in mix)

20.0

12.5

7.5

43
51
64

Sıkı bir test protokolü izlenerek RAS kullanımı ile ilgili
herhangi bir olumsuz etki olup olmadığı incelendi
Illinois RAP/RAS Çalışması – Imad Al-Qadi
(Yüksek Oranda Bitüm Değiştirme ~ %43-64)
Kompleks Modül

Rijitide
Hamburg Tekerlek İzi

Kalıcı deformasyon

İtme-Çekme Yorulma

TTI Takviye Testi

Yorulma ömrü araştırması
Çatlama - SCB

Çatlama - DCT

Düşük sıcaklık çatlama direnci
RAP/RAS Araştırmasından Sonuçlar

Tekerlek izi %RAS ile azalıyor

Modül %RAS ile artıyor

250 micro-strains
1
2.5% RAS (PG46-34)
Modulus Degradation (%)

5.0% RAS (PG46-34)

Düşük sıcaklıklarda aynı
çatlama enerjisi

7.5% RAS (PG46-34)

0.75

7.5% RAS (PG58-28)
2.5% RAS
(PG46-34)

0.5

5.0% RAS
(PG46-34)

0.25
7.5% RAS
7.5%RAS (PG46-34)
(PG 58-28)

Yorulma ömrü %RAS ile azalıyor
0
0

20000

40000

60000
Cycles

80000

100000

120000
RAP/RAS Araştırmasından Sonuçlar





Karışımlar RAS ile oldukça sert davrandı
Bunun bir sonucu olarak, tekerlek izi oluşmasına
karşı dirençte iyileşme görüldü
Düşük sıcaklıklardaki çatlama testlerinde anlamlı bir
farklılık gözlenmedi






% 7.5 RAS ve sert bitüm ile olan karışım hariç

Karışımda kullanılan yeni bitüm yeterince yumuşak
olmayınca, orta sıcaklıklarda yorulma testleri yorulma
ömründe potansiyel bir düşüş gösterdi
Düzgün tasarlanmış ise, yüksek oranda bitüm
değiştiren karışımlar alternatif bir
seçenek olabilir
%97 Geri Dönüşüm – IL DOT Dist. 1


A pa

Cüruf

RAS

Kırılmış Beton Agrega

Yeni Bitüm (~3%)

En Yeni Südürülebilir IL DOT Uygulaması

RAP

N50 aşınma karışımı
Mekanik Özellikler – Rijitide




Çeşitli RAP
kullanım
seviyelerindeki
normal karışımlarla
kıyas edildiğinde1
“Compliance” daki
ciddi düşüş cüruf,
kırılmış beton ve
RAS ın bir arada
kullanılması
sebebiyle

1Bonaquist

, R. “Characterization of Wisconsin Mixture Low Temperature
Properties for the AASHTO Mechanistic-Empirical Pavement Design Guide.
WisDOT SPR# 0092-10-07, 2011.
Mekanik Özellikler – Çatlama




Düşük sıcaklık
çatlama deneyleri
-12°C ve 0°C de
yapıldı
Sonuçlar yüksek
RAP karışımları ile
kıyaslanabilir
düzeyde
İlerisi için Öneriler










Asfalt kaplamalarının sürdürülebilir uygulamalarını ve
teknolojilerinin kullanımını artırmak
RAP, RAS ve WMA sürdürülebilirlik konuları ile ilgili
bilgi vücuda getirmek
Belirli sürdürülebilir uygulamalar için LCA tekniklerini
geliştirmek
Yeni teknoloji tasarımları ve inşaları için kılavuzların
geliştirilmesi
Temel anlayış ve performans değerlendirme malzeme
ve teknoloji alternatifleri için gerekli
Sürdürülebilir Yenilikler


Yeni teknolojiler ve alternatif malzemelerin
başarılı uygulamaları sayesinde ilerleme
kaydedilebilir

Güneşle Isıtan
Üstyapılar

Bio-Bağlayıcı

Geniş-tabanlı
lastikler
Asfalt Üstyapılarda Termal Potansiyeller


Asfalt Üstyapılardaki düşük Albedo sayesinde


Yerleşim yerlerinde Isı Adası (Heat Island) problemi

Asphalt
Concrete

(ACPA 2007)



Çözüm: Serin Üstyapılar



Asfalt üstyapı sıcaklığını düşürüp
Yeni ve temiz enerji kaynaklarına yönelmek
Enerji Üreten Karayolları


Asfalt kaplamaların içine gömülü
borular aracılığıyla Isı Enerjisinden
Elektrik (Bond 2006)

Üstyapıdan yayılan ısıyı azaltır

Enerji tüketimi tasarrufu getirir

Hava kalitesini artırır

Bakım giderlerini azaltır
w/o pipes

w/ pipes
(Rajib Mallick 2008)



Mekanik Titreşimlerden
Piezoelektrik malzemeler
sayesinde Elektrik

Sokak aydınlatmaya ve
sensörlere güç sağlar

Elektrik depolayıp abonelere
güç sağlar
UIUC deki Araştırmacılara Teşekkürler!
Professor Imad L. Al-Qadi,
ICT Director, alqadi@illinois.edu
Dr. Hasan Ozer
Research Assistant Professor, hozer2@illinois.edu

Professor Bill Buttlar
buttlar@illinois.edu

ict.illinois.edu
ISSMGE TC 202

1st issue
03/2014
Teşekkürler!
tutumlue@illinois.edu

More Related Content

More from valorkongre

02 aysen apaydin
02 aysen apaydin02 aysen apaydin
02 aysen apaydinvalorkongre
 
28 mustafa karasahin
28 mustafa karasahin28 mustafa karasahin
28 mustafa karasahinvalorkongre
 
28 03 ahmetsaglik
28 03 ahmetsaglik28 03 ahmetsaglik
28 03 ahmetsaglikvalorkongre
 
28 sebahattin han
28 sebahattin han28 sebahattin han
28 sebahattin hanvalorkongre
 
04 28 pervizahmetzade
04 28 pervizahmetzade04 28 pervizahmetzade
04 28 pervizahmetzadevalorkongre
 
03 28 pervizahmetzade
03 28 pervizahmetzade03 28 pervizahmetzade
03 28 pervizahmetzadevalorkongre
 
02 28 pervizahmetzade
02 28 pervizahmetzade02 28 pervizahmetzade
02 28 pervizahmetzadevalorkongre
 
01 28 pervizahmetzade
01 28 pervizahmetzade01 28 pervizahmetzade
01 28 pervizahmetzadevalorkongre
 
01 pervizahmetzade
01 pervizahmetzade01 pervizahmetzade
01 pervizahmetzadevalorkongre
 
28 baha vural_kok
28 baha vural_kok28 baha vural_kok
28 baha vural_kokvalorkongre
 

More from valorkongre (20)

04 leyla unal
04 leyla unal04 leyla unal
04 leyla unal
 
02 aysen apaydin
02 aysen apaydin02 aysen apaydin
02 aysen apaydin
 
01 murat atan
01 murat atan01 murat atan
01 murat atan
 
03 biroldemir
03 biroldemir03 biroldemir
03 biroldemir
 
28 mustafa karasahin
28 mustafa karasahin28 mustafa karasahin
28 mustafa karasahin
 
28 03 ahmetsaglik
28 03 ahmetsaglik28 03 ahmetsaglik
28 03 ahmetsaglik
 
28 sebahattin han
28 sebahattin han28 sebahattin han
28 sebahattin han
 
04 28 pervizahmetzade
04 28 pervizahmetzade04 28 pervizahmetzade
04 28 pervizahmetzade
 
03 28 pervizahmetzade
03 28 pervizahmetzade03 28 pervizahmetzade
03 28 pervizahmetzade
 
02 28 pervizahmetzade
02 28 pervizahmetzade02 28 pervizahmetzade
02 28 pervizahmetzade
 
01 28 pervizahmetzade
01 28 pervizahmetzade01 28 pervizahmetzade
01 28 pervizahmetzade
 
01 pervizahmetzade
01 pervizahmetzade01 pervizahmetzade
01 pervizahmetzade
 
28 baha vural_kok
28 baha vural_kok28 baha vural_kok
28 baha vural_kok
 
04 burak sengoz
04 burak sengoz04 burak sengoz
04 burak sengoz
 
02 burak sengoz
02 burak sengoz02 burak sengoz
02 burak sengoz
 
01 Burak Sengoz
01 Burak Sengoz01 Burak Sengoz
01 Burak Sengoz
 
02 Birol Demir
02 Birol Demir02 Birol Demir
02 Birol Demir
 
01 Birol Demir
01 Birol Demir01 Birol Demir
01 Birol Demir
 
Ali topal
Ali topalAli topal
Ali topal
 
Senol altiok
Senol altiokSenol altiok
Senol altiok
 

Erol tutumluer

  • 1. Asfalt Üstyapıların Ar-Ge Çalışmaları ve Son Gelişmeler Prof. Dr. Erol Tutumluer Paul F. Kent Endowed Faculty Scholar University of Illinois at Urbana-Champaign tutumlue@illinois.edu Ankara – 27-28 Kasım 2013 1
  • 2. Asfalt Üstyapılarda Sürdürülebilirlik  Sürdürülebilirlik: “Sonraki nesillerin ihtiyaçlarını karşılama gereksinimlerini tehlikeye sokmadan bugünün ihtiyaçlarını karşılayabilmek”1 1UN World Commission on Environment and Development Ulaşım ağının başarıyla yenilenmesi ve genişletilmesi için esas alınacak hususlar:  Enerjinin korunması ve sürdürülebilir sistemler ile entegrasyonu Ar-Ge  Efektif ve ucuz maliyet içeren çözümler  Toplum ve çevre dostu, dengeli bir yaklaşım 
  • 3. Outcome Hedefler Sürdürülebilir Ulaşım Programı Ekonomik olmak ve Hesaplılık • Maximize return on policies and investments • Competitive multi model network for goods and services • Competitive bids Çevresel Sürdürülebilirlik Yaşanabilir Topluluklar • Reduce carbon emissions • Reduce air, water, noise pollution • Use sustainable materials and practices • Increase accessibility • Improve public transit • Improve bicycles and pedestrians network İyi Bakım ve Onarım • Improve condition of highway and bridges • Improve condition of public transit systems
  • 4. Örnek: Şikago, İllinois Ulaşım Sistemi Bir çevre yolunun tahmini 50-yıllık maliyeti, bakım ve onarım masrafları (Amerikan doları) İnşaat $65 Milyon / mil (birim mesafe) Bakım ve onarım $6.5 Milyon / mil Yeniden inşa etmek $16 Milyon / mil Toplam $87.5 Milyon / mil Yapılması gereken: Yenilikçi ve sürdürülebilir modern yöntemleri içeren yaklaşımları belirleyerek iyi bakım ve onarım sunmak; Kurum ve kullanıcı maliyetlerini düşürmek Çevreye ve topluma yaptığı etkiyi ölçmek Data source: Chicago Metropolitan Agency for Planning, 2010
  • 5. Üstyapı Sürdürülebilirlik Programı (FHWA) Başlangıç tarihi: 2012 Yürütücü: Applied Pavement Technology Çalışma Ekibini Yöneten: Univ. of Illinois (UIUC)  Sürdürülebilir Üstyapılar Teknik Çalışma Grubu'nun Kurulması ve Koordinasyonu:     Paydaşlar  Eyalet Karayolları  Üniversiteler  Sanayi ve diğer devlet kurumları Sürdürülebilir Üstyapılar Programı Rehberi Geliştirilmesi Mevcut Yöntemleri Değerlendirme Teknoloji Transferi ve Yayılması
  • 6. Sürdürülebilir Üstyapı Sistemleri – Tasarım ve İnşaat Hazırlanan Teknik Rapor (2014’de yayınlanacak)       Chapter 1 – Introduction Chapter 2 – Concepts of Pavement Sustainability Chapter 3 – Sustainable Materials Chapter 4 – Design of Sustainable Pavements Chapter 5 – Construction of Sustainable Pavements Chapter 6 – Use-phase      Chapter 7 – Maintenance and Preservation Chapter 8 – End of Life Chapter 9 – Livable Communities Chapter 10 – Assessing Pavement Sustainability Chapter 11 – Summary and Future Needs
  • 7. Enerji Tüketimi – İstatistikler 50.00 Sektörel Enerji Tüketimi 50.0 CO2 Emissions (% of total emissions) Electric utilities Energy Consumption (%) 40.00 Transportation 30.00 20.00 Industrial 10.00 Residential and commercial 0.00 1950 1960 1970 1980 1990 2000 2010 2020 Years • Enerjinin yüzde 44 ü ulaşım karayolu modu tarafından tüketilir • Ulaşımda kullanılan enerjinin yüzde 98 i petrole dayalıdır U.S. DOT National Transportation Statistics, 2011 Sektörel Karbon Emisyonları Transportation 40.0 Industrial 30.0 Residential 20.0 Commercial 10.0 0.0 1985 1990 1995 2000 2005 2010 2015 Years • Toplam emisyonların yüzde 40 ı ulaştırma sektörüne aittir
  • 8. Enerji ve Emisyon Azaltma Seyahat Verimliliği   2030 a kadar: 600-1000 mt GHG 4-7 milyar varil petrol Yenilenebilir ve alternatif yakıtlar Üst ve alt yapı inşaat ve operasyon Araç teknolojileri Source: http://www.epa.gov/otaq/climate/solutions.htm Şu an ABD stratejisi 4 ana konuya dayanır Ömür Döngüsü Değerlendirmesi (LCA), kısa ve uzun vadede her stratejinin faydalarını simüle etmek için kullanılır
  • 9. Ömür Döngüsü Değerlendirmesi (Life Cycle Assessment - LCA)  Çevre ve ürün sistemlerinin beşikten mezara etkileşimleri Enerji ve hammaddeler Malzeme Üretimi Montaj veya inşaat Ürün kullanımı Hava, su ve toprak emisyonları Source: www.bath.ac.uk Bertaraf / geri dönüşüm
  • 10. Karayolu Sistemi Ömür Döngüsü Karayolu Sistemi Pompadan Tekerleğe İnşaat Akaryakıt ve Elektrik Malzeme Üretimi Hammaddeler
  • 11. Örnek: Asfalt Beton Ömür Döngüsü “Malzeme Üretim Safhası” Sera gazları GHG (CO2, CH4, N20) Hava Kirleticiler Hammaddeler Ham petrol elde edilmesi Ham petrol nakliyat Ham petrol damıtma Akaryakıt ve asfalt nakliyat Elektrik erişim Elektrik üretimi
  • 12. Örnek: Asfalt Üstyapılar Ömür Döngüsü Quarrying Raw RAP Virgin Agg. RAP Petr. Extr. Const. equip. Oper. Albedo Lighting Virgin AC Malzemeler Traffic Delay Rolling Res. İnşaat Kullanım Demol.& Recycling Milling/ Overlay Rehab. Bakım Land Fill Remain in Place Ömür Sona Erdi
  • 13. Bitüm Fiyatları Mukayese Edilirse... After Dave Lippert, Bureau Chief, Illinois DOT
  • 14. Arazide (Yerinde) Stabilizasyon • Asfalt ürünleri ile yerinde soğuk geri dönüşüm • Asfalt emülsiyonlar; köpüklü asfalt ~ 2.5-3% Artık (residual) asfalt • Takviyelerde ve sathi kaplamalarda Asfalt Emülsiyonlar “Köpüklü” Asfalt
  • 15. Ilık Asfalt (WMA) Sera Gazları (GHG) – Kıyas 6 300 Construction Production 5 250 4 200 3 150 100 2 50 $/ton Equivalent CO2 in kg/ton Transportation Material 1 0 HMA WMA GHG Emisyon 0 HMA WMA Emisyon Bedeli
  • 16. Enerji ve Sera Gazları (GHG) - Kazanç RAP ve RAS gibi geri dönüşüm ürünleri kullanarak asfalt üretimi sırasında elde edilen enerji kazançları 1.02 vements using RAP and RAS GWP Ratio (relative to Control)  No RAP - No RAS 1 RAP (30%) RAP (40%) 0.98 RAP (50%) 0.96 RAS (2.5%) RAS (5.0%) 0.94 1. Daha az yeni bitüm – maliyet düşer 2. Emisyon ve karbon ayak izi azalır 3. Daha az yeni agregaya ihtiyaç duyulur RAS (7.5%) 0.92 0.9 0.9 0.92 0.94 0.96 0.98 Energy Ratio (relative to Control) 1 1.02
  • 17. LCA: “Kullanım Aşaması” nın Önemi    Source: Santero and Horvath (2009) – GWP of pavements “Kullanım Aşaması” kazançları oldukça yüksektir Tekerlek yuvarlanma direnci ve yakıt ekonomisi ilişkilendirilmelidir Yolun düzgünsüzlüğü önemli bir faktördür
  • 18. Araçlarda Yakıt Nereye Harcanıyor? aerodinamik direnç 100 km/h hızda aerodinamik hava direnci yakıtın ortalama yüzde 40 ını teşkil eder mekanik kayıplar tekerlek dönme direnci Mekanik aksam kayıpları yakıtın ortalama yüzde 25 ine tekabül eder Tekerlek yuvarlanma direnci ise yakıtın ortalama yüzde 35 ini harcar
  • 19. Texture Wavelength Yol Düzgünsüzlüğü – Lastik İlişkisi 1/ in. 1 in. 1 ft. 10 ft. 100 ft. 0.1 mil 10 mil 1 mil 8 100 mm 1m 10 m 10 mm 100 m 100 µm 1 mm 1 µm 10 µm Microtexture Macrotexture Megatexture Roughness Pavement Surface Characteristic (PSC) Influence Rolling Resistance Ride Quality Wet Weather Friction Dry Weather Friction Splash and Spray Tire Wear Vehicle Wear In-Vehicle Noise Key: Good Bad Tire-Pavement Noise Source: Iowa State University
  • 20. Yeni Nesil Geniş Tabanlı Lastikler  Düşük tekerlek yuvarlanma direnç katsayısı (birim yakıt veriminde 12-18% artış)  Daha düzgün lastik-asfalt kontak gerilmeleri  Yüksek dingil yükü; lastik basıncında azalma  Diğer ekonomik potensiyel avantajlar Geniş tabanlı lastik Dual-lastik Courtesy of Imad Al-Qadi
  • 21. 21 LCA: Ömür Döngüsünün Gereksinimi Sprinkle Mix Fiber/ Slag Mix Tekerlek izine karşı en fazla direnç Quartzite Mix En iyi yol konforu/kalitesi SMA 4.75mm En sessiz yol yüzeyi
  • 22. Agrega Şekil Özelliklerinin Görüntülü Analizi Enhanced-UIAIA Enhanced UI Aggregate Image Analyzer (E-UIAIA)
  • 23. Agrega Şekil Özelliklerinin Görüntülü Analizi Enhanced-UIAIA – Örnekler Aggregate Image Aggregate color Pink Gray Light brown White Black AI 350 620 380 510 690 FER 1.51 1.2 1.56 1.18 1.2 STI 1.29 2.08 1.67 1.2 2.4 Binary Image
  • 24. ICT R27-129 Projesi – Agrega Şekil Çalışması Mikro Deval testleri – 15, 30, 45, 60, 75, 90, 105,180, ve 210 dakika Mikro-Deval Sonuçları E-UIAIA ile belirlendi
  • 25. Mikro-Deval (MD) Agrega Şekil Çalışması Köşelilik Bozulması ve Yüzey Cilalanması FP2 Örnek No. FP5 MD POLISHING TIME MD test süresi 0 dakika 45 dak. 105 dak. 210 dak.
  • 26. E-UIAIA ile Köşelilik ve Yüzey Pürüzlülüğü – Değişik Mikro-Deval Test Süreleri Köşelilik Endeksi Yüzey Pürüzlülük Endeksi TRB 2014 yayın Moaveni vd.
  • 27. Sürdürülebilir Asfalt Karışımları  Yüksek performanslı ve dayanıklı asfalt karışımları daha az bakım ve rehabilitasyon gerektirir – pürüzsüz bir yol ve sürüş rahatlığı sağlar   SMA, açık gradasyonlu asfalt karışımları, yorulmaya dirençli az bütümlü karışımlar Agrega ve bütüm yerine geri dönüşüm malzemeleri ve petrol içermeyen endüstri yan ürünleri kullanımı ile düşük çevresel ayak izi    Ilık asfalt karışımı (Warm mix asphalt – WMA) teknolojisi Geri dönüşüm malzemeleri – RAP, RAS, RCA, cüruf, vs. Bio-bağlayıcı alternatifleri
  • 28. Bitümün Taşıdığı Önem Bir Ton Aşınma Tabakası BSK Üretimi Sırasında... 0.35 80 GWP per ton 60 Energy per ton 0.3 0.25 50 0.2 40 82% 30 86% 93% 20 94% 0.15 0.1 0.05 10 0 0 Aggregate RAP Binder BSK da ağırlğı 5-6% ama buna rağmen > 90% enerji ve Global Warming Production (GWP) Enerji (MBTU) GWP (ton CO2 EQ) 70
  • 29. Sürdürülebilir Uygulamalar Artmalı Daha Fazla Geri Dönüşüm ve Yan Ürün Malzeme Kullanımı (Ekonomik ve Çevre Dostu) Reclaimed Asphalt Pavement (RAP) Steel Slag - Cüruf Recycled Asphalt Shingles (RAS) Yenilikçi Yol Yapım Teknolojileri (Ekonomik, Çevre Dostu, Yaşanabilir Topluluklar) Ilık Asfalt – Warm-Mix Asphalt (WMA) Geçirgen Yüzeyler
  • 30. Geri Dönüşümlü Malzemelerin Kullanımını En Yüksek Seviyede Teşvik Etmelidir    ABD de asfalt kaplamaların mevcut yıllık üretiminin 360 milyon ton1 olduğu tahmin edilmektedir  62 milyon ton1 RAP  1.1 milyon ton1 RAS Geri dönüşümlü ürünlerin kullanımını artırarak önemli ekonomik, çevresel ve mühendislik etkiler elde edilebilir  RAP/RAS kullanımı ile > 4M ton bütüm ($3.5 - $7.5/ton BSK) tasarruf edebilirsiniz  Karbon ayak izini ve arazi depolama gereksinimini azaltıp  Yeni iş imkanları yaratabilirsiniz Eşit veya daha iyi performans için geri dönüşümlü malzemelerin kullanımını teşvik etmelidir 1Hansen (2010)-RAP, RAS, WMA usage survey
  • 31. Araştırmalarda Çok Yönlü Entegrasyon – Illinois Center for Transportation (ICT) Arazi Çalışmaları Laboratuvar Deneyleri TTI Overlay Tester Complex Modulus Hamburg Wheel Track Push-Pull Fatigue Fracture - SCB Fracture - DCT Şartnameler Hızlandırılmış Gerçek Boyutta Deneyler Üstyapı Modellemesi Ömür Döngüsü
  • 32. Ilık Asfalt – Warm-Mix Asphalt (WMA) [Courtesy of Bill Buttlar]     Köpük ve / veya organik / kimyasal ilave madde kullanımı Düşük enerji ile emisyonun % 30 ile 50 azalması Daha çevre dostu ve güvenlikli Dayanıklılık artırılır veya azaltılabilir    WMA sistemine ve diğer faktörlere bağlıdır Çözüm: performans testleri ve arazi projeleri Yolu daha kısa zaman içinde hizmete açabilirsiniz HMA Advera WMA
  • 33. Ilık Asfalt (WMA) ile ilgili Bulgular WMA ile bazı sürdürülebilirlik konuları başarıyla çözülebilir   WMA performans açısından HMA (BSK) ye bir alternatif olarak görünüyor   Yakıt tasarrufu, daha az karbon emisyonu, daha az tehlikeli çalışma şartları Illinois eylatinde modül / yorulma değerleri kontrol testleri ile nerdeyse aynı Yüksek trafik yükleri altında WMA nin uzun süreli performansı incelenmelidir 100000000 WM1 1000000 Load Repetitions Load Repetitions 10000000 100000 10000 1000 0.0001 0.001 Strain 0.01 100000000 Load Repetitions  10000000 1000000 WM2 100000 10000 1000 0.0001 0.001 Strain 0.01 10000000 WM 3 1000000 100000 10000 1000 0.0001 0.001 Strain 0.01
  • 34. Reclaimed Asphalt Pavement (RAP)    RAP geri dönüşüm ile kazanılmış asfalt / bitüm ve agregaya verilen bir terimdir Düzgün olarak parçalanarak elekten geçirilen RAP değişik kalitede elde edilmiş iyi dereceli agreganın asfalt bitüm ile kaplanmış halini içerir Tipik bağlayıcı yüzdesi  2-3% kaba RAP  6-7% ince RAP !!!
  • 35. RAP Hakkında İstatistikler  2011 itibarıyle 66,7 million ton RAP ABD’ de üstyapı uygulamalarında kullanılmıştır (toplam asfalt beton üretiminin yüzde 10’ u) • Üstyapılarda 10-30% RAP kullanımı oldukça yaygındır • RAP ~5% bitüm ihtiva eder 35
  • 36. RAP Elde Edilmesi Parçalama/Elekten Geçirme Eski Üstyapı Kazınıyor 36 Kaba RAP İnce RAP
  • 37. Asfaltta RAP kullanımı – Sorunlar?    RAP kaynak değişkenliği (bilinmeyen kaynak ve kalite) RAP ten elde edilen bitüm yeni asfalt bitüme göre genellikle daha sert ve daha kırılgandır  Kalıcı deformasyon?  Çatlama? Üretim tesislerindeki zorluklar karışımın hacimsel (volumetric) özelliklerini sağlamak yönünden sorunlu olabilir (yoğunluk ve hava boşlukları) Sürdürülebilir
  • 38. ICT Yüksek %RAP – Courtesy of Imad Al-Qadi (50% RAP Karışımlarda Başarıyla Kullanıldı) Milling Stockpiles RAP Particle RAP Fractionation Fracture Test 50% RAP içeren karışımlar normal mikslere göre tüm şartnameleri sağlıyor ve daha ileri sonuçlar verebiliyor
  • 39. Yüksek %RAP Gradasyon ve “Volumetrics” 30% RAP Sieve size DMF 40% RAP Extracted DMF 50% RAP Extracted DMF Extracted 1 inch 100.0 100.0 100.0 100.0 100.0 100.0 ¾ inch 95.8 96.1 96.4 96.2 96.2 96.4 ½ inch 76.0 75.6 76.5 76.4 78.0 78.0 63.5 63.3 Control 38.3 13.7 3/8 inch No.4 No.8 Mix 38.8 VMA (%) 23.7 23.8 64.8 63.6 64.8 65.0 30% RAP 40% RAP 50% RAP 38.7 37.9 37.3 37.5 13.7 13.7 13.7 23.2 23.1 21.2 21.9 No.16 16.4 Gradasyon ve VMA 16.7 16.6 16.6 iyi 15.7 16.3 No.30 12.4 kontrol 12.7 12.6 13.1 No.50 9.4 9.5 10.0 9.9 9.8 10.1 No.200 6.9 6.9 7.3 7.1 7.2 7.2 13.0 13.0 edilebiliyor
  • 40. RAP in Düşük Sıcaklık Davranışına Etkisi 4 4 RAP-00 RAP-00 3 Temperature = 0 °C 2 RAP % artıyor Force (kN) Force (kN) 3 RAP-40 RAP-20 RAP-20 RAP-40 Temperature = -12 °C 2 RAP % artıyor 1 1 0 0 0 2 4 6 CMOD (mm) RAP etkisi çok belirgin (Sıcaklık 0 °C) 8 0 1 2 3 4 CMOD (mm) RAP etkisi kayboluyor (Sıcaklık -12 °C)
  • 41. ICT R27-27 Araştırma Projesi (2008) Cüruflu RAP Temel Kullanımı
  • 42. ICT R27-124 Araştırma Projesi (8/2012 – 8/2014) Üstyapının Zemini ve Granüler Alttemelinde Kullanılacak “Zemin Agregası” Malzemesinin Performans İncelemesi  “Aggregate Subgrade” materials – Large-sized virgin aggregates, recycled (RAP), concrete aggregate (RCA), reclaimed asphalt pavement or combinations  Develop characterization techniques – source, composition and particle size/shape properties  Evaluate field performances through accelerated full-scale testing  Unsurfaced working platform application  Asphalt surfaced low volume pavements  Revise & develop material specifications
  • 43.
  • 45. 1 4 2 5 1 3 6 Image Acquisition 4 Grayscale Image Conversion 2 5 3 6 Binary Detection/Extraction
  • 46. Aggregate ID CA06 RAP-CA06 RR01 CS01 CS02 Std. Deviation 93 110 104 96 92.7 Ave. Angularity 100 400 CA06_Virgin 90 481 451 437 CA06_RAP RR01 80 Percentile Rank 548 CS01 CS02 70 60 50 Köşelilik Endeksi 40  CA 06 yeni agrega en yüksek 30 20  CA 06-RAP agrega en düşük 10 0 150 250 350 450 550 Angularity Index (Degrees) 650 750
  • 47. Agrega Stoklarını Görüntüleme RAP Agrega Danesinin Bitüm Kaplama Oranı E-UIAIA arazide kullanımı! Bilateral Filtering & Segmentation Techniques Agreganın yüzde kaçı bitüm kaplı ?
  • 48. Recycled Asphalt Shingles (RAS)    BSK için değer taşıyan bir ek malzeme teşkil eder Serme projeleri yanı sıra çevresel faydalar ve maliyet tasarruf potansiyeli RAS mevcut kullanım: 2009 yılında 701.000 ton ve 2010 yılında 1.099.000 ton (Hansen, 2012-NAPA anket) RAS son hali < 9.5 mm • 11 milyon ton RAS artığı • ~ 30% seviyesinde bitüm içerir
  • 49. Efektif ve Başarılı RAS Kullanımı     Yeni bütüm kullanımında azalma sayesinde maliyet ve çevresel etki de büyük tasarruf Buna rağmen plent üretiminde zorluklara yol açabilir ANCAK, performans ve uzun süreli dayanıklılık kontrol edilebilir  Yüksek derecede oksitlenmiş asfalt bitüm  Karışımlar RAS ilavesi daha rijit hale gelir  Daha kırılgan karışımlar erken çatlama ve kısa ömüre neden olabilir
  • 50. IL DOT RAS ve RAP Spesifikasyonları    IL DOT, Special Provision for Reclaimed Asphalt Shingles (RAS), January 2012 ABD: Asfalt Bitüm Değiştirme (RAP ve RAS% dayalı DEĞİLDİR) Mix A: %6 bitüm ve %50 si ABD – aslında kullanılan toplam yeni bitüm %3 ve geri kalanı sadece RAP ve / veya RAS BSK Tipi Artan Mukavemet ve Kalite N Dizayn 30 50 70 90 105 Max. % ABD Binder/ Leveling Binder Aşınma 35 35 30 25 25 20 20 15 10 10 Polimer Modifiye 10 10 10 10 10
  • 51. Illinois RAP/RAS Çalışması – Imad Al-Qadi (Yüksek Oranda Bitüm Değiştirme ~ %43-64)   Değişen yüzdelerde RAS içeren 4 karışım test edildi (ayrıca RAP dahil) Karışımlar yüksek oranlarda (%64 gibi) bitüm değiştirme seviyelerini hedefledi: Mix Identification Fine RAP (% by weight in mix) RAS (% by weight in mix) Asphalt Binder Replacement (%) 2.5% RAS 20.0 17.5 2.5 5.0% RAS 20.0 15.0 5.0 7.5% RAS  Coarse RAP (% by weight in mix) 20.0 12.5 7.5 43 51 64 Sıkı bir test protokolü izlenerek RAS kullanımı ile ilgili herhangi bir olumsuz etki olup olmadığı incelendi
  • 52. Illinois RAP/RAS Çalışması – Imad Al-Qadi (Yüksek Oranda Bitüm Değiştirme ~ %43-64) Kompleks Modül Rijitide Hamburg Tekerlek İzi Kalıcı deformasyon İtme-Çekme Yorulma TTI Takviye Testi Yorulma ömrü araştırması Çatlama - SCB Çatlama - DCT Düşük sıcaklık çatlama direnci
  • 53. RAP/RAS Araştırmasından Sonuçlar Tekerlek izi %RAS ile azalıyor Modül %RAS ile artıyor 250 micro-strains 1 2.5% RAS (PG46-34) Modulus Degradation (%) 5.0% RAS (PG46-34) Düşük sıcaklıklarda aynı çatlama enerjisi 7.5% RAS (PG46-34) 0.75 7.5% RAS (PG58-28) 2.5% RAS (PG46-34) 0.5 5.0% RAS (PG46-34) 0.25 7.5% RAS 7.5%RAS (PG46-34) (PG 58-28) Yorulma ömrü %RAS ile azalıyor 0 0 20000 40000 60000 Cycles 80000 100000 120000
  • 54. RAP/RAS Araştırmasından Sonuçlar    Karışımlar RAS ile oldukça sert davrandı Bunun bir sonucu olarak, tekerlek izi oluşmasına karşı dirençte iyileşme görüldü Düşük sıcaklıklardaki çatlama testlerinde anlamlı bir farklılık gözlenmedi    % 7.5 RAS ve sert bitüm ile olan karışım hariç Karışımda kullanılan yeni bitüm yeterince yumuşak olmayınca, orta sıcaklıklarda yorulma testleri yorulma ömründe potansiyel bir düşüş gösterdi Düzgün tasarlanmış ise, yüksek oranda bitüm değiştiren karışımlar alternatif bir seçenek olabilir
  • 55. %97 Geri Dönüşüm – IL DOT Dist. 1  A pa Cüruf RAS Kırılmış Beton Agrega Yeni Bitüm (~3%) En Yeni Südürülebilir IL DOT Uygulaması RAP N50 aşınma karışımı
  • 56. Mekanik Özellikler – Rijitide   Çeşitli RAP kullanım seviyelerindeki normal karışımlarla kıyas edildiğinde1 “Compliance” daki ciddi düşüş cüruf, kırılmış beton ve RAS ın bir arada kullanılması sebebiyle 1Bonaquist , R. “Characterization of Wisconsin Mixture Low Temperature Properties for the AASHTO Mechanistic-Empirical Pavement Design Guide. WisDOT SPR# 0092-10-07, 2011.
  • 57. Mekanik Özellikler – Çatlama   Düşük sıcaklık çatlama deneyleri -12°C ve 0°C de yapıldı Sonuçlar yüksek RAP karışımları ile kıyaslanabilir düzeyde
  • 58. İlerisi için Öneriler      Asfalt kaplamalarının sürdürülebilir uygulamalarını ve teknolojilerinin kullanımını artırmak RAP, RAS ve WMA sürdürülebilirlik konuları ile ilgili bilgi vücuda getirmek Belirli sürdürülebilir uygulamalar için LCA tekniklerini geliştirmek Yeni teknoloji tasarımları ve inşaları için kılavuzların geliştirilmesi Temel anlayış ve performans değerlendirme malzeme ve teknoloji alternatifleri için gerekli
  • 59. Sürdürülebilir Yenilikler  Yeni teknolojiler ve alternatif malzemelerin başarılı uygulamaları sayesinde ilerleme kaydedilebilir Güneşle Isıtan Üstyapılar Bio-Bağlayıcı Geniş-tabanlı lastikler
  • 60. Asfalt Üstyapılarda Termal Potansiyeller  Asfalt Üstyapılardaki düşük Albedo sayesinde  Yerleşim yerlerinde Isı Adası (Heat Island) problemi Asphalt Concrete (ACPA 2007)  Çözüm: Serin Üstyapılar   Asfalt üstyapı sıcaklığını düşürüp Yeni ve temiz enerji kaynaklarına yönelmek
  • 61. Enerji Üreten Karayolları  Asfalt kaplamaların içine gömülü borular aracılığıyla Isı Enerjisinden Elektrik (Bond 2006)  Üstyapıdan yayılan ısıyı azaltır  Enerji tüketimi tasarrufu getirir  Hava kalitesini artırır  Bakım giderlerini azaltır w/o pipes w/ pipes (Rajib Mallick 2008)  Mekanik Titreşimlerden Piezoelektrik malzemeler sayesinde Elektrik  Sokak aydınlatmaya ve sensörlere güç sağlar  Elektrik depolayıp abonelere güç sağlar
  • 62. UIUC deki Araştırmacılara Teşekkürler! Professor Imad L. Al-Qadi, ICT Director, alqadi@illinois.edu Dr. Hasan Ozer Research Assistant Professor, hozer2@illinois.edu Professor Bill Buttlar buttlar@illinois.edu ict.illinois.edu
  • 63. ISSMGE TC 202 1st issue 03/2014