1. SAF VE MODİFİYE BİTÜMLERLE HAZIRLANAN
KARIŞIMLARIN KALICI DEFORMASYONA KARŞI
DAYANIMLARININ BELİRLENMESİ
Mehmet YILMAZ
Taner ALATAġ
Baha Vural KÖK
Necati KULOĞLU
Fırat Üniversitesi, ĠnĢaat Mühendisliği Bölümü, Elazığ

2. • Yük ve yolcu taĢımalarının yaklaĢık %90’ının karayolu ile
yapıldığı Ülkemizde, 2013 Karayolları Genel Müdürlüğü
verilerine göre 65.382 km karayolu ağı bulunmaktadır.
Karayolu ağının %94,4’ü (61.739 km) bağlayıcı olarak
bitümlü malzemelerin kullanıldığı esnek üstyapı Ģeklinde
tasarlanıp uygulanmıĢtır.
• Esnek üstyapılar; alttemel,
temel
ve
kaplama
tabakalarından oluĢmaktadır.
• Ülkemizde 15.277 km BSK
kaplamalı yol bulunurken,
46.462 km sathi kaplamalı
yol bulunmaktadır

5. Kalıcı Deformasyonlar
•
Tekerlek İzi oluşumu
•
Ondülasyon ve çökmeler
•
Kabarmalar
•
Yığılmalar

6. • Yapısal tekerlek izi
• Oturma tekerlek izi
• Akma tekerlek izi

7. Bitümlü sıcak karışımlarda katkı kullanımı
Polimerler
Elastomerler
Plastomer
Termosetler
(SBS)
(EVA)

8. Bitümlü
Bağlayıcılar
Asfalten
Doygunlar
Maltenler
Reçineler
Aromatikler

9. SBS
•
•
•
•
Yapısındaki Polistiren adacıkları fiziksel
çapraz bağlar oluşturarak sağlamlık verir
Polibütadien köprüleri elastiklik ve esneklik
sağlar.
100°C nin üstünde polimer akıcı hale gelir
soğuyunca üç boyutlu ağ yapısı tekrar oluşur.
Madde termoplastik elastomer olduğu için bu
ısıtma ve soğumalarda özelliğinden hiçbir şey
kaybetmez.
SBS, bitüm ile karıştırıldığında yağsı
fraksiyonları bünyesine alarak hacmi artar.

10. SBS-M
• Özel bir katalizör kullanarak
polibutadiyen miktarını %6070’ e çıkarmak mümkündür.
• Aynı molekül agırlılıgına sahip
ancak polimer zinciri daha
kısa olan SBS elde etmek
mümkündür.
• Bu, viskozitenin düsmesi ve
bitümle daha iyi ve homojen
karısabilme anlamına gelir.
• Oksidasyon açısından yeni
polimer dallanmıs yapısı
nedeni ile daha dayanıklıdır.
Böylece havadaki oksijen ana
gövdeye atak yapamaz ve
polimerin ana yapısını kolayca
okside edemez.

11. EVA
• Plastomer türü polimerler, modifiye
bitümlerin
viskozitesini arttırımalarına
rağmen bitümün elastisitesini belirgin
şekilde arttıramamaktadır.
• EVA
kopolimerleri;
polietilen
moleküllerindeki etilenin yüksek basınç
altında ayrıştırılmasıyla elde edilen düşük
yoğunluklu polietilen reçinenin (LDPE)
topaklanmış (tanelenmiş) formundan
üretilmektedir.

12. Deneysel Çalışma
Yüksek Sıcaklık Sınıfları (X), °C
Düşük Sıcaklık Sınıfları (Y), °C
Gösterim
46
-34, -40, -46
PG 46-Y
52
-10, -16, -22, -28, -34, -40, -46
PG 52-Y
58
-16, -22, -28, -34, -40
PG 58-Y
64
-10, -16, -22, -28, -34, -44
PG 64-Y
70
-10, -16, -22, -28, -34, -44
PG 70-Y
76
-10, -16, -22, -28, -34
PG 76-Y
82
-10, -16, -22, -28, -34
PG 82-Y

14. Thavamaks
37,8
Thavamaks
42,0
% 50 Güvenilirlik (oC)
Tkap.maks Thavamin
58,5
-11,5
% 98 Güvenilirlik (oC)
Tkap.maks Thavamin
62,7
-17,9
Tmin
-11,5
Tmin
-17,9
Yüksek Sıcaklık Sınıfları (X), °C
Düşük Sıcaklık Sınıfları (Y), °C
Gösterim
64
-10, -16, -22, -28, -34, -44
PG 64-Y
70
-10, -16, -22, -28, -34, -44
PG 70-Y
Bağlayıcı PG Derecesi Ayarlama
Trafik Hızı (Yük Oranı)
Dizayn ESDY Sayısı,
Standart
Milyon
Yavaş Trafik
Duran Trafik
Trafik
(20–70
(20 Yıllık)
(>70
(<20 km/saat)
km/saat)
km/saat)
3–10
2
1
-

16. EN 12607-1
AASHTO TP5
AASHTO PP1

17. AASHTO TP1
AASHTO TP48

18. Orijinal (Min 1000 pa)
Katkı türü
Deney sıcaklığı (ºC)
Katkı içeriği (%)
PG
58
0
1258
574
2
2456
1232
638
64-Y
3
3817
1863
941
64-Y
4
4890
2539
1326
735
5
7844
3971
2348
1189
2
1816
937
488
58-Y
2817
1412
729
64-Y
4
4204
2245
1183
633
70-Y
5
5823
3144
1681
909
70-Y
2
2306
1153
602
64-Y
3
-
64
70
76
82
3684
1826
889
64-Y
4
4534
3012
1512
739
5
5511
3647
2302
1260
58-Y
SBS-D
3
G*/sin δ (Pa)
70-Y
583
76-Y
SBS-M
EVA
70-Y
624
76-Y

19. RTFOT Kalıntısı (min 2200 pa)
Deney sıcaklığı (ºC)
Katkı türü
Katkı içeriği (%)
-
0
7862
-
-
-
-
58-Y
2
-
5670
-
-
-
64-Y
3
-
6549
-
-
-
64-Y
4
-
-
5599
-
-
70-Y
5
-
-
-
5288
-
76-Y
2
6134
-
-
-
-
58-Y
-
5766
-
-
-
64-Y
4
-
-
5171
-
-
70-Y
5
-
-
7248
-
-
70-Y
2
-
6272
-
-
-
64-Y
3
-
6980
-
-
-
64-Y
4
-
-
6862
-
-
70-Y
5
-
-
-
6437
-
76-Y
SBS-D
SBS-M
EVA
3
58
G*/sin δ (Pa)
64
70
76
82
PG

20. PG 58-
PG 70-
PERFORMANS SINIFI
16
22
Ortalama 7 Günlük Maksimum Kaplama Tasarım
Sıcaklığı, oC
Minimum KaplamaTasarım Sıcaklığı, oC
28
34
40
10
16
22
< 58
>
-16
>
-22
28
34
40
>
-28
>
-34
>
-40
< 70
>
-28
>
-34
>
-40
>
-10
>
-16
>
-22
ORĠJĠNAL BAĞLAYICI
Viskozite, ASTM D4402; Maksimum 3 Pa.s ,
Test Sıcaklığı, oC
135
Dinamik Kayma, TP5,
G*/sinδ, minimum, 1.00 kPa,
10 rad/s , Test sıcaklığı, oC
58
70
DÖNEL ĠNCE FĠLM HALĠNDE ISITMA DENEYĠ (RTFOT) KALINTISI
Ağırlık Kaybı, Maksimum, %
1,00
Dinamik Kayma, TP5,
G*/sinδ, minimum, 2.20 kPa,
10 rad/s, Test sıcaklığı, oC
58
70
BASINÇLI YAġLANDIRMA ALETĠ (PAV) KALINTISI
PAV Deney Sıcaklığı, oC
Dinamik Kayma, TP5,
G*sinδ, maksimum, 5000 kPa,
10 rad/s, Test sıcaklığı, oC
100
25
22
19
16
13
Fiziksel Sertleşme,
Sünme Sertliği, TP1, S,Maksimum, 300 MPa,
m-değeri, minimum 0.300, Test sıcaklığı, oC
Direkt Çekme, TP3, min, %1.0 Test sıcaklığı, oC
34
31
28
25
22
19
Rapor
-6
- 12
- 18
- 24
- 30
0
-6
- 12
- 18
- 24
- 30
-6
- 12
- 18
- 24
- 30
0
-6
- 12
- 18
- 24
- 30

21. BBR Deney sonuçları
Katkı türü
Katkı içeriği (%)
Deney sıcaklığı
Parametre
SBS-D
SBS-M
EVA
-
0.309
0.266
Sünme sertliği (MPa)
-
108.3 140.9
m-değeri
-
0.314
0.221
Sünme sertliği (MPa)
-
144.7
242.6
-
0.325
0.291
Sünme sertliği (MPa)
-
98.5
121.9
m-değeri 0.306
4
-30
m-değeri
0
-24
m-değeri
-
-18
0.277
-
Sünme sertliği (MPa) 131,3
160.6
-

22. PG 58-
PERFORMANS SINIFI
16
22
Ortalama 7 Günlük Maksimum Kaplama Tasarım
Sıcaklığı, oC
Minimum KaplamaTasarım Sıcaklığı, oC
PG 70-
28
34
40
10
16
22
< 58
>
-16
>
-22
28
34
40
>
-28
>
-34
>
-40
< 70
>
-28
>
-34
>
-40
>
-10
>
-16
>
-22
ORĠJĠNAL BAĞLAYICI
Viskozite, ASTM D4402; Maksimum 3 Pa.s ,
Test Sıcaklığı, oC
135
Dinamik Kayma, TP5,
G*/sinδ, minimum, 1.00 kPa,
10 rad/s , Test sıcaklığı, oC
58
70
DÖNEL ĠNCE FĠLM HALĠNDE ISITMA DENEYĠ (RTFOT) KALINTISI
Ağırlık Kaybı, Maksimum, %
1,00
Dinamik Kayma, TP5,
G*/sinδ, minimum, 2.20 kPa,
10 rad/s, Test sıcaklığı, oC
58
70
BASINÇLI YAġLANDIRMA ALETĠ (PAV) KALINTISI
PAV Deney Sıcaklığı, oC
Dinamik Kayma, TP5,
G*sinδ, maksimum, 5000 kPa,
10 rad/s, Test sıcaklığı, oC
100
25
22
19
16
13
Fiziksel Sertleşme,
Sünme Sertliği, TP1, S,Maksimum, 300 MPa,
m-değeri, minimum 0.300, Test sıcaklığı, oC
Direkt Çekme, TP3, min, %1.0 Test sıcaklığı, oC
34
31
28
25
22
19
Rapor
-6
- 12
- 18
- 24
- 30
0
-6
- 12
- 18
- 24
- 30
-6
- 12
- 18
- 24
- 30
0
-6
- 12
- 18
- 24
- 30

23. PAV kalıntısı (Maks. 5 kPa)
Deney sıcaklığı
Katkı türü
-
Katkı
Parametre
içeriği (%)
0
SBS-D
SBS-M
EVA
4
G*.sin δ
(Pa.106)
16
22
25
1.83
-
1.69
-
-
1.52
-
-
-
1.34

24. Katkı türü
-
Katkı içeriği (%)
Performans Seviyesi
0
58–34
70–34
SBS-D
SBS-M
EVA
4
70–34
70–28

25. 1800
1600
1400
1200
1000
800
600
400
200
0
600
SBS-D
SBS-M
EVA
500
Viskozite, cP
Viskozite, cP
Viskozite deney sonuçları
SBS-D
SBS-M
EVA
400
300
200
100
0
2
3
4
Katkı içeriği, %
5
2
3
4
Katkı içeriği, %
Özellikler
5

26. Agrega Deney Sonuçları
Standart
Limit
Kaba
Ġnce
Filler
AĢınma kaybı (%)
(Los Angeles)
ASTM D 131
Maks 30
27.8
-
-
AĢınma kaybı (%)
(Micro deval)
ASTM D 6928
Maks 15
13.6
-
-
Donma kaybı (%)
(Na2SO4 ile)
ASTM C 88
Maks 10
5.8
-
-
Özgül ağırlık (g/cm3)
ASTM C127
2.544
2.571
2.675
Özellik

27. Tasarım Trafik
(ETDY), milyon
Sıkıştırma Parametreleri
Tipik Karayolu Uygulamaları
Nini
Ndes
Nmaks
< 0,3
6
50
75
Çok az trafik kapasiteli yollar
0,3–3
7
75
115
Orta trafikli şehir yolları
3–30
8
100
160
Yüksek trafikli şehir yolları ile çift yönlü,
çok şeritli yollar
> 30
9
125
205
Ağır kamyon trafiğine maruz kalan çok
şeritli, ağır trafik yoğunluklu yollar

28. 4.15
5.30
Hava Boşluğu (Va), %
Tasarım Bitüm İçeriği, %
5.40
5.20
5.10
5.00
4.90
4.80
4.70
4.10
4.05
4.00
3.95
3.90
4.60
SAF
SBS-D
SBS-M
SAF
EVA
SBS-D
SBS-M
EVA
Filler Oranı (Dp), %
1.80
1.60
1.40
1.20
1.00
0.80
0.60
0.40
0.20
0.00
SAF
SBS-D
SBS-M
Bitümle Dolu Boşluk Oranı
(Vfa), %
Agregalar Arası Boşluk Oranı
(VMA), %
16.0
15.5
15.0
14.5
14.0
13.5
13.0
SAF
SBS-D
SBS-M
EVA
EVA
80.0
78.0
76.0
74.0
72.0
70.0
68.0
66.0
64.0
62.0
60.0
SAF
SBS-D
SBS-M
EVA

29. EN 12697-33

30. EN 12697-22

31. Bağlayıcı türü
Deformasyon (mm)
PG 58-34
MBSBS-D
MBSBS-M
MBEVA
@2940 yük tekrarı
20.0
2.31
2.22
1,99
@5000 yük tekrarı
-
2.63
2.56
2.22
@10000 yük tekrarı
-
3.08
3.02
2.51

32. Yarım Daire Eğilme Deneyi (EN 12697-44)
35
SAF
SBS-D
SBS-M
.
30
KIC, N/mm3/2
25
20
15
10
5
0
0°C
.-10°C
Sıcaklık
.-20°C
EVA

33. Sonuçlar
• Bütün katkılarda bitüm modifikasyonunda kullanılacak katkı oranı %4
olarak sabit tutulmuştur.
• Katkı kullanımı ile viskozite değerleri artmıştır. Özellikle EVA kullanımı ile
BSK hazırlanmasında daha fazla enerji gerekeceği tespit edilmiştir.
• Katkı kullanımı ile karışımların tekerlek izi oluşumuna karşı dayanımları
artmıştır. Tekerlek izi oluşumuna karşı en etkin katkı maddesinin EVA
olduğu tespit edilmiştir.
• Yeni bir katkı türü olan SBS-M kullanımı ile tekerlek izi oluşumuna karşı
dayanım açısından SBS-D ile benzer etki sağlanacağı tespit edilmiştir.
• Bağlayıcılar Superpave yöntemine göre aynı performans seviyesi yüksek
sıcaklık derecesine sahip olmalarına rağmen farklı performans
sergilemişlerdir.
• Karışım deney sonuçlarından katkı kullanımı ile BSK’larda en sık görülen
bozulma türlerinden olan tekerlek izi oluşumuna karşı dayanımın artacağı,
dolayısıyla ekonomik ve çevresel bakımdan fayda sağlanacağı, özellikle
plastomer türü EVA kullanımının tekerlek oluşumuna karşı daha fazla
fayda sağlayacağı belirlenmiştir.

34. Dinlediğiniz
için teşekkür ederim.