Bitümlü Sıcak Karışım Nedir? Sınıfları ve Özellikleri

Bitümlü Sıcak Karışım

Ülkemizde gelişmiş ülkelerde olduğu gibi karayolu üstyapısı esnek kaplama olarak tasarlanmakta ve uygulanmaktadır. Esnek kaplamalar, daha düşük trafik yoğunluğuna sahip yollar için sathi kaplama, ancak daha yüksek trafiğe sahip yollar için bitümlü sıcak karışım (BSK) kaplama olarak inşa edilmektedir. Bitüm ve agrega karışımından meydana gelen bitümlü sıcak karışım kaplamalar genellikle binder ve aşınma tabakasından oluşmaktadır. Kaplama tabakasının genel olarak düzgün bir yuvarlanma yüzeyi oluşturmak ve üzerine gelen yükleri alt tabakalara iletmek gibi görevleri mevcuttur. Bitümlü sıcak karışım kaplamalar yüksek standartlı yol üstyapısı olarak tasarlanmakta ve genel olarak standart dingil yükü sayısı 3×106 ’dan yüksek olan yollar için uygulanmaktadır

Bitümlü sıcak karışımlar, içerisinde bitüm, agrega ve havanın bulunduğu üç fazlı bir oluşumdan meydana gelmektedir. Bu oluşumda agrega katı fazı, bitüm sıvı fazı ve boşluklar gaz fazı temsil eder. Bu oluşumun içerisindeki bitüm, viskoelastik ve termoplastik bir yapı malzemedir. Viskoelastik yapı malzemelerinde gerilme-şekil değiştirme arasındaki ilişkisi zamana bağlı olarak değişmektedir. Viskoelastik yapı malzemeler yüksek hızdaki yüklemelerde daha yüksek mukavemet ve elastik bir davranış sergilerken, düşük hızdaki yüklemelerde daha düşük mukavemet ve viskoz bir davranış sergilerler. Termoplastik yapı malzemelerinde ise gerilme-şekil değiştirme ilişkisi sıcaklığa bağlı olarak değişmektedir. Termoplastik yapı malzemeleri yüksek sıcaklıkta daha düşük mukavemet, düşük sıcaklıkta ise daha yüksek mukavemet sergilerler. Bitümün kendine has bu yapısı, bitümlü sıcak karışımlara yansıyarak kaplamaların mekanik özellikleri üzerinde önemli değişiklikler yapmaktadır.

Esnek yol kaplamaları farklı yapıya sahip tabakalardan oluşmaktadır. Aşağıdaki şekilde esnek üstyapıyı oluşturan katmanlar görülmektedir. Esnek üstyapıdaki bitümlü kaplama aşınma ve binder tabakası olmak üzere iki kısımdan oluşmaktadır. Aşınma tabakası, binder tabakasının üstünde bulunan ve üstyapının en üst tabakasını teşkil eden bitümlü sıcak karışım tabakasıdır. Binder tabakası, temel tabakası üstünde bulunan bitümlü sıcak karışım tabakasıdır.

Kaplama tabakasının asıl görevi, taşıtlardan gelen yükleri taşımak, trafiğin aşındırma ve iklim şartlarının ayrıştırıcı etkisine karşı koymak ve konforlu bir sürüş sağlamaktır. Şekilde görüldüğü gibi, esnek kaplamanın en üst tabakasını teşkil eden aşınma tabakası, gerilmelerin en yüksek olduğu tabakadır. Bu sebeple aşınma tabakasında kullanılacak malzemelerin diğer tabakalara kıyasla daha iyi fiziksel ve mekanik özellikleri barındırması gerekir. Temel tabakası, alttemelin üstüne hesaplamalarla belirlenen kalınlıkta inşa edilen, belirli fiziksel donanımlara sahip malzemelerle inşa edilen görevleri drenajı sağlamak ve don etkisini engellemek olan bir üstyapı tabakasıdır. Alttemel tabakası ise, taban zemininin üstüne teşkil edilen bir üstyapı tabakasıdır. Temel ve alttemel tabakasının esas vazifesi, yüzeyde oluşan yükleri dağıtmak ve böylece tabanda oluşabilecek kesme ve oturma deformasyonlarını önlemektir.

Bitümlü sıcak karışımlar, agrega ve bitümlü bağlayıcının sıcak olarak asfalt plentinde karıştırılıp yola serildikten sonra belirli bir sıcaklıkta sıkıştırılmasıyla inşa edilirler. Bitümlü sıcak karışımlar; aşınma, binder, bitümlü temel tabakalarında kullanılır. Sıcaklık artırılarak bitümlü bağlayıcı agrega ile karıştırılır. Sonuçta oluşan karışım soğuduğunda oldukça dayanıklı ve katı bir yapı malzemesi olur. Trafik yüklerinin meydana getirdiği gerilmeler ve çevresel faktörlere çok maruz kaldıkları için temel ve alttemel tabakalarına kıyasla daha durabil ve stabil olmaları gerekir. Bu tabakalar ayrıca seyahat esnasında düzgün ve pürüzsüz yüzeyleriyle sürüş konforunu ve sürtünme dirençleriyle sürüş güvenliğinden ödün vermemeli, trafiğin ve çevrenin neden olduğu aşınma ve deformasyonlara direnç göstermelidirler. Bu kaplamalar kalıcı deformasyona izin vermeden yükleri, alt tabakalara ve taban zeminine emniyetle intikal ettirebilmelidir.

Bitümlü Sıcak Karışımların Fiziksel ve Mekanik Özellikleri ile ilgili kapsamlı yazımıza buradan ulaşabilirsiniz.

Yüksek standartlı otoyollar, karayolları ve havaalanlarında teşkil edilecek esnek kaplamalarda bitümlü sıcak karışımlar (asfalt betonu) uygulanmaktadır. Esnek kaplamalarda kullanılan sıcak karışımlar, üretimdeki agrega gradasyonu ve hizmet gayesine bağlı olarak 4 farklı şekilde sınıflandırılmaktadır.

1. Açık Gradasyonlu Sıcak Karışımlar
2. Kesikli Gradasyonlu Sıcak Karışımlar
3. Yoğun Gradasyonlu Sıcak Karışımlar
4. Harç Tipi Karışımlar

1. Açık Gradasyonlu Sıcak Karışımlar

İçerik olarak ince agregası az ve boşluk oranı fazladır. Poroz (geçirimli) asfalt açık gradasyonlu sıcak karışımlara örnek verilebilir. Poroz asfalt; bitüm, çakıl ve kırma taştan oluşan, içindeki boşluk miktarı fazla olan, yolun yüzeyinde bulunan yağmur suyu veya eriyen kar suyunun drenaj tesisine ulaştıran ya da suyun taban zeminine sızmasından önce üstyapı içinde geçici olarak muhafaza edilmesine olanak veren bir kaplama türüdür. Kaplamada muhafaza edilen sular, kaplama dışına atılmaktadır.

2. Kesikli Gradasyonlu Sıcak Karışımlar

Agrega oranı bazı elek aralıklarında fazla bazı elek aralıklarında çok düşük ya da hiç yoktur. Bu tip sıcak karışımlar pürüzlü bir yüzey meydana getirirler. Bunlara, taş mastik asfalt (TMA) örnek olarak gösterilebilir. Bu tür karışımlarda sağlanan agrega iskeletiyle yüksek mukavemetli, tekerlek izi oluşumuna karşı dirençli bir kaplama elde edilirken uygun sıkıştırılmaları durumunda yüksek bitüm oranı nedeni ile durabiliteleri çok yüksek esnek kaplamalar üretilmiş olur. Boşluk oranı yaklaşık %3-4 civarında olan TMA doğru hesaplanıp üretildiğinde uzun ömürlü, dayanıklı ve stabilitesi yüksek bir kaplamadır.

3. Yoğun Gradasyonlu Sıcak Karışımlar

Agrega gradasyonu az boşluk verecek biçimde süreklilik arz eder. Yoğun gradasyonlu sıcak karışımların boşluk oranı %3-6 arasındadır. Yüzey pürüzlülüğü, yoğun olmasından dolayı düşüktür. Yoğun gradasyonlu sıcak karışımlarda, agrega gradasyonunun sürekliliği olması nedeniyle, agregalar arasındaki boşluk miktarı düşük olmakta, dolayısıyla ince bitüm film tabakası yüzünden durabilite değerleri düşük çıkmaktadır. Ülkemizde binder tabakasında en çok tercih edilen bitümlü sıcak karışım çeşididir.

4. Harç Tipi Karışımlar

İnce agrega oranı fazladır ve kaba agrega ince agregalı bağlayıcı içerisinde dağılmış haldedir. Bu tür karışımlarda boşluk ve pürüzlülük miktarı azdır. Bilhassa köprülerde kullanılan beton veya çelik yapılar üstüne inşa edilen ve neredeyse boşluksuz olan asfalt tabakasıdır. Tüm bu özellikleri onu su geçirmez yapmaktadır. Karışım 200-250°C arasındaki sıcaklıkta uygulanmaktadır. Diğer bir ismi ise mastik asfalt karışımdır. Mastik asfalt karışımında bitüm, kaba agrega, kum, filler ve taş tozu kullanılmaktadır. Mastik karışım köprülere koruyucu tabaka olarak serilir ve böylelikle köprüde kullanılan çeliği elverişsiz hava koşullarından muhafaza eder.

4 farklı sıcak karışım aşağıda görüldüğü gibi dane dağılımı, boşluk oranı, bitüm miktarı ve yüzey dokuları bakımından farklılık arz eder.

Kaynaklar:
Zülfükar AKSAĞAN-ATIK LASTİKLERDEN ELDE EDİLEN SİYAH KARBONUN BİTÜM VE BİTÜMLÜ SICAK KARIŞIMLARA ETKİSİ
Yunus ERKUŞ-ÜÇ FARKLI KATKININ BİRLİKTE KULLANIMININ BİTÜMÜN VE BİTÜMLÜ SICAK KARIŞIMLARIN ÖZELLİKLERİNE OLAN ETKİSİNİN ARAŞTIRILMASI
Abdullah DEMİRBAĞ-FARKLI ELASTOMERLERDEN ELDE EDİLEN MODİFİYE BİTÜMLÜ BAĞLAYICILARIN KISA DÖNEM YAŞLANDIRMADAN ÖNCE VE SONRA REOLOJİK ÖZELLİKLERİNİN İNCELENMESİ