Bitümlü Sıcak Karışımların Deformasyon Direncinin Üç Eksenli Kayma Mukavemeti Deneyi İle İncelenmesi

Abstract

Performans esaslı karışım tasarım yöntemlerinde, asfalt betonu kaplamalarda kullanılan temel malzeme özelliklerinin belirlenmesine gereksinim duyulmaktadır. Halen yaygın olarak kullanılmakta olan ampirik yöntemler gerçek malzeme özelliklerini yansıtmamaktadır. Performans esaslı tasarım yöntemlerinde geliştirilen deney cihazlarının pahalı oluşu, karmaşıklığı ve deneysel işlemlerin uzun zaman alması gibi olumsuzluklar karşısında daha basit performans deneyleri araştırılmaktadır. Üç eksenli kayma mukavemeti deneyi, özellikle zemin mekaniğinde kohezyonlu ve granüler malzemelerin eksenel yükleme altındaki kayma direnci ve gerilme-şekil değiştirme özelliklerinin belirlenmesinde halen yaygın şekilde kullanılmaktadır. Bitümlü sıcak karışımların deformasyon direncinin üç eksenli kayma mukavemeti deneyi ile incelendiği bu çalışmada, agrega gradasyonu, bitüm yüzdesi, bitümlü bağlayıcı kıvamı ve sıcaklığın kalıcı deformasyon direnci üzerindeki etkileri belirlenmiştir. Deneyden elde edilen gerilme-şekil değiştirme eğrileri incelenen parametrelerin deformasyon direnci üzerindeki etkilerini çok iyi derecede açıklamaktadır. Mohr-Coulomb kırılma teorisi kullanılarak karışımların kohezyon ve içsel sürtünme açıları (c-) belirlenmiş ve oktahedral kayma gerilmeleri (oct) hesaplanmıştır. Ayrıca karışımlara, kalıcı deformasyonların tahmininde kullanılan tekrarlı sünme deneyi uygulanmıştır. Yapılan istatistiksel analizler sonucunda tekrarlı sünme deneyinden elde edilen toplam kalıcı deformasyon değerleri ile kayma gerilmeleri arasında iyi derecede bir korelasyonun varlığı belirlenmiştir. Bu çalışmalar sonucunda, malzeme parametrelerini çok iyi bir şekilde yansıtan kayma parametresi, yük tekrar sayısı ve sıcaklığın yer aldığı kalıcı deformasyon tahmin modelleri geliştirilmiştir.

Fundamental material properties of flexible pavement are required for performance-based design methods. Empirical design methods which are widely used, do not meet with realistic material properties. Because of high cost of performance-based design methods’ procedure and long duration of the tests, easy and cost effective methods should be considered. Triaxial shear strength test is widely used in soil mechanics to determine stress-strain properties and shear resistance of cohesive and granular material under axial loading. In this study, deformation resistance of hot-mixed asphalt mixtures is investigated using triaxial shear strength apparatus. The affects of aggregate gradation, bitumen content, the consistency of the bitumen and the temperature on permanent deformation resistance are investigated. The stress-strain curves obtained from the test result in which show the affects of the above parameters on deformation resistance. Cohesion and internal friction angles (c-) are determined by using Mohr-Coulomb failure criterion and octahedral shear strengths (oct) are calculated. Additionally, repeated loading strain test to predict permanent deformations was carried out. A good correlation is found between permanent deformation values and the shear stress values. In conclusion, a statistical method which predicted permanent deformation was hot-mixed asphalt developed utilization octahedral shear strength, number of repetition and temperature.