Hafif asfalt betonunun mekanik performansı: Karıştırma ve polimer modifiye bağlayıcılar yaklaşımı

Abstract

Bu çalışma, hafif agregalar (HA) olarak kullanılan pomza ve perlit ile geleneksel kalker arasındaki farkları ve bu malzemelerin asfalt betonu içindeki mekanik performansını karşılaştırmalı olarak incelemektedir. Araştırma, Türkiye'de bol bulunan hafif agregaların, yoğun agregalara kısmi veya tam ikame olarak kullanılabilirliğini değerlendirerek sürdürülebilir kaplama malzemelerine olan artan ihtiyaca cevap vermektedir. Marshall yöntemi kullanılarak, bağlayıcıya adezyonu ve elastikiyeti artırmak amacıyla %4,5 SBS ile modifiye edilmiş 50–70 penetrasyon dereceli asfalt kullanılarak toplam 11 farklı karışım tasarlanmıştır. ASTM ve AASHTO standartlarına uygun olarak gerçekleştirilen laboratuvar deneyleri kapsamında, hacimsel özellikler, Marshall stabilitesi ve akma, dolaylı çekme dayanımı (ITS), çekme dayanımı oranı (TSR), kalan dayanım indeksi (IRS), Cantabro kaybı ve düşük sıcaklık çatlama direnci değerlendirilmiştir. Elde edilen sonuçlar, %100 pomza veya %100 perlit içeren karışımların yüksek bağlayıcı emilimi, düşük stabilite ve kırılganlık sorunları gösterdiğini ortaya koymuştur. Ancak, kalker ile pomza veya perlitin SBS modifiye bağlayıcı içinde harmanlanması, dayanım, nem direnci ve durabilite açısından dengeli bir performans sağlayarak, aynı zamanda karışımın toplam ağırlığını azaltmıştır. Hafif agregalar arasında, perlit katkılı karışımlar, ağırlık azaltımı ve kabul edilebilir durabilite açısından umut verici sonuçlar sunarken, pomza ise daha iyi adezyon sağlamakla birlikte, stabilite açısından dezavantajlar göstermiştir. Genel olarak, hibrit hafif- kalker karışımlarının, sürdürülebilirlik ve gereken mekanik performans standartlarını karşılayan asfalt betonlarının üretiminde pratik çözümler sunabileceği ve Türkiye'nin altyapı projelerine katkı sağlayabileceği sonucuna varılmıştır.This study examines the mechanical properties of asphalt concrete with lightweight aggregates (LWAs), namely pumice and perlite, in relation to traditional limestone. The study addresses the increasing need for sustainable pavements by assessing the viability of lightweight aggregates, readily accessible in Turkey, as partial or complete replacements for dense aggregates. Eleven mixtures were formulated utilizing the Marshall method with SBS-modified 50–70 asphalt binder (4.5% SBS) to improve adhesion and flexibility. Laboratory studies adhering to ASTM and AASHTO standards evaluated volumetric characteristics, Marshall stability and flow, indirect tensile strength (ITS), tensile strength ratio (TSR), index of retained strength (IRS), Cantabro loss, and resistance to low-temperature cracking. The findings indicated that mixtures containing 100% pumice or perlite exhibited elevated binder absorption, reduced stability, and increased fragility. Blended systems that incorporate limestone with pumice or perlite in an SBS-modified binder demonstrate enhanced performance, showcasing superior strength, moisture resistance, and durability, while also decreasing the weight of the combination. Among lightweight systems, perlite mixes exhibited a favorable equilibrium between weight reduction and satisfactory durability, whereas pumice boosted adhesion but compromised stability. The study verifies that hybrid lightweight-limestone combinations can produce sustainable asphalt concretes that satisfy mechanical performance standards, providing viable options for Turkey's infrastructure and informing future pavement design.