Bitümlü Bağlayıcılara Uygulanan Deneyler

0

Bitümlü malzemeler doğada katı, yarı katı ya da akıcı halde bulunabilen veya ham petrolün distilasyonuyla ya da taşkömürünün karbonizasyonuyla elde edilebilen hidrokarbonlardır. Ham petrolün damıtılmasından elde edilen bitüme asfalt adı verilirken taşkömürünün karbonizasyonundan elde edilen bitüm ise katran olarak adlandırılır. Bitümlü malzemeler siyah veya koyu renge sahiptirler, bağlayıcı özellik taşırlar ve çatlama/ayrılma olmadan şekil değiştirebilirler. İnşaat sektöründe yaygın olarak gördüğümüz bitümlü bağlayıcılardan biri olan asfalt 1900lü yılların başından beri yapışma ve düktilite (esneklik) özelliklerinin uygunluğundan ötürü çoğunlukla karayolları ve kaplama işlerinde kullanılmaktadır. Asfaltın uygulanacağı alana olan uygunluğunu test etmek için de uygulamadan önce üzerinde çeşitli deneyler uygulanır. Bu deneyler arasında en yaygın olanlarını özet halinde yazının devamında görebilirsiniz.

1.      Penetrasyon Deneyi

Bu deney sırasında standart bir iğne 100 g yük altında asfalt çimentosu içine serbest bırakılır ve 5 saniye beklenir. Ardından iğnenin asfalt çimentosu içinde dikey olarak kat ettiği mesafe 0.1 mm cinsinden ölçülür ve bu ölçüm penetrasyon değeri olarak adlandırılır. Penetrasyon değerinin yüksek olması bu bitümlü bağlayıcının yumuşak ve az kıvamlı olduğunu gösterir. Buradan da anlaşılabileceği gibi penetrasyon deneyinin amacı bitümlü malzemenin sertliğini ve kıvamlılığını belirlemektir.  

2.      Yumuşama Noktası Deneyi

Bu deney için standart bir kalıbın içindeki bitümlü malzeme bir su banyosunun içine yerleştirilir. Bu standart kalıbın üzerinde bir de bilye bulunmaktadır. Bitümlü malzeme belli bir hızla ısıtılır ve ısınma işlemi gerçekleştikçe malzeme yavaş yavaş yumuşamaya başlar. Yumuşayan malzeme tabana değdiği an termometredeki değer okunur ve böylece malzemenin yumuşama noktası bulunmuş olur. Eğer bitümün yumuşama noktası çok yüksekse sıcak karışım yapım sıcaklığı da yüksek olmalıdır. Çünkü bu tip bitümlerin viskozitesi de yüksek olur.

3.      Kuvvet Ölçümlü Düktilite Deneyi

Düktilite kelimesi uzama ya da çekebilme anlamına gelir. Bitümlü bağlayıcılarda düktiliteyi düşük sıcaklıktaki kohezyondan kaynaklanan dayanıma göre belirleyebiliriz. Bu değeri belirlemek için yapılan deneyde bitümlü malzeme belirlenen sıcaklıktaki bir su banyosuna konulur ve 50 mm/dk hızla çekilir. Kopma anındaki uzama miktarı hesaplandıktan sonra yük uzama eğrisi çizilir ve bu eğri sayesinde deformasyon enerjisi de hesaplanır.

4.      Parlama Noktası Deneyi

Bir madde buharı ile alev temas ettirildiğinde yanma işlemi gerçekleşmeden önce geçici bir parlama gözlemlenir ve bu parlamanın gözlemlendiği en düşük sıcaklığa da o maddenin parlama noktası denir. Deneyin amacı ise bitümlü bağlayıcının kullanımından sonra yanmaya karşı koyabileceği maksimum sıcaklığı gözlemlemektir. Böylece maddenin alev alma riskinin ortadan kaldırılması hedeflenir.

5.      Viskozite Deneyi

Viskozite bir maddenin akmaya karşı gösterdiği dirençtir. Yani viskozite de bitümlü maddenin kıvamıyla ilgili olan bir diğer büyüklüktür. Maddenin kıvamlılığı arttıkça vizkozitesi de artar. Bitümlü maddenin ısıtıldığı sıcaklıktaki akma durumunun tayini de viskozite deneyinin asıl amacıdır. Deney sırasında akma durumunu belirlemek için kullanılan alet Brookfield Viskozimetre olarak adlandırılır ve bu aletle bitümlü maddelerin karıştırma ve sıkıştırma sıcaklıkları da bulunur.

6.      Elastik Geri Dönme Deneyi

Bu deneyin amacı bitümlü malzemenin istenilen sıcaklıktaki elastik geri dönmesi ve bu geri dönme sonucunda oluşan deformasyonu belirlemektir. Deney sırasında düktilite deneyinde kullandığımız alet kullanılır ve bu deney diktülite deneyenin devamı niteliğindedir.

7.      Fraass Kırılma Noktası Deneyi

Bu deney soğuk iklime sahip olan bölgeler için uygulanır. Çünkü bitüm sıcaklık düştükçe sertleşir ve kritik sertliğe ulaştığı noktada da kırılır. Bu deneyin uygulamasında da sıcaklık -30oC’ye kadar düşürülerek bitümün kırılma noktası belirlenir.

8.      Dönmeli İnce Film Etüvü Deneyi

Deneyde ilk olarak bitümlü karışım hazırlanır ve sonra serme-sıkıştırma işlemi gerçekleştirilerek bitümlü malzemenin yaşlanma özelliği gözlemlenir. Deney sonucunda hem yaşlanma özelliği bazı fiziksel deneylerle incelenir hem de asfaltta meydana gelen kütle kaybı hesaplanır. Fakat kütle kaybı her asfalt tipinde gözlemlenmeyebilir. Bazı asfalt tipleri deney sonrasında okside ürünler oluşturabildiğinden bu asfaltlarda kütle artışıyla da karşılaşılabilir.

Yukarıda bahsedilen fiziksel deneylerden biri basınçlı yaşlandırma deneyidir. Bu deney için dönmeli ince film etüvü deneyinden çıkan numuneler 50 gramlık parçalar halinde numune kaplarına yerleştirilir. Bu kaplar 10lu taşıyıcılara konulduktan sonra her bir taşıyıcı basınçlı yaşlandırma kabına alınır ve 2,2 MPa basınç altında 100 oC sıcaklıkta 20 saat süre bırakılarak yaşlandırma işlemi gerçekleştirilir. Böylece bitümlü malzemede basınç sonrası oluşan fiziksel değişimler gözlenir.

9.      Bitüm Emülsiyonlarında Çökme Deneyi

Bitüm emülsiyonu 5 gün boyunca oda sıcaklığında mezür içinde bekletilir ve 5 günün sonunda karışımın alt ve üst kısmından örnekler alınır. Bu örneklerdeki asfalt kalıntıları belirlendikten sonra karışımdaki ayrışma miktarı hesaplanır. Alt ve üst kısımdaki örnekler arasındaki fark %5’ten fazla olmamalıdır.

10.   Özgül Ağırlık Deneyi

Özgül ağırlık bitümlü maddenin 25 oC sıcaklıkta havadaki ağırlığının havası alınmış aynı hacimli destile suyun ağırlığına oranıdır.

 

Kaynakça

[1] Orhan F, 2012, “Bitümlü Karışımlar Laboratuvarı Çalışmaları”, Karayolları Genel Müdürlüğü, Araştırma Geliştirme Dairesi Başkanlığı Üstyapı Geliştirme Şubesi Müdürlüğü, Ankara

[2] Dokuz Eylül Üniversitesi İnşaat Mühendisliği Bölümü Yapı Malzemesi Ders Notları

CEVAP VER

Please enter your comment!
Please enter your name here