Kaymaya Dayanıklı Yol Kaplamaları

ÖZET

Taş ürünlerinin inşaat sektöründe çok değişik uygulamaları vardır. Mineral bileşimleri, dokuları, alkali reaksiyonları, donma çözünmeye duyarlı bozulmaları ve aşınmaya dayanıklılıkları, taşların özel uygulamalar için uygunluğunun belirlenmesinde kullanılan nitelikleridir. Taş karakteristiklerinin uygun test yöntemleri, mühendislik uygulamaları ve inşaat yöntemleri ile hizmet koşulları altında anlaşılması, taşın inşaat aşamasında uygun olarak kullanılmasında da ana rol oynar.

1. GİRİŞ

Bilinen birçok otoyol işareti, yol kaplamasında yağmurda kayma olabileceği hususunda ikazlarda bulunmaktadır. Bir yol kaplamasının kaymaya karşı dayanıklılığı, artan trafik miktarı, taşıt hızı ve yüzey dokusu gibi bir çok faktöre bağlıdır. Islak kaplama üzerinde kayma ve su üzerinde kızaklama, sorunun en tehlikeli tarafını oluşturur. Bunun yanısıra göz kamaşması ve su sıçraması da otoyol kazalarına yol açmaktadır.Trafik yüklerinden dolayı yolların cilalanmasına ve düzleşmesine karşı dayanıklı agrega seçilmesi ve yüksek hızlarda araç lastiklerinin altından su drenajına izin verecek şekilde yüzey dokusunun durumunu muhafaza edecek sıralı yüzey değişimi kullanmak, kaymaya dayanıklı kaplama inşasının kilit noktasını oluşturur. Beton yol kaplaması ve asfalt yol kaplamasının betonunun her ikisi de, düzlenme ve kaymaya karşı geliştirilmeye uygundur. Beton yol kaplamalarında, inşaat sırasında aşınmaya dayanıklı ince agrega ve mekanik yüzey bitirmesinin kullanılması, daha uzun aşınma ve daha fazla kaymaya dayanıklı yol kaplaması üretilmesini sağlar. Kullanım sırasında yol kaplamalarında aşınma sonucu tehlikeli düzlenmeler oluşur, özellikle kavşak ve trafik işaretleri için seçilen asfalt zeminlerin yüzeylerinde oluklanmalar meydana gelebilir. Asfalt beton kaplamalarında kayma direnci, hareket yüzeyine maruz kalan kaba agreganın fiziksel ve yapısal karakteristiklerine daha fazla bağlıdır.

2. AGREGA PÜRÜZLÜLÜĞÜ

Kaymaya dayanıklı yol kaplama inşaatında ve kayma dayanımının korunmasında önemli olan kaplamanın yüzey yapısıdır. 4.Bölüm’de anlatılan pürüzlülük ve dalgalılık kavramları kaplama yüzeyleri için de kullanılır. Makro doku terimi, dalgalılık ve birinci sıra düzensizlik ile aynı anlama gelmektedir. Mikro doku ise, pürüzlülük ve ikinci düzey düzensizlik ile aynı anlama gelmektedir. ”Asperitiy” terimi yüzeyin süreksizliği gibi mikro doku ile pürüzlülük özelliklerini tanımlamak için kullanılırlar. Bu yüzey dokusunun özellikleri, Şekil 1 ve Şekil 2 de gösterilmektedir. Makro doku, bağlayıcı ile birlikte kaba agreganın kullanılmasıyla elde edilir. Yine bu Makro doku, araçların lastikleri ile yol kaplamalarının temas noktasındaki ara yüzeyinden suyun sızması için kanalların oluşmasını sağlar. Mikro doku, yalnız kaba agreganın yüzeyi ile ilgilidir ve agreganın dokusuna ve minerolojik yapısına baglıdır. Her iki yapının da ıslak kaplama üzerindeki kaymayı ve su üzerinde kızaklanmayı önlemesi gerekir. Optimum mikro dokunun korunması, agrega parçacıklarının cilalanmasının ve düzlenmesini de engeller anlamına gelmektedir. Her ne kadar agrega parçacıklarının şekilleri, asfalt kaplamalarda kayma dayanımı için başlıca faktörmüş gibi gözükse de, birçok değişkenin bileşim ve yapı tarafından sağlanması yüzünden, şeklin öneminin daha az olduğu görüşü vardır.

3. AGREGA DAĞILIMI

Açık kaba agrega dağılımının asfalt kaplamasının hareket ve sürtünme yüzeyinde lastik ile kaplamanın temas bölgesinin korunması sırasında direnaja izin vererek kaymayı minimize ettiği bulunmuştur. Yüksek hızlarda kayma direncinin, daha az göz kamaşması, ıslak havalarda da daha az su sıçraması ve daha düz sessiz bir sürüş yüzeyi gibi ek üstünlükleri de vardır.

Laboratuvarlarda ve yol kaplamalarında kayma direncini ölçmek için birçok yöntem kullanılmaktadır. Bu deney sonuçlarının sayısal karşılıkları standartlaştırılmamıştır. Bu deneyler için (Şekil 4) test sayısı kaplama direnci ile ters orantılıdır. Diğerlerinle (Şekil 3 ve Şekil 5) sayı doğru orantılıdır. Üniformluluk için, sayılar Şekil 3 ve Şekil 5 gibi kaynama için daha iyi kaplama direncini belirtmek için kullanılabilir.

4. AGREGA BİLEŞİMİ VE DOKUSU

Asfalt kaplamalarda mikro dokunun kaba agregalar tarafından korunması, aynı trafik koşullarında petrografik karakteristiklerin de ana fonksiyonudur. Bileşim ve tane büyüklüğü, baskın petrografik faktörlerdir. Bileşimle ilgili olarak sert silikat minarellerinin yumuşak karbonatlara göre daha yavaş aşındığı gösterilmiştir. Bununla beraber karbonatların aşınma hızlarında değişiklikler olabilir. Daha kolay aşınanlar, kaba kristal karbonat yapıya ve yüksek oranlarda çözülmez asit malzemelere sahiptir ki, en iyi çözülmez malzeme olarak kuvars parçacıkları örnek gösterilebilir. Verilen herhangi bir bileşimde, üniform bileşime sahip kaba taneli taşlar, ince taneli taşlara göre daha büyük bir cilalanma gücü gerektirmektedir.



Bazı agrega tanecikleri farklı sertliklere sahip minerallerden meydana gelmişlerdir. Bu tür bir agrega taneciğinin farklı aşınması ve üniform bileşimi, diğer agregalara göre istenilen mikro dokunun daha uzun bir süre korunmasını sağlar. Örnek olarak, çözülmez tortu olarak kuvars tanelerine sahip karbonatlı agregalar, kompoze üniform karbonatlardan daha iyi bir performans gösterirler.

Kalsit ve kuvarsın farklı sertliğe sahip olması (Şekil 4) agregaların kayma performansları üzerinde önemli bir etki oluşturur. Döküntü tortul kayaçlar (örneğin: yumuşak karbonat çimentosu ile kuvars kırma taş) aynı zamanda servis sırasında kaba bir dokuyu muhafaza eder. Üniform bileşim ve tane büyüklüğüne sahip sert kuvarsit, karışık bileşimli agregalardan daha hızlı olarak yüzeyi parlar. Optimum sert mineral içeriği minimum sertlik farkının %50 ile %70 oranlarında vermektedir (Şekil 5). Bu şekil ayrıca daha önce üniform sert mineral agregalar için açıklananları ortaya koymaktadır. Kaba agregaları, genel kaymaya karşı gösterdikleri direncin özellikleri ve farklı sertliklere özgü özellikleri hakkında geniş kapsamlı belgeler yayınlanmıştır.

5. AGREGALARIN DİĞER KULLANIMLARI

Bu noktada esas olarak agregaların kullanımları, yol kaplamaları ile sınırlandırılarak dikkatler bunun üzerine çekilmiştir. Agregalar yol kaplamasi yapımında kullanılmasının yanında, kaba agregalar demiryolu balastı (iri kırmataş>63 mm ) olarak da kullanılırlar. Demiryolu balastı (kırmataş), ray ve traverslere destek görevi görür ve kaba agregalar yol kaplamalarının altında temel ve alt temel bölgelerinde yaptığına benzer şekilde drenaja olanak verirler.

Yol kaplamalarında kullanılan agregalardan biri olan balastın (iri kırmataş>63 mm ) performans gerekliliklerini listelemiştir. Bunlar; (1) Traverse destek verme ve yükü dağıtması için, (2) Ray (demiryolu) trafiğinin sıcaklık değişiminden dolayı oluşan yerel hareketleri sınırlandırması için, (3) Traversler etrafında drenajı sağlamak için, (4) Değişen şiddet ve frekanstaki büyük devir yüklerine maruz kalan demiryoluna rijit olmayan bir temel sağlamak için, (5) Donma-çözünme ve diğer iklimsel değişimlere karşı dayanıklı olması için, (6) Bitki yetişmesini geciktirmek için.

Tüm bu olaylar, agrega parçacıklarının aşırı bozukluklarında ve/veya parçacıkların şekillerinden etkilenirler. Agrega parçacıklarının şekilleri, özellikle yuvarlak agrega parçacıkları, kesme kuvvetlerine maruz kaldıklarında dayanıksız yerel platformu meydana getirirler. Bu etki (1), (2), (4) numaralı gereklerle ilgilidir.

Ayrıca optimum destek ve optimum drenaj elde etmek için, tane dağılımı göz önüne alınmalıdır. Balastın karşılaması gereken petrografik gereklilikler, tıpkı yol kaplamalarında kullanılan agregaların özelliklerine benzemektedir. Bu agregalar aşınma ve çatlamaya karşı dayanıklı olmalıdırlar. Döküntülü tortul kayaçların tane büyüklüğü, yapısı, dokusuna, tane miktarına, bağlayıcı malzemenin çeşidine, daha önce maruz kaldığı kimyasal etkiler gibi tanelerin doğasına bağlı derler. Agreganın balast uygunluğunun tesbitinin sağlaması içi yapılan testler; hacimsel özgül ağırlık, Los Angeles ( LA ) aşınma, sülfat, ufalanma, donma-çözünme, ve mineral sertliği testleridir. Demiryolun ihtiyacını sağlayacak olan agreganın belirlenmesi için özel olarak şekil ölçümleri yapılır .

LA aşınma testinde, ince tanelerin plastiksel yapıda olup olmamasına bağlı olarak, ince malzemelerin miktarlarında değişiklikler görülebilir. İnce malzemelerin plastisitesi ve potansiyeli, drenaj problemleri dikkate alınmayarak, dağılım daha yoğun bir hale gelecek şekilde max. LA yüzdesi destekleme kaybı meydana gelmeyecek şekilde belirlenmelidir. Amerika ve Kanada demiryolları için bu maximum oran %20 ile %40 arasında değişmektedir. Benzer olarak maximum %5 sodyum sülfat kaybı ve %3 donma –çözünme kaybı, 0,55 – 0,70 oranları arası ve maksimum sertliği için minimum ortalama değeri 5,0 olarak tavsiye edilmiştir.

(*) Kaynak “Principles of Engineering Geology” (Robert B. Johnson – Jerome V. Degraff)