Effects of warm mix asphalt additives on aging characteristics of bituminous mixtures

Abstract

Günümüzde dünya genelinde Ilık Karışım Asfalt (IKA) teknolojisinin kullanımı hızla artmaktadır. Bu nedenle, IKA teknolojisinin belirlenmemiş bazı yönleri ve özelliklerinin ortaya çıkarılması gerekmektedir. Henüz bu alandaki uygulama ve araştırmalar yeni olduğundan, mevcut IKA katkılı kaplamaların pratikte uzun vadeli özelliklerini değerlendirmek henüz tam olarak mümkün olamamaktadır._x000B_Bu çalışma kapsamında, laboratuvarda kısa ve uzun dönem yaşlanma koşullarına tabi tutularak değişik içeriklerde dört farklı IKA katkılı karışım hazırlanmıştır. Bununla birlikte, hiçbir katkı maddesi içeriğine sahip olmayan numuneler de kontrol amaçlı hazırlanmıştır. Bu tezde değerlendirilen katkılar, Sasobit (organik katkı) ve Rediset WMX (kimyasal katkı) gibi granüler katkılar ile bunların yanında toz halinde olan Advera WMA ve doğal zeolit gibi köpüklendirme yöntemi içerisinde değerlendirilen katkılardır. Sertleşme oranlarının değerlendirilebilmesi için yaşlandırılmamış, kısa dönem yaşlandırılımış ve uzun dönem yaşlandırılmış farklı katkılar içeren IKA numuneleri üzerinde indirekt çekme deneyi uygulanmıştır. Kısa ve uzun dönem yaşlandırılmış numunelerin indirekt çekme mukavemeti (ITS) değerleri ile yaşlandırılmamış kontrol numunelerinin ITS değerleri arasındaki oran yaşlanma indeksi olarak hesaplanmıştır. Elde edilen yaşlanma indekslerine göre, dört farklı IKA katkısının, karışımdaki yaşlanma özellikleri üzerine etkisi değerlendirilmiştir. Her bir IKA katkısı için hesaplanan yaşlanma indeksi, o katkının kaplamanın servis ömrü boyunca, yaşlanmaya bağlı bozulmalara karşı gösterdiği davranış özelliklerinin belirlenmesinde yardımcı olmaktadır._x000B_Elde edilen sonuçlara göre, IKA katkılar ile hazırlanan karışımların yaşlanma indeksleri, sıcak karışım asfaltlara göre daha düşüktür. Tanımlanan yaşlanma indeksine göreceli bir değer olup, bitümlü karışımlardaki yaşlanma indeksi ne kadar düşük ise, yaşlanmaya karşı dayanımın o kadar yüksek olduğunu ifade eder. Kimyasal IKA katkısı olan Rediset WMX'in, diğer IKA katkılarla karşılaştırıldığında, en düşük yaşlanma indeksine sahip olduğu belirlenmiştir. Benzer açıdan, organik IKA katkısı olan Sasobit'in Rediset WMX ile yakın davranış gösterdiği tespit edilmiştir. Advera WMA ve doğal zeolit gibi köpüklendirme yöntemlerinin, yaşlanmaya karşı nisbeten daha az direnç gösterebildikleri belirlenmiştir. Since the utilization of Warm Mix Asphalt (WMA) technology is increasing rapidly around the world, it?s commonly believed that there are some unknown characteristics of this technology which should be investigated more sensibly. As most of the field practices of this technology have been applied recently, there is nearly no chance to evaluate long-term characteristics of existing WMA pavements practically._x000B_Within the scope of this study, short- and long-term aging conditions were applied to mixtures prepared with various contents of four different WMA additives as well as to control specimens with no additive content. WMA additives, which were distinctly assessed in this study, are Sasobit and Rediset WMX as non-foaming granular additives; moreover Advera and Natural Zeolite both in powder form as foaming additives, respectively. To estimate the proportion of hardening of WMA mixtures containing different types of additives, Indirect Tensile Strength (ITS) of both short- and long-term aged specimens were determined as well as of un-aged specimens. Based on relative aging indices (as the ratio of ITS results of aged specimens to ITS results of un-aged specimens), comparisons were made between four WMA additives to assess their effect on aging characteristics of mixtures. The defined Aging Index (AI) for each WMA additive can give us an evaluation capability to predict how a WMA pavement would be subjected to damages during service life of a pavement in comparison to a Hot Mix Asphalt (HMA) pavement._x000B_The results showed that aging indices for WMA technologies are rather less than the index for HMA mixture. The defined aging index is a relative parameter; the less aging index of a mixture is the better that mixture is in terms of aging characteristics. Rediset® WMX represented the least aging index. Sasobit performed nearly similar to Rediset WMX. Foaming additives including Advera and natural zeolite represented relatively weak aging strengths.