ÖZET

İSFALT A.Ş. Genel Müdürü Burak KORZAY; sürdürülebilirlik yönleriyle büyük önem arz eden ılık karışım asfalt (WMA) teknolojisini kapsamlı olarak irdelediklerini belirtti. Geri dönüşüm konusunda (RAP) önemli hedefler koyarak başaran İSFALT A.Ş., aynı zamanda geri dönüşüm stratejilerini de güçlendirecek olan WMA uygulamasını sahada öncelleme noktasındadır. İSFALT A.Ş. Genel Müdürü Burak KORZAY WMA tanımını belirtiyor: Enerji tüketiminin, dumanlardan ve kokulardan kaynaklanan emisyonların azalması üstünlükleridir. Üretim ve asfaltlama avantajları olarak, bitümün daha az sertleşmesi ve RAP kullanımıyla tam uyumluluk söz konusudur. Asfaltlama operasyonlarının faydaları olarak WMA, sıcak karışım asfaltlardan (HMA) daha düşük bir sıcaklıkta sıkıştırılabilir. Daha düşük emisyonlar, Avrupa asfalt endüstrisinin asfaltlama işlemleri sırasında bitüm dumanını azaltma hedefini desteklemektedir. Kamyonlar WMA karışımı daha uzağa da taşıyabilmektedir. Daha düşük bir sıkıştırma sıcaklığında daha iyi sıkıştırmanın elde edilebileceği gerçeği, WMA'nın soğuma süresi uzadığından, daha düşük sıcaklıklarda serim ve yama yapmanın mümkün olması anlamındadır. İnşaat için zaman aralığının çok dar olduğu havalimanlarında özellikle faydalı olacaktır. Üretim hızı arttırılabilmektedir. Geliştirilmiş işlenebilirliğin sonucu olarak, daha yüksek bir sıkıştırılmış yoğunluk elde edilebilir. Yüksek RAP içeriğine sahip asfalt karışımlarının performansını artırmaya yönelik stratejiler arasında; geri dönüşüm maddelerinin, daha yumuşak bağlayıcıların ve WMA katkı maddelerinin kullanılması yer almaktadır. Daha düşük üretim sıcaklıkları aynı zamanda üretim aşamasında bitümün yaşlanmasını da azaltabilir ve bu da asfaltın termal ve yorulma çatlaması direncini daha da geliştirebilir. Daha uzun inşaat sezonu, daha uzun karışım taşıma mesafesi ve inşaat süresi ve daha yüksek yüzdelerde RAP kullanma olasılığı ve üretim maliyetinin azaltılması başlıca fayda mekanizmalarıdır.

İSFALT A.Ş. Genel Müdürü Burak KORZAY’ın hazırladığı “İSFALT A.Ş. ILIK KARIŞIM ASFALT AR-GE ÇALIŞMALARINI ÇEŞİTLENDİRİYOR. UYGULAMA DENEYİMİNİ GÜÇLENDİRİYOR” başlıklı makalesini paylaşıyoruz.

Avrupa ülkeleri, asfalt karışımların üretildiği ve yerleştirildiği sıcaklıkların azaltılmasına olanak tanıyan teknolojiler kullanmaktadır. Bu teknolojiler, WMA olarak etiketlenmiştir. WMA üretmenin doğrudan faydası, üretim tesisinde geleneksel HMA karışımı 300° F'yi aşan sıcaklıklara ısıtmak için yakıtların yakılmasıyla gereken enerji tüketiminin azaltılmasıdır. Bu yüksek üretim sıcaklıkları, asfalt bağlayıcının HMA'daki agregayı tamamen kaplayacak kadar viskoz hale gelmesine, serme ve sıkıştırma sırasında iyi işlenebilirliğe ve trafiğe maruz kalma sırasında durabiliteye sahip olmasına olanak sağlamak için gereklidir. Üretim sıcaklığının düşürülmesiyle birlikte, plentte ve asfaltlama sahasında oluşan yanan yakıtlardan, dumanlardan ve kokulardan kaynaklanan emisyonların azalması da ek fayda sağlamaktadır [2].

WMA üretimi için en çok kabul gören üç uygulama; organik katkı kullanımı, kimyasal katkı kullanımı ve köpüklendirme teknikleridir. Organik katkılar genellikle bağlayıcının viskozitesini bağlayıcının erime noktasının üzerine düşürebilen vakslar ve yağ amidleridir. WMA üretiminde yaygın olarak kullanılan vakslar; Sasobit® ve Asphaltan B®'dir. Öte yandan, kimyasal katkılar genellikle bağlayıcı viskozitesini düşürmeyen ancak agrega/bağlayıcı arayüzünün yüzey enerjisini ve/veya iç sürtünmeyi azaltarak agregaların kaplanmasını geliştiren emülgatörler ve yüzey aktif maddelerdir. Rediset® ve Evotherm® gibi ürünler sıklıkla kullanılmaktadır. Köpükleme teknikleri, tıpkı organik katkılar gibi, bağlayıcının viskozitesini azaltmakta ancak yalnızca kısa bir süre için işlev görmektedir. Bu, sıcak bağlayıcıya (bitüm) az miktarda su katılarak bitümün genleştirilmesi ve büyük miktarda köpük oluşumuyla elde edilir. Köpük teknikleri, enjeksiyonlu köpük püskürtme memelerinin kullanımını gerektiren su bazlı işlemler ve zeolit minerallerinin kullanımını içeren su taşıyan katkı maddeleri olmaktadır [4].

WMA kullanılması, hava kalitesi standartlarının karşılanmasına yardımcı olabilir. Diğer bir avantaj ise, karışım sıcaklığı ile çevredeki hava arasında daha küçük bir fark olduğundan, WMA sıcak karışıma göre daha yavaş soğur. Bu, daha soğuk koşullara veya daha uzun gecikmelere rağmen karışımın sıcak karışıma göre daha uzun süre işlenebilir kalacağı anlamına gelir. Aynı nedenden dolayı kamyonlar WMA karışımı daha uzağa da taşıyabilir. Daha düşük sıcaklık, WMA karışımın inşaat sırasında viskozitesinin azalacağı anlamına gelir ve akmaya HMA kadar direnmeyecektir ki bu da daha düşük bir sıkıştırma sıcaklığında daha iyi sıkıştırmanın elde edilebileceği anlamındadır. Bunu belirtmenin bir başka yolu da WMA karışımın, HMA karışıma göre daha düşük bir kesilme sıcaklığına sahip olmasıdır. WMA, ABD'de nispeten yeni bir uygulamalı teknoloji olduğundan, ABD projelerinin çok uzun vadeli performans verileri sınırlıdır. Ancak benimsenme hızla artmaktadır ve buna bağlı olarak uzun vadeli performans verileri de gelişmektedir. Üretime bakıldığında zorluklar olabilmektedir. Brülörlerin sabit bir hıza ayarlanması ve asfaltın kolayca akmaması oluşabilir. Bu sorunlar, uygun tesis bakımı, operasyonu normal üretim hızlarında tutmak ve gerekirse sıcaklığı biraz artırmak gibi en iyi uygulamaların kullanılmasıyla çözülebilir. Akılda tutulması gereken önemli bir nokta da, HMA kaplamalar inşa edilirken takip edilmesi gereken aynı kaliteli inşaat en iyi uygulamalarının, WMA kaplamalar inşa edilirken de takip edilmesi gerektiğidir [5].

Norveç Kamu Yolları İdaresi, HMA yerine WMA'nın kullanılmasına izin vermiştir. WMA (WAMFoam), HMA için geçerli tüm spesifikasyonları karşılamalıdır. Hiçbir farklılık yoktur. WAM-Foam işleminde kullanılan, belirtilen bağlayıcı derecesini karşılamak için sert ve yumuşak bağlayıcının karıştırılmasına zaten izin verilmektedir. Beş yıllık malzeme ve işçilik garantisi talep edilmektedir. Garanti kapsamında izlenen öğeler arasında çukurlar, boyuna derzler, tabakaların ayrılması, boşluklar ve sürüş konuları yer alır. Buna ek olarak, birkaç WMA katkı maddesi tedarikçisi, bazıları ticari projelerle ilgili olmak üzere çeşitli deneme bölümlerine ilişkin performans verileri sunmuştur. Yine, WMA'nın performansı HMA (veya bazı durumlarda sahada daha önce kullanılmış olan HMA) kadar veya ondan daha iyiydi. Almanya'da kullanılan WMA katkı maddelerinden üçü; Fischer-Tropsch vaksı (Sasobit), Montan vaksı (AsfaltanB) ve yağ asidi amidleridir (Licomont BS 100 veya Sübit) ve yüksek sıcaklıklarda bağlayıcıların sertliğini arttırma avantajına sahiptir. Bu katkı maddeleri aynı zamanda bağlayıcının düşük sıcaklık özelliklerini de etkileyebilir. Almanya'daki düşük sıcaklıklar genellikle Amerika Birleşik Devletleri'nin kuzeyindekilerden biraz daha ılımandır (PG xx-22 veya daha sıcak). Bu nedenle düşük sıcaklıkta çatlama konusunda daha az endişe vardır [6].

Almanya'da BASt tarafından izlenen yedi WMA test bölümüne ilişkin laboratuvar ve saha performans verileri sunuldu. Yedi test bölümü, 1998 ve 2001 yılları arasında inşa edildi. Yedi projeden altısı SMA karışımlarıydı ve biri yoğun gradasyonlu bir karışımdı. SMA projelerinden ikisi 8 mm nominal maksimum agrega boyutu (NMAS), geri kalan projeler ise 11 mm NMAS idi. Yedi bölüm dört WMA teknolojisinden gelen verileri kapsamaktadır (Sasobit, Asfaltan-B, Aspha-min ve Sübit-Licomont BS 100 ile değiştirilmiş asfalt). Tablo 1'de kontrol bölümleriyle performans karşılaştırmaları gösterilmektedir. 7 numaralı bölüm için kontrol bölümü mevcut değildi. Tüm durumlarda test bölümleri, HMA kontrol bölümleriyle aynı veya onlardan daha iyi performansa sahipti [7-8].

Isıtılmamış agrega ve bitüm emülsiyonu veya köpüklü bitüm ile soğuk karışımlar hazırlanır. Yarı ılık Asfalt yaklaşık 70 °C ile yaklaşık 100 °C arasında üretilir. WMA, yaklaşık 100 ila 150 °C arasındaki sıcaklıklarda üretilir ve karıştırılır. HMA, yaklaşık 150 ila 190 °C arasındaki sıcaklıklarda üretilir ve karıştırılır. WMA kullanımıyla elde edilen daha düşük karıştırma ve serim sıcaklıkları, duman ve koku emisyonlarını en aza indirir ve asfalt işçileri için daha serin çalışma koşulları yaratır. Genel bir kural olarak, sıcaklıktaki her 12°C'lik azalma için duman salınımı yaklaşık %50 oranında azalır. Emisyonlardaki bu azalma, Avrupa asfalt endüstrisinin WMA kullanımını teşvikinin en önemli nedenidir. WMA iyi performansının birkaç nedeni vardır. Geliştirilmiş işlenebilirliğin bir sonucu olarak, daha yüksek bir sıkıştırılmış yoğunluk elde edilebilir. Bu daha yüksek yoğunluk, bitümün uzun süreli kullanım sırasındaki sertleşmesini azaltır ve aynı zamanda su girişini de önler. Daha düşük üretim sıcaklıkları aynı zamanda üretim aşamasında bitümün yaşlanmasını da azaltabilir ve bu da asfaltın termal ve yorulma çatlaması direncini daha da geliştirebilir [3].

Ilık Karışım Asfaltlar

Giderek artan sayıda kurum, şirket, kuruluş, enstitü ve yönetim organları, faaliyetlerini yönetirken ve iş yaparken sürdürülebilirlik ilkelerini benimsemektedir. Bu yaklaşım; karar verme sürecinde ana olarak, çevresel, sosyal ve ekonomik faktörlerin vurgulanması şeklindeki genel hedefe odaklanmaktadır. Sürdürülebilirlik hususları birçok açıdan yeni değildir çünkü geçmişte sıklıkla dolaylı veya resmi olmayan bir şekilde ele alınmaktaydı. Ancak son yıllarda bunların etkilerini ölçmek ve bunları daha sistematik ve organize bir şekilde birleştirmek için çabaların arttığı görülmektedir. Çevresel, sosyal ve ekonomik açıdan üstün faydalar sağlama potansiyeline sahip yol üstyapılarının sürdürülebilirliğini geliştirmek için eşsiz fırsatlar bulunmaktadır. Bu bileşenlerle ilgili olarak üstyapıların sürdürülebilirliği nasıl etkileyebileceğine dair bazı konu başlıkları verilebilir. Çevresel bileşenler olarak; enerji tüketimi; sera gazı emisyonları, gürültü, hava kalitesi, yağmur suyu arıtımı konuları ele alınabilir. Sosyal bileşenler yönünden; güvenlik (ölümler, yaralanmalar, maddi hasarlar) konuları, yüzey düzgünlüğü, araç işletme maliyetleri, sera gazı emisyonları, erişim, mobilite; estetik unsurlar değerlendirilebilir. Ekonomik bakımdan; inşaat, bakım ve rehabilitasyon maliyetleri, araç işletme maliyetleri, kaza maliyetleri ele alınabilir [1].

Anahtar kelimeler: Ilık karışım asfaltlar, çevresel fayda, ekonomik fayda, sürdürülebilirlik

Üretim ve asfaltlama avantajları olarak bitümün daha az sertleşmesi ve RAP kullanımıyla tam uyumluluk belirtilebilir. Asfaltlama operasyonlarının faydaları olarak; WMA, HMA'dan daha düşük bir sıcaklıkta sıkıştırılabilir. HMA sıcaklıklarında WMA üretmek, nakliye ve sıkıştırma için daha uzun süreye izin verecektir. WMA ortam sıcaklıklarına daha hızlı soğuyacak ve bu nedenle saha daha erken bir aşamada trafiğe açılabilecektir. Daha düşük emisyonlar, Avrupa asfalt endüstrisinin asfaltlama işlemleri sırasında bitüm dumanını azaltma hedefini desteklemektedir. WMA üretmek için çeşitli teknikler mevcuttur [3].

Üretim sıcaklığına bağlı olarak üretim sırasında karbondioksit ve diğer emisyonlarda yüzde 15-70 oranında azalma bildirilmektedir. Yakıt tüketiminde bildirilen azalma genellikle yüzde 20-35 arasında değişmektedir; bazı teknolojiler için bu oran yüzde 50'ye kadar çıkmaktadır. WMA aynı zamanda yolların yamalanmasında da faydalıdır. WMA'nın soğuma süresi uzadığından, daha düşük sıcaklıklarda serim ve yama yapmak mümkündür. RAP, WMA ile kullanılabilir. HMA için aynı RAP kullanımıyla ilgili hususlar WMA için de geçerlidir. WMA, 300°F ila 350°F arasındaki tipik HMA sıcaklıklarından 30°F ila 120°F daha düşük sıcaklıklarda üretilir. Bazı WMA teknolojileri, asfalt silindiri ekipmanının asfalt karışımını sıkıştırmasına yardımcı olmak için başlangıçta sıkıştırma yardımcıları olarak geliştirildi. Bu teknolojiler geleneksel karıştırma sıcaklıklarında sıkıştırmaya yardımcı olarak kullanılmıştır. Yalnızca sıkıştırmanın iyileştirilmesi asfalt kaplamaların performansını artıracak ve ömrünü artıracaktır. Tesis ve karışım tasarımında değişiklik yapma ihtiyacı, kullanılan katkı maddesinin türüne bağlıdır. Çoğu, sıcaklık düşürücü teknolojilerin karışıma veya asfalt bağlayıcı akışına dahil edilmesi için nispeten basit tesis ve karışım tasarımı değişiklikleri gerektirir. Bazı teknolojiler, tedarikçi tarafından asfalt bağlayıcıya eklenir ve tesiste ek ekipman gerektirmez. Diğer teknolojiler daha önemli değişiklikler gerektirir. Su bazlı köpüklendirme teknikleri veya karışım katkı maddelerini içeren teknolojiler, katkı maddesini ölçmek ve dağıtmak için tesiste ilave ekipmanın kurulmasını gerektirir. WMA teknolojileri; su, su bazlı katkı maddeleri, su taşıyan mineral katkı maddeleri, kimyasal katkı maddeleri, vakslar ve organik katkı maddeleri veya bunların bir kombinasyonunu gerektirebilir. Birçok teknoloji özellikle WMA kullanımı için geliştirilmiş olsa da, diğerleri asfalt kaplamada kullanılan sıvı soyulma önleyiciler, vakslar, yüzey aktif maddeler (sabunlar) ve emülgatörler (asfalt-su-sabunlar) gibi mevcut teknolojilerin bir kombinasyonunu da onlarca yıldır endüstri de kullanmaktadır [9].

Teknolojilerden bazıları, viskozitenin azaltılması gibi bağlayıcı özelliklerinin kalıcı veya geçici olarak değiştirilmesini içerir. Diğerleri, bağlayıcı ve agregalar arasındaki yapışmayı kimyasal olarak iyileştirerek veya agreganın ıslanabilirliğini iyileştirmek için yüzey aktif maddeler ekleyerek agrega kaplamasının iyileştirilmesine dayanır. ABD'de nozulların kullanıldığı köpükleme teknolojileri, pazarın %88'ini oluşturan WMA ürünleri arasında en popüler olanıdır. Bunun nedeni muhtemelen tatmin edici performansları ve WMA teknolojileri arasında en düşük maliyetleri olmaktadır [10].

WMA teknolojileri, daha düşük sıcaklıklarda serilmesi durumunda kaplamanın soğuma süresini azaltabilir. Asfaltlama işleminden 2 saat sonra yolun trafiğe açıldığı yönünde raporlar bulunmaktadır. Bu, inşaat için zaman aralığının çok dar olabildiği havalimanlarında özellikle yararlı olabilir. Frankfurt havaalanındaki bir yeniden inşa projesinde, mevcut beton pist, WMA kullanılarak başarıyla yeniden kaplandı ve açılıştaki pist sıcaklıkları 80°C'nin altında olacak şekilde gece saat 22:30 ile sabah 6:00 arasında çalışıldı [11-12]. WMA üretimiyle ilgili bazı kabuller mevcuttur: Köpük teknolojilerinden kalan artık nem, nem duyarlılığını artırabilir. RAS ve RAP kullanıldığında sıcaklık rijit, yaşlanmış bağlayıcıyı aktive edebilecek yeterlilikte olmalıdır [13].    

Plent brülörlerinin, azaltılmış enerji tüketimi nedeniyle daha düşük sıcaklık çıkışı hesaba katacak şekilde ayarlanması gerekebilir. Bu, brülör verimliliğinin artmasına ve tüketilen sıvı yakıtın azalmasına, azaltılmış baca emisyonlarına ve karışımın kirlenmesinin önlenmesine olanak sağlayacaktır [14]. Daha düşük üretim sıcaklığı nedeniyle, agreganın ısıtma tamburundaki aleve maruz kalması potansiyel olarak azaltılabilir, böylece üretim hızı arttırılabilir. Ancak bu dikkatli yapılmalıdır çünkü ısıya yetersiz süre maruz kalması agregalarda artık nem bırakabilir ve agregaların bağlayıcıyla yetersiz kaplanmasına neden olabilir [15]. WMA üretimi sırasında düşen sıcaklıklar, torba filtresinde yoğuşmaya neden olabilir, bu da nemli torba filtre parçacıklarına ve korozyona neden olabilir. Torba haznesi sıcaklıklarını yeterince yüksek tutmak için önerilen yöntemler belirtilmektedir. Torba filtre haznesinin ön ısıtılması, torba yuvası ve kanal sisteminin yalıtımı, kaplanan tozun kaldırılması, egzoz klapesini açarak hava akışını arttırmak, kanal ısıtıcısı eklenmesi, değişken frekanslı sürücünün tambur tahrikine veya tutucuya takılması, agreganın tam kurumasının sağlanması, kurutucu kabuğunun yalıtılması önerilmektedir [16].

Şekil 1.Sıcaklık Değişimiyle Sınıflandırma [3]

Geri dönüşüm katkı maddelerinin (RA'lar) ve soyulma önleyici bir maddenin, farklı seviyelerde RAP içeren WMA mekanik özellikleri üzerindeki etkisi (BMD) incelendi. BMD yaklaşımı ile, üç RA (aromatik ekstrakt, trigliseritler ve yağ asitleri ve tall yağı), bir amidoamin WMA katkı maddesi (PAWMA®) ve bir anti-soyulma maddesi (Zycotherm®) kullanıldı. Karışımların tekerlek izi, nem duyarlılığı ve çatlama direncini değerlendirmek için sırasıyla Dinamik Sünme (DC), Dolaylı Çekme Dayanımı (ITS) ve Yarı Dairesel Eğilme (SCB) kırılma testleri kullanıldı. Ayrıca asfalt karışımların BMD'sine yönelik tipik yaklaşımlar olarak iki boyutlu ve üç boyutlu (2-D ve 3-D) performans etkileşim diyagramları geliştirildi. RAP içeren karışımlar için sonuçlar, aromatik ekstrakt ve tall yağı RA'larının nem duyarlılığını azalttığını, trigliseritlerin ve yağ asitlerinin ise nem duyarlılığını arttırdığını gösterdi. Ayrıca RA'lar genel olarak karışımların tekerlek izi direncini azaltırken, çatlama direncini arttırmıştır. Bu etki, trigliseritler ve yağ asitleri ile muamele edilen karışımlarda daha belirgindi. Sonuçlar aynı zamanda karışımlara PAWMA® ve Zycotherm® eklenmesinin nem hasarına, çatlamaya ve tekerlek izine karşı direnci arttırdığını gösterdi [17].

WMA teknolojilerinin sağladığı birçok avantaja rağmen, asfalt karışımlarının nem hasarına ve kalıcı deformasyona karşı direnci üzerinde olumsuz etkileri olabilir. Bunun nedeni ıslak agregaların yüzeyi ve bağlayıcı arasında düşük üretim sıcaklıklarının bir sonucu olarak elektrokimyasal eğilimin olmaması olabilir. Genel olarak, WMA karışımlarının özellikleri, WMA teknolojilerinin türüne, katkı maddelerinin dozajlarına ve asfalt karışım bileşenlerinin (agrega, bağlayıcı ve katkı maddeleri) kimyasal ve fiziksel özelliklerine göre belirlenebilir. Sonuç olarak, WMA karışımlarının mühendislik tasarımı, mekanik performanslarından ödün vermeden ekonomik ve çevresel faydalar elde etmek için hayati unsur olarak belirtilmektedir [18].

RAP kullanımının önemli ekonomik ve çevresel faydaları vardır. RAP kullanımının önündeki en önemli engel, yaşlanmış bağlayıcı nedeniyle RAP yüksek rijitliğidir. RAP'ın yüksek rijitliği asfalt karışımlarının işlenebilirliğini ve çatlama direncini azaltır. Asfalt karışımlarına RAP malzemeleri ilavesinin tekerlek izi direncini arttırdığı ve yorulma çatlaması direncini azalttığı belirtilmektedir. RAP malzemelerinin asfalt karışımlarının neme duyarlılığı üzerindeki etkisine ilişkin çelişkili gözlemler vardır. Bazı araştırmalar, RAP ile harmanlanan asfalt karışımlarının neme karşı daha duyarlı olduğunu, diğer çalışmalar ise RAP yüzdesi arttığında asfalt karışımlarının nem hasarına karşı direncinin arttığını bildirmiştir. Yüksek RAP içeriğine sahip asfalt karışımlarının performansını artırmaya yönelik stratejiler arasında geri dönüşüm maddelerinin kullanılması, daha yumuşak bağlayıcıların kullanılması ve WMA katkı maddelerinin kullanılması yer almaktadır [17].

WMA'nın karışımların mekanik performansı üzerinde olumlu etkileri vardır. Bu da soyulma önleme, yorulma ve termal çatlama ve tekerlek izi gibi özellikleri içerir. Böylesine çevre dostu bir teknoloji, farklı endüstriyel yan ürünlerin geri dönüştürülmesiyle birlikte sağlam bir fırsatı temsil etmektedir. Yine de bu tekniğin gerçek maliyetine ilişkin potansiyel ekonomik kaygıların daha tutarlı bir değerlendirmesinin yapılması gerekmektedir [19]. Dünya Bankası'na göre, asfalt üretim sıcaklığındaki her 10˚C'lik düşüş, yakıt tüketimini neredeyse 1 L ve eşdeğer CO₂ emisyonunu da 1 kg/ton azaltmaktadır [20].

WMA; çeşitli teknik, ekonomik ve çevresel faydalar sağlamaktadır. Malzemelerin ısıtılması için gereken enerji kullanımının azaltılması, hava kirliliğinin yaklaşık %24 oranında azaltılması, asfalt bağlayıcının daha az yaşlanması bu faydalardandır. Daha uzun inşaat sezonu (yani daha soğuk havalarda asfaltlama), daha uzun karışım taşıma mesafesi ve inşaat süresi (HMA ile karşılaştırıldığında ortam sıcaklığı ile karışım sıcaklığı arasındaki farkın daha az olması nedeniyle) ve daha yüksek yüzdelerde RAP kullanma olasılığı ve üretim maliyetinin azaltılması diğer fayda mekanizmalarıdır [21].

Küresel ısınma ve enerji tüketimine ilişkin çevresel kaygılar, dünya çapında insanlığın karşılaştığı en ciddi sorunlar ve zorluklar arasındadır. Nispeten daha yüksek öngörülen sıcaklıklar (150-180 °C) nedeniyle, kaplama enerji tüketimi ve karbondioksit (CO₂) emisyon değerlendirmesi üzerine yapılan son araştırmalar, hava kirliliği ve küresel ısınma gibi daha yüksek çevresel yüklere katkıda bulunduğunu belirtmektedir. Çevre sorunlarını azaltmak için HMA yerine kaplama araştırmacıları ve yol yapım endüstrisi tarafından WMA kullanılmaya başlandı. WMA'nın daha düşük üretim sıcaklığının, gaz ve duman emisyonlarını önemli ölçüde azaltabileceği ve dolayısıyla küresel ısınmayı azaltabileceği keşfedildi. Daha düşük üretim sıcaklığı aynı zamanda sağlıklı bir çalışma ortamı sağlar ve dumana maruz kalmayı azaltır. HMA'nın WMA ile değiştirilmesi, WMA üretiminde %20-75 daha düşük enerji tüketimi nedeniyle üretim maliyetlerini azaltabilir. Enerji tüketimindeki azalmanın yakıt türüne, enerji kaynağına, malzemenin ısı kapasitesine, nem içeriğine ve üretim sıcaklığına bağlı olduğu da belirtilmektedir. WMA kullanmanın diğer faydaları, asfalt karışımının işlenebilirliği ve sıkıştırılmasının artmasıdır çünkü WMA'daki katkı maddeleri asfalt bağlayıcı viskozitesini azaltır. Ayrıca, RAP gibi daha fazla atık malzemenin dahil edilmesine de olanak tanır. Bununla birlikte, daha sürdürülebilir ve yeşil asfalt kaplamalar için geleneksel WMA katkı maddelerine alternatif olarak yenilenebilir, çevre dostu ve biyomalzemeler gibi uygun maliyetli malzemelerin kullanılması konusunda yeni çalışmalar önerilmektedir [22].

Kendi kendini iyileştirme özelliklerine sahip RAP içeren nano silika ile modifiye edilmiş WMA yorulma performansı araştırıldı. Bitüme ağırlıkça %2 oranında Sasobit ve ağırlıkça %3, ağırlıkça %5 ve ağırlıkça %7 oranında nitrik oksit ilave edildi ve yüksek kesmeli bir karıştırıcı ile karıştırıldı. WMA karışımlarda yaşlanmayı simüle etmek amacıyla, dört noktalı eğilme test kirişlerini hazırlamak için ağırlıkça %0, %70 ve %100 RAP kullanıldı. Kirişler sabit gerinim altında 400 ve 800 mm'lik iki birim deformasyon seviyesinde değerlendirilmiştir. Sonuçlar, nano silika ilavesinin WMA karışımların kendi kendini iyileştirme davranışını önemli ölçüde iyileştirebileceğini gösterdi. Ayrıca, iyileşen numuneler önemli ölçüde eğilme rijitliği vermektedir. RAP ve nano silika içeren ve içermeyen asfalt numunelerinin kendi kendini iyileştirme davranışı, 400 ve 800 mm'lik sabit deformasyonlar altında oldukça farklı görülmüştür [23].

Küresel ısınma ve mevcut enerji kaynaklarının azalması, kaplama inşaatı için alternatif malzeme ve teknolojilerin bulunması konusunda güçlü teşvikler oluşturmaktadır. Asfalt geri dönüşümü veya WMA gibi teknolojiler çeşitli ekonomik ve çevresel faydalar sağlamaktadır. Sasobit®, Kaowax®, Zeolit® ve PAWMA® gibi farklı türdeki WMA katkı maddeleri ile yapılan %0 ve %50 oranında geri kazanılmış asfalt kaplama (RAP) içeren WMA karışımların mekanik ve durabilite performansı araştırıldı. 54.4 °C'de dinamik sünme, 5 °C, 25 °C ve 40 °C'lik üç sıcaklıkta esneklik modülü, 25 °C'de dolaylı çekme mukavemeti (ITS) ve yarı dairesel eğilme çatlaması (SCB) dahil olmak üzere çeşitli mekanik testler yapılmıştır. SCB kırılması yaklaşık 25°C'de gerçekleştirildi. Karışımların durabilite performansı, karışımların neme duyarlılığını araştırmak için çekme mukavemeti oranı (TSR) hesaplanarak değerlendirildi. Karışımların mekanik performansının WMA katkısının türüne bağlı olduğu görüldü [24].

Bir asfalt modifiyeri olarak lateks, asfalt kaplamanın durabilitesini arttırdığı için asfalt endüstrisinde popülerlik kazanmıştır. Ancak lateksin elastomerik özellikleri asfalt bağlayıcıları sertleştirerek asfalt karışımlarının üretimi sırasında ilave enerji tüketimine neden olur ve bu da daha yüksek sera gazı emisyonuna neden olabilir. Bu konu da sürdürülebilir kalkınma ve çevre açısından istenmeyen bir durumdur. Lateks katkılı WMA, karışımların üretiminde köpük oluşturucu madde olarak seyreltilmiş metanol ve suyun uygulanabilirliği karşılaştırmalı olarak değerlendirildi. Kaynama noktasının ve gizli ısısının sudan daha düşük olması nedeniyle seyreltilmiş metanol kullanılmış, bu da asfalt karışımının daha düşük sıcaklıkta üretilmesine ve dolayısıyla daha az enerji tüketilmesine olanak sağlamıştır. Köpüklü asfalt karışımının performansı, karışımların servis özellikleri, mekanik performansı ve neme duyarlılığı aracılığıyla araştırıldı. Servis özellikleri ise asfalt plentinde üretim ve inşaat aşamalarında ve şantiyede ihtiyaç duyulan enerji miktarını ifade eden asfalt karışımının hazırlanması ve sıkıştırılması sırasında laboratuvarda ölçülmüştür. Gerekli enerji derecesi işlenebilirlik indeksi, kaplanabilirlik indeksi ve sıkıştırma enerji indeksi temel alınarak değerlendirildi. Asfalt karışımlarının mekanik performansı dolaylı çekme mukavemeti, esneklik modülü ve dinamik sünme testleri ile karakterize edilmiştir. Nem hasarına karşı direnç, ortak parametre olan dolaylı çekme mukavemeti oranına göre değerlendirildi. Bulgular, seyreltilmiş metanol köpürtücü katkı kullanımının, lateksle modifiye edilmiş asfalt karışımlarının işlenebilirliğini artırmaya yardımcı olduğunu gösterdi. Köpüklü lateksle modifiye edilmiş WMA, köpürtücü katkı olarak su kullanılarak hazırlanan asfalt karışımlarına kıyasla daha iyi performans gösterdi [25].

Termokromik asfalt malzemeleri, ortam sıcaklığına göre dinamik olarak tersinir termal ve optik tepkileri nedeniyle, kaplamanın ömrünü uzatmada ve kentsel iklim ortamını iyileştirmede önemli bir potansiyele sahiptir. Bununla birlikte, yüksek sıcaklık koşullarında geleneksel sıcak karışım asfalt karışımı hazırlama yöntemi, asfalt matrisinde bulunan termokromik mikrokapsüllerin durabilitesine zarar verebilir ve dolayısıyla termokromik asfalt malzemelerinin sıcaklık düzenleme işlevselliğini olumsuz etkileyebilir. Bu nedenle, bu araştırmada, WMA teknolojisi ile yaşlandırma sıcaklığının düşürülmesinin, kısa süreli yaşlandırılmış termokromik asfalt bağlayıcının özellikleri üzerindeki etkileri, reolojik özellik, floresan morfolojisi, kimyasal yapı, optik yansıma ve sıcaklık düzenleme etkinliği açısından incelenmiştir. Ayrıca WMA teknolojisine sahip termokromik asfalt karışımının çevresel etkileri de irdelendi. Sonuçlar, WMA teknolojisi sayesinde termokromik asfalt karışımının karıştırma ve sıkıştırma sıcaklıklarının 16 °C kadar azaltılabileceğini göstermektedir. Sasobit tarafından azaltılan yaşlandırma sıcaklığı, termokromik mikrokapsüllerin morfoloji bütünlüğünü daha verimli bir şekilde koruyabilir, fonksiyonel çekirdek malzemelerinin dışarı akışını azaltabilir ve böylece kısa süreli yaşlandırılmış termokromik asfalt bağlayıcının optik yansımasını geliştirebilir. Termokromik asfaltla hazırlanan asfalt karışımı, sıcak yaz aylarında dış mekan güneş ışınımına maruz kaldığında, saf asfalt karışımına kıyasla kaplama sıcaklığında 3°C'lik bir düşüş sağlayabilir. Ayrıca WMA teknolojisiyle hazırlanan termokromik asfalt karışımı, geleneksel sıcak karışım termokromik asfalt karışımıyla karşılaştırıldığında kaplama sıcaklığını 2°C daha düşürebilmektedir. Sıcak yaz aylarında kaplama yüzey sıcaklığının azaltılması, kaplamadan kentsel atmosfere yayılan konveksiyon ve ışınım ısısının miktarını önemli ölçüde azaltabilir; bu, kentsel mikro iklimin iyileştirilmesi ve şehrin sürdürülebilir kalkınması için büyük önem taşır [26].

Sonuçlar

Bu araştırmada; ılık karışım asfaltların fayda mekanizmaları üzerinde durulmaktadır. Gerek laboratuvar gerekse uygulama aşamalarındaki önemli kazanımlar ve uygulama deneyimleri ifade edilmektedir. Bu ifade şekli, güncel literatür sentezi şeklinde sunulmaktadır. İSFALT A.Ş., ılık karışım asfalt uygulaması konusundaki güncel gelişmeleri ve uygulama tekniklerini irdelemektedir. Ar-ge ve uygulama süreçlerinin bir parçası olarak bu konudaki kazanımlarını saha uygulamalarında çeşitlendirmek istemektedir. Ilık karışımların sürdürülebilirlik konularındaki tüm kazanımlarını uygulama alanına aktararak Türkiye’nin kalkınmasına katkı vermek hedeflenmektedir. Kaplamaların kendi kendini gençleştirme potansiyeli, çalışma mevsiminin ve süresinin uzatılabilmesi, ekonomik kazanımları, RAP kullanım avantajları, çevresel avantajlar vb. birçok avantajı bulunan WMA mevcut gerçekler karşısında önemli bir çözüm unsuru olarak değerlendirilmektedir.

1. U.S. Department of Transportation, The Federal Highway Administration (FHWA). Sustainability and Its Importance in Pavement Engineering, Updated: 06/27/2017.
2. https://www.fhwa.dot.gov/pavement/asphalt/wma.cfm
3. https://eapa.org/warm-mix-asphalt/
4. Caputo P et al. The Role of Additives in Warm Mix Asphalt Technology: An Insight into Their Mechanisms of Improving an Emerging Technology. Nanomaterials 2020, 10, 1202.
5. https://pavementinteractive.org/warm-mix-a-hot-topic
6. Warm-Mix Asphalt: European Practice, International Technology Scanning Program, In cooperation with: American Association of State Highway and Transportation Officials National Cooperative Highway Research Program FEBRUARY 2008, Report No. FHWA-PL-08-007, Report Date February 2008, Contract or Grant No. DTFH61-99-C-005.
7. Harnischfeger, S. “Aspha-min Retrospectives and Prospects.” BASt, Germany, Presentation to WMA Scan Team, May 2007.
8. Erfahrungssammlung über die Verwendung von Fertigprodukten und Zusätzen zur Temperaturabsenkung von Asphalt. BASt, erfahrungssammlung.pdf, accessed June 2007. Translated in part by Peter Bellin.
9. https://www.fhwa.dot.gov/innovation/everydaycounts/edc-1/wma-faqs.cfm#trad
10. Hansen KR et al. Annual asphalt pavement industry survey on recycled materials and warm-mix asphalt usage: 2009–2012. National Center for Asphalt Technology. Information series 138. Lanham, MD. 2013.
11. Lee R. A Summary of Texas’ experience with warm mix asphalt. In: Presentation at Louisiana Warm-Mix Demonstration. Shreveport, LA. 2008.
12. Drüschner L. Experience with warm mix asphalt in Germany. NVF-rapporter, Sønderborg, Denmark 2009.
13. Bonaquist R. Mix design practices for warm mix asphalt. NCHRP Report 691, Washington, D.C. 2011.
14. Harder GA. LEA half-warm mix paving report, 2007 Projects for NYSDOT. Cortland, NY: McConnaughay Technologies 2008.
15. Zaumanis M. Warm Mix Asphalt Chapter  in  Green Energy and Technology, October 2014.
16. Prowell B et al. Warm-mix asphalt: Best practices (3rd ed.) Lunham, MD 2012.
17. Yousefi AA et al. Performance of warm asphalt mixtures containing reclaimed asphalt pavement, an anti-stripping agent, and recycling agents: A study using a balanced mix design approach, Construction and Building Materials 363 (2023) 129633.
18. Xu S et al. Moisture characteristics of mixtures with warm mix asphalt technologies – A review, Construction and Building MaterialsVolume 142, 1 July 2017, Pages 148-161.
19. Cheraghian G et al. Warm mix asphalt technology: An up to date review, Journal of Cleaner Production 268, 2020, 122128.
20. Jamshidi A et al. Performance of Warm Mix Asphalt containing Sasobit®: State-of-the-art, Constr. Build. Mater., 38, 2013, pp. 530-553.
21. Behnood A. A review of the warm mix asphalt (WMA) technologies: Effects on thermo-mechanical and rheological properties, J. Clean. Prod. 259 (2020) 120817.
22. Milad A et al. A Comparative Review of Hot and Warm Mix Asphalt Technologies from Environmental and Economic Perspectives: Towards a Sustainable Asphalt Pavement. Int. J. Environ. Res. Public Health 2022, 19, 14863.
23. Badroodi S et al. Experimental investigation of the fatigue phenomenon in nano silicamodified warm mix asphalt containing recycled asphalt considering self-healing behavior, Construction and Building Materials 246, 2020, 117558.
24. Yousefi A et al. Performance evaluation of asphalt mixtures containing warm mix asphalt (WMA) additives and reclaimed asphalt pavement (RAP), Construction and Building Materials 268 (2021) 121200.
25. Hasan MRM et al. Effects of diluted methanol and water as foaming agents on the performance of latex foamed warm asphalt mixtures, Journal of Traffic and Transportation Engineering (English Edition), Volume 10, Issue 3, June 2023, Pages 413-426.
26. Chen Z et al. Improvement of thermal and optical responses of short-term aged thermochromic asphalt binder by warm-mix asphalt technology, Journal of Cleaner ProductionVolume 279, 10 January 2021, 123675.