Esnek Yol Kaplama Tabakalarında Kullanılan Geri Dönüştürülmüş Beton Agregalarının Ağır Trafik Yükleri Altında Doğrusal Olmayan Davranışının Deneysel ve Sayısal İncelenmesi

Merve AKBAŞ, (İstanbul Teknik Üniversitesi, İnşaat Fakültesi, İnşaat Mühendisliği Bölümü)
Bilal ÖZASLAN, (İstanbul Teknik Üniversitesi, İnşaat Fakültesi, İnşaat Mühendisliği Bölümü)
Hadi KHANBABAZADEH, (Gebzel Teknik Üniversitesi, Mühendislik Fakültesi, İnşaat Mühendisliği Bölümü)
Recep İYİSAN (İstanbul Teknik Üniversitesi, İnşaat Fakültesi, İnşaat Mühendisliği Bölümü)
Bitlis Eren Üniversitesi Fen Bilimleri Dergisi
2 0
Yıl: 2021 Cilt: 10 Sayı: 1 Sayfa Aralığı: 217 - 234 Metin Dili: Türkçe İndeks Tarihi: 09-06-2021

Esnek Yol Kaplama Tabakalarında Kullanılan Geri Dönüştürülmüş Beton Agregalarının Ağır Trafik Yükleri Altında Doğrusal Olmayan Davranışının Deneysel ve Sayısal İncelenmesi

Öz:
İnşaat yıkım atıklarından elde edilen geri dönüştürülmüş beton agregalarının (GDBA) yol dolgularında kullanımı,doğal agrega talebini azaltmakta, ekonomik ve çevre dostu tasarımlarla geleneksel esnek yol kaplamanın uzundönem performansını iyileştirmektedir. Bu çalışmada, temel ve alt temel tabakalarında %100 GDBA kullanımınınesnek yol kaplama tabakalarının mekanik davranışına etkileri araştırılmıştır. Bu amaçla önce GDBA'nınözelliklerinin belirlendiği bir laboratuvar çalışması yürütülmüş sonrasında ağır trafik yükleri altında bitümlü sıcakkarışım tabaka kalınlığının da etkisi dikkate alınarak GDBA'nın uzun dönem performansını değerlendiren 3boyutlu doğrusal olmayan sayısal analizler yapılmıştır. Laboratuvar çalışması kapsamında, hazırlanan temel ve alttemel numunelerinin geoteknik özellikleri ile birlikte, esneklik modülü ve kalıcı deformasyon deneyleriuygulanarak esneklik özellikleri belirlenmiştir. Esneklik modülünün tahmin edildiği üç farklı model kullanılarakelde edilen sonuçlar karşılaştırılmış ve en uygun model sayısal analizlerde kullanılmıştır. Sonlu farklar yönteminedayanan sayısal analizlerle, geleneksel esnek yol kaplama tabakalarının ağır trafik yükleri altında birikmiş plastikdeformasyonları (tekerlek izi) belirlenmiştir. Deney sonuçlarından, GDBA'nın doğal agregalara kıyasla dahayüksek esneklik modülü ve daha düşük plastik deformasyon değerlerine sahip olduğu belirlenmiştir. Sayısal analizsonuçları ise %100 GDBA kullanılarak inşa edilen temel ve alt temel tabakalarının mekanik performansının vetekerlek izi değerlerinin ilgili şartnamelerde belirtilen gereksinimleri karşıladığını göstermektedir. Görece dahaince seçilen bitümlü sıcak karışım tabakası altında, tandem yükleme sırasında asal gerilmelerin dönmesi vekenarlardaki düşük kayma gerilmeleri nedeniyle deplasmanların yol merkezine doğru arttığı, bu tabaka kalınlığınınartmasıyla kalıcı deformasyonların yaklaşık %50 azaldığı ve çoklu tekerlekler altındaki deplasmanların birbirineyaklaştığı belirlenmiştir. Deneysel ve sayısal inceleme sonucunda, GDBA'nın temel ve alt temel tabakalarındadolgu malzemesi olarak kullanımının uygun olduğu anlaşılmaktadır.
Anahtar Kelime:

Experimental and Numerical Investigation of Nonlinear Behavior of Recycled Concrete Aggregates used in Flexible Pavement Courses under Heavy Traffic Load

Öz:
The use of recycled concrete aggregates (RCA) obtained from construction demolition wastes in road embankments reduces the demand for natural aggregate, improves the long-term performance of conventional flexible road pavements with economical and environmentally friendly designs. In this study, the effects of using 100 % RCA in the base and subbase courses on the mechanical behavior of the flexible pavement was investigated. For this purpose, firstly a laboratory study characterizing the properties of RCA was carried out and after that a 3- dimensional nonlinear numerical analysis evaluating the long-term performance of RCA under heavy traffic loads have been done by considering the effect of asphalt coating thickness. In the laboratory study, the stiffness properties of the samples were obtained by applying the resilient modulus and permanent deformation tests together with the determination of the classical geotechnical properties. The results obtained by using three different models in which the resilient modulus was estimated were compared and the most suitable model was used in numerical analysis. The accumulated plastic deformation (rutting) of the conventional flexible pavement courses under heavy wheel loads were determined with numerical analysis based on finite difference method. From the results of the experiment, it was determined that RCA has higher resilient modulus and lower plastic deformation values compared to natural aggregates. The numerical analysis results show that the mechanical performance and rutting values of the base and subbase courses built with using 100% RCA meet the requirements specified in the relevant specifications, and that the displacements under the relatively thin hot mixture asphalt layer increased towards the center due to the rotation of the principal stresses during tandem loading and the low shear stresses at the edges, and that the accumulated permanent deformations decreased by about 50% with this layer thickness increased and the displacements under multiple wheel loads converged. It has been determined that GDBA is suitable for use as filling material in the base and subbase courses.
Anahtar Kelime:

Belge Türü: Makale Makale Türü: Araştırma Makalesi Erişim Türü: Erişime Açık
  • [1] Cabalar A.F., Zardikawi O.A.A., Abdulnafaa M.D. 2017. Utilisation of Construction and Demolition Materials with Clay for Road Pavement Subgrade. Road Materials and Pavement Design, 20 (3): 702-714.
  • [2] Jayakody S., Gallage C., Ramanujam J. 2019. Performance Characteristics of Recycled Concrete Aggregate as an Unbound Pavement Material. Heliyon, 5 (9): e02494.
  • [3] Mohammadinia A., Arulrajah A., Sanjayan J., Disfani M. M. 2016. Stabilization of Demolition Materials for Pavement Base/Subbase Applications Using Fly-Ash and Slag Geopolymers: Laboratory Investigation. Journal of Materials in Civil Engineering, 28 (7): 1-9.
  • [4] Kawalec J., Kwiecien S., Pilipenko A., Rybak J. 2017. Application of Crushed Concrete in Geotechnical Engineering–Selected Issues. World Multidisciplinary Earth Sciences Symposium (WMESS 2017), 11-15 September, Prague-Czech Republic, 022057.
  • [5] Jiménez J. R., Ayuso J., Agrela F., López M., Galvín A.P. 2012. Utilisation of Unbound Recycled Aggregates from Selected CDW in Unpaved Rural Roads. Resources, Conservation and Recycling, 58: 88-97.
  • [6] Jayakody A., Gallage C., Kumar A. 2014. Assessment of Recycled Concrete Aggregates as a Pavement Material. Geomechanics and Engineering, 6 (3): 235-248.
  • [7] Mohammadinia A., Arulrajah A., Sanjayan J., Disfani M.M., Bo M.W., Darmawan S. 2015. Geotechnical Properties of Lightly Stabilized Recycled Demolition Materials in Base/Sub-Base Applications. International Foundations Congress and Equipmen, Expo, Reston, V.A., USA.
  • [8] López-Alonso M., Martinez-Echevarria M.J., Garach L., Galán A., Ordoñez J., Agrela F. 2019. Feasible Use of Recycled Alumina Combined with Recycled Aggregates in Road Construction. Construction and Building Materials, 195: 249-257.
  • [9] Beja I.A., Motta R., Bernucci L.B. 2020. Application of Recycled Aggregates from Construction and Demolition Waste with Portland Cement and Hydrated Lime as Pavement Subbase in Brazil. Construction and Building Materials, 258: 119520.
  • [10] Han Z., Zou W., Wang X. 2020. Predicting Water Retention Curve and Resilient Modulus of Compacted Natural and Recycled Pavement Unbound Granular Materials. International Journal of Pavement Engineering, 1477-268X (Online).
  • [11] Oskooei P.R., Mohammadinia A., Arulrajah A., Horpibulsuk S. 2020. Application of Artificial Neural Network Models for Predicting the Resilient Modulus of Recycled Aggregates. International Journal of Pavement Engineering, (Online).
  • [12] Ghorbani B., Arulrajah A., Narsilio G., Horpibulsuk S. 2020. Experimental Investigation and Modelling the Deformation Properties of Demolition Wastes Subjected to Freeze–Thaw Cycles Using ANN and SVR. Construction and Building Materials, 258: 119688.
  • [13] Arulrajah A., Piratheepan J., Disfani M.M., Bo M.W. 2013. Geotechnical and Geoenvironmental Properties of Recycled Construction and Demolition Materials in Pavement Subbase Applications. Journal of Materials in Civil Engineering, 25 (8): 1077-1088.
  • [14] Pourtahmasb M.S., Karim M.R., Shamshirband S. 2015. Resilient Modulus Prediction of Asphalt Mixtures Containing Recycled Concrete Aggregate Using an Adaptive Neuro-Fuzzy Methodology. Construction and Building Materials, 82: 257-263.
  • [15] Kaloop M.R., Gabr A.R., El-Badawy S.M., Arisha A., Shwally S., Hu J.W. 2019. Predicting Resilient Modulus of Recycled Concrete and Clay Masonry Blends for Pavement Applications Using Soft Computing Techniques. Frontiers of Structural and Civil Engineering, 13: 1379-1392.
  • [16] Saberian M., Li J. 2019. Long-term Permanent Deformation Behaviour of Recycled Concrete Aggregate with Addition of Crumb Rubber in Base and Sub-Base Applications. Soil Dynamics and Earthquake Engineering, 121: 436-441.
  • [17] Pérez I., Medina L., Gómez-Meijide B., Costa P.A., Cardoso A.S. 2020. Numerical Simulation of Bitumen Emulsion-Stabilised Base Course Mixtures with C&D Waste Aggregates Considering Nonlinear Elastic Behaviour. Construction and Building Materials, 249: 118696.
  • [18] Kim D., Norouzi A., Kass S., Liske T., Kim Y.R. 2017. Mechanistic Performance Evaluation of Pavement Sections Containing RAP and WMA Additives in Manitoba. Construction and Building Materials, 133: 39-50.
  • [19] Moazami D., Sahaf A., Moghaddam A.M. 2019. Investigating the Rutting Behavior of Modified Asphalt Mixtures with Waste Materials. Numerical Methods in Civil Engineering, 3 (4): 53-65.
  • [20] Hu X., Zhong S., Walubita L. F. 2015. Three-dimensional Modelling of Multilayered Asphalt Concrete Pavement Structures: Strain Responses and Permanent Deformation. Road Materials and Pavement Design, 71 (3): 1-14.
  • [21] American Association of State Highway and Transportation Officials. 1993. AASHTO Guide for Design of Pavement Structures. Washington D.C., USA.
  • [22] American Association of State Highway and Transportation Officials. 2017. AASHTO T-307, Standard Method of Test for Determining the Resilient Modulus of Soils and Aggregate Materials. Washington D.C., USA.
  • [23] Hicks R.G., Monismith C.L. 1971. Factors Influencing the Resilient Properties of Granular Materials. Transportation Research Record, 345: 15-31.
  • [24] Uzan J. 1985. Granular Material Characterization. Transportation Research Record, 1022: 52-59.
  • [25] Transportation Research Board National Research Council. 2004. Guide for MechanisticEmpirical Design of New and Rehabilitated Pavement Structures, NCHRP Report 01-37A, Washington, D.C., USA.
  • [26] Transportation Research Board National Research Council. 2003. Guide for MechanisticEmpirical Design of New and Rehabilitated Pavement Structures, NCHRP Report 01-28A, Washington, D.C., USA.
  • [27] Khogali W.E.I., Mohamed E.H.H. 2007. Novel Approach for Characterization of Unbound Material. Journal of the Transportation Research Board, 1874: 38-46.
  • [28] Haider I., Kaya Z., Cetin A., Hatipoglu M., Cetin B., Aydilek A.H. 2014. Drainage and Mechanical Behavior of Highway Base Materials. Journal of Irrigation and Drainage Engineering, 140 (6): 04014012.
  • [29] Bestgen J.O., Hatipoglu M., Cetin B., Aydilek A.H. 2016. Mechanical and Environmental Suitability of Recycled Concrete Aggregate as a Highway Base Material. Journal of Materials in Civil Engineering, 28 (9): 04016067.
  • [30] Stolle D., Guo P., Liu Y. 2009. Resilient Modulus Properties of Granular Highway Materials. Canadian Journal of Civil Engineering, 36 (4): 639-654.
  • [31] Rosa M.G., Cetin B., Edil T.B., Benson C.H. 2017. Freeze-Thaw Performance of Fly AshStabilized Materials and Recycled Pavement Materials. Journal of Materials in Civil Engineering, 29 (6): 04017015.
  • [32] Türk Standardları Enstitüsü. 2010. TS 3720-Bitümlü Karışımlar-Asfalt Betonu-Karışım Tasarımı Hesap Esasları-Marshall Yöntemi. Bakanlıklar, Ankara.
  • [33] Ishibashi I., Zhang X. 1993. Unified Dynamic Shear Moduli and Damping Ratios of Sand and Clay. Soils and Foundations, 33 (1): 182-191.
  • [34] Wen H., Edil T.B. 2009. Sustainable Reconstruction of Highways with In-Situ Reclamation of Materials Stabilized for Heavier Loads. BCR2A Conference, Champaign, Illinois, USA.
  • [35] Bozyurt O., Tinjum J.M., Son Y.H., Edil T.B., Benson C.H. 2012. Resilient Modulus of Recycled Asphalt Pavement and Recycled Concrete Aggregate. Geo-Congress, USA.
  • [36] Akbas M., Dayioglu A., Hatipoglu, M., Iyisan R. 2020. Beneficial Use of Recycled Concrete Aggregate as Base and Subbase Material in Turkey. American Society of Civil Engineers International Conference on Transportation and Development, May 26-29, Seattle, Washington, USA.
  • [37] Sanger M., Natarajan B.M., Wang B., Edil T., Ginder-Vogel M. 2019. Recycled Concrete Aggregate in Base Course Applications: Review of Field and Laboratory Investigations of Leachate Ph. Journal of Hazardous Materials, 121562.
  • [38] Tuladhar R. Marshall A., Sivakugan N. 2020. Use of Recycled Concrete Aggregate for Pavement Construction. Advances in Construction and Demolition Waste Recycling, 181-197.
  • [39] Werkmeister S. 2006. Shakedown Analysis of Unbound Granular Materials using Accelerated Pavement Test Results from New Zealand’s CAPTIF Facility. Geotechnical Special Publication, ASCE, Reston, VA.
  • [40] Erlingsson S., Rahman M. 2013. Evaluation of Permanent Deformation Characteristics of Unbound Granular Materials by means of Multistage Repeated-Load Triaxial Tests. Journal of the Transportation Research Board, 2369 (1): 11-19.
  • [41] Werkmeister S. 2003. Permanent Deformation Behavior of Unbound Granular Materials. Ph.D. Dissertation, Dresden University of Technology, Dresden, Germany.
  • [42] Mohammadinia A., Naeini M., Arulrajah A., Horpibulsuk S., Leong M. 2020. Shakedown Analysis of Recycled Materials as Railway Capping Layer under Cyclic Loading. Soil Dynamics and Earthquake Engineering, 139.
  • [43] Saberian M., Li J. 2019. Long-term Permanent Deformation Behaviour of Recycled Concrete Aggregate with Addition of Crumb Rubber in Base and Sub-Base Applications. Soil Dynamics and Earthquake Engineering, 121: 436-441.
  • [44] T.C Ulaştırma Bakanlığı Karayolları Genel Müdürlüğü. 2013. Karayolları Teknik Şartnamesi2013. https://www.tamyol.com.tr/ UserFiles/Content/KGM_Teknik_Sartnamesi_2013.pdf. Yayın tarihi (Erişim Tarihi: 23.11.2020).
APA Akbas M, Özaslan B, khanbabazadeh H, Iyisan R (2021). Esnek Yol Kaplama Tabakalarında Kullanılan Geri Dönüştürülmüş Beton Agregalarının Ağır Trafik Yükleri Altında Doğrusal Olmayan Davranışının Deneysel ve Sayısal İncelenmesi. , 217 - 234.
Chicago Akbas Merve,Özaslan Bilal,khanbabazadeh Hadi,Iyisan Recep Esnek Yol Kaplama Tabakalarında Kullanılan Geri Dönüştürülmüş Beton Agregalarının Ağır Trafik Yükleri Altında Doğrusal Olmayan Davranışının Deneysel ve Sayısal İncelenmesi. (2021): 217 - 234.
MLA Akbas Merve,Özaslan Bilal,khanbabazadeh Hadi,Iyisan Recep Esnek Yol Kaplama Tabakalarında Kullanılan Geri Dönüştürülmüş Beton Agregalarının Ağır Trafik Yükleri Altında Doğrusal Olmayan Davranışının Deneysel ve Sayısal İncelenmesi. , 2021, ss.217 - 234.
AMA Akbas M,Özaslan B,khanbabazadeh H,Iyisan R Esnek Yol Kaplama Tabakalarında Kullanılan Geri Dönüştürülmüş Beton Agregalarının Ağır Trafik Yükleri Altında Doğrusal Olmayan Davranışının Deneysel ve Sayısal İncelenmesi. . 2021; 217 - 234.
Vancouver Akbas M,Özaslan B,khanbabazadeh H,Iyisan R Esnek Yol Kaplama Tabakalarında Kullanılan Geri Dönüştürülmüş Beton Agregalarının Ağır Trafik Yükleri Altında Doğrusal Olmayan Davranışının Deneysel ve Sayısal İncelenmesi. . 2021; 217 - 234.
IEEE Akbas M,Özaslan B,khanbabazadeh H,Iyisan R "Esnek Yol Kaplama Tabakalarında Kullanılan Geri Dönüştürülmüş Beton Agregalarının Ağır Trafik Yükleri Altında Doğrusal Olmayan Davranışının Deneysel ve Sayısal İncelenmesi." , ss.217 - 234, 2021.
ISNAD Akbas, Merve vd. "Esnek Yol Kaplama Tabakalarında Kullanılan Geri Dönüştürülmüş Beton Agregalarının Ağır Trafik Yükleri Altında Doğrusal Olmayan Davranışının Deneysel ve Sayısal İncelenmesi". (2021), 217-234.
APA Akbas M, Özaslan B, khanbabazadeh H, Iyisan R (2021). Esnek Yol Kaplama Tabakalarında Kullanılan Geri Dönüştürülmüş Beton Agregalarının Ağır Trafik Yükleri Altında Doğrusal Olmayan Davranışının Deneysel ve Sayısal İncelenmesi. Bitlis Eren Üniversitesi Fen Bilimleri Dergisi, 10(1), 217 - 234.
Chicago Akbas Merve,Özaslan Bilal,khanbabazadeh Hadi,Iyisan Recep Esnek Yol Kaplama Tabakalarında Kullanılan Geri Dönüştürülmüş Beton Agregalarının Ağır Trafik Yükleri Altında Doğrusal Olmayan Davranışının Deneysel ve Sayısal İncelenmesi. Bitlis Eren Üniversitesi Fen Bilimleri Dergisi 10, no.1 (2021): 217 - 234.
MLA Akbas Merve,Özaslan Bilal,khanbabazadeh Hadi,Iyisan Recep Esnek Yol Kaplama Tabakalarında Kullanılan Geri Dönüştürülmüş Beton Agregalarının Ağır Trafik Yükleri Altında Doğrusal Olmayan Davranışının Deneysel ve Sayısal İncelenmesi. Bitlis Eren Üniversitesi Fen Bilimleri Dergisi, vol.10, no.1, 2021, ss.217 - 234.
AMA Akbas M,Özaslan B,khanbabazadeh H,Iyisan R Esnek Yol Kaplama Tabakalarında Kullanılan Geri Dönüştürülmüş Beton Agregalarının Ağır Trafik Yükleri Altında Doğrusal Olmayan Davranışının Deneysel ve Sayısal İncelenmesi. Bitlis Eren Üniversitesi Fen Bilimleri Dergisi. 2021; 10(1): 217 - 234.
Vancouver Akbas M,Özaslan B,khanbabazadeh H,Iyisan R Esnek Yol Kaplama Tabakalarında Kullanılan Geri Dönüştürülmüş Beton Agregalarının Ağır Trafik Yükleri Altında Doğrusal Olmayan Davranışının Deneysel ve Sayısal İncelenmesi. Bitlis Eren Üniversitesi Fen Bilimleri Dergisi. 2021; 10(1): 217 - 234.
IEEE Akbas M,Özaslan B,khanbabazadeh H,Iyisan R "Esnek Yol Kaplama Tabakalarında Kullanılan Geri Dönüştürülmüş Beton Agregalarının Ağır Trafik Yükleri Altında Doğrusal Olmayan Davranışının Deneysel ve Sayısal İncelenmesi." Bitlis Eren Üniversitesi Fen Bilimleri Dergisi, 10, ss.217 - 234, 2021.
ISNAD Akbas, Merve vd. "Esnek Yol Kaplama Tabakalarında Kullanılan Geri Dönüştürülmüş Beton Agregalarının Ağır Trafik Yükleri Altında Doğrusal Olmayan Davranışının Deneysel ve Sayısal İncelenmesi". Bitlis Eren Üniversitesi Fen Bilimleri Dergisi 10/1 (2021), 217-234.
Sayfa Oluşturulma Tarihi
23-04-2024 18:11

İLETİŞİM

TÜBİTAK ULAKBİM TR Dizin

Yüzüncüyıl, İşçi Blokları Mahallesi

Muhsin Yazıcıoğlu Caddesi No:51/C

06530 Çankaya / ANKARA +90 (312) 298 92 00

trdizin@tubitak.gov.tr

TÜBİTAK ULAKBİM Ulusal Akademik Ağ ve Bilgi Merkezi Cahit Arf Bilgi Merkezi © Tüm Hakları Saklıdır. Gizlilik Politikası Kullanım Şartları