Asfalt tabakalarında istenilen fonksiyonel gereklere uygun olarak aşağıda belirtilen bitümlü karışım tiplerinden uygun olan asfalt tipi seçilmektedir:
Bitümlü karışımların EN 13108 serisi Avrupa Asfalt Standardlarındaki tanımları:
Asfalt betonu- (EN 13108-1)
İçsel kilitlenmeyi sağlayacak şekilde sürekli veya kesikli derecelenmiş tane boyutu dağılımına sahip agregalar ile hazırlanan bir bitümlü karışımdır
Çok ince tabakalar için asfalt betonu - ( EN 13108-2)
20- 30 mm kalınlıklarda tabakalarının yapımında kullanılacak şekilde bileşimi ve agrega gradasyonu seçilen asfalt betonu bitümlü karışımdır. Bu bitümlü karışım yüzey tabaklarında kullanılır.
Yumuşak asfalt- (EN 13108-3)
TSEN 12591 Çizelge 2 ve Çizelge 3’e uygun yumuşak sınıflı bitüm uygun bir agrega ile hazırlanan bir bitümlü karışımdır.
Sıcak silindirlenen asfalt- (EN 13108-4)
İnce agrega, filler ve yüksek viskoziteli bağlayıcı harcı ile yoğun ve kesikli derecelenmiş tane boyutuna sahip agregalar ile hazırlanan bitümlü karışımdır.
Taş mastik asfalt- (EN 13108-5)
Filler ve bitümden oluşan bir mastik harçla bağlanmış iri kırılmış agrega iskeletinden oluşan, kesikli derecelenmiş tane boyutu dağılımına sahip bitümlü karışımdır.
Mastik asfalt- (EN 13108-6)
Mastik asfalt, karışımın içindeki filler ve bağlayıcı hacminin karışımda kalan boşlukları doldurduğu boşluksuz bir bitümlü karışımdır.
Poröz asfalt- (EN 13108-7)
Suyu drene etme ve gürültüyü azaltma özelliklerine sahip sıkıştırılmış bir tabaka elde etmek için, hava ve suyun geçmesini sağlayacak şekilde birbiriyle bağlantılı çok yüksek oranda boşluk içeren, bitümlü karşımdır.
Bazı durumlarda suyu direne etmesinin yanısıra gürültü seviyesini düşürmek için poröz asfalt çift tabaka halinde uygulanır.
Ultra ince tabakalar için asfalt betonu - (EN 13108-9)
10- 20 mm kalınlıklarda yüzey tabakalarının yapımında kullanılan, iri bir yüzey dokusunu sağlamak üzere, genellikle taş taşa kontağı oluşturacak şekilde kesikli derecelenmiş tane boyutu dağılımına sahip bitümlü karışımdır.
Genellikle uygulamada bitümlü temel ve binder tabakalarında asfalt betonu kullanılırken, çevresel etkilere ve trafiğin aşındırıcı etkisine doğrudan maruz kalan aşınma tabakasında farklı tip bitümlü karışımlar kullanılmaktadır. Aşınma tabakasında dayanıklı, kayma direnci yüksek, gürültü seviyesi düşük fonksiyonel özellikler istenirken bazı durumlarda yüzey suyunu hızla direne eden gözenekli bitümlü karışımlar tercih edilmektedir. Bitümlü karışımların dayanıklılığı yüksek kaliteli malzemeler ve katkılar kullanılarak artırılabilir.
Sıcak Asfalt Karışımı
Klasik asfalt karışımı olarak bilinen sıcak asfalt karışımı kullanılan bitüm tipine bağlı olarak 120 - 190 °C hazırlanır.
Ilık Karışım Asfalt
Özellikleri ve performansı sıcak karışım asfalta eşdeğer olacak şekilde 100 ila 140 °C sıcaklık aralığında hazırlanabilen karışımlardır.Sıcak karışıma göre oldukça düşük sıcaklıkta üretildiğinde daha az enerji gerektirir, havaya daha az emisyon yayılır dolayısıyla işçilere daha rahat bir çalışma ortamı sağlanır.
Yarı Ilık Asfalt
Isıtılmış agrega ile bitümün 70-100 °C aralığında bir sıcaklıkta karıştırılmasıyla hazırlanabilen asfalt karışımıdır.
Soğuk Asfalt Karışımı
Bitüm emülsiyonu veya katbek bitümlerin ısıtılmamış agregalar ile karıştırılması ile hazırlanan karışımlardır.
Bitümlü bağlayıcı ve agrega olmak üzere iki temel malzemeden oluşan bitümlü karışımın dizaynı, karışım gereklerine uygun olarak bileşen malzemelerin seçimini, agrega tane boyutu dağılımını ve karışıma ilave edilen bitümlü bağlayıcı içeriğinin tespiti işlemidir. Bulunan değerler karışımın imalatına ve imalattan sonraki kontrolüne esas alınır.
Bitümlü karışımlar aşağıda verilen fonksiyonel özellikleri optimum düzeyde sağlayacak şekilde dizayn edilir;
1. Stabilite : Kaplamanın trafik yükleri altında ötelenme ve tekerlek izine karşı direnç gösterme yeteneğidir. Stabil bir kaplama tekrarlanan trafik yükleri altında şeklini ve düzgünlüğünü korur. Bir karışımın stabilitesi içsel sürtünmenin ve koyezyonun bir fonksiyonudur. Agrega taneleri arasındaki içsel sürtünme agrega şekli ve yüzey dokusu gibi agrega özellikleri ile ilişkilidir. Kohezyon ise bağlayıcının agregaya yapışma/bağlanma yeteneğidir. Bağlayıcının viskozitesi artıkça veya sıcaklığı azaldıkça kohezyon artar. Ayrıca kohezyon belirli bir ölçüde bağlayıcı içeriğinin artması ile artar. Ancak çok yüksek bağlayıcı içeriği agrega taneleri üzerindeki film kalınlığının çok artırdığından agrega taneleri arasındaki içsel sürtünme ve dolayısıyla stabilite azalır.
2. Durabilite : Bir asfalt kaplamanın durabilitesi, polimerizasyonu ve oksidasyonu sonucu bağlayıcısının değişmesi agregasının parçalanması, bağlayıcı filminin agrega tanelerinden soyulması gibi faktörlere karşı dayanma yeteneğidir. Bu bozukluklara neden olan faktörler hava, trafik veya ikisinin birleşimi olup genellikle aşağıda belirtilen 3 metodla karışımın durabilitesi artırılabilir:
Karışımın bağlayıcı içeriği arttığında agregalar üzerinde oluşan kalın bağlayıcı film sayesinde bağlayıcı yaşlanma hızı yavaşlar ve orijinal özelliklerini uzun süre değişmez.Ayrıca bağlayıcı karışımın içindeki birbiri ile bağlantılı hava boşluklarını doldurarak su ve havanın penetrasyonunu önler .
Karışımın bitüm içeriği stabilite ve durabilitenin bir fonksiyonudur.Karışımda bitüm içeriği artarken stabilite azalmakta ve durabilite ise artmaktadır. Karışım dizaynda stabilite sorunu olmaksızın en yüksek durabiliteyi sağlayabilecek optimum bitüm içeriği belirlenmelidir.
Şekil- Bitümlü sıcak karışımda stabilite-durabilite ilişkisi ve bitüm içeriğinin belirlenme prensibi
Yüzey tabakasında kullanılan karışımlarının bağlayıcı içeriği, durabiliteyi artırmak ve geçirgenliği azaltmak için çok düşük olmamalıdır. Ancak, kayma direncine ve tekerlek izine karşı direnci olumsuz etkileyecek kadar da yüksek olmamalıdır.
Yüksek performans gerektiren trafik ve iklim şartlarında genellikle yüzey tabakalarında kullanılan bitümlü karışımların özellikleri bitüm ve karışıma ilave edilen polimer gibi katkılar ile iyileştirilebilir
Dayanıklı sert agregalar trafik yüklerinin aşındırma etkisine karşı dirençlidir. Soyulmaya karşı dirençli agregalar ile su ve trafik etkisi ile oluşan bitüm filminin soyulması ve dolayısıyla kaplamanın sökülmesi önlenir. Bazı durumlarda karışımın soyulmaya karşı direnç soyulmayı önleyici katkılar ile sağlanır. Kaplamada maksimum seviyede geçirimsizliğini sağlayacak şekilde karışımın tasarlanması ve sıkıştırılması kaplamaya suyun ve havanın girmesini en düşük seviyeye düşürür.
3. Esneklik: Esneklik asfalt üstyapının çatlamadan yük altında oluşan oturmalar veya zeminin su alarak şişmesi nedeniyle tabanda meydana gelen oturmalara ve hareketlere karşı uyum sağlama yeteneğidir. Yüksek bağlayıcı içeriğine sahip açık gradasyonlu karışımlar yoğun gradasyonlu asfalt karışımlarından daha esnektir. Ancak istenilen esneklik bazen stabilite gerekleri ile çelişebildiğinden asfaltta optimal şartları sağlayan tasarımlar yapılır. Asfaltın esnekliği sayesinde kaplama kısmi yüklemelere, yazın tekerlek izine, kışın düşük sıcaklığa ve donma/çözülmeye karşı direnç gösterir.
4. Yorulmaya karşı direnç: Asfalt kaplamanın, trafik yüklerinden dolayı oluşan, tekrarlanan eğilmeye (deformasyona) karşı direncidir. Karışımdaki boşluk yüzdesi( bağlayıcı içeriği ile bağlantılı) ve bağlayıcının viskozitesi yorulmaya karşı direnci önemli ölçüde etkiler. Tasarım veya yetersiz sıkıştırma nedeni ile artan hava boşluğu kaplamanın yorulma ömrünü kısaltır. Benzer şekilde önemli ölçüde yaşlanarak sertleşmiş bağlayıcıda asfaltın yorulmaya karşı direncini azaltır. Kaplamanın kalınlığı ve dayanımı ile üstyapı tabanının sağlamlığı üstyapı ömrünü belirleyen parametrelerdir. Kalın, dayanıklı bir tabana sahip üstyapı, yük altında ince ve zayıf bir tabanlı üstyapı kadar eğilmez ve yorulma ömrü daha yüksektir.
5. Geçirgenlik: Asfalt kaplamanın hava veya su geçişine karşı direnci geçirgenlik olarak tanımlanır. Geçirimsizlik, karışımdaki hava boşluk oranı ile ilişkilidir. Düşük asfalt yüzdesi ve yüksek boşluklu asfalt karışımları geçirimlidir. Sıkıştırılmış asfalt karışımlarının durabilitesi için geçirimsizlik önemli olmakla birlikte, asfalt karışımlarının istenilen kriterleri sağlayacak kadar geçirimli olmasına izin verilir.
6. İşlenebilirlik : Karışımın hazırlanması, serilmesi ve sıkıştırılması sırasındaki kolaylık olarak ifade edilebilir. İşlenebilirlik agrega kaynağı ve gradasyon gibi karışım tasarım parametreleri karışımın işlenebilirliğini etkiler. Yüksek oranda iri malzeme içeren sert karışımlar işlemler sırasında ayrışma eğilimindedir ve sıkıştırılması zordur. Bu karışımları işlenebilir hale getirmek için şartname kriterlerini sağlamak koşuluyla karışıma ince malzeme ve ilave bağlayıcı eklenmesi gerekebilir. Yüksek oranda filler içeren karışımlarında işlenebilirliği düşüktür. Ancak kolay işlenebilen karışımlar da hassas karışımlardır, serme ve sıkıştırmada stabil değildir. Genellikle filler kısmı az olan, çok fazla miktarda orta boyutlu kum içeren yuvarlak agregalar ve su içeriği yüksek olan karışımlar hassas karışımlardır.
Normalde işlenebilirlik sorunlarına çok büyük katkısı olmasa da kullanılan bağlayıcı tipi miktarı işlenebilirliği etkiler. Karışım sıcaklığı bağlayıcı viskozitesini etkilediğinden, düşük sıcaklık karışımı işlenemez hale getirirken çok yüksek sıcaklık ta karışımın hassasiyetini artırır.
7. Kaymaya karşı direnç : Asfalt yüzeyinin özellikle ıslak durumdayken araç tekerleğinin kaymasını en düşük seviyede sınırlama yeteneğidir. İyi bir kayma direnci için üstyapı yüzeyinde araç tekerleklerinin bir su filmi üzerinde seyretmesi yerine agrega taneleri ile temasının sağlanması gerekir. Kayma direnci yolda kontrollü bir şekilde ıslatılmış üstyapı yüzeyinde ölçülebilir. Pürüzlü üstyapı yüzeyi, düzgün yüzeyli üstyapılara göre daha yüksek kayma direncine sahiptir. En iyi kayma direnci pürüzlü dokuya sahip açık gradasyonlu agregalar ile sağlanmaktadır. Ayrıca pürüzlü yüzeye sahip kaplamaların trafik altında cilalanmaya karşı direnci de yüksektir. Tekerlek izine ve bitüm kusmalarına eğilimli olan karışımlar ciddi kayma direnci sorunlarına neden olurlar.
Yüksek performans gerektiren trafik ve iklim şartlarında genellikle yüzey tabakalarında kullanılan bitümlü karışımların özellikleri bitüme veya karışıma ilave edilen katkılar ile iyileştirilebilir
Türkiye'de bitümlü karışım dizaynı hacimsel bir tasarım yöntemi olan Marshall Metoduna TS 3740 (TS EN 12697-34) göre yapılmaktadır. Marshall yöntemi ile bitümlü karışım tasarımında, şartname kriterlerine uygun gradasyonlu agrega ile farklı oranlarda bitüm karışımları belli bir sıcaklıkta sıkıştırılarak hazırlanan briket numunelerinin yoğunluk - boşluk ilişkisi ile stabilite - akma değerleri analiz edilir. Karışımın tasarlanan kullanım gereklerine uygun olan boşluk, stabilite ve akma özelliklerinin tümünü sağlayan optimum bitüm içeriği ve yoğunluğu tespit edilir. Bulunan değerler karışımın imalatına ve imalattan sonraki kalite kontrolüne esas alınır.
Bitümlü karışımının farklı çevre koşullarında ve trafik altındaki performansını belirleyebilmek için, performans esaslı deney ve analiz yöntemleri geliştirilmiştir. Bitümlü karışımlar kullanıldığı tabakaya bağlı olarak karışımın, yorulmaya ve kalıcı deformasyona (tekerlek izinde oturma) karşı direnci ile suya karşı hassasiyeti ve termal (düşük sıcaklık) çatlaklara karşı dayanımı belirlenmektedir.
