Avrupa Kireç Birliği tarafından yapılan bir çalışma ile yol çalışmalarında asfalt yapısının üzerinde sönmüş kirecin olumlu etkileri bilimsel olarak kanıtlandı. Bu sayede son yıllarda Avusturya, Fransa, Hollanda, İngiltere ve İsviçre gibi Avrupa ülkelerinde sönmüş kireç kullanımında artış meydana geldi.

2009’da Avrupa Kireç Birliği Kireç Uygulama Komitesi Asfalt Çalışma Kolu’nun yaptığı bir çalışma ile yol çalışmalarında asfalt yapısının üzerinde sönmüş kirecin olumlu etkileri olduğu bilimsel olarak kanıtlandı. Üretilen sıcak karışımlı asfalt yapısında yüzde 10 oranında sönmüş kireç bulunması hakkında Amerika’da da derin çalışmalar yapılmakta. Ancak ne yazık ki Avrupa’da sönmüş kirecin fonksiyonları çok az bilmekte ve dolayısıyla orada sönmüş kireç kullanımı daha az yaygın.

Avrupa Kireç Birliği’nin bu çalışması ile ilgili 2010’da hazırlanan rapora göre, sönmüş kirecin, asfalt yapısında kullanılması çok eskiden biliniyordu. Nem zararı ve ayazın kaplama için büyük tehdit oluşturduğu dönemde, petrol krizinin bitüm kalitesini etkilemesiyle, 1970’li yıllarda sönmüş kirece karşı ilgi arttı. Bu dönem, sönmüş kirecin en etkili katkı maddesi olduğu gözlendi ve Amerika’da asfalt karışımının yüzde 10’nunda kullanıldığı belirlendi.

Amerika’daki son 40 yıllık sönmüş kireç kullanımının, nemin oluşturduğu zararın üstesinden geldiği görüldü. Rapora göre, sönmüş kirecin yapıyı normal dolgu maddelerinden daha fazla sertleştirdiği saptandı. Ayrıca sönmüş kirecin kimyasal bitüm yaşlanmasını azalttığı ve asfalt karışımının mekanik özelliklerini belirli oranlarda sönmüş kireç katkısıyla düzenlediği kaydedildi. Diğer yandan bu etkinin, çatlama dayanımını yüzde 75 oranında artırdığı not edildi.

Birçok çalışmaya, yüzde 1-1,5 oranında sönmüş kireç katılıyor ancak çalışmalara daha yüksek oranda sönmüş kireç katmak da mümkün oluyor. Ayrıca, sönmüş kirecin bazı çalışmalarda kırılma dayanımını yüzde 77 oranda artırdığı gözleniyor. Düşük sıcaklıklarda, sönmüş kirecin asfalt katılaşma etkisinin diğer katkı maddelerinden daha fazla olmadığı gözlemleniyor ve sıcaklığın kırılma dayanımı üzerinde etkisinin olmadığı görülüyor. Bunun nedeni ise, sönmüş kirecin, asfalt karışımını oluşturan bileşimlerin güçlü etkileşimleriyle daha etkin olmasına bağlanıyor.

Asfalt yapıda sönmüş kirecin etkisi

Rapora göre, nem zararına karşı yararlı etkisinin ve dona karşı dayanım gücünün yüksek olmasından dolayı Amerika’da 1970’li yıllarda sönmüş kirece yeniden bir ilgi doğdu fakat sönmüş kirecin, asfalt yapısının özelliklerini geliştirdiği de ortaya çıktı. Sonunda, sönmüş kirecin, asfalt yapısının ömrünü artıran çok yönlü bir katkı maddesi olduğu görüldü. Asfalt yapısının dayanımını laboratuvar ortamlarında ölçmek mümkün olmadığından asfalt yapısını etkileyen birçok etken bulunuyor.

Asfalt yapısını olumsuz yönde etkileyen su, donma çözülme döngüsü, sıcaklık ve UV ışınlarına maruz kalma ve trafik gibi etkenleri değerlendirebilen test metotları hala bulunuyor. Laboratuar testleri malzemeler arasında karşılaştırma yapılabilmesine izin vermesine rağmen, özellikle bilinen arazi şartlarına örnek malzemelerle, arazi koşulları altında malzeme için zaman içinde doğabilecek hata için gerekli bilgi sağlanabilir. Hata zamanının tahmin edilmesi için asfalt dizayn metotlarında kullanılabilen yorulma çatlaması ve kırılma dışında, nemden doğabilecek zarar ve yaşlanma gibi hataların, arazi mukavemet değerlerinin hesaplanması için kullanılması zor.

Nem zararı ve dona karşı dayanım

Asfalt yapılar için nemden kaynaklanan zarar ve donma-çözülme çevriminin etkisi genel bir durumdur. Bitüm agrega arasındaki bağ, suyun olması durumunda zayıflar. Agregayı tutması için yeterli değilse bu durum, yüzeye sınırlı olduğu zaman, agrega soyulması ve çözülmesi olarak adlandırılır.

Kabarma, suyun meydana getirdiği agrega kaybına neden olan zararlı bir etkidir. Fakat malzemenin alt kısmında trafikten kaynaklanan su bağlayıcı tabakada basınca sebep olur. Eğer bakım yapılmazsa, bu durum yol çukurlarının oluşmasına neden olabilir. Don ve donma-çözünme çevrimleri bu zararlı etkileri tetikleyebilir ve çetin kış şartları yol çukuru oluşumunda başlıca etken olarak görülebilir.

1990’li yılların başlarında Amerika’da yapılan ankete göre, ortalama üç ila dört yıl arasında bakım görmemiş yollarda suyun oluşturabileceği zararlı etkiler görülebiliyor, hatta bazen daha ilk yıllarda oluşabiliyor. Sönmüş kirecin asfalt yapılarının neme karşı dayanımını artırdığı yıllardır biliniyor.

Asfalt yapılarının neme ve dona karşı dayanımını değerlendiren birçok deney metodu bulunuyor. Ancak, nemin zeminde verdiği zararı azaltabilecek herhangi bir metot üzerinde ortak fikir birliğine hala varılmamıştır. Karışım içinde sudan kaynaklı zarar gördüğü saptanmış arazi yapısında eğer su doygunluğu yüzde 100’e ulaştıysa laboratuvarda bu doygunluk net olarak ölçülememektedir. Fakat laboratuvar koşulları en fazla yüzde 80 su doygunluğuna ulaşabilmektedir.

Kimyasal yaşlanmaya karşı dayanım

Sönmüş kirecin, bitümün kimyasal olarak yaşlanmasını azalttığı önceden gözlenmiştir. Sönmüş kirecin, bitümün yıpranmasını geciktirdiğine dair ilk gözlemler 1960 yılında Utah’da yapılmıştır. Utah Devlet Karayolları Müdürlüğü ile C. V. Chachas ve çalışma arkadaşları, sönmüş kireçle kaplanmış bitüm örneklerinin kontrollerini inceleyerek, iyileştirilmiş asfalt yapılarının referans malzemelere göre şaşırtıcı şekilde daha yumuşak olduğunu gözlemlemiştir. Birçok laboratuvar çalışması, sönmüş kirecin bitümün kimyasal yaşlanması üzerinde etkili olduğunu onaylamıştır.

Yaşlanmış bağlayıcıların tekrar iyileştirilmesi zor olduğu için, arazinin yaşlanmaya karşı etkisini göstermesi biraz şüpheli duruyor. Yaşlanma etkisini ölçmek için, yaşlanmanın daha yoğun olduğu üst katmanların ilk santimetre ölçüsündeki değerlerin çıkarılması gerekiyor. Fakat bazı durumlarda, yaşlanmanın etkisini hafifletmek için, daha az yaşlanmış alt tabakadaki bitüm, birkaç santimetre kalınlığında bütün karışım katmanı analiz ediliyor.

Yorulma çatlaması

Asfalt kaplamaların yorulma çatlaması, son zamanlarda incelenen bir olgu. Yorulma çatlaması, tekrarlanan trafik yükleri yüklendiğinde, asfalt yapılarında ilerleyen bir zarar meydana getiriyor, oluşan çatlamalar alt katmanlardan üste doğru yayılıyor. Sonuç olarak, yorulma çatlaması katmanın düşük kalınlıkta olmasından veya katmanlar arasında düşük yapışmadan kaynaklanıyor, ikisi de alt kısımlarda bükülme gerilimini meydana getiriyor.

Karışım formülüne göre, yorulma dayanımının yüksek bitüm içeriği ile arttığı biliniyor veya yüksek performanslı bağlayıcıların kullanımıyla artıyor. Yorulmanın ölçülme şekline göre, yumuşak bağlayıcı yorulma süresini artırıyor (deformasyon kontrollü) veya düşürüyor.

Yorulma çatlaması, kaplama katmanlarının dizaynında kullanılan esas ana hata durumudur. Bitüm katmanları, yorulma çatlamasının tasarım süresinin sonuna kadar, Avrupa’da 10 ile 40 yıl arasında görülmeyeceğini garanti edecek kadar kalınlıkta üretilerek tasarımı yapılıyor.

Yorulma süresi, genellikle numune üzerine tekrar eden yüklerin uygulanmasıyla laboratuarda inceleniyor. Yükleme, gerilme veya deformasyon kontrollü olabiliyor. Gerilme kontrollü deneylerde, numunenin kırılma noktasında hata kolayca tespit ediliyor. Deformasyon kontrollü deneylerde, numune modülünün yüzde 50 düşmesiyle hata tanımlanıyor. Hata döngü sayısı, yükleme şiddetinin fonksiyonu olarak ölçülüyor. Asfalt yapılarının yorulma dayanımını test etmek için Avrupa Standartları referans alınıyor.

Termal kırılma

Sıcaklık çatlaması genellikle soğuk bölgelerde görülüyor. Soğuk bölgelerde, düşük sıcaklığın bitüm üzerinde etkisi oluyor. Sonuç olarak, termal büzülme soğumaya bağlı olarak oluşuyor, malzemenin dayanımı üzerinde gerilme oluşturarak çatlamalar meydana getiriyor. Buna karşın, termal çatlama soğuk bölgelerle sınırlı kalmıyor. Uzun gece gündüz süreleri, üst seviyeden aşağıya doğru çatlamalara neden oluyor.

Karışım formülüne göre, yorulma çatlaması gibi termik dayanımın da yüksek bitüm içeriği ile veya yüksek performanslı bağlayıcıların kullanımıyla arttığı biliniyor. Yumuşak bağlayıcılar çatlama dayanımını artırıyor. Termal kırılma, numunenin laboratuarda ölçülü soğuk döngüye tabi tutularak, üzerinde çalışma yapılıyor. Numunenin ölçüleri, tutarlı kalıyor. Bundan dolayı termal gerilmeler soğuk ile artıyor. Numunenin kırılma sıcaklığı kaydediliyor.