`Bitüm hakkında...` İsimli Dosyayı Okumak İçin Tıklayınız..

Yapı Malzemesi Ders Notları Yrd. Doç. Dr. Osman ÜNAL
9. Bölüm
BİTÜMLÜ
MALZEMELER
-0-
Yapı Malzemesi Ders Notları Yrd. Doç. Dr. Osman ÜNAL
9. BİTÜMLÜ MALZEMELER
Tanım: Polimerizasyon yolu ile zincir şeklinde,bağlı çok büyük moleküller meydana
getirerek sertleşen maddelerdir. Bu büyük moleküller monomer adı verilen daha küçük
moleküllerin lineer bağlarla veya hem lineer hem de yanal bağlarla bağlanması sonunda
meydana gelir. Polimerizasyon olayı ısıtma, oksijen etkisinde bırakma veya vakum
uygulayarak suyunu alma gibi yollarla yapılmaktadır. Zincir şeklindeki dev moleküllerin
arasındaki çekim ve bağ kuvvetleri polimerlerin özelliklerini sağlar.Yanal bağları zayıf
zincirlerden oluşan polimerler yumuşak, kuvvetli olanlar sert ve ısıya dayanıklı maddeleri
meydana getirir. Molekülün ağırlığını,boyunu,yanal bağları istenildiği gibi ayarlayarak
istenilen özellikte malzeme elde edilebilir.Üretim kimya endüstrisince yapılmaktadır. Karbon
sülfürler de eriyen maddelere bitüm, bitimün doğal veya yapay mineral dolgu maddeleriyle
karışımına asfalt denir.
Bitümlü maddeler siyah renkli ve recine karekterinde organik maddelerden meydana
gelmiştir.Bu organik maddelerin molekülleri zincir seklinde dizilmis karbonlu hidrojen
monometrelerden meydana gelmistir.İrilerine asfaltenler,ufaklarına reçineler adı verilir.Bunlar
asfaltik bir yag içinde bulunurlar.Molekülleri bu sekilde dolayısıyla bitümlü maddelerin
belirli bir ergime dereceleri yoktur.ısıtıldıkları zaman katı halden sıvı hale geçis yavas ve
yumusama yoluyla olur.Katı haldede belirli bir plastiklige sahiptirler.Üzerlerine sürüldükleri
katı cismin yüzeyine yapısırlar.Suya dayanıklı,su geçirmeyen asit ve tuzlarlareaksiyon
yapmayan,atıl ve izalasyon özelligi yüksek maddelerdir.
Bitümlü maddeler elde ediliş şekillerine göre 4 gruba ayrılır:
 Tabii,dogal asfaltlar
 Kaya asfaltları
 Petrol asfaltları
 Katranlar
Asfalt
Asfalt veya işlenmiş haliyle asfalt çimentosu doğada bulunabileceği gibi büyük çoğunlukla
petrol rafine işleminin bir yan ürünü olarak elde edilir. Asfaltın kimyasal yapısı
hidrokarbonların kompleks bir karışımıdır. Ancak içinde yaklaşık oranlarda şu elementler
bulunur.
C........................%70-85
H........................%7-12
N........................%0-1
S.........................%1-7
O........................%0-5
C/H oranı asfaltın davranış ve özelliklerini büyük ölçüde etkiler. Bu oran düştükçe asfaltın
moleküler ağırlığı ve viskozitesi de düşer. Kolloidal bir yapıda bulunan asfaltın yapısal
elemanlarının şekil 5.1’de görüldüğü gibi aşağıdaki öğelerden oluştuğu varsayılır.
asfaltinler-C/H oranları 0.8 den büyük, siyah, sert, geniş, yüksek moleküler ağırlıklı, viskoz
hidrokarbon molekülleri.
rezinler- C/H oranları 0.4-0.8 arasında değişen, orta moleküler ağırlık ve orta viskozitesi olan
hidrokarbon molekülleri.
yağlar-C/H oranları 0.4 den küçük en hafif moleküler ağırlıkta, en açık renkte ve en az viskoz
hidrokarbon molekülleri.
-1-
Yapı Malzemesi Ders Notları Yrd. Doç. Dr. Osman ÜNAL
Doğal asfalt
Göl asfaltları- bu tip asfalt göllerinin en büyüklerine venezuella (Bermudez), Trinidad
(Tobago) da rastlanmıştır. Kaynaklarda ince kum, ve bitümden oluşan malzemede yaklaşık
%39 oranında bitüm vardır. Bu haliyle hazır karayolu kaplama lamzemesi olarak doğrudan
kullanılabilir. Bunların dışında bazı çukurlarda, oyuklarda birikintiler halinde asfaltlara
rastlanırsa da bu kaynaklardan ekonomik olarak yararlanılamaz.
Kum asfaltları-Bu tip asfaltlar kumların içinde karışık olarak bulunur. En önemlileri Kanada
(Alberta), Amerika (Gilsonite) da bulunur. Kum asfaltlarına yurdumuzda da Antalya
yöresinde rastlanmaktadır. Ancak önemli bir ekonomik değeri yoktur.
Kaya asfaltları-Bu tip asfaltlar kaya yarıklarında damarlar halinde bulunur. Asfaltit adı verilen
bu tür kayalara bir çok yerde rastlamak mümkündür. Amerika Kentuck’de en önemli
kaynaklardan biri bulunmaktadır. Bu tip kayalar parçalanarak uygun yol malzemesi haline
dönüşebilir.
Asfaltitler petrolün metamorfizması ile oluşmuş doğal asfaltbenzeri maddelerdir. Güneydoğu
Anadolu’da 20 değişik yerde tahmini 36 milyon rezervi olduğu sanılmaktadır. En önemlisi
Şırnak’ta bulunanıdır. Bölgede asfaltitten ısıtmada yararlanılmaktadır.
Petrol asfaltı
Doğada üç tip asfalt bulunur.
Asfalt bazlı ham petrol
Prafin bazlı ham petrol
Karışık ( Asfalt-Parafin) bazlı ham petrol
Asfalt ham petrolün cinsine göre değişen ayırıcılı damıtma işleminden elde edilir. En kolay
şekilde asfalt, asfalt bazlı ham petrolden basit bir damıtma işlemi sonucu elde edilir. Karışık
bazlı ham petrolden elde edebilmek biraz daha karışık yöntemler gerektirir. Parafin
bazlılardan da damıtma işlemi olduğundan bu işlem sonucu asfaltın kimyasal yapısı değişir.
Petrol asfaltının elde edilişi
Yer kabuğundan çıkarılan ham petrol, içinde bulunan tuzlu suyun ayrılması amacıyla
depolanır. Depolanan petrol belirli bekleme süresinden sonra genellikle boru hatları ile
rafinelere pompalanır. Rafineride petrol, cinsine uygun bir rafine işlemine tabi tutulur. Bu
işlem bir ayırıcılı damıtma işlemidir. Rafineride ısıtılan petrol belirli sıcaklıklarda Tablo 5.1
de görülen değişik ürünlere ayrılır. Damıtma işlemi artıklarından asfalt elde edilir.
Damıtmadan çıkan ham asfalt artıklarının üzerinden hava üflemek yöntemiyle ısıyı az
geçiren, izolasyon işleri için tercih edilen okside (Air-blown) asfaltlar elde edilir. Ancak bu
-2-
Yapı Malzemesi Ders Notları Yrd. Doç. Dr. Osman ÜNAL
tür asfaltların hidrojenizasyon işlemi sonucu C/H oranı yükseldiğinden düktiliteleri azalır.
Asfaltları ısıtarak, buhar ve vakum işlemleri uygulayarak asfalt çimentoları elde edilir. AC ile
simgelenen asfalt çimentosu birinci kalite yolların yapımında sıcak karışım olarak kullanılır.
Daha düşük kaliteli yolların yapımında ve özellikle üst kaplama işlerinde asfaltın diğer petrol
ürünleri karışımından oluşan sıvı asfaltlar kullanılır.
Sıvı Asfaltlar
Katbek asfaltları (CUT BACK ASP HALTS)
Bu tip asfaltlar, asfalt çimentosunun diğer petrol ürünleri ile karıştırılması ile elde edilir.
Yakın zamana kadar ekonomik olması ve yüksek işlem ısısı gerektirmediğinden, katbekler
çok sık kullanılmaktaydı. Ancak bu gün için petrol ürünlerinin çok pahalanması ve çevre
kirliliğine yol açması nedeniyle kullanımı gün geçtikçe azalmaktadır.
Bu tür asfaltlar sıvı halinde yola dökülür ve çözgen olarak kullanılan maddelerin belirli
sıcaklıkta uçmasıyla kür olup sertleşirler. Kür hızına bağlı olarak üç tip katbek asfalt vardır.
Normal sıcaklıkta yarı katı haldedir. 120-175 santigrad dereceye kadar ısıtıldığında
distiribitörler yardımıyla fışkırtılabilecek kadar sıvı hale, soğuduğunda yine katı hale gelir.
Yarı katı halde bulunan asfalt çimento, ham petrolden elde edilen yağlar ile karıştırıldığında
incelir ve sıvı hale geçer. Böylece elde edilen asfaltlara da katbek asfalt denir.
Çabuk Kuruyan Katbek Asfaltı: Asfalt çimentonun neft ve benzinle karışımıdır.
Orta Derecede Kuruyan Katbek Asfaltı: Asfalt çimentonun gaz yağıyla karışımından elde
edilir.
Yavaş Kuruyan Katbek Asfaltı: Asfalt çimentonun gaz yağıyla karışımından elde edilir.
ASFALT DENEYLERİ
Asfaltın penetrasyon, viskozite, yumuşamanoktası, düktilite, eriyebilirlik, ısıya dayanıklılık
ve alev alma noktasının saptanması gibi özel deneyleri vardır. Ancak özellikle asfalt
malzemesini sınıflandırmaya yarıyan penetrasyon deneyinden söz etmekte yarar vardır.
Penetrasyon deneyi bitümlü malzemenin belirli koşullardaki sertliğini (kıvamını) saptar.
Deney bulguları asfalt çimentolarını sınıflandırır. Bu deney Şekil 5.3 de görüldüğü gibi
standart iğnenin, belirli yük, zaman ve ısıda, bitümlü malzeme içine batma miktarının
ölçülmesi ile yapılır. Bu deneyde kullanılan standart yük 100 gr. Zaman 5 sn. ve sıcaklık
derecesi 25 santigrad derecedir.
AC asfaltları batma miktarına göre AC 40-50, AC 60-70, AC 120-150, AC 200-300 diye
sınıflandırılır. Düşük penetrasyon dereceli olanlar sıcak iklimlerde kullanılır.
-3-
Yapı Malzemesi Ders Notları Yrd. Doç. Dr. Osman ÜNAL
Yol katranları (Road Tars)
Petrol ürünlerinin yaygın kullanımı başlamadan önce en çok kullanılan bitümlü malzeme,
kömür ürünü olan katran (zift) idi.
Katran kömür artıklarının doğrudan damıtma işlemi sonucu elde edilir. Genelde iki yöntem
kullanılır:
Kok fırını yöntemi:
Belirli bir miktar (on tonun üzerinde ) bitümlü kömür 1370 santigrad derecenin üzeride fırında
ısıtılır.ham katran bu ısıtma işleminin uçucu ürünüdür. Artık malzeme ise kok kömürüdür.
Buharlar fırından çıkarken sıvı hale kondanse edilip, ham katran elde edilir. Ham katran
belirli bir kimyasal işlemler sonucu yol katranına dönüştürülür.
Su-gaz işlemi:
Bu yöntemde katran , ısıtma amacıyla gaz üretme işleminin bir yan ürünü olarak elde edilir.
Katranlar asfalttan daha daha yumuşak olup, RT1-RT12 arasında sertliğe göre sınıflandırılır.
Örneğin RT12 yaklaşık AC-200 ün kıvamındadır. En hafif kıvamda olan RT1 toz-örtü
işlemlerinde, orta sertlikte olanlar yüzey kaplama işlerinde, sert olanları, örneğin RT10-11-12
katran betonu olarak , sıcak işlemlerde yüzey kaplaması ve tamir işlerinde kullanılırlar.
Yol katranları asfaltlara benzer şekilde özellikle RT10-11-12 damıtma işleminden elde
edilmiş, hafif ve orta yoğunlukta yağlarla katbek yapılabilir. Bu tür katbek katranlar yüksek
sıcaklıklarda kullanılabilir.
Asfaltlar ve katranlar arasında görünüş ve bazı özellikler yönünden benzerlikler bulunmasına
karşın yapı malzemesi olarak bazı farklılıkları vardır. Asfaltlar aynı penetrasyon veya
viskozitesi olan katranlara oranlara daha dayanıklıdır.
Çünkü katranların dağıtıcı fazını oluşturan hafif yağların stabilitesi az olduğundan zamanla
yüzeysel tabakalarda plastik özellik kohezyon zayıflamaktadır. Buna karşılık katranlar
asfaltlara kıyasla kimyasal etkilere daha dayanıklıdır. Ancak sıcaklığa karşı daha duyarlı olup,
yüksek sıcaklıklarda daha fazla şekil değiştirirler. Islak agregaya asfalta kıyasla daha iyi
yapışırlar ve temizlenmeleri daha zordur.
BİTÜMLÜ MADDELERİN ÇESİTLERİ VE KULLANIM YERLERİ
ÇESİTLERİ
Okside asfalt
Asfalt çimentosu
Asfalt eriyigi
Asfalt emilsyonu
Katran
Bitümlü mastik macun
Bitümlü mukavva
KARAKTERİ
Katı dıs etkilere dayanıklıdır
Katı veya yarı sıvı yapıskan
Sıvı
Sıvı
Yarı sıvı veya sıvı
Yarı sıvı veya katı
2 yüzü bütümlü kaplı mukavva
KULLANIM ALANLARI
Tecrit ve sıcak bitüm islerinde
Yol ve su insaatları,sıcak bitüm işleri
Yol insaatı kuru yüz.tecriti
Yol insaatı,nemli yüz.tecriti
Yol insaatı,tecrit islerinde
Derz tıkamada
Çatı örtüsünde
HİDROKARBONLU BAĞLAYICI
Yapının çesitli yerlerini izole etmek amacıyla kullanılan maddelerin en önemlileri kireç ve
çimento gibi baglayıcı olan hidro karbonlu baglayıcılar adıyla bilinen izole isleri
yanında,diletasyon derzlerinin doldurulmasında ve bazı maddeleri yapıstırmak için baglayıcı
olarak kullanlan,en önemli özellikleri su geçirmemek olan katran ve bitümdür.
-4-
Yapı Malzemesi Ders Notları Yrd. Doç. Dr. Osman ÜNAL
KATRAN
Elde edildikleri
ilkel maddeye veya üretim
metoduna göre adlandırılır.Maden
kömürü,kokfırını,su gazı katranı vb.Asfalt eriyiklerine dayanmakla beraber koktukları,zehirli
maddelerin
bulusu
ve
asitlere
dayanamadıklarından
fazla
yaygın
olarak
kullanılmamaktadırlar.
Normal sıcaklıkta koyu kıvamda siyah bir sıvıdırlar odun,turba,sist,huy gibi çesitli
maddelerden elde edilir.Elde edilis sekline göre 4 gruba ayrılır
Hava gazı katranı
Kok fabrikası katranı
Yüksek fırın katranı
Maden kömürünün 600 C de damıtılmasıyla elde edilen katrandır
Bunlardan ilk üçü maden kömürünün 850-900 C de ısıtılmasıyla elde edilip,agırlıgının %5`’i
kadardır.Katranın bilesiminde;maden kömürü yagları,serbest karbon,zift,fenol,naftelin ve su
vardır.
KATRANLI KAGIT
Bir veya iki tarafı katrana betırılmıs kartonlardır.Katranlanmıs yüzeylere ince kum
serpilir.Her karton agırlıgının 1,8 katı kadar katran emmelidir.İyi bir katran kagıdı 3 cm.
yüksekligindeki suyu 72 saat tutabilmeli.3 cm. çapındaki yuvarlak çubuk etrafında
sarıldıgında çatlamamalı.
Katranli Kagidin Kullanildigi Yerler
 Yol kaplaması yapımında
 Köprü,iskele ve kayık gibi çürümesi istenmeyen ahsap izalasyonunda
 Pastan korunması gerekem madeni elemanların izalasyonunda
 Kagir ile temas eden ahsap yapı elemanlarının izalasyonunda
 Su depoları,bent ve sıvaların geçirimsiz hale getirilmesinde
 Katranlı kagıt ve keçe yapılmasında kullanılır
BİTÜM
Karbonlu hidrojenler karısımı veya onların bilesimlerinden ibaret,siyah veya koyu renkli
maddelerdir.Ham petrolden elde edilir.İçinde az miktarda kükürt,oksijen,azot ve hidrojen
vardır.
DOGAL ASFALT
Bitümlü doymus kalkerlerdir.Kuyulardan ve göllerden çıkarılırlar.Kaya asfaltları ise;kum tası
veya kalker tası gibi tasların,bosluklarına sızmıs olarak bulunurlar.Yol yapımında
kullanılırlar.İçinde %40 bitüm,%30 su,%30 bitkisel ve madensel maddeler vardır.Bu
maddeler 160C ısıtılıp,suyu buhar haline getirilip fazla pislikler ayrılarak piyasa asfaltı elde
edilir.
HAM PETROL ASFALTLARI
Rafinerilerde ham petrol distile edilirken yer alan degisme tamamen fiziksel olup çesitli
bilesenlerin farklı sıcaklıklarda buharlasarak petrolün benzin vb ayrılmasına dayanır.
ASFALT EMİLSYONU
Asfalt çimentoyla suyun yaklasık olarak atnı oranda karısımıdır.Asfalt zerrelerle su karısımı
süspansiyon hale gelemez.Bunu saglamak için içerisine emilsyon unsur karıstırılır.Asfalt
emilsyonu soguk olarak kullanılır.
ASFALT SAKIZI
Toz asfaltın eritilmis gudronla karıstırılmasıyla elde edilir.
-5-
Yapı Malzemesi Ders Notları Yrd. Doç. Dr. Osman ÜNAL
GUDRON: Petrolün arıtılması sonunda artan yaglı tortularla,dogal asfaltın kaynatılmasıyla
elde edilir.Rengi koyu siyahtır.
BİTÜM EMÜLSYONU-EMÜLZER
Bundan önce belirtilen yalıtkanların tamamı sıcak olarak ve kuru havalardakullanılan
yalıtkanlar idi.%50 bitüm,%50 su ısıtılıp içine %1-2 emülsif konulup dakikada 2000-4000
devir yapan paletli karıstırıcılarda karıstorolarak elde edilen karısım,soguduktan sonra kolloid
halde suda kalır.Binanın temel,bodrum,mahsen,mutfak,banyo,wc,çatı,balkon vb. Elemanların
izolesi ile su yolları ve sıgınakların yüzeysel izalasyonunda kullanılır.Duvarları sıva ve sap
harçlarına katılarak kullanıldıgı gibi çimentonun katılasmasını hızlandırmada katranlı kagıt
ruberoit ve benzeri;musambaları yapıstırmada,beton üzerine parke yapıstırmada,beton üzerine
perke döseme kaplanmasında yapıstırıcı olarak kullanılır.
Emülzer CSP asitli,alkeri ve sıcak sulara dayanıklı
oldugundan toprak altı
insaatlarda,kanalizasyonlarda deniz suyuna karsı beton,ahsap ve demir elemanlarda
kullanılır.Boya kıvamındadır.Siyahtır.Benzol kokar.
Nemli olmayan veya iyice kurutulanb beton,tugla,demir,cam,teneke,tahta,çinko,
kursun vemantar yüzeylere yapılır.Yüzeylere sürülüp kurutuldugunda elastikiyetini
korur.Hava sartlarından etkilenmez.Uzun süre açıkta kalınca katılasır.Böyle durumlarda az
miktarda benzolle kıvama getirilir.Çesitleri arasında su ile karıstırılıp kıvama getirileni vardır.
RUBEROİT-BİTÜMLÜ KARTON
Bitüm ve asfalta batırılmıs kartonlardır.Asfaltlanmıs yüzeylere kaplandıgında birbirine
yapısmamaları için ince kum serpilir.Asfalt tutkal karısımından yapılmıs bir macunla
kaplanırlar.renkli yapıları ve kanaviçili olanları vardır.
-6-