Yüksek Modifiyeli Asfalt (HiMA, Highly Modified

Yüksek Modifiyeli Asfalt (HiMA, Highly Modified

Yüksek Modifiyeli Asfalt
(HiMA, Highly Modified Asphalt)
Asfalt Yol Tasarımında
Yeni Nesil Uygulama
Şekil 1: Artan SBS polimer içeriğinin bitüm/polimer morfolojisine etkisi
Standart SBS polimerleri bitümün özelliklerini
iyileştirir. Fakat Şekil 1’de gösterildiği üzere,
baskın faz hala bitümdür ve bu nedenle
özellikler büyük ölçüde bitüme benzer. Ancak
polimer içeriği artarsa, fazlar artık “bitüm”
özelliklerinden daha ziyade kauçuk özelliklerini
göstermeye başlayacak şekilde yer değiştirir.
HiMA nedir?
Yüksek Modifiyeli Asfalt anlamına
gelen HiMA, asfalt yol kaplamalarında
karşılaşılan bir dizi sorunu çözmek için
kullanılan yeni nesil bir uygulamadır.
Bitüm
+SBS
Kesintili Polimer Fazı
Bitüm içinde genleşmiş
polimer fazı
2.5%
Birlikte sürekli Bitüm-Polimer Fazıı
5.0%
Artan polimer içeriğinin fiziksel özellikler
üzerinde önemli bir etkisi vardır. Grafiklerde
gösterildiği gibi, yumuşama noktası önemli
ölçüde artar ve karışımın yorulma direnci
büyük oranda yükselir. Polimer içeriğindeki
2-3 kat oranındaki artış, yorulma direncinde
1-2 derece daha fazla iyileşme sağlar.
Sürekli Polimer Fazıı
7.5%
Şekil 2: Artan SBS polimer içeriğinin yumuşama noktasına etkisi
Yumuşama Noktası T R&B (°C)
100
Maksimum
Fayda
90
80
70
60
50
40
0
2
4
6
8
10
SBS İçeriği (%)
HiMA’yı benzersiz kılan nedir?
HiMA asfalt kaplamalarda karşılaşılan bir dizi
sorunun çözümünde kullanılabilecek bir araçtır.
Kalıcı deformasyon ve yorulma çatlağı direncinden
oluşan bir kombinasyon sağlayarak , daha ince
katmanlı asfalt kaplamalar; daha ince ve daha uzun
ömürlü üst yüzey kaplamaları; daha sağlam ve
çatlamaya karşı daha dirençli emülsiyon ürünleri
ve köprü kaplaması gibi yüksek mukavemet isteyen
uygulamalarda kullanılabilir.
100 Kat İyileştirilmiş Yorulma Direncinin Modifiye Edilmemiş Bitümle Karşılaştırması
D 0243 7.5%
SBS 6%
Yük Değişimi (N)
Standart SBS polimerler % 7 ila %8 arasında bitüme
karışabilir, ancak sonuçta homojen karışım elde
etmek tüm bitümlerde (yumuşak bitümler dahil)
bir sorundur. Ayrıca viskozite, normal sıcaklıklarda
çalışılan bir karışımda fazla yüksek olabilir. Kraton™
D0243 polimeri çok iyi karışabilme ve düşük viskozite
(kıvam) özellikleri ile bu sorunları ortadan kaldırıyor.
Şekil 3: SBS polimer içeriğinin asfalt kirişinde yorulma performansına etkisi
SBS 3%
Modifiye edilmemiş
Delft Üniversitesi’ndeki Test Aşaması
40
80
Mikrogerinim (-)
120
150
%7.5 oranında
Kraton D0243 ile
modifiyeli 22mm
bsk full sine 8 hz
Yüksek Modifiyeli Asfalt
ile İnce katmanlı ve Daha Uzun Ömürlü Asfalt Yol Çözümü
Yapısal Olarak Asfalt Kaplamaları
İlk yapım ve ömür boyu maliyetlerinin
azaltılması, yol kaplamalarının dayanıklılığı
ve çevresel etkiler yol sanayisinin başlıca
sorunları olmayı sürdürmektedir. Kraton
Performance Polymers yol inşasında ve
yapımında dayanıklılığı arttırmak, maliyetleri
ve kaynak kullanımını azaltmak üzere bir
çözüm geliştirmiştir.
0.0129
Modifiyesiz Asfalt
[250 mm (10”) asfalt]
9000 aks yükünde toplam hasar
0.0121
0.0113
0.0105
0.0097
0.0089
KratonTM HiMA
[150 mm (6”) asfalt]
Paraná eyaletindeki (Brezilya) PR-092 otoyolunda
rehabilitasyon öncesi kötü çatlamalar
30,5 cm (12”) eski asfaltın 16,5 cm (6 ½”) yüksek
modifiyeli asfaltla değiştirilmesinin ardından PR-092
otoyolu; kalınlıkta %45 inceltme işlemi uygulandı
Yapımdan önce: Napier limanında (Yeni Zelanda) konteynır
yükleme alanındaki yol kaplamasında ciddi tekerlek izinde
oturmalar
Napier limanında (Yeni Zelanda) kaplanan
yeni yüksek modifiyeli Asfalt
9000 aks yükünde toplam hasar
0.0081
0.0073
0.0065
0.0057
0.0049
Asfalt tabakaları için yüksek modifiyeli asfalt
teknolojimiz kaplama kalınlığından %30-40
oranında incelmeye olanak sağlayarak ilk
inşa maliyet tasarrufuna imkan tanımaktadır.
Hollanda’da Delf Üniversitesi’nde yürütülen
laboratuar testleri ve sınırlı Element
modelleme sistemi, kaplama kalınlığının
%40
oranında
inceltilmesinin
hasar
oranını artırmaksızın uygulanabileceğini
göstermiştir.
Bu
kavram,
Opelika’da
(Alabama)
bulunan Auburn Üniversitesi’ndeki Ulusal
Asfalt Teknolojileri Merkezi’nde (NCAT)
doğrulanmakta ve bugüne kadar olağanüstü
başarılı sonuçlar vermektedir.
Belirli bir karışım için hem direngenlik(N/m)
değerlerini hem de yorulma direnci
sonuçlarını içeren yazılımla yapılan asfalt
dizaynı hesaplamaları, Delft Teknoloji
Üniversitesi’nde
ve
NCAT’ta
yüksek
modifiyeli asfalt ile elde edilen sonuçlarla
paralellik gösteren malzeme parametrelerine
ulaşılmasını sağlamıştır.
0.0041
0.0033
0.0025
0.0017
0.0009
0.0001
Kalınlıkta
%40 Tasarruf
Aşınma Tabakası
Bitümlü Temel
+Binder
250 mm (10”)
150 mm (6”)
Ağustos 2006’da
250 mm (10”)
asfalt kaplandı
Ağustos 2009’da
125 mm (5”)
rehabilitasyon
10 aylık
Ağustos 2006’da
250 mm (10”)
Asfalt döküldü.
Ağustos2009’da
125 mm (5”)
rehabilitasyon
uygulandı
Ağustos 2010’da
140 mm (5 ½”)
HiMA’lı asfalt
uygulandı
13 aylık
Plent miks Temel E = 300 MPa (43,500 psi)
Alt Temel E = 100 MPa (14,500 psi)
Haziran 2010 – 10 ay sonra NCAT Bölümü N8 yolu 4 MM ESAL’de
rehabilitasyon uygulandı. İlk çatlak 2,7mm ESAL’lerde görüldü.
Eylül 2011 – 13 ayın sonunda NCAT ‘de N8 yolu 5.3mm ESAL’de
YÜMA’lı rehabilitasyon. Bozulma gözlemi ve koruma stratejileri
açısından 2012 test izleme süreci Oklahoma Eyaleti sponsorluğunda
yapılacaktır.
Karışımın direngenliği için sert
bitüm kullanılır. SBS modifikasyonu
yorulma direncini arttırır.
Yüksek SBS içeriği ile birleştirilen sert bitüm
normalde işlenebilirlik ve homojen karışma
sorunlarına neden olabilir.
Ancak Kraton™
D0243’li PMB’lerde karıştırma, serme ve sıkıştırma
aşamalarında hiçbir sorunla karşılaşmadan yüksek
oranlarda modifiyeli bitümlü asfalt uygulanabilir.
Ayrıca bu yeni kavram yansıma çatlaklarını
azaltan tamir ve rehabilitasyon işlemlerinde daha
yumuşak bitüm kullanımına imkan sağlar.
Kraton D0243 Özellikleri:
Düşük viskoziteli (kıvamlı)polimer modifiye
bitüm imkanı
Geniş bir bitüm aralığında çalışabilme
ve homojen karışma özelliği
Kendi kendine çapraz bağlama özelliği
ile depolama stabilitesi uygun PMB
2006’dan beri asfalt yol
uygulamalarında kanıtlanmış
performans
Küresel tedarik imkânı
Asfalt Yol Tasarımında İnovasyon:
%30-40 kalınlık azaltarak tasarruf imkanı
Yüksek yorulma direnci ve dayanıklılık
Köprü kaplamaları,havaalanı,konteyner
limanı gibi yüksek performans istenen
uygulamalar için avantaj,yükseklik sınırı
olan altgeçitlerde ince katmanlı asfalt yol
yapma imkanı
Düşük viskozite (düşük kıvamlı) asfalt ile
kolay serme sıkıştırma ve kolay çalışma
Daha ince katmanlı asfalt yollar için yüksek modifiyeli
asfalt kavramının çıkış noktası; direngenliği koruyarak
süper yorulma direnci sağlamaktır.
Daha az doğal kaynak ;daha az
bitüm+agrega+enerji+zaman kullanımı ile
çevre dostu teknoloji
Standart kalınlık düzeylerinde daha fazla
dayanıklılık ve yol ömrü
Emülsiyonlar
HiMa’lı emülsiyonlarla hem termal çatlama ve yansıma
çatlağına karşı direnç hem de ağır yük araçlarının özellikle
yerleşim bölgelerindeki kavşak giriş ve dönüşlerinde
oluşturduğu kaymaya karşı direncin elde edilmesi mümkün
olmaktadır.
Gerek NCAT’teki deneme yolunda HiMA karışımı ile elde
edilen datalar gerekse AASHTO TSP2 programı ile uyumlu
HiMA’lı ince katman asfalt uyguluma verileri bu teknoloji
platformunun polimer modifiyeli emülsiyonla sathi kaplama
veya mikro yüzey kaplamalarında da uygulanabileceğini
göstermektedir.
Delft Teknoloji Üniversitesi’ndeki laboratuar ve modelleme
çalışmalarında elde edilen başarı, NCAT yol kaplaması
testinde ortaya çıkan test verileriyle birleştiğinde. HiMA
teknolojisinin ince katmanlı asfalt ve bitüm emülsiyon-lu
üstyapı kaplamalar gibi koruma uygulamaları açısından
umut verici olabileceği sonucuna ulaşıldı.
2011 yılında Minnesota, New Hampshire ve Vermont
Eyaletlerinde, Michigan Eyalet Üniversitesi’ndeki Ulusal
Yol Kaplamaları Koruma Merkezi’nin sponsorluğunda
AASHTO TSP2 ince katmanlı yol kaplaması programının
bir parçası olarak tanıtım projeleri geliştirildi. Üretilen
asfalt karışımlardan saha uygulaması esnasında örnekler
alındı ve Massachusetts Dartmouth Üniversitesi Otoyol
Sürdürülebilirliği Araştırma Merkezi’nde (HSRC) test edildi.
Tüm karışımlarda, %7,5 HiMA polimeriyle modifiye edilmiş
yumuşak bir (PG -34) baz bitümden oluşan bir polimer
modifiye bitümlü asfalt kullanıldı.
HiMA karışımlarının performans özellikleri yansıma çatlağı,
termal çatlama, tekerlek izi ve nem hasarı mukavemeti
açısından test edildi. Yansımalı çatlama direnci “Texas
Overlay Tester” (Texas Bindirmeli Kaplama Test Cihazı - OT)
kullanılarak ölçülürken, karışımların termal çatlama özellikleri
“Termal Basınç Kontrollü Örnek Testi”yle (TSRST), tekerlek
izi özellikleri “Asfalt Kaplama Analizatörü (APA)” kullanılarak
ve nem hasarı “Hamburg Wheel Tracking Device” (Hamburg
Tekerlek İzleme Aracı – HWTD) kullanılarak ölçüldü.
Açıklanan AASHTO TSP2 sonuçlarına göre YüMA
karışımlarının yansımalı çatlamayı geciktirmesi, tahmini
ortalama -28 °C’ye kadar düşük sıcaklıktan kaynaklanan
çatlamaya dirençli olması, minimum düzeyde tekerlek izi ve
nem hasarı göstermesi beklenmektedir.
Şekil 4: Minnesota (MN), New Hampshire (NH) ve Vermont’ta (VT) Kullanılan HiMA Karışımlarının Testinden Elde Edilen Sonuçlar
8000 Devirden
sonra
HWTD – Soyulma
APA’dan Ort Teker Bükülme Noktası
izi Derinliği
%93 Yük Azaltımı
için
Ort OT Devirleri
Ort TSRST
Bozulma
Sıcaklığı
MN HiMA Karışımı
434
-31.8 °C
5.92 mm
16,700
MN Standart (Polimersiz)
133
-32.2 °C
6.20 mm
14,600
NH HiMA Karışımı
2,000*
-33.1 °C
5.16 mm
10,000
Karışım
VT HiMA Karışımı
2,000*
-30.1 °C
2.03 mm
10,000
VT HiMA Karışımı x
%24 RAP
1,144
-27.8 °C
2.87 mm
YOK
* Karışım OT cihazında 2000 devir sonucunda bozulma kriterine ulaşmadı.
Partikül boyutu ve dağılımı, daha sert ve modifiyesiz
bitüm kullanan standart lateks modifiyeli mikro kaplama
emülsiyonu ile eşdeğerdir. Ayrıca ıslak zemin aşınımı
gibi ISSA A143 mikro kaplama karışım özellikleri de
referans alınan lateks modifiyeli mikro kaplama emülsiyon
sistemlerine eşdeğer veya söz konusu sistemlerden daha
iyidir.
Ayrıca HiMA düşük vizkositeli partikül damlacığı,uygulama
anında tanecikli yapının bir arada tutulmasını sağlarken
polimer ağı da eş zamanlı yeniden oluşur.
Şekil 5: Referans + HiMA Mikro Kaplama Emülsiyon Yumuşama noktası
(R&B) ve WTAT (Islak Zemin Aşınımı Testi) Sonuçları
Kraton Polimerleri’nin HiMA
formülasyonları, ince asfalt
katmanları ile dayanıklı yol
yapımına imkan verirken
maliyet avantajı sayesinde sınırlı
bütçelerle daha çok iş yapılmasına
imkan sağlamaktadır.
HiMA ile uzun ömürlü ve az
bakım isteyen asfalt üstyapıları
mümkündür. Amaç yolun
dayanıklılığını artırarak maliyeti
düşürmektir.
HiMA formülasyonları, bitüme
daha fazla polimer katılmasına
olanak vererek, toplam asfalt
kalınlığında %50’ye varan
oranda incelmeye gidilmesini
sağlar.
ASTM
D36
Emülsiyon
Kimliği
ISSA TB 100
WTAT Kaybı (g/m2) / (g/ft2)
R&B (°C) / (°F)
1 Saat
6 Gün
Referans
62 / 144
293 / 27.2
410 / 38.1
HiMA
83 / 181
95 / 8.8
171 / 15.9
Şekil 6: Referans + HiMA Mikro Kaplama Emülsiyon Partikül Boyutu Dağıtımı
10
Referans – %3,5 SBR Lateks-Modifiyeli
9
HiMA - %6 D0243-Modifiyeli
8
7
Hacim (%)
İnce Katmanlı Üstyapı Kaplamaları
Ayrıca uygulanan mikro yüzey kaplamanın sağlamlığını ve
yorulma direncini maksimum düzeye çıkarmak amacıyla,
polimer modifiyeli emülsiyon formülasyonlarında bir
derece daha yumuşak bitüm kullanılması önerilir. HiMA’lı
emülsiyonun yumuşama noktası, lateks modifiyeli mikro
kaplama emülsiyona göre 15-20°C (30-40 °F) yüksek
olduğu için, asfalt yüzeyin deformasyona karşı direnç daha
fazladır.
Yüksek oranda önceden modifiye edilmiş bitümle yapılan
mikro yüzey kaplama emülsiyonlarında, emülsiye edilme
kolaylığı ve polimer oranı arasında bir dengenin korunması
gerekmektedir. HiMA polimer seçeneğinde, % 6 Kraton
D0243 oranında modifiye edilen bitümün bu dengeyi
sağladığı belirlendi. Polimer ağı, çoğu bitümde %6-8
oranında sürekli faz haline gelmektedir. Emülsiyon, esas
olarak Kraton™ D0243 polimerinin sağladığı düşük vizkosite
sayesinde tipik mikro yüzey kaplama uygulamaları için
gerekli parçacık içeriğine ulaşılması ile mümkün olmaktadır.
6
5
4
3
2
1
0
0.1
1.0
10.0
Partikül Boyutu (mm)
100.0
1000.0
Birlikte Fırsat Yaratmaya Hazırız
Sorularınız İçin Buradayız. Asfalt Yol kaplama ihtiyaçlarınız
için en iyi çözüme ulaşmanıza yardımcı oluyoruz.
Bu yeni teknoloji çözümü hakkında daha fazla bilgi edinmek
için lütfen www.pavewithkraton.com adresini ziyaret edin
veya 1-800-4-KRATON (572866) numaralı telefonu arayın.
Şirket Profili
Kraton Performance Polymers, Inc. hayatımızın her noktasında açık bir şekilde etkili olan ürünlerin performansını arttırmak için tasarlanan polimerlerin
küresel lider üreticisidir. 1960’lı yıllarda stirenli blok kopolimer (SBC) teknolojisinin ilk mucidi olan Kraton, yaklaşık 50 yıllık bir inovasyon geçmişine
sahiptir. Sayısız uygulamada kullanılan Kraton, yapıştırıcı ve kaplamalardan, asfalt yol kaplamaları ve çatı sistemlerine ; kişisel sağlık ürünlerinden,
tıbbi tedariklere, elektronik ve otomotiv yedek parçalarına kadar, geniş bir yelpazedeki ürünlere fayda, değer ve müşteri bağlılığı katmaktadır. Kraton,
ürünlerini, dünya çapında 60’tan fazla ülkede 800’ün üzerinde müşteriden oluşan bir gruba ikmal etmektedir. “Giving Innovators Their Edge,”
(Yenilikçilerin Sınırlarını Belirliyoruz,) ilkesiyle yola çıkarak özel ihtiyaçlar için özel çözümlerde üreticilerle işbirliği yapıyoruz.
Küresel Dağıtım
Küresel Genel Merkez
İnovasyon Merkezi
Üretim Tesisi
Teknik Hizmet
Müşteri Hizmetleri
ABD Genel Merkezi
Asya Pasifik
Avrupa, Orta Doğu, Afrika
Güney Amerika
Kraton Performance Polymers
15710 John F. Kennedy Blvd.
Suite 300
Houston, Texas 77032
+1-800-4-KRATON (572866)
[email protected]
Rm 1601-03, Plaza 66, Phase 2
1266 West Nanjing Road
Shanghai 200040, China
+86 21 6289 6161
John M. Keynesplein 10
NL – 1066 EP Amsterdam
The Netherlands
+31 (0)20 201 7697
Av. Roberto Simonsem, 1500
13140-000 - Paulinia – SP, Brazil
Sales and Market Development Tel:
+55 19 3874 7270
II: +55 19 3874 7272
Tüm diğer istekler için Tel: +55 19 3874 7244
Daha fazla bilgi için lütfen www.kraton.com adresindeki web sitemizi ziyaret edin veya [email protected] e-posta adresine e-posta ile ulaşın.
Yasal Uyarı:
Yukarıda verilen bilgilerin doğru ve kesin olduğuna inanıyoruz ancak yukarıda geçen metinde yapılabilecek her türlü öneri, sunum, açıklama ve önerinin hiçbir garantisi ve benzeri teminatı
bulunmamaktadır ve Kraton Performance Polymers, Inc veya bağlı şirketleri adına hiçbir yasal sorumluluk kaynağı teşkil edemez. Ayrıca yukarıda geçen hiçbir metin, mevcut patent haklarıyla
ihtilaflı olan hiçbir ürünün kullanımı için bir tavsiye niteliğinde yorumlanamaz. Kraton Performance Polymers, Inc. bu yayınla herhangi bir şekilde ilgili faaliyetlerden doğan hasar veya yaralanmalar için sorumluluğu kesinlikle kabul etmemektedir.
Kraton ve Kraton logosu, Kraton Performance Polymers, Inc’in sahibi olduğu tescilli ticari markalardır.
Giving Innovators Their Edge Kraton Performance Polymers, Inc’in sahibi olduğu tescilli bir hizmet markasıdır.
© 2012 Kraton Performance Polymers, Inc. Tüm hakları saklıdır.