Transcript Farklı Kaynaklara Sahip Atıkların Yol Üstyapı Olarak Kullanılması

FARKLI KAYNAKLARA SAHİP ATIKLARIN
ASFALT KAPLAMA VE YOL ÜSTYAPI MALZEMESİ OLARAK
KULLANIMI
Dr. İbrahim Sönmez,
Seyit Ali Yıldırım
İSFALT A.Ş.
TÜRKTAY
TÜRKİYEDE TÜM YÖNLERİYLE ATIK YÖNETİMİ PANELİ
22-23 EKİM 2014 /ANKARA
Giriş
• Bütün dünyada olduğu gibi, ülkemizde de özellikle
büyük yerleşim birimlerinde insanların karşılaştığı
en büyük çevre sorunu atıklardır.
• Plâstik, metal, cam, cıva, vb. inorganik atıklar
doğal yollarla ayrıştırılamazlar. Bu maddeler kalıcı
kirliliğe yol açar, çevreden toplanarak, geri
dönüşüm işlemleriyle yeniden değerlendirilmeleri
gerekir.
Giriş
• Atık malzemelerin yeniden geri dönüşüm halkası
içine alınması ile hem hammadde ihtiyacı
azalacak hem de doğaya verilen zarar
engellenmiş olacaktır. Aynı zamanda yeniden
dönüştürülebilen maddelerin tekrar hammadde
olarak kullanılması ile büyük miktarda enerji
tasarrufu sağlanacak, çevre kirliliğinin azaltılması,
ekonomiye katkı ve gelecek kuşaklara yatırım
yapılmış olacaktır.
Giriş
• Bu sunumda , İSFALT’ ın kendi iş alanı olan yol
üst yapısında, kazınmış eski asfalt kaplamalar,
inşaat molozları, otomobil lastikleri, çatı shingle
malzemesi, plastik atıklar, cüruflar, cam atıklar,
mermer atıkları ve döküm kumları gibi inorganik
kökenli atıkların kullanımı ile ilgili yaptığı
çalışmaların sonuçları aktarılacaktır.
Giriş
• Karayollarında, yol üst yapısı olarak
isimlendirilen aşınma, binder, bitümlü temel,
plent-mix temel ve alt temel tabakaları ile, yol
alt
yapısı
olarak
tanımlanan
dolgu
tabakalarında
bu
malzemelerin
belirli
oranlarda değerlendirilmesi ile hem doğal
malzemelerin kullanımı azalmakta hem de
çevre problemleri en aza inmektedir.
Giriş
• Farklı kaynaklara sahip
atıklarla İsfalt Merkez
Laboratuvarında yapılan
çalışmalarda,
atıkların
özellikleri
incelenerek,
yol
üstyapısı
tabakalarında kırmataş
agrega, ince agrega,
dolgu malzemesi ya da
modifiye katkı olarak
kullanımı araştırılmıştır.
Şekil : Yol Katmanları
Kazınmış Eski Asfalt
Kaplamalar
• Asfalt üretim tesisinin tipine bağlı olarak
değişen miktarlarda kullanılan, kazınmış
asfaltlar ile hem bitümden tasarruf yapılmakta
hem de asfalt şartnamelerini karşılayan
karışımlar (Recycle Asfalt) üretilebilmektedir.
Aşınma tabakasında %10, binder tabakasında
%20 ve Bitümlü Temel Tabakasında %35
kullanım miktarında elde edilen test sonuçları,
belli oranlarda kazınmış asfalt ilavesi ile asfalt
şartnamesi kriterlerini sağlayan karışımlar elde
edilebileceğini göstermektedir.
Kazınmış Eski Asfalt
Kaplamalar
Tablo 1. Recycle Asfalt Test Sonuçları
Şartname Kriterleri
Recycle Asfalt
Deney
Metodu
Aşınma
Binder
B.Temel
Aşınma
Binder
B.Temel
TS EN 12697-34
1510
1130
1180
Min.900
Min.750
Min.600
TS EN 12697-34
2,85
3,20
2,90
2-4
2-4
2-5
TS EN 12697-8
4,0
4,7
5,0
3-5
4-6
4-6
Bitümle Dolu
Boşluk %
TS EN 12697-8
71,0
66,0
60,0
65-75
60-75
55-75
Agregalar arası
Boşluk %
TS EN 12697-8
14,0
13,7
12,60
14-16
13-15
12-14,5
Optimum bitüm %
TS EN 12697-1
4,80
4,35
3,70
4-7
3,5- 6,5
3-5,5
Tekerlek İzinde
oturma 30000
devirde 60C’de %
TS EN 12697-22
5,4
-
-
Max. 8
-
-
Deney Adı
Stabilite (kg)
Akma (mm)
Boşluk %
İnşaat Molozu
• İnşaat yıkıntı atıklarının içindeki
plastik, ahşap ,tahta, demir,
kablo, gibi malzemeleri ayrıştırıp
kırma- eleme işlemine tabi
tuttuktan
sonra,
yol
üst
yapısında,
kullanılabilir
malzeme
elde
etmek
mümkündür. İstanbul’un değişik
bölgelerindeki kentsel dönüşüm
faaliyetleri sonucu oluşan
0-5mm, 5-12mm ve 12-22mm
boyutlarında
sadece
beton
kolonlardan kırılan molozlar ,
%75
oranında
alttemel
tabakasında kullanılmıştır.
İnşaat Molozu
• Alttemel tabakası; kırmataş
agrega
ve
ince
malzemenin
su
ile
karıştırılarak, dolgu üzerine
serilip
sıkıştırılmasıyla
oluşturulan tabakadır.
Alttemel Tabakası
İnşaat Molozu
Tablo 2. Alttemel’ de kullanılan agregalar % geçen
Elek
Açıklığı
(mm)
25-38mm mm
Kalker %25
12-22 mm
Moloz %10
5-12mm
Moloz %10
0-5 mm
Karışım %
Alttemel TipA
Şartname
100
100
Moloz %55
75
100.0
37,5
59.1
100.0
89.8
85-100
19
6.7
93.0
76.0
70-100
9,5
1.3
20.1
99.1
67.2
45-80
4,75
1.3
1.8
14.1
99.6
56.7
30-75
0,425 mm
1.3
1.1
1.9
23.8
13.7
10-25
0,075 mm
1.3
0.2
1.2
10.2
6.1
0-12
Tablo 3. Alttemel Dizayn Sonuçları
Dizayn değerleri
Optimum su %
Maksimum kuru birim ağırlık
Kaliforniya Taşıma Oranı ,Yaş CBR (Modifiye Proktor Yöntemi)
Birim
Sonuç
Şartname
%
9,9
-
ton/m3
2,057
-
%
268,1
>120
İnşaat Molozu
• İkinci bir grup İnşaat molozu ile ayrıca
Plent-Mix ve Bitümlü temel tabakası
dizayn çalışmaları yapılmış ve
çalışmada kullanılan %60 Agrega +
% 40 İnşaat molozu karışımı ve % 80
Agrega +% 20 inşaat molozu
karışımına ait
özellikler Tabloda
verilmiştir.
•
İnşaat Molozu
İnşaat Molozu ile
PMT Dizayn Çalışması
İnşaat Molozu ile
Bitümlü Temel Dizayn
Çalışması
•
•
•
•
•
•
Marshall tasarım yöntemi
esas alınarak yapılan
dizaynda,
12- 38 mm moloz %10,
0-12mm moloz % 10,
20-38 mm kalker % 25,
12-20 mm kalker %10,
5-12mm kalker % 20 ve
0-5mm kalker % 25
kullanılarak karışım
gradasyonu hazırlanmıştır.
İnşaat Molozu ile
Bitümlü Temel Dizayn
Çalışması
İnşaat Molozu
• İşletme içi kontrolleri yapılarak geri dönüştürülen
ve çalışmada kullanılan inşaat molozları,
bağlayıcısı su olan plent mix temel için istenilen
kriterleri, absorbsiyon dışında sağlamaktadır.
Ancak bağlayıcısı bitüm olan bitümlü temel
tabakasında, % 20 oranında kullanımda dahi
dizayn kriterlerini zorlamakta ve bitüm içeriğinde
%0,4 kadar fazlalığa sebep olmaktadır. Bu da
bitümlü temel üretim maliyetlerini % 6,5 kadar
artırmaktadır.
Kullanılmış Otomobil
Lastikleri
• Özellikle Amerika’da ve Avrupa’da büyük çevre problemlerine
sebep olan kullanılmış otomobil lastikleri parçalanıp çelik teller
ayrıştırıldıktan sonra toz ya da granül boyutlara indirilip çeşitli
endüstrilerde kullanılmaktadır. Parçalanan lastikler yol
dolgularında, dalgakıranlar,istinat duvarları ve çarpma
bariyerlerinde hafif agrega olarak ve sıcak asfalt karışımlarda
modifiye malzeme olarak değerlendirilmektedir.
Kullanılmış Otomobil
Lastikleri
• Ömrünü tamamlamış lastik atıklar asfalt karışımlarda iki
şekilde kullanılmaktadır.Yaş proses olarak isimlendirilen
metotda; % 10-20 oranında öğütülmüş lastik 180 -190 °C
sıcaklıkta bitüme karıştırılmakta ve sıcak asfalt karışımlarında
kullanılabilecek bir bağlayıcı elde edilmektedir. Kuru
proseste ise, öğütülmüş lastik, agrega ağırlığının % 1-2’si
oranında agregaya ilave edilmekte ve asfalt karışımı
hazırlanmaktadır.
Kullanılmış Otomobil
Lastikleri
Tablo 4. Öğütülmüş lastikli bitüm deneyi sonuçları
Deney Adı
Metod
Sonuç
Kauçuk Modifiye Bitüm Şartnamesi
KMB 70-28
KMB 76-16
KMB 82-16
Penetrasyon
(25°C,100gr,5sn.0,1mm
TS EN 1426
46
35-70
25-60
20-60
Yumuşama Noktası °C min.
TS EN 1427
58,8
55
55
62
Elastik Geri Dönme %
TS EN 13398
50
60
50
50
Dinamik Kesme Reometresi
°C (G*/sinδ >1kPa) min.
TS EN 14770
76
70
76
82
0,2
0,5
0,5
0,5
61,2
55
55
62
2,4
8
8
8
-6
-18
-6
-6
RTFOT Deneyi
Kütle Kaybı % maks.
Yumuşama Noktası °C min.
Artma
TS EN 12607-1
°C maks.
Kiriş Eğme Reometresi
Eğilme-Sünme Sertliği °C
(S≤300MPa, m≥0,300) min.
TS EN 14771
Kullanılmış Otomobil
Lastikleri
Tablo 5. Geleneksel Aşınma Asfalt-Öğütülmüş Lastikli Asfalt
Stabilite ve Akma Değerleri
Karışım Cinsi
Stabilite (Kg)
TS EN 12697-34
Tekerlek İzi Sonuçları
Akma (mm)
Kalınlığa göre tekerlek izi
(PRD) %
TS EN 12697-34
TS EN 12697-12
Geleneksel Karışımlar
1558
3,56
6
Öğütülmüş Lastik Katkılı Karışımlar
1310
3,81
3,3
Şartname Sınırları
> 900
2,0 - 4,0
<8
Çatı Shingle Malzemesi
• Shingle, camyünü taşıyıcılı, çeşitli renklerde
mineral taş kaplı, dekoratif desenlerde
biçimlendirilmiş
olan
çatı
kaplama
malzemesidir. Shingle atıkları öğütülerek, yol
katmanlarında
katkı
maddesi
olarak
kullanılmaktadır. Bu çalışmada kullanılan atık
shingle parçacıklarının bünyesinde yaklaşık
%20 oranında B 70/100 sınıfı bitüm tespit
edilmiştir. Karışıma % 1,5 oranında shingle
ilavesi ile ton başına 3 kg bitüm tasarrufu
yapılabilmektedir.
Çatı Shingle Malzemesi
Tablo 6. Marshall Testleri ve Tekerlek izi performansları
Stabilite ve Akma Değerleri
Tekerlek İzi Sonuçları
Stabilite (Kg)
Akma (mm)
Tekerlek izi (RD) mm
TS EN 12697-34
TS EN 12697-34
TS EN 12697-22
Geleneksel Karışımlar
1558
3,56
3,7
Shingle Katkılı Karışımlar
1310
3,81
1,8
Min 900
2,0 - 4,0
-
Karışım Cinsi
Şartname Sınırları
Plastik Atıklar
• Geri dönüşüm tesislerinde belirli boyutlara indirgenen pet şişe
atıkları, plastik kapaklar gibi plastikler asfalt karışımlarda belli
oranlarda kullanılarak kalıcı deformasyonlara (tekerlek izi) karşı
direnç oluşturmaktadır.
• Plastikler, 180°C sıcaklığa kadar bitüm içerisinde erimediği için,
agrega karışımına %0,6 oranında ilave edilmiş ve Aşınma Tip1
gradasyonuna uygun olarak hazırlanmış numunelere tekerlek izi
testi yapılmıştır. Deneysel çalışma sonuçları, plastik atıkların belirli
oranlarda bitümlü sıcak karışıma katılması halinde, tekerlek izi
oluşumunu geleneksel karışımlara göre yaklaşık iki buçuk kat
düşürdüğünü göstermiştir.
Plastik Atıklar
Tablo 7. Plastik Katkılı Asfalt Tekerlek izi performansı
Tekerlek İzi Sonuçları (PRD)%
Karışım Cinsi
Deney metodu:
TS EN 12697-22
Geleneksel Karışımlar
6,0
Plastik Katkılı Karışımlar
2,57
Şartname Sınırları
Maks. % 8
Cüruflar
• Ülkemizde çelik üretimi iki farklı yöntemle
yapılmaktadır. Bunlar Yüksek Fırın+Bazik Oksijen Fırını
ve Elektrik Ark Fırınıdır.(EAF). Yüksek Fırında çelik
üretimi cevherden, EAF’da ise hurdadan yapılmaktadır.
Bu üretim sonucunda çeliğin yanında cüruf
oluşmaktadır.
• Çalışmada EAF, asfalt tabakalarından B.Temelde %45
ve Binder tabakasında %35 oranlarında denenmiştir.
Yapılan deney sonuçları asfalt karışımlarda EAF cürufu
kullanımının, optimum bitümde artışa sebep olduğunu
göstermektedir. Bu da asfalt karışımlarda maliyet
artışına neden olacaktır. Ancak diğer sonuçlar, binder
ve bitümlü temel tabakalarında belirli oranlarda
cürufun asfalt karışımlarda alternatif agrega olarak
kullanılabileceğini göstermektedir.
Cüruflar
Tablo 8. Geleneksel Asfalt ve Cüruf Asfalt Test Sonuçları
Deney Adı
Deney Metodu
Geleneksel Asfalt
Cüruf Asfalt
Binder
B.Temel
Binder
Şartname Sınırları
B.Temel
Binder
Min.750
B.Temel
Stabilite (kg)
TS EN 12697-34
1280
1254
1640
1510
Akma (mm)
TS EN 12697-34
3,7
3,75
3,6
3,5
2-4
2-5
Boşluk %
TS EN 12697-8
4,6
5,1
4,8
5,2
4-6
4-6
TS EN 12697-8
65,0
59,0
65,0
60,0
60-75
55-75
TS EN 12697-8
13,2
12,55
14,3
13,7
13-15
12-14,5
TS EN 12697-1
4,10
3,55
4,37
3,97
3,5- 6,5
3-5,5
Bitümle Dolu
Boşluk %
Agregalar arası
Boşluk %
Opt. bitüm %
Min.600
Cam Atıklar
• Asfalt karışımların performansı üzerinde
olumlu bir etkisi olmayan hatta fazla miktarda
kullanımı
rijitliği
artırdığı
için
düşük
sıcaklıklarda
meydana
gelebilecek
çatlamalara karşı dayanımı azaltan cam
kırıkları, yol yüzeyinin görünebilirlik katsayısını
olumlu yönde artırmaktadır.
Cam Atıklar
• Şişecam
A.Ş’den
temin edilen 0-5mm
ebatlarındaki
cam
kırığı, yol üst yüzeyi
olan
aşınma
tabakasında
%10
oranında denenmiştir.
• İsfalt’ın
ürün
yelpazesinde yer alan
Mozaik asfalt
cam
atıkların kullanıldığı bir
ürün çeşididir.
Cam Atıklar
Tablo 9. Marshall - Dolaylı Çekme Mukavemeti –Parlaklık ve Yansıma Deneyi Sonuçları
Stabilite (Kg)
Akma (mm)
Dolaylı Çekme Deneyi
25 °C (kPa) 40 °C (kPa)
TS EN 12697-34
TS EN 12697-34
TS EN 12697-23
Geleneksel Karışımlar
1600
2,8
926,4
%10 Atık Cam
Katkılı Karışımlar
1157
2,71
632,1
162,1
Şartname Sınırları
Min 900
2,0 - 4,0
-
-
Karışım Cinsi
Parlaklık
Katsayısı
(RI)
mcd/m2lx
233,8
-
Yansıma
Katsayısı
(Qd)
mcd/m2lx
7
41
23
65
-
Mermer Atıklar
• Mermer üretim ve kesim tesislerinde atık olarak
ortaya çıkan mermerler yol üstyapısında bağlayıcısı
su olan alttemel ve plentmix tabakalarında kaba/ince
agrega olarak kullanılabileceği gibi toz haline getirilip
asfalt karışımlarda da belirli oranlarda dolgu
malzemesi olarak kullanılabilmektedir.
Balıkesir
mermer ocaklarından temin edilen ve asfalt
agregasında aranan şartları karşılayan mermer tozu
,asfalt yüzey tabakası tiplerinden olan taş mastik
asfaltta ,% 7 oranında dolgu olarak kullanılmış , % 64
oranında bazalt agrega ve % 29 oranında kalker
agrega ile karıştırılarak asfalt şartnamesi kriterlerini
sağlayan karışım elde edilmiştir.
Mermer Atıklar
Tablo 10. Mermer Tozu Tane Boyutu Dağılımı ve Taş Mastik Asfalt Şartnamesi
Elek
(mm)
% 64 Bazalt
Geçen %
12,5
9,5
4,75
2,00
0,425
0,180
0,075
100.0
88.0
5.4
1.5
1.3
1.2
1.1
% 29 Kalker
Geçen %
99.1
58.7
28.4
17.9
11.2
%7 Mermer
Geçen %
Karışım
Gradasyonu
Şartname
99,1
89,5
84,3
79,1
100.0
92.3
39.2
24.6
15.4
12.1
10.1
100
90- 100
25-45
20-30
12-22
9-17
8-14
Döküm Kumları
• İçeriğinde %90’ın üzerinde SİO2 ve %7-10
üzerinde kil mineralleri bulunan döküm kumlarının
alternatif hammadde olarak bazı sektörlerde
kullanım imkanları araştırılmaktadır. Akman Döküm
Firmasından temin edilen
0-0,425mm elek aralığındaki döküm kumu
numunesi üzerinde yapılan deneysel çalışmada
kil içeriğinin yüksek olmasından dolayı, ancak
bağlayıcısı su olan Plent-Mix temel ve alttemel
tabakalarında kullanılabileceği, bağlayıcısı bitüm
olan asfalt karışımlarda ise kullanımının uygun
olmadığı görülmüştür.
Döküm Kumları
Tablo 11. Döküm kumu deney sonucu
Deney Adı
Metod
Metilen Mavisi g/kg TS EN 933-9
Şartname sınırları
Deney
sonucu
2,5
Aşınma
Binder
B.Temel
PMT
Alttemel
≤ 1,5
≤ 1,5
≤2
≤3
≤4
Geleneksel Asfaltlara göre
Maliyet Karşılaştırması
Kaplama Tipi
Recycle Asfalt
TL/Ton
Öğütülmüş
Lastik İlaveli
Asf. TL/Ton
Aşınma
%10 Recyle
Kullanımında
3,6 TL Azalma
%1 lastik
Kullanımında
9 TL Artış
Binder
%20 Recyle
Kullanımında
-
İnşaat Molozu
ilaveli
Kapl.TL/Ton
-
Shingle İlaveli
Asf. TL/Ton
% 1,5 Shingle
Kullanımında
1,3 TL Azalma
-
-
5,0 TL Azalma
B.Temel
%35 Recyle
Kullanımında
6,20 TL Azalma
-
%20 Moloz
Kullanımında
5- 6 TL Artış
-
Plent-Mix
-
-
%40 Moloz
Kullanımında
2 TL Azalma
Alttemel
-
-
%60 Moloz
Kullanımında
3 TL Azalma
Üretim Maliyetleri esas alınmıştır.
-
Sonuçlar
• Çok sayıda geri dönüşüm malzemesi yol kaplamalarında
ikincil
madde
olarak
veya
katkı
olarak
kullanılabilmektedir.
• Ekonomik olarak tercih edilebilir olsa da atık
malzemelerin fiziksel özellikleri malzemenin kullanımını
sınırlayabilir.
• Atık malzeme içeren yol üst yapısı tabakaları, en az
orijinali kadar performans göstermelidir.
Sonuçlar
• Geri dönüşümle kazanılmış malzeme, teknik şartları
sağlıyor ancak kullanımıyla birlikte ürünün ömrü
kısalıyorsa, performans-maliyet analizi yapılarak
sonuçlar değerlendirilmelidir.
• Gelecek kuşaklara daha yaşanabilir bir çevre
bırakmamız için, sürdürülebilir üretim her aşamada
teşvik edilmeli, atık toplama, depolama ve işleme
konusunda yatırımlar artmalı performans ve maliyet
kriterleri dikkate alınarak sürdürülebilir ürünlere ilgi
gösterilmelidir.
TEŞEKKÜR EDERİZ…