Lineer Genlik Taraması ve Dört Noktalı Eğme Testlerine Dayalı Ilıksı Karışım Asfalttaki Yorulma Hasarının Ölçekler Arası Karakterizasyonu

Özet

Bu çalışma, bağlayıcı hasar mekaniğini karışım yorulma performansıyla ilişkilendiren sağlam bir ölçekler arası çerçeve kurmakta ve doğrusal genlik taraması–basitleştirilmiş viskoelastik süreklilik hasarı (LAS–S-VECD) parametrelerinin, dayanıklı sıcak karışım asfalt sistemlerinin öngörülmesi ve tasarlanması için güvenilir ve mekanistik temelli bir dayanak sağladığını kanıtlamaktadır.

Özet

Yorulma çatlağı, asfalt kaplamaların uzun vadeli dayanıklılığını belirleyen kritik bir faktörken, bağlayıcı yorulma davranışı ile karışım yorulma performansı arasındaki ölçekler arası ilişki sıcak karışım asfaltlar (WMA) için yeterince anlaşılamamıştır. Bu çalışmada, kantitatif ölçekler arası korelasyonlar kurmak amacıyla WMA'nın yorulma özellikleri hem bağlayıcı hem de karışım ölçeklerinde sistematik olarak incelenmiştir. Farklı ham petrol kökenli asfalt bağlayıcıların reolojik özelliklerini ve hasar gelişimini karakterize etmek için dinamik kayma reometresi (DSR) testleri ve basitleştirilmiş viskoelastik süreklilik hasarı (S-VECD) çerçevesi kullanılarak yorumlanan doğrusal genlik tarama (LAS) testleri uygulanmıştır. Karışım ölçeğindeki yorulma performansı, gerinim kontrollü dört nokta eğilme yorulma testleri kullanılarak değerlendirilmiştir. Sonuçlar, yaşlanmanın bağlayıcı sertliğini önemli ölçüde artırdığını ve yorulma bozunmasını hızlandırdığını, uzun süreli yaşlanma sonrası yorulma faktörü G*·sin δ değerinin yaklaşık %150–250 oranında arttığını göstermektedir. Bağlayıcı ölçeğindeki sıcak karışım modifikasyonunun etkinliği, Bağlayıcı A ve B için hasar hızı katsayısında %8–13 oranında bir azalma, Bağlayıcı C için ise yaklaşık %11 oranında bir artışla yansıtıldığı üzere, bağlayıcıya güçlü şekilde bağımlıdır. sin δ gibi geleneksel reolojik göstergeler, karışım yorulma ömrünü tahmin etmede sınırlı ve malzemeye bağımlı bir kapasite sergilerken, LAS–S-VECD kaynaklı hasar parametreleri karışım ölçeğindeki yorulma performansı ile tutarlı ve güçlü korelasyonlar göstermiştir. Genel olarak bu çalışma, LAS–S-VECD tabanlı bağlayıcı hasar karakterizasyonunun, karışım yorulma direncini tahmin etmek için sağlam bir temel oluşturduğunu kanıtlamakta ve dayanıklı ve sürdürülebilir WMA kaplamaları için performansa dayalı karışım tasarımındaki uygulamalarını desteklemektedir.

Giriş

Geleneksel asfalt kaplama inşaatı, tipik olarak 160 °C ile 180 °C arasında değişen ve kauçuklu asfalt ile yüksek performanslı polimer modifiyeli bitüm gibi modifiyeli bağlayıcılar için 190 °C'yi aşan yüksek sıcaklıkta işleme dayanmaktadır. Çelik köprü tabanı kaplamaları dahil olmak üzere özel uygulamalarda, yerinde karışım serme sıcaklıkları 200 °C'yi geçebilmektedir¹. Bu aşırı termal koşullar, önemli miktarda fosil yakıt tüketimine yol açmakta ve sera gazları ile benzen çözünür bileşikler ve karsinojenik polisiklik aromatik hidrokarbonlar (örneğin, benzo[a]pyrene) bakımından zengin tehlikeli asfalt dumanlarını içeren önemli atmosferik emisyonlar oluşturmaktadır^2,3. Önceki çalışmalar; bu faydaların büyüklüğü karışım tipine, tesis konfigürasyonuna, katkı maddesi dozajına ve saha inşaat koşullarına bağlı olsa da, asfalt üretim ve sıkıştırma sıcaklıklarının düşürülmesinin yakıt tüketimini, CO₂ emisyonlarını ve asfalt dumanlarına olan mesleki maruziyeti azaltabileceğini tutarlı bir şekilde göstermiştir. Yakın tarihli çalışmalar, çeşitli modifikasyonlar ve hizmet koşulları altında asfalt performansına dair anlayışı daha da zenginleştirmiştir. Asfalt karışımlarına kalsiyum lignosülfonat eklenmesinin, oksidasyon reaksiyonlarını inhibe ederek ve asfalt bağlayıcıların kolloidal yapısını stabilize ederek termo-oksidatif yaşlanmayı etkili bir şekilde geciktirebileceği bildirilmiştir.

Kırılma davranışı açısından, sıcak karışım asfalt (HMA) ve ılık karışım asfaltın (WMA) saf Mod I ve Mod II yükleme koşulları altındaki incelemeleri, yükleme modunun düşük sıcaklık kırılma tokluğu ve enerji sönümlenmesini belirlemede kritik bir rol oynadığını göstermiştir. Nem duyarlılığı, geri dönüştürülmüş kauçuk malzemelerin neme bağlı hasara karşı direnci artırdığı ve optimal kauçuk içeriğinin kombine mekanik ve ekonomik değerlendirme yaklaşımları aracılığıyla belirlenebildiği kauçuk modifiyeli asfalt sistemlerinde kapsamlı bir şekilde çalışılmıştır. Yüksek sıcaklık performansı ile ilgili olarak, modifiye taş matris asfalt (SMA), Dinamik Sünme ve Hamburg Tekerlek İzleme Cihazı testleri kullanılarak değerlendirilmiş ve karışım modifikasyonunun tekerlek izine karşı direnci önemli ölçüde artırdığı doğrulanmıştır. Ek olarak, geri dönüştürülmüş katkı maddeleri içeren asfalt karışımları üzerine yapılan yarım daire eğme (SCB) tabanlı çalışmalar, Mod I kırılma direnci ve nem hasarı direncinin belirgin şekilde iyileştiğini göstermiş ve geri dönüştürülmüş malzemelerin yorulma ve dayanıklılık performansı üzerindeki sinerjik etkilerini vurgulamıştır. Sonuç olarak, düşük sıcaklık asfalt teknolojilerinin geliştirilmesi, sürdürülebilir kaplama yapımına ve çevreye duyarlı altyapı sistemlerine yönelik kritik bir yol olarak ortaya çıkmıştır.

Kimyasal katkı maddeleri, organik mumlar veya köpürtme tekniklerinin kullanımıyla gerçekleştirilen sıcak karışım asfalt (WMA) teknolojisi, genellikle 90 °C ile 130 °C arasındaki sıcaklıklarda etkili karışım üretimine olanak tanır; bu değer, geleneksel sıcak karışım asfalta (HMA) kıyasla 30–50 °C'lik bir azalmaya karşılık gelir⁴. Enerji talebini ve kirletici emisyonlarını azaltmadaki iyi belgelenmiş faydalarının ötesinde WMA, üretim ve serme sırasında asfalt bağlayıcıların termo-oksidatif yaşlanmasını azaltmada kritik bir rol oynar. Asfalt yaşlanması, sıcaklığa bağlı kimyasal kinetik tarafından yönetilir ve oksidasyon hızları sıcaklıktaki her 10 °C artış için yaklaşık iki katına çıkar^5,6. Yüksek sıcaklıklar uçuculuğu, oksidasyonu ve polimerizasyon reaksiyonlarını hızlandırarak maltenleri kademeli olarak sert asfaltenlere dönüştürür ve böylece sünekliği azaltırken bağlayıcı sertliğini artırır⁷. WMA, üretim sıcaklıklarını düşürerek bu zararlı reaksiyonları bastırır, bağlayıcı viskoelastikyetesini korur ve potansiyel olarak uzun vadeli yorulma direncini artırır⁸.

WMA'nın çevresel ve uygulanabilirlik avantajları kapsamlı bir şekilde rapor edilmiş olsa da, yaşlandırma koşulları altındaki yorulma performansına yönelik sistematik araştırmalar nispeten sınırlı kalmıştır. Özellikle, Karamay, offshore CNOOC ve CNPC hammaddeleri gibi farklı ham petrol kaynaklarından elde edilen asfalt bağlayıcılar; asfalten içeriği, reçine dağılımı, aromatik fraksiyonlar ve doymuş seviyelerle birlikte kimyasal bileşimde belirgin farklılıklar sergilemektedir⁹. Bu bileşimsel farklılıkların, reolojik davranış, yaşlanma eğilimi ve yorulma dayanıklılığının temel belirleyicileri olduğu yaygın olarak kabul edilmektedir¹⁰. Buna rağmen, mevcut yorulma çalışmaları bağlayıcıları ham petrol kökenine göre nadiren ayırmaktadır; bu durum, özellikle hizmet koşullarını temsil eden kümülatif yaşlanma altında kaynak bağımlı kimyanın yorulma performansını nasıl yönettiğine dair anlayışın eksik kalmasına yol açmaktadır^11,12. Mühendislik perspektifinden, güvenilir bir bağlayıcı ölçekli yorulma değerlendirme yöntemi; ön malzeme taraması, sıcak karışım katkı maddesi seçimi, yaşlanma hassasiyeti değerlendirmesi ve karışım düzeyindeki doğrulamadan önce kalite kontrolü için özellikle yararlı olacaktır. Yine de, agrega gradasyonu, hava boşlukları, bağlayıcı-agrega etkileşimi, sıkıştırma kalitesi ve saha yaşlanması da kaplama yorulma performansını etkileyebileceğinden, LAS-S-VECD karışım yorulma testlerinin tam bir alternatifi olarak görülmemelidir. Ayrıca, bağlayıcı ölçekli yorulma göstergeleri ile karışım ölçekli yorulma davranışı arasındaki ilişki, çeşitli asfalt kaynakları genelinde kesin olarak belirlenmemiştir¹³. Lineer Genlik Taraması (LAS) gibi reolojik testler, bağlayıcı yorulma hasarını tanımlamada umut verici sonuçlar göstermiş olsa da, karışım yorulma ömrü üzerindeki kestirim güvenilirliği —özellikle farklı kimyasal kökenlere sahip bağlayıcılar için— henüz yeterince doğrulanmamıştır¹⁴. Bu kopukluk, laboratuvar tabanlı performans öngörülerinin doğruluğunu sınırlamakta ve mühendislik uygulamaları için rasyonel malzeme seçimini kısıtlamaktadır¹⁵.

Bu kritik boşlukları gidermek amacıyla, bu çalışma üç farklı ham petrol kaynağından türetilen sıcak karışım modifiyeli asfalt bağlayıcıların yorulma davranışı üzerine kapsamlı ve çok ölçekli bir araştırma yürütmektedir¹⁶. Dinamik kayma reometresi (DSR) analizi, Basitleştirilmiş Viskoelastik Süreklilik Hasarı (S-VECD) çerçevesinde Lineer Genlik Taraması (LAS) testi ve karışım ölçekli dört noktalı eğilme yorulma testlerini entegre ederek, bu çalışma ham petrol kaynağının, sıcak karışım modifikasyonunun ve yaşlanmanın yorulma direnci üzerindeki etkisini sistematik olarak değerlendirmektedir^17,18,19. Bulgular, bağlayıcı reolojisi ile karışım performansı arasında güçlü ölçekler arası korelasyonlar kurmayı amaçlayarak yorulma ömrü tahmini için mekanistik bir temel sağlamayı ve sürdürülebilir asfalt malzemelerin tasarımı ve seçimi için pratik rehberlik sunmayı hedeflemektedir.

Bu çalışma, bağlayıcı ölçekli LAS–S-VECD analizini karışım ölçekli dört nokta eğilme yorulma testiyle entegre ederek sıcak karışım asfalt için ölçekler arası bir yorulma karakterizasyon çerçevesi sunmaktadır. Temel olarak ya bağlayıcı düzeyindeki reolojik değerlendirmeye ya da karışım düzeyindeki performans değerlendirmesine tek başına odaklanan önceki çalışmalarla karşılaştırıldığında, mevcut çalışma; ham petrole bağımlı bağlayıcı kimyası, sıcak karışım modifikasyonu ve yaşlanma koşulları altındaki karışım yorulma davranışı arasında doğrudan mekanistik bir bağlantı kurmaktadır. Bu çalışmanın yeniliği üç açıdan öne çıkmaktadır: (i) ham petrol kökeninin yorulma performansı için belirleyici bir değişken olarak açıkça dahil edilmesi; (ii) LAS–S-VECD hasar gelişimi ile karışım yorulma ömrü arasında sistematik bir ölçekler arası korelasyon kurulması ve (iii) sıcak karışım modifikasyon etkilerinin bağlayıcı ve karışım ölçeklerinde birleşik bir şekilde değerlendirilmesi. Sonuçlar, LAS–S-VECD kaynaklı hasar parametrelerinin, karışım yorulma performansı için güçlü öngörüler sağladığını ve geleneksel reolojik indekslere göre mekanistik açıdan daha temelli bir alternatif sunduğunu göstermektedir. Bu bulgular, sürdürülebilir sıcak karışım asfalt sistemlerinin performans odaklı değerlendirmesi ve tasarımı için bilimsel bir temel oluşturmaktadır.

Protokol

Materyaller
Tablo 1'de özetlendiği üzere, bu çalışmada seçilen üç asfalt bağlayıcı, farklı ham petrol kaynaklarından elde edilen temsilci kaplama bağlayıcılarıdır ve Çin'deki pratik yol mühendisliğinde yaygın olarak kullanılmıştır. Karamay asfaltı, CNOOC 36-1 asfaltı ve PetroChina asfaltı; ham petrol kökeni, kimyasal bileşim, yaşlanma duyarlılığı ve reolojik özellikler açısından belirgin farklılıklar göstermekte olup, petrol kaynağına bağlı yorulma davranışının incelenmesi için uygun bir materyal temeli sağlamaktadır. Bu bağlayıcıların seçimi, içsel bağlayıcı bileşiminin sıcak karışım modifikasyonunun etkinliğini ve karışım ölçekli yorulma performansını nasıl etkilediğinin karşılaştırmalı olarak değerlendirilmesine olanak tanıyarak, önerilen çapraz ölçekli yorulma karakterizasyon çerçevesinin mühendislik açısından geçerliliğini artırmaktadır. Her bir bağlayıcının detaylı jeolojik kökenleri ve kimyasal özellikleri şu şekildedir:

Bağlayıcı A: 9. bölgenin ağır petrol ham maddesinden türetilmiş olup, vakum kalıntısı ve yağdan arındırılmış asfaltın harmanlanma işlemiyle üretilmiştir. Baz malzemesi, düşük parafin içeriği (<%2), minimum kükürt konsantrasyonu ve yüksek reçine bileşimi dahil olmak üzere belirgin özellikler sergiler. Özellikle Karamay asfaltı, mevcut mühendislik uygulamalarında özgül ağırlığı 1 g/cm³'ün altında olan tek kaplama bağlayıcısıdır ve üstün dinamik viskozitenin yanı sıra yaşlandırma sonrası mükemmel süneklik koruma özelliğine sahiptir. Bu karakteristikler, onu özellikle büyük günlük sıcaklık değişimlerine ve yoğun ultraviyole maruziyetine tabi olan bölgeler için uygun kılmaktadır.

Bağlayıcı B: Suizhong 36-1 açık deniz petrol sahasından çıkarılan nadir ağır ham petrolden elde edilmiş olup, rafine etme yoluyla %56 oranında yüksek bir bitüm verimine sahiptir. Hammadde; sülfür yönünden fakir, naftenik bazlı, yüksek asit değerli ağır ham petrol olarak sınıflandırılmıştır; bu da yüksek yoğunluklu (1.012 g/cm³), düşük parafin içerikli (%1.8) ve yüksek reçine oranlı işlenmiş bir bağlayıcı ile sonuçlanmıştır. Bu özellikler, bağlayıcıya mükemmel düşük sıcaklık esnekliği kazandırarak onu soğuk ortam uygulamaları için avantajlı kılmaktadır.

Bağlayıcı C: Temel hammadde olarak öncelikle Venezuelalı Boscan ağır ham petrolü kullanılarak formüle edilmiş ve özel rafinasyon süreçleri aracılığıyla %60 üretim verimi elde edilmiştir. Bu ham petrol; yüksek asit içeriği, önemli miktarda ağır metal konsantrasyonları ve güçlü karbon kalıntısı oluşum potansiyeli gibi benzersiz jeokimyasal özellikler sergilemektedir. Bağlayıcı; düşükle doyurucu hidrokarbon fraksiyonları, zenginleştirilmiş reçine-asfalten kompleksleri ve oldukça düşük parafin içeriği (%1,3) ile karakterize edilen atipik bir hidrokarbon bileşimi göstermektedir.

Bu incelemede, üç temel asfalt bağlayıcı AO (Karamay), BO (CNOOC 36-1) ve CO (PetroChina) olarak tanımlanmıştır. İlgili WMA bağlayıcıları, Evotherm M1 katkı maddesi eklenerek hazırlanmış ve sırasıyla AP, BP ve CP olarak kodlanmıştır²⁰. Penetrasyon, yumuşama noktası ve süneklik dahil olmak üzere kapsamlı performans indeksleri JTG E20-2011²¹ spesifikasyonlarına uygun olarak test edilmiş ve detaylı karşılaştırmalı veriler Tablo 1'de sunulmuştur. Tüm deneysel prosedürler, Karayolu Mühendisliği Asfalt ve Bitümlü Karışımlar Teknik Spesifikasyonlarında belirtilen standart protokollerinle kesin bir şekilde takip edilmiştir.

Proje	Birim	Karamay	CNOOC	CNPC
Penetrasyon	0.1 mm (15 °C)	22	22	24
	0.1 mm (25 °C)	72	68	71
	0.1 mm (30 °C)	112	110	116
PI	－	-1.14	-1.2	-0.81
TR&B	°C	46	46.5	47.5
Dinamik viskozite (60 °C)	Pa·s	223.5	230	256.9
Süneklik (10 °C,5 cm/min)	cm	>100	>100	52
Mum içeriği	%	1.9	1.8	1.3
Parlama noktası (COC)	℃	278	287	312
Çözünürlük	%	99.5	99.7	99.8
Yoğunluk (15 °C)	g/cm³	0.977	1.012	1.049
RTFOT	Kalite değişimi (%)	0.05	0.06	-0.07
	Kalıntı penetrasyon oranı (%)	66.2	67.4	64.8
	Kalıntı süneklik (10 °C,cm)	13	12	9

Tablo 1: Bitümlü bağlayıcıların temel teknik parametreleri. Tablo 1, temel özellikleri ve dayanıklılığı değerlendirmek amacıyla fiziksel özellikler, sıcaklık duyarlılığı, reolojik karakteristikler ve kısa süreli yaşlanma performansını içeren bitümlü bağlayıcıların temel teknik parametrelerini özetlemektedir.

WMA hazırlama süreci, bağlayıcı modifikasyonunun tekrarlanabilirliğini sağlamak için tasarlanmış, sıkı kontrollü çok aşamalı bir protokolü içermiştir. Baz asfalt bağlayıcı, önce kararlı bir erimiş durum elde etmek için zorlanmış konveksiyonlu bir fırında 135 ± 2 °C'de 60 dk boyunca ısıtılmış, ardından termal gradyanları ortadan kaldırmak için 30 dk boyunca dengeleme işlemine tabi tutulmuştur. Tüm ısıtma işlemleri, sıcaklık koşullandırması sırasında oksidatif yaşlanmayı en aza indirmek için azot koruması altında (akış hızı: 0.5 L/min) kapalı kaplarda gerçekleştirilmiştir.

Ardından, surfaktan fazının başlangıç dağılımını sağlamak için yüksek kayma işlemleri öncesinde, Evotherm M1 katkısı 135 ± 2 °C'de 300 rpm hızda sürekli mekanik karıştırma altında 5 dk boyunca eklenmiştir. Sonrasında, harici bir yağ banyosu sıcaklık kontrol sistemi (±1 °C hassasiyet) kullanılarak bağlayıcı sıcaklığı 135–140 °C arasında tutulurken, bir rotor-stator homogenizatör ile 3000 rpm hızda 25 dk boyunca yüksek kaymalı karıştırma gerçekleştirilmiştir. Tüm karıştırma işlemi boyunca sıcaklık, bağlayıcı matrisine yerleştirilmiş kalibre edilmiş bir K-tipi termokupl ile sürekli izlenmiş ve ±2 °C'yi aşan dalgalanmalar otomatik ısıtma düzenlemesini tetiklemiştir. Modifiye edilmiş bağlayıcı, sonraki testler veya kısa süreli depolama öncesinde 5 °C/dk hızla 25 °C'ye kadar kontrollü bir soğutma prosedürüne tabi tutulmuştur. Kayma protokolü tasarımı, asfalt bağlayıcıların viskozite-sıcaklık ilişkisini takip ederek tüm numunelerin karşılaştırılabilir kayma geçmişi koşulları altında hazırlanmasını sağlamıştır. Bu sıkı termal-mekanik kontrol, yüksek tekrarlanabilirlik garanti eder ve WMA bağlayıcı hazırlığındaki değişkenliği minimize eder.

Dinamik kayma reometresi (DSR) testi
Sıcak karışım katkılarıyla modifiye edilmiş asfalt bağlayıcıların reolojik yanıtlarını ve yorulma ile ilgili özelliklerini karakterize etmek için, ASTM D7175²² standardına uygun olarak sıcaklık kontrollü bir rotasyonel reometre kullanılarak Dinamik kayma reometresi (DSR) testleri gerçekleştirilmiştir. Reolojik değerlendirme, asfalt kaplamalarda çatlak oluşumu ve ilerlemesi ile yakından ilişkili olan orta sıcaklık yorulma davranışına odaklanmıştır.

Bağlayıcı düzeyinde yorulma duyarlılığının bir göstergesi olarak yaygın şekilde kabul edilen yorulma faktörü G*sin δ²³, sıcak karışım modifikasyonu ve yaşlanmanın neden olduğu viskoelastik sönümlenme davranışındaki değişimleri nicelleştirmek için benimsenmiştir. Sıcaklık tarama testleri, 6 °C'lik sıcaklık artışlarıyla 58–82 °C aralığında gerçekleştirilmiştir. Termal kararlılığı sağlamak amacıyla, her hedef sıcaklıkta numunelerin veri toplama işleminden önce 10 dk boyunca dengelenmesine izin verilmiştir. Yaşlanmanın reolojik özellikler üzerindeki etkisini incelemek için bağlayıcı numuneleri üç yaşlanma koşuluna tabi tutulmuştur: yaşlandırılmamış, döner ince film fırın testi (RTFOT) yaşlandırması ve kombine RTFOT ve Basınçlı Yaşlandırma Kabı (PAV) yaşlandırması ²⁴. Bu yaşlanma protokolleri, üretim ve serme sırasındaki kısa süreli yaşlanmanın yanı verilen hizmet süresindeki kaplama işletimi sırasındaki uzun süreli yaşlanmayı simüle etmek üzere tasarlanmıştır. Farklı bağlayıcıların yorulma direncini değerlendirmek için G*sin δ değerinin sıcaklık ve yaşlanma koşuluyla birlikte gelişimi analiz edilmiştir.

Her DSR testinden önce, düzgün bir kenar profili sağlamak amacıyla bağlayıcı numunesi paralel plakalar arasına yerleştirildikten sonra dikkatlice düzeltilmiştir. Numune, ölçümden önce hedef sıcaklıkta 10 dk boyunca şartlandırılmıştır. Testler, 6 °C'lik artışlarla 58–82 °C aralığında gerçekleştirilmiştir. Ölçülen tork ve yer değiştirmenin cihazın önerilen çalışma aralığında kalması ve görünür bir numune kayması meydana gelmemesi durumunda test geçerli kabul edilmiştir.

Lineer genlik taraması (LAS) testi
Viskoelastik davranış karakterizasyonu, dinamik mekanik analiz için ASTM D7175 spesifikasyonlarına uygun olarak gerçekleştirilmiştir²⁵. Deneysel metodoloji, lineer viskoelastik sınırların belirlenmesi için gerinim genliği taramalarını ve ardından 10 rad/s'de frekans kontrollü testleri içermiştir²⁶. Sıcaklığa bağımlı değerlendirmeler, asfalt kaplamaların çalışma sıcaklık spektrumunu (58–82°C) kapsayacak şekilde, 6°C'lik artışlarla ve her izotermal segmentte termal denge için 10 dakika beklenerek yürütülmüştür. Bağlayıcı hasar birikimini, dissipated energy (yayılan enerji) gelişimi üzerinden nicelleştirmek için AASHTO T391 protokolü kullanılmış ve özellikle döngüsel yükleme sırasında viskoelastik dissipasyon faktörü (|G*|sin δ) izlenmiştir ^27,28. Bitümlü kompozitlerin bozunma modellerini tahmin etmek için Basitleştirilmiş Viskoelastik Süreklilik Hasarı (S-VECD) çerçevesi benimsenmiştir²⁹. LAS protokolü, sabit 10 Hz frekansta salınımlı bir genlik taraması yürütür ve %0,1'den %30'a kadar %0,1 çözünürlük artışlarıyla kontrollü gerinim ilerlemesi uygular.

Temel viskoelastik parametreler aşağıdaki denklemler kullanılarak türetilmiştir:

log G "(ω) = m (log ω) + b (1)

G'(ω) = G* (ω) × cosδ (ω) (2)

(3)

nereye G''(ω) kayıp modülüdür, ω açısal frekanstır, m ve b uyum katsayılarıdır, G'(ω) depolama modülüdür, G*(ω) kompleks modüldür, δ(ω) faz açısıdır ve viskoelastisite indeksidir.

Hasar nicelleştirmesinde, Denklem (4)'te ifade edilen temel ilişki kullanılmıştır:

(4)

Formülde: C(t)—bütünlük parametresi, C(t)=G^* (t)/G^* (Başlangıç), G^*- kompleks modül (MPa);

γ_0—Uygulanan gerinim (%);
t—Test süresi (s)

Hasar metriği D(t) ve yapısal bütünlük katsayısı C(t)'nin zamansal evrimi, bir güç yasası oluşturucu ilişkisi aracılığıyla matematiksel olarak parametreize edilmiştir (Yuan 2024):

C(t) = C₀ - C₁ × D^C₂ (5)

Formülde: C0​ başlangıç bütünlük parametresini temsil eder (normalde 1'e eşittir), C1, C2—uyum parametreleridir.

Kayma gerilmesi tepe noktası kavramını kullanarak yorulma hasarı değerini hesaplayın:

(6)

Cpeak, maksimum kayma gerilmesi noktasına karşılık gelen bütünlük parametresidir.

Yorulma ömrü hesaplama formülü şöyledir:

N_f = A(γ_max)^-B (7)

Formülde: A, B—yorgunlukla ilgili katsayı,

A = f × (Df)^{[1 + (1 - C₂ )a] / {[1 + (1 - C₂ )a] × (πC₁ C₂ )a}} (8)

B=2a, f-yükleme frekansı;
γ_max — beklenen maksimum gerinim seviyesi (%)

Deneysel sonuçların güvenilirliğini ve tekrarlanabilirliğini sağlamak için, tüm bağlayıcı ölçekli ve karışım ölçekli testler her koşul için en az 3 bağımsız tekrarlı (n = 3) olarak gerçekleştirilmiştir. Rapor edilen sonuçlar, tekrarlı ölçümlerin ortalama değerlerini temsil etmektedir. Deneysel verilerin değişkenliği standart sapma (SD) kullanılarak değerlendirilmiş ve istatistiksel dağılımı yansıtmak amacıyla tüm ilgili şekillerde hata çubukları verilmiştir. LAS–S-VECD parametreleri, DSR reolojik indeksleri ve dört nokta eğilme testlerinden elde edilen yorulma ömrü için veri tutarlılığını değerlendirmek amacıyla ek olarak varyasyon katsayısı (COV) hesaplanmıştır.

Tüm durumlarda, gözlemlenen eğilimlerin deneysel saçılmadan kaynaklanmadığını, aksine yorulma ve reolojik davranışlarda istatistiksel olarak anlamlı farkları temsil ettiğini doğrulamak için modifiye edilmiş ve modifiye edilmemiş bağlayıcılar arasındaki istatistiksel farklar incelenmiştir.

Dört nokta eğilme yorulma testi
Bağlayıcı düzeyindeki yorulma göstergelerini doğrulamak ve ölçekler arası korelasyonlar kurmak amacıyla, AC-16C gradasyonu^30,31 kullanılarak hazırlanan asfalt karışımlarına dört nokta eğilme yorulma testleri uygulanmıştır. Her bir agrega boyutunun agrega gradasyonu, görünür yoğunluğu, kaba özgül ağırlığı ve su emilimi, mineral dolgu malzemesinin özellikleri ile birlikte Tablo 2'de özetlenmiştir. Farklı WMA formülasyonları arasında tutarlılığı sağlamak için tüm karışımların asfalt içeriği %4,8 olarak sabitlenmiştir.

Elek Boyutu (mm)	Agrega Kategorisi					Sentetik Gradasyon (%)
	1# (10~20mm. 29%)	2# (5~10mm. 29,2%)	3# (3~5mm. 17%)	4# (0~3mm. 19%)	Mineral Toz (5,8%)
0.075	0	0.1	0	0.9	90.8	5.5
0.15	0.1	0.1	0	4.9	95.3	6.5
0.3	0.1	0.2	0	13	98.7	8.3
0.6	0.1	0.2	0	25.2	99.7	10.6
1.18	0.1	0.2	0	47.8	100	15
2.36	0.1	0.5	0	100	100	25
4.75	0.8	15.5	98.9	100	100	46.4
9.5	15.2	99.5	100	100	100	75.2
13.2	68.4	99.8	100	100	100	90.8
16	94.8	100	100	100	100	98.5
19	100	100	100	100	100	100
Görünür Göreceli Yoğunluk	2.899	2.918	2.845	2.754	2.872	2.865
SSD Göreceli Yoğunluğu	2.854	2.847	2.816	2.691	－	2.814
Yığın Özgül Ağırlığı	2.829	2.81	2.8	2.655	－	2.787
Agrega Su Emme Oranı (%)	0.85	1.32	0.56	1.36	－	－

Tablo 2: Sıcak karışım asfalt karışımındaki agreganın gradasyonu. Tablo 2, farklı agrega fraksiyonlarının oranları, mineral toz içeriği, sentetik gradasyon eğrisi ve agreganın fiziksel özelliklerini içeren sıcak karışım asfalt karışımının agrega gradasyonunu sunmaktadır. Tablo, tasarlanan tane boyutu dağılımını ve asfalt karışımında kullanılan agreganın temel özelliklerini göstermektedir.

Sıcak karışım asfalt (WMA) karışımlarının yorulma dayanıklılığını değerlendirmek için, gerinim kontrollü yükleme koşulları altında bir Cooper test cihazı kullanılarak dört nokta eğilme yorulma testleri gerçekleştirilmiştir³². Hasar kriteri, eğilme rijitliğinin başlangıç değerinin %50'sine düşmesi için gereken yükleme döngü sayısı olarak tanımlanmıştır. Belirlenen test protokolü uyarınca³³, 15 °C izotermal koşullar altında 10 Hz frekansında sürekli sinüzoidal dalga formunda döngüsel yükleme uygulanmıştır. Yorulma yüklemesi sırasında kesintisiz enerji girişi sağlamak amacıyla tüm testler dinlenme süreleri olmadan yürütülmüştür^34,35.

Kiriş numuneleri, 381 ± 6,35 mm uzunluk, 63,5 ± 6,35 mm genişlik ve 50,8 ± 6,35 mm yükseklik şeklinde standart boyut gereksinimlerine uygun olarak hazırlanmıştır³⁶³⁷. Gerinim kontrollü koşullar altında, farklı WMA formülasyonlarına sahip numuneler için yorulma karakteristik eğrileri çift logaritmik koordinat sisteminde çizilerek yorulma performansı karakterize edilmiştir³⁸. Ardından, bir güç yasası bünyesel ilişkisi kurulmuş ve çeşitli asfalt karışımlarının yorulma verilerini uydurmak için doğrusal olmayan regresyon analizi kullanılmıştır; bu işlem, sonraki yorulma ömrü modellemesi ve karşılaştırmalı analizler için temel oluşturmuştur^39,40,41. Kiriş numunesi, dört nokta eğme düzeneğine simetrik olarak yerleştirilmiş ve yükleme öncesinde yükleme kıskaçları ile numune yüzeyi arasındaki temas kontrol edilmiştir. Test, dinlenme süreleri olmaksızın 15 °C sıcaklıkta, 10 Hz frekansında gerinim kontrollü sinüzoidal yükleme altında gerçekleştirilmiştir. Test bitiş noktası, eğilme rijitliğinin başlangıç değerinin %50'sine düştüğü çevrim sayısı olarak tanımlanmıştır. Kırılmanın ölçüm bölümü içinde gerçekleştiği, anormal kıskaç kayması veya ani yorulma dışı kırılmanın gözlemlenmediği testler geçerli kabul edilmiştir. Tüm nicel veriler, aksi belirtilmedikçe tüm deney grupları için örneklem büyüklüğü n = 3 olacak şekilde ortalama ± standart sapma (mean ± SD) olarak sunulmuştur.

Sonuçlar

WMA'nın reolojik özellikleri
Asfalt-agrega ara yüzey bölgesi, yorulma çatlaklarının temel başlangıç noktası olarak yaygın şekilde kabul edilmektedir. Buna bağlı olarak, yorulma ile ilgili reolojik parametre G*sin δorta servis sıcaklıklarında ölçülen [değer], ılık karışım asfalt (WMA) bağlayıcılarının yorulma performansını değerlendirmek için kullanılmıştır. Şekil 1 ...nın varyasyonunu sunmaktadır G*sin δ Asfalt A, Asfalt B ve Asfalt C'nin orijinal ve sıcak karışımlı modifiye bağlayıcıları için. Tüm nicel sonuçlar, üç tekrarlı ölçüme dayalı olarak ortalama ± SD şeklinde ifade edilmiştir (n = 3). Aynı sıcaklıktaki orijinal ve sıcak karışımlı modifiye bağlayıcılar arasındaki istatistiksel karşılaştırmalar, bağımsız örneklemler t-testi kullanılarak gerçekleştirilmiş ve farklar şu düzeyde anlamlı kabul edilmiştir: p < 0,05. Şekilde gösterildiği üzere Şekil 1, G*sin δ tüm asfalt bağlayıcılar için artan sıcaklıkla birlikte sürekli olarak azalmakta olup, bu durum daha yüksek ara sıcaklıklarda yorulma ile ilgili rijitliğin azaldığını göstermektedir. Asfalt A için AP, anlamlı derecede daha yüksek G*sin δ 16–25 ˚C arasındaki test edilen sıcaklık aralığında AO'dan daha yüksek değerler (p = 0,025 (aralık: 0,018–0,032)), 7685 ± 126'dan 2480 ± 84 kPa'ya düşerken; AO ise 5580 ± 112'den 1535 ± 76 kPa'ya düşmektedir. Benzer şekilde, BP anlamlı derecede daha yüksek G*sin δ değerleri, BO'nun 22'den 28'e olduğu durumlarda (p = 0,021 (aralık: 0,011–0,027)) ile BP'nin 7980 ± 138'den 3985 ± 105 kPa'ya ve BO'nun 6120 ± 120'den 1725 ± 82 kPa'ya düştüğü görülmüştür. Bu sonuçlar, sıcak karışım katkı maddesinin A ve B asfaltlarının yorulma faktörünü artırdığını, bunun da daha fazla vizkoz enerji sönümlenmesine ve bağlayıcı düzeyinde potansiyel olarak daha yüksek yorulma duyarlılığına yol açtığını göstermektedir. Buna karşılık, Asfalt C'de CO ve CP arasında sadece hafif bir fark görülmektedir; aynı sıcaklıkta CP, CO'dan marjinal düzeyde daha yüksek olsa da, fark çoğu sıcaklıkta istatistiksel olarak anlamlı değildir (p = 0,086–0,214). Spesifik olarak, CP 13.420 ± 185 kPa'dan 4420 ± 96 kPa'ya, CO ise 13.080 ± 172 kPa'dan 4350 ± 91 kPa'ya düşmektedir; bu durum, sıcak karışım katkısının Asfalt C'nin yorulma ile ilişkili reolojik davranışı üzerinde sınırlı bir etkisinin olduğunu göstermektedir. Genel olarak, üç bağlayıcı sıcak karışım modifikasyonuna farklı tepkiler vermiş olup, bu durum asfalt kaynağının yorulma performansı üzerindeki etkisini yansıtmaktadır. Asfalt A ve B, sıcak karışım katkısına karşı daha duyarlıyken; Asfalt C, modifikasyon sonrası nispeten stabil bir yorulma direnci sergilemiştir.

Buna karşılık, Asphalt C'de sıcak karışım modifikasyonu sonrası G*sin δ değerinde anlamlı bir değişim görülmemektedir; bu durum, sıcak karışım katkı maddesinin bu bağlayıcının yorulma ile ilgili reolojik özellikleri üzerinde sınırlı bir etkiye sahip olduğunu göstermektedir. Bu gözlem, Asphalt C'nin özgün kimyasal bileşiminin viskoelastik tepkisini domine ettiğini ve böylece yorulma ile ilgili parametrelerin katkı maddesi modifikasyonuna olan duyarlılığını azalttığını düşündürmektedir. Bu sonuçlar, sıcak karışım modifikasyon etkisinin petrol kaynağına bağımlı doğasını vurgulamaktadır. Sıcaklık tarama sonuçları, test edilen tüm bağlayıcılar için tutarlı reolojik eğilimler ortaya koymaktadır. Sıcaklık arttıkça, tekerlek izi faktörü G*/sin δ sürekli olarak azalırken, faz açısı δ kademeli olarak artmakta ve bu da viskoz etkilerin baskın olduğu davranışa doğru ilerleyici bir geçişe işaret etmektedir. Yüksek sıcaklıklar, bağlayıcı içindeki moleküler hareketi şiddetlendirmekte, elastik yapıları zayıflatmakta ve deformasyon direncini azaltmaktadır. Aksine, yaşlanma şiddetinin artması, yaşlanma kaynaklı sertleşme nedeniyle artan rijitlik ve elastik tepkiyi yansıtan daha yüksek G*/sin δ değerlerine ve daha düşük faz açılarına yol açmaktadır.

Şekil 1. Farklı asfalt bağlayıcıların sıcaklığın bir fonksiyonu olarak yorulma faktörü (G*sin δ). (A) Asfalt A (Karamay); (B) Asfalt B (CNOOC 36-1); (C) Asfalt C (PetroChina/Venezuelan Boscan). AO, BO ve CO orijinal asfalt bağlayıcıları; AP, BP ve CP ise ilgili sıcak karışım asfalt bağlayıcıları ifade eder. Tüm bağlayıcılar için G*sin δ sıcaklık artışıyla azalırken, sıcak karışım modifikasyonunun etkisi bağlayıcı kaynağına göre değişiklik göstermektedir. Bu şeklin daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.

Bu reolojik değişimler, termal-oksidatif yaşlanma sırasında asfalt bağlayıcıların bileşimindeki değişikliklere bağlanabilir. Düşük moleküler ağırlıklı bileşenler, oksidasyon ve polimerizasyon reaksiyonları aracılığıyla kademeli olarak daha yüksek moleküler ağırlıklı yapılara dönüşerek kompleks modül G* değerini artırır. Aynı zamanda, polar oksidasyon ürünlerinin birikmesi, faz açısındaki azalma ile kendini gösteren elastik enerji depolamasını güçlendirir. Yaşlanma ilerledikçe, bağlayıcı sıcaklık değişimlerine karşı giderek daha hassas hale gelir ve yorulma ile ilgili reolojik parametrelerin sıcaklık bağımlılığı daha belirginleşir.

Genel olarak sonuçlar, sıcak karışım modifikasyonunun bağlayıcıya ait yorulma ile ilgili reolojik özellikler üzerindeki etkisinin, ham petrol kökenine güçlü şekilde bağlı olduğunu göstermektedir. Sıcak karışım katkı maddesi belirli bağlayıcıların viskoelastik sönümlenme davranışını değiştirse de, etkinliği temel asfaltın içsel bileşimi ve yaşlanma özellikleriyle sınırlıdır. Bu bulgular, DSR tabanlı yorulma faktörlerini yorumlarken ve sıcak karışım asfalt bağlayıcılarının yorulma performansını değerlendirirken petrole özgü özelliklerin dikkate alınması gerektiğini vurgulamaktadır. G·sin δ değerindeki yaşlanmaya bağlı artış, Şekil 1'de. özetlenen ham DSR verileri kullanılarak nicelleştirilmiştir. Yüzde değişimler, ilgili yaşlanmamış bağlayıcı durumuna göre hesaplanmıştır.

Lineer genlik taraması
S-VECD çerçevesinden türetilen temel parametreler Tablo 3'te özetlenmiştir. Bütünlük indeksi C, asfalt bağlayıcıların döngüsel mekanik yükleme altındaki aşamalı bozulmasını nicel olarak karakterize eder; burada C = 1 orijinal, hasarsız durumu, C = 0 ise tam yapısal göçmeyi temsil eder. Ek olarak, C₁ ve C₂ regresyon katsayıları, artan hasarla birlikte malzeme bütünlüğünün gelişimini tanımlar. C₁ ve C₂ değerlerinin düşük olması, eşdeğer hasar seviyelerinde iyileştirilmiş yapısal kararlılığı gösterir ve bu durum doğrudan bağlayıcı ölçeğinde artırılmış yorulma direnci ile ilişkilidir. Tablo 3'te gösterildiği gibi, yaşlanma genellikle C₁'i artırır ve C₂'yi düşürür; bu da bağlayıcı bütünlük gelişiminde ve yorulma direncinde bir kötüleşmeye işaret eder. Karamay asfaltı, en düşük C₁ ve nispeten yüksek C₂ değerleri ile hasar birikimine karşı en yüksek direnci gösterirken, CNPC asfaltı bunun tersi bir eğilim sergileyerek daha zayıf bir yorulma performansı ortaya koymaktadır.

Asfalt Tipi	α	C₀	C₁	C₂	A	B
Karamay	1448855	1	0.0144	0.7346	2.93 × 10⁵	2.90 × 10⁶
Yaşlandırılmış Karamay	1434103	1	0.0132	0.7412	3.00 × 10⁵	2.87 × 10⁶
CNOOC	1415228	1	0.0178	0.7112	2.25 × 10⁵	2.83 × 10⁶
Yaşlandırılmış CNOOC	1400364	1	0.0155	0.7349	2.28 × 10⁵	2.80 × 10⁶
CNPC	1537043	1	0.0335	0.6077	4.38 × 10⁵	3.07 × 10⁶
Yaşlandırılmış CNPC	1500600	1	0.0371	0.5822	4.41 × 10⁵	3.00 × 10⁶

Tablo 3: VECD yöntemiyle ilgili parametreler. Tablo 3, yaşlandırılmamış ve yaşlandırılmış koşullar altındaki üç asfalt bağlayıcı için uyarlanmış model parametrelerini özetlemektedir. Parametrelerdeki değişimler, asfalt türünün ve yaşlanmanın model karakteristikleri üzerindeki etkilerini yansıtmaktadır.

Şekil 2 farklı asfalt bağlayıcılarının hem konvansiyonel hem de sıcak karışımla modifiye edilmiş koşullardaki hasar evrim eğrilerini göstermektedir. Özdeş gerilme seviyeleri altında, sıcak karışım asfalt (WMA) sistemleri, konvansiyonel karşılıklarına göre belirgin şekilde daha düşük bir hasar birikim hızı sergileyerek daha elverişli bir hasar evrimine işaret etmektedir. Bu davranış, sıcak karışım modifikasyonunun çevrimsel yükleme sırasında iç enerji sönümlenme mekanizmasını optimize ettiğini ve böylece yorulma direncini artırdığını göstermektedir. Hasar oranı katsayısındaki yüzde değişimler, listedeki uyarlanmış S-VECD parametrelerinden hesaplanmıştır. Tablo 3 modifiye edilmemiş bağlayıcıyı referans koşul olarak kullanarak.

Şekil 2: Bitüm formülasyonları genelindeki yorulma direnci özellikleri. (A) Bitüm A; (B) Bitüm B; (C) Bitüm C. AO, BO ve CO orijinal bitüm numunelerini temsil ederken; AP, BP ve CP karşılık gelen sıcak karışımlı asfalt numunelerini ifade etmektedir. Bu şeklin daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için lütfen buraya tıklayınız.

Hasar evrim profillerinin ayrıntılı bir incelemesi, bağlayıcıya bağlı belirgin farklılıklar ortaya koymaktadır. Sıcak karışım modifiyeli Asfalt A, hasar evrim eğrisinin daha elverişli konumlanmasında görüldüğü üzere, modifiyesiz bağlayıcıya kıyasla üstün yorulma direnci göstermektedir. Bu sonuç, sıcak karışım katkı maddesinin Asfalt A'nın tekrarlayan yüklemeler altındaki dayanıklılığını etkili bir şekilde artırdığını doğrulamaktadır. Buna karşılık Asfalt B, sıcak karışım modifikasyonuna karşı ihmal edilebilir bir yanıt vermekte olup hem modifiyeli hem de modifiyesiz bağlayıcılar neredeyse özdeş hasar ilerleme yörüngeleri izlemektedir. Asfalt C için ise eşik değerine bağlı bir iyileşme gözlenmektedir: sıcak karışım modifiyeli bağlayıcı, temel asfaltı yalnızca hasar değişkeni 100 birimi aştığında geride bırakmaktadır; bu durum, katkı maddesinin etkinliğinin öncelikle ileri hasar aşamalarında aktive olduğunu göstermektedir.

LAS testinden elde edilen yorulma ömrünün nicel karşılaştırmaları Şekil 3'te sunulmuştur. Yorulma performansında gözlemlenen varyasyonlar, etkinliği temel olarak baz asfaltın içsel bileşim karakteristikleri tarafından belirlenen sıcak karışım katkı maddesi–bitüm etkileşiminin malzemeye özgü doğasını daha da vurgulamaktadır. İncelenen malzemeler arasında Qinhuangdao PetroChina asfaltı, temel hammadde bileşimiyle ilişkili doğal avantajları yansıtacak şekilde en yüksek yorulma direncini sergilemektedir. Buna karşılık, Karamay asfaltı sıcak karışım modifikasyonu sonrası en belirgin iyileşmeyi göstererek, sıcak karışım katkı maddelerinin performans artırma potansiyelinin belirlenmesinde baz asfalt özelliklerinin kritik rolünün altını çizmektedir.

Şekil 3. Üç asfalt bağlayıcısı için sıcak karışımlı asfalt (HMA) ve ılık karışımlı asfalt (WMA) arasındaki yorulma ömrünün karşılaştırılması.Her üç bağlayıcı türü için WMA ve HMA arasındaki yorulma ömrü yalnızca küçük farklılıklar göstermektedir. En yüksek yorulma ömrü Asfalt C'de görülürken, bunu sırasıyla Asfalt A ve Asfalt B takip etmektedir. Genel olarak sonuçlar, ılık karışım modifikasyonunun yorulma ömrü üzerinde yalnızca mütevazı bir etki yarattığını ve değişimin büyüklüğü ile yönünün bağlayıcı türüne bağlı olduğunu göstermektedir. Bu şeklin daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için lütfen buraya tıklayınız.

Sıcak karışım modifikasyonu genel olarak yorulma performansını iyileştirmiş olsa da, bazı bağlayıcılar için iyileşmenin boyutu nispeten sınırlı kalmıştır. Bu durum, bağlayıcı yapısını kimyasal olarak güçlendirmekten ziyade temel olarak üretim sıcaklığını düşüren ve kısa süreli oksidatif yaşlanmayı hafifleten Evotherm M1 mekanizmasına bağlanabilir. Bu nedenle, yorulma artışının orta düzeyde olması ve temel asfaltın içsel özelliklerine güçlü bir şekilde bağımlı olması beklenmektedir. Tekrarlanan ölçümler arasındaki tutarlılık, iyileşmenin sınırlı boyutuna rağmen gözlemlenen eğilimlerin tekrarlanabilir olduğunu göstermektedir. Gözlemlenen bağlayıcıya bağlı yorulma davranışını kimyasal bir bakış açısıyla daha detaylı yorumlamak için, ham petrol bileşiminin S-VECD parametreleri ve yorulma performansı üzerindeki etkisi analiz edilmiştir. Üç bağlayıcı belirgin bileşimsel özellikler sergilemektedir: yüksek aromatik/doymuş oranları genellikle iyileştirilmiş gerilme yeniden dağılımı ve gecikmiş hasar birikimi ile ilişkilendirilirken, asfalten açısından daha zengin sistemler sertlik artışını hızlandırma ve yorulma direncini azaltma eğilimindedir.

Bu çalışmada, Karamay tabanlı asfalt, nispeten daha yüksek aromatik fraksiyon ve daha düşük doygun içerik sergilemekte; bu durum, hem LAS ve hem de karışım ölçekli testlerde daha düşük hasar gelişim hızlarına (azalmış C₁ değerleri) ve iyileştirilmiş yorulma ömrüne karşılık gelmektedir. Buna karşılık, PetroChina türevli bağlayıcı, daha dengeli ancak nispeten daha yüksek bir doygun oranına sahip olup, orta düzeyde bir S-VECD hasar birikim davranışı sergilemektedir. Ham petrol kökeni özelliklerinden çıkarılan yüksek polarite bağlantılı fraksiyonlara sahip CNOOC türevli asfalt, döngüsel yükleme altında daha hızlı rijitlik artışı göstermekte, bu durum daha yüksek C₁ ve azalmış yorulma ömrü ile yansıtılmaktadır. Bu sonuçlar, aromatik-doygun dengesinin viskoelastik enerji sönümleme yollarını ve mikro yapısal hasar gelişimini kontrol ettiğini, böylece S-VECD parametrelerini ve yorulma direncini doğrudan etkilediğini göstermektedir. Genel olarak, mevcut sonuçlar tüm asfalt sistemleri için tamamen evrensel bir tahmin modeli olarak değil, mekanistik temellere dayanan ancak sınır koşullarına bağlı bir çerçeve olarak değerlendirilmelidir.

Karışım ölçekli yorulma direnci
Farklı sıcak karışım asfalt (WMA) teknolojileri içeren asfalt karışımlarının yorulma direnci sistematik olarak değerlendirilmiş ve ilgili yorulma testi sonuçları Tablo 4'te özetlenmiştir. Bu veriler, asfalt karışımlarının döngüsel yükleme altındaki dayanıklılığını nicelleştirmekte ve incelenen WMA formülasyonları arasında yorulma ömrü açısından belirgin farklar olduğunu ortaya koymaktadır. Gözlemlenen değişkenlik, karışım ölçekli yorulma performansının malzeme bileşimine ve sıcak karışım teknolojisine güçlü bir şekilde bağlı olduğunu göstermektedir.

Asfalt Tipi	Numune Kimliği	Gözeneklilik (%)	Gerinim Seviyesi (με)	Yorulma Ömrü (Döngü)
Karamay	1	4.5	100	22,36,902
	2	4.3	100	18,30,625
	3	3.7	100	19,49,138
	4	4.5	150	3,06,655
	5	5.3	150	3,97,762
	6	4.9	150	2,98,042
CNOOC	1	4.2	200	52,315
	2	5.1	200	58,828
	3	5.3	200	67,762
	4	3.8	75	6,47,145
	5	4.3	75	5,63,675
	6	4.5	75	6,91,698
CNPC	1	3.6	100	47,343
	2	4.1	100	24,149
	3	4.7	100	18,495
	4	3.5	200	4,412
	5	4.1	200	2,269
	6	4.7	200	3,299

Tablo 4: Farklı WMA içeren asfalt karışımlarının yorulma testi sonuçları. Tablo 4, çeşitli test koşulları altında yorulma ömrü ve ilgili performans parametreleri dahil olmak üzere, farklı sıcak karışım teknolojilerine sahip asfalt karışımlarının yorulma testi sonuçlarını özetlemektedir. Sonuçlar, sıcak karışım asfalt karışımları arasındaki yorulma direnci farklarını ortaya koymakta ve bunların yorulma performanslarının değerlendirilmesi için bir temel oluşturmaktadır.

Bitümlü kompozitlerin yorulma performansı, kaplama malzemelerindeki döngüsel stres bozunmasını nicelendiren Denklem (9) aracılığıyla matematiksel olarak modellenmiştir. Bu ilişki, asfalt formülasyonlarının tekrarlı yükleme koşulları altındaki yorulma tepkisini resmileştirerek dayanıklılık analizi için hesaplamalı bir çerçeve sunar:

(9)

Formülde: N_f——Asfalt Karışımının Yorulma Ömrü;
ε——birim şekil değiştirme;
k, n——katsayı.

Denklem (9)'a dayanarak, ilgili yorulma modeli parametrelerini kalibre etmek için her bir asfalt karışımı için regresyon analizi yapılmıştır. Ortaya çıkan k ve n katsayıları,le karışım spesifik yorulma-bozulma özelliklerinin kantitatif bir temsilini sağlar ve farklı WMA formülasyonları arasında yorulma performansının doğrudan karşılaştırılmasına olanak tanır. Kalibre edilmiş yorulma denklemi parametreleri Tablo 5'te özetlenmiştir.

Asfalt Türleri	Yorulma Denklemi	k	n	R2
A	y = 2.463 × 1016x−5.029​	2.463 × 1016	5.029	0.993
B	y = 1.713 × 1015x−5.120​	1.713 × 1015	5.12	0.965
C	y = 1.233 × 1019x−5.975​	1.233 × 1019	5.975	0.964

Tablo 5: Farklı WMA kullanılan asfalt karışımlarının yorulma denklemi parametreleri. Tablo 5; regresyon katsayıları ve yorulma ömrü ile yükleme koşulları arasındaki ilişkiyi tanımlamak için kullanılan model parametreleri dahil olmak üzere, farklı sıcak karışım teknolojilerine sahip asfalt karışımlarının yorulma denklemi parametrelerini özetlemektedir. Bu parametreler, yorulma performansının öngörülmesi ve farklı sıcak karışım asfalt karışımlarının yorulma direncinin karşılaştırılması için nicel bir temel sağlar.

Şekil 4, uyarlanmış yorulma modellerine dayanarak farklı WMA türlerine sahip asfalt karışımları için yorulma ömrü-birim şekil değiştirme ilişkilerini sunmaktadır. Beklendiği üzere, tüm karışımların yorulma ömrü, bitümlü kompozitlerin klasik yorulma davranışı ile uyumlu olarak, artan birim şekil değiştirme genliği ile sistematik olarak azalmaktadır. Yorulma eğrilerinin karşılaştırmalı analizi, karışımların yorulma direncinde net bir hiyerarşi olduğunu ortaya koymakta ve genel performans sıralaması Materyal C > Materyal A > Materyal B şeklinde belirlenmektedir. Bu sıralama, her bir karışımınle göçme gerçekleşmeden önce tekrarlanan yükleme döngülerini sürdürme konusundaki göreceli yeteneğini yansıtmakta ve Tablo 5'te özetlenen regresyon parametreleri ile tutarlılık göstermektedir.

Şekil 4: Farklı sıcak karışım türlerine sahip asfalt karışımların yorulma desenleri. Şekil 4'te gösterildiği gibi, tüm asfalt karışımların yorulma ömrü, gerinim seviyesinin artmasıyla birlikte azalmıştır. Üç sıcak karışımlı asfalt karışımı arasında, karışım C en yüksek yorulma direncini sergilemiş, bunu karışımlar A ve B izlemiştir. Karışım C'nin belirgin şekilde daha yüksek olan yorulma ömrü, bu sıcak karışım teknolojisinin asfalt karışımların yorulma hasarı birikimine karşı direncini etkili bir şekilde artırdığını göstermektedir. Bu şeklin daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.

Eşdeğer hava boşluğu koşulları altında, WMA teknolojisi, üretim ve sıkıştırma sıcaklıklarını yaklaşık 20–30 °C düşürerek belirgin yorulma performansı avantajları sağlar. Bu sıcaklık azalması, uzun vadeli kırılganlığın temel itici gücü olan asfalt bağlayıcıların kısa süreli oksidatif yaşlanmasını hafifletir. Bağlayıcı viskoelastisitesini ve stres dağılım kapasitesini koruyan WMA, döngüsel yükleme altında mikroçatlak oluşumunu ve ilerlemesini engeller. Sonuç olarak, kümülatif yorulma hasarı azalır ve bu da artırılmış karışım yorulma ömrü ile iyileştirilmiş kaplama dayanıklılığı ile sonuçlanır. Bu avantajlar, hizmet ömrünü uzatmak, bakım ihtiyaçlarını azaltmak ve daha dayanıklı ve maliyet etkin kaplama altyapılarının geliştirilmesini sağlamak açısından kritiktir. Bağlayıcı ölçeği ile karışım ölçeği yorulma davranışı arasındaki tutarlılığı incelemek için, Şekil 5'te gösterildiği gibi, bağlayıcı yorulma faktörü G*sin δ ile karışım yorulma ömrü N_f arasındaki korelasyonlar analiz edilmiştir. Tüm bağlayıcılar için istatistiksel olarak anlamlı bir ilişki gözlemlenmiş olup, bu durum bağlayıcı reolojik özelliklerinin karışım yorulma performansı üzerinde ölçülebilir bir etkiye sahip olduğunu göstermektedir. Özellikle, Bağlayıcı B son derece güçlü bir korelasyon sergilemekte (R² = 0.99, p < 0.001), bu da G*sin δ değerinin bu malzeme için karışım yorulma ömrünün güvenilir bir öngörücüsü olduğunu ortaya koymaktadır. Buna karşılık, Bağlayıcı A ve C nispeten daha zayıf korelasyonlar göstermekte (R² = 0.6051 ve 0.7933), bu da bağlayıcı reolojisinin tek başına bu sistemler için karışım yorulma davranışını tam olarak açıklayamayacağı anlamına gelmektedir.

Şekil 5: Asfalt yorulma faktörü G*sin δ ile karışım yorulma ömrü N_f arasındaki korelasyon. (A) Asfalt A; (B) Asfalt B; (C) Asfalt C. Şekil 5, G∗sinδ'nin karışım yorulma ömrü ile pozitif bir korelasyon gösterdiğini; en yüksek tutarlılığın Asfalt B'de, ardından Asfalt C ve A'da olduğunu belirtmektedir. Bu şeklin daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.

S-VECD (Basitleştirilmiş Viskoelastik Süreklilik Hasarı) çerçevesi kullanılarak yorumlanan LAS testlerinden elde edilen bağlayıcı hasar evrimi parametreleri ile karışım yorulma ömrü ilişkilendirilerek ek ölçekler arası doğrulama yapılmıştır. Şekil 6'da gösterildiği üzere, kademeli bağlayıcı bozunması ile karışım yorulma performansı arasında güçlü doğrusal korelasyonlar gözlemlenmektedir. Üç bağlayıcının tamamı için korelasyon katsayıları 0,9'un üzerindedir; bu durum, bağlayıcı düzeyindeki hasar özellikleri ile karışım ölçeğindeki yorulma direnci arasında sağlam ve tutarlı bir bağlantı olduğunu kanıtlamaktadır.

Şekil 6: Asfalt yorulma hasarı ile karışım yorulma ömrü N_f arasındaki korelasyon. (A) Asfalt A; (B) Asfalt B; (C) Asfalt C. Şekil 6'da gösterildiği gibi, asfalt yorulma hasarının, asfalt karışımlarının yorulma ömrü Nf ile güçlü bir pozitif korelasyon sergilediği görülmektedir. Asfalt A, B ve C için elde edilen yüksek belirleme katsayıları, yorulma hasarı parametrelerinin asfalt karışımlarının yorulma performansını etkili bir şekilde karakterize edebileceğini göstermektedir. Geleneksel bağlayıcı yorulma faktörü G∗sinδ ile karşılaştırıldığında, yorulma hasarı, asfalt karışımlarının yorulma bozulma davranışının daha doğrudan bir temsilini sunmaktadır. Bu şeklin daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.

Genel olarak, karışım ölçekli yorulma sonuçları, yorulma performansının karışım kompozisyonu, sıcak karışım teknolojisi ve bağlayıcı özelliklerinin ortak yönetimi altında olduğunu doğrulamaktadır. Konvansiyonel reolojik göstergeler belirli bağlayıcılar için sınırlı öngörü kapasitesi sağlarken, LAS–S-VECD tabanlı hasar metrikleri, karışım yorulma ömrü ile güçlü ve tutarlı korelasyonlar sergilemektedir. Bu bulgular, bağlayıcı ölçekli hasar karakterizasyonunun karışım dayanıklılığını değerlendirmek için etkili bir vekil yöntem olduğunu doğrulamakta ve performansa dayalı kaplama tasarımı için mekanik bir temel oluşturmaktadır. Üç asfalt bağlayıcının sıcak karışım modifikasyonuna verdiği belirgin şekilde farklı tepkiler, temel olarak ham petrolden türeyen kimyasal kompozisyonlarındaki ve buna bağlı olarak oluşan kolloidal yapılardaki farklılıklara bağlanabilir. Asfalt bağlayıcılar tipik olarak; aromatikler, reçineler ve satüre bileşenlerden oluşan bir malten fazı içinde dağılmış asfaltenlerden meydana gelen kolloidal sistemler olarak kabul edilir. Bu fraksiyonlar arasındaki denge, bağlayıcının sıcak karışım katkı maddeleri gibi harici modifikasyonlara karşı hassasiyetini belirler. Karamay asfaltı (Bağlayıcı A) için, nispeten yüksek reçine içeriği ve düşük parafin fraksiyonu, daha zayıf iç yapısal stabiliteye sahip, daha dağılmış bir asfalten ağına yol açar. Bu sistemde, sıcak karışım katkı maddesinin eklenmesi viskoziteyi ve moleküler mobiliteyi önemli ölçüde değiştirerek enerji sönümlemesinin artmasına ve G*sin δ değerlerinin yükselmesine neden olur. Bu durum, katkı maddesinin iç faz etkileşimini aktif olarak modifiye ederek bağlayıcıyı döngüsel deformasyona daha duyarlı hale getirdiğini ve böylece bağlayıcı ölçeğinde yorulma hasarı birikimini hızlandırdığını göstermektedir.

Buna karşılık, CNOOC kaynaklı asfalt (Bağlayıcı B), stabil bir kolloidal yapıya sahip, daha dengeli naftenik bazlı bir bileşim sergilemektedir. Bu bağlayıcıdaki asfalten–reçine dengesi, sıcak karışım katkı maddesinin penetrasyonunu ve yapısal etkisini sınırlayan nispeten sağlam bir iç ağ sağlamaktadır. Sonuç olarak, reolojik ve hasar evrim davranışlarında minimal değişiklikler gözlemlenmiş olup, bu durum katkı maddesi etkisinin büyük ölçüde bağlayıcı mikro yapısının içsel stabilitesi tarafından kısıtlandığını göstermektedir. PetroChina kaynaklı asfalt (Bağlayıcı C) için ise, polarite ile ilişkili fraksiyonların daha yüksek olması ve artan asfalten kompleksliği, daha rijit ve agregasyona eğilimli bir mikro yapı ile sonuçlanmaktadır. Bu durumda, sıcak karışım katkı maddesi, etkisinin ancak önemli miktarda hasar birikiminden sonra belirginleştiği, eşik bağımlı bir aktivasyon davranışı sergilemektedir. Bu durum, katkı maddesinin başlangıçtaki kolloidal yapı ile güçlü bir etkileşime girmediğini, aksine stres yeniden dağılım yollarını değiştirerek geç evre hasar evrim sürecini etkilediğini göstermektedir.

Genel olarak, bu sonuçlar sıcak karışım modifikasyonunun etkinliğinin evrensel olmadığını, aksine temel asfaltın içsel kolloidal stabilitesi ve kimyasal bileşimi tarafından güçlü bir şekilde belirlendiğini göstermektedir. Bu nedenle, S-VECD hasar gelişimi ve karışım yorulma performansı arasında gözlemlenen farklılıklar, üç bağlayıcının mikro yapısal heterojenliği ile doğrudan ilişkilendirilebilir; bu da hem reolojik hem de yorulma testlerinde gözlemlenen yağ kaynağına bağlı davranış için mekanistik bir açıklama sağlamaktadır.

VERİ UYGUNLUĞU:
Çalışma sırasında üretilen veya kullanılan tüm veriler, modeller ve kodlar “Ham veriler” adlı ek klasörde mevcuttur.

Tartışma

Bu çalışma, asfalt bağlayıcı hasar evrimi ile karışım yorulma performansı arasında mekanistik bir bağlantı kurmak için bağlayıcı düzeyindeki Lineer Genlik Taraması (LAS) testi ile Basitleştirilmiş Viskoelastik Süreklilik Hasarı (S-VECD) modelini ve karışım düzeyindeki dört nokta eğilme yorulma testini entegre eden, ölçekler arası bir yorulma değerlendirme çerçevesi önermektedir. Öncelikle G*·sin δ gibi ampirik reolojik göstergelere dayanan geleneksel yorulma değerlendirme yaklaşımlarının aksine, önerilen çerçeve, asfalt bağlayıcıların döngüsel yükleme altındaki içsel bozunma davranışını karakterize etmek için süreklilik hasar mekaniğinden türetilen hasar odaklı parametreleri kullanmaktadır. Asfaltın ham petrol kökenini etkileyici bir faktör olarak dahil eden bu çalışma, sıcak karışım modifikasyonunun etkinliğinin evrensel olmadığını, aksine baz bağlayıcının kimyasal bileşimine ve koloidal yapısına güçlü şekilde bağlı olduğunu ortaya koymaktadır. Bu bulgular; ham petrol kaynağı, sıcak karışım katkı maddeleri, yaşlanma duyarlılığı ve yorulma direnci arasındaki etkileşime dair yeni bakış açıları sunarak, asfalt malzeme değerlendirmesi için daha mekanistik temelli bir yaklaşım oluşturmaktadır. Önceki çalışmalar, bağlayıcı yorulma karakterizasyonu için LAS–S-VECD analizinin potansiyelini vurgulamıştır; ancak bu analizin karışım ölçeğindeki yorulma performansını tahmin etmedeki doğrudan uygulanabilirliği sürekli olarak araştırılmaktadır. Mevcut çalışma, birden fazla bağlayıcı sistemi üzerinden bağlayıcı hasar evrimi ile karışım yorulma davranışı arasındaki ölçekler arası ilişkiyi doğrulayarak bu araştırma alanına katkıda bulunmaktadır.

Önerilen çerçeve, bağlayıcı ölçekli reolojik karakterizasyon ile karışım ölçekli yapısal performans arasındaki boşluğu doldurarak asfalt yorulma mekanizmalarına dair bilimsel anlayışı geliştirmektedir. Geleneksel bağlayıcı değerlendirme yöntemleri, kompleks modül ve faz açısı gibi parametrelerin hasar evriminden ziyade öncelikle anlık viskoelastik tepkileri tanımlaması nedeniyle, yorulma hasarının kademeli birikimi hakkında genellikle sınırlı bilgi sağlar. Buna karşılık, S-VECD yaklaşımı, asfalt bağlayıcıları sürekli bozulan viskoelastik malzemeler olarak ele alır ve yorulma yüklemesi sırasında yapısal bütünlük kaybının nicel tanımlayıcılarını sunar. Bu çalışmada LAS–S-VECD parametreleri ile karışım yorulma ömrü arasında elde edilen güçlü korelasyonlar, bağlayıcı düzeyindeki hasar evriminin karışım çatlaklarının başlangıç aşamasına ilişkin anlamlı bilgiler sağlayabileceğini göstermektedir. Benzer bulgular, mekanistik hasar tabanlı parametrelerin konvansiyonel reolojik indekslere kıyasla daha gelişmiş bir öngörü kapasitesi sunabileceğini ortaya koymuştur. Bu nedenle, bu çalışma, bağlayıcı ölçekli hasar mekaniğinin performans tabanlı yol malzemesi tasarımına yönelik bir köprü görevi görebileceğine dair deneysel kanıtlar sunarak mevcut asfalt yorulma araştırmalarını genişletmektedir.

Umut verici sonuçlara rağmen, bazı sınırlamaların kabul edilmesi gerekir. İlk olarak, mevcut araştırma belirli ham petrol kaynaklarından elde edilen üç asfalt bağlayıcısı ve bir agrega gradasyonu kullanılarak yürütülmüştür; bu nedenle, önerilen ilişkinin evrenselliği, daha geniş bir bağlayıcı yelpazesi, modifikasyon teknolojileri ve karışım tasarımları kullanılarak daha fazla doğrulanmaya ihtiyaç duymaktadır. Seçilen bağlayıcılar mühendislik uygulamasında kullanılan tipik kaplama malzemelerini temsil etse de, asfalt malzemeler ham petrol kaynağı, rafinasyon süreci ve kimyasal bileşimdeki farklılıklar nedeniyle önemli değişkenlikler göstermektedir. İkinci olarak, laboratuvar yorulma testleri kontrollü sıcaklık ve yükleme koşulları altında gerçekleştirilmiştir; oysa gerçek kaplama yapıları, sıcaklık dalgalanmaları, nem sızması, trafik yükü değişkenliği ve uzun süreli yaşlanma dahil olmak üzere karmaşık çevresel faktörlere maruz kalmaktadır. Üçüncü olarak, LAS–S-VECD parametreleri karışım yorulma performansı ile güçlü korelasyonlar göstermiş olsa da, mevcut veri seti tüm asfalt sistemlerine uygulanabilecek evrensel bir öngörü modeli oluşturmak için yetersizdir. Bu nedenle, gelecekteki çalışmalar, önerilen yaklaşımın sağlamlığını ve aktarılabilirliğini daha da geliştirmek için daha geniş veri tabanlarını ve saha performans gözlemlerini kapsamalıdır.

Bağlayıcı hasar gelişimi ile karışım yorulma performansı arasındaki ilişkiyi daha ayrıye incelemek için alternatif yaklaşımlar da değerlendirilebilir. Örneğin, Fourier dönüşümlü kızılötesi spektroskopi (FTIR), nükleer manyetik rezonans (NMR) ve moleküler dinamik simülasyonu dahil olmak üzere gelişmiş kimyasal karakterizasyon teknikleri, yağ kaynağına bağlı yorulma davranışını yöneten moleküler mekanizmalar hakkında ek bilgiler sağlayabilir. Önceki çalışmalar; asfalten agregasyonu, aromatik dağılım ve polariteyle ilgili etkileşimler dahil olmak üzere asfalt moleküler yapısındaki varyasyonların, reolojik yanıtı ve yaşlanma duyarlılığını önemli ölçüde etkilediğini göstermiştir. Ek olarak, yorulma hasarı birikimi sırasında mikro yapısal gelişimi doğrudan gözlemlemek için atomik kuvvet mikroskobu (AFM) ve X-ışını tabanlı karakterizasyon yöntemleri gibi gelişmiş görüntüleme teknikleri kullanılabilir. Bu yaklaşımların LAS–S-VECD analizi ile birleştirilmesi, moleküler yapı, bağlayıcı hasar mekaniği ve makroskobik kaplama performansı arasındaki ilişkinin daha kapsamlı bir şekilde anlaşılmasını sağlayabilir.

Önerilen LAS–S-VECD tabanlı metodoloji, asfalt kaplama mühendisliği ve malzeme biliminin çeşitli alanlarında önemli potansiyel uygulamalara sahiptir. Pratik bir perspektiften bakıldığında, bu çerçeve; aday bağlayıcıların değerlendirilmesi, uygun sıcak karışım katkılarının seçilmesi ve zaman alan karışım ölçekli yorulma deneyleri gerçekleştirilmeden önce yaşlanma hassasiyetinin belirlenmesi için verimli bir tarama aracı olarak kullanılabilir. Geleneksel ampirik spesifikasyonlarla karşılaştırıldığında, önerilen yaklaşım, bağlayıcı hasar özelliklerini yapısal dayanıklılıkla doğrudan ilişkilendirerek performans odaklı kaplama tasarımı için mekanistik bir temel sağlar. Bu durum, sıcak karışım asfaltın, geri dönüştürülmüş malzemelerin ve alternatif bağlayıcıların artan kullanımının uzun vadeli performansı tahmin etmek için güvenilir yöntemler gerektirdiği sürdürülebilir kaplama teknolojileri için özellikle değerlidir. Ayrıca bu metodoloji, öngörücü modeller ve yaşam döngüsü değerlendirme çerçeveleriyle entegre edilebilen fiziksel olarak anlamlı yorulma tanımlayıcıları sağlayarak, veri odaklı kaplama tasarım sistemlerinin geliştirilmesine katkıda bulunabilir.

Gelecekteki araştırmalar, önerilen çerçevenin uygulanabilirliğini daha kapsamlı ve saha odaklı kaplama performans tahminlerine doğru genişletmeye odaklanmalıdır. Daha genel yorulma tahmin modelleri oluşturmak için farklı ham petrol kaynaklarını, polimer modifiyeli bağlayıcıları, geri dönüştürülmüş asfalt malzemelerini ve gelişmekte olan sürdürülebilir modifiyelerle kapsayan daha geniş bağlayıcı veri tabanları gelecek çalışmalara dahil edilmelidir. Ayrıca, LAS–S-VECD analizinin çok ölçekli karakterizasyon yöntemleri, yapay zeka yaklaşımları ve moleküler düzeydeki simülasyonlarla entegrasyonu, asfalt yorulma davranışının anlaşılmasını ve tahmin doğruluğunu daha da artırabilir. Laboratuvar tabanlı tahminleri gerçek servis koşulları altında doğrulamak için uzun vadeli saha izlemesi ve hızlandırılmış kaplama testleri de sürece dahil edilmelidir. Nihayetinde; mekanistik hasar modellemesinin, ileri malzeme karakterizasyonunun ve performans tabanlı tasarım stratejilerinin kombinasyonunun, daha dayanıklı, sürdürülebilir ve güvenilir asfalt kaplama sistemlerinin geliştirilmesini kolaylaştırması beklenmektedir.

Malzemeler

Bu makalede kullanılan malzemelerin listesi

Ad	Şirket	Katalog numarası	Yorumlar
Bağlayıcı A / AO, Karamay asfaltı	Karamay ham petrol kaynağı, Çin	N/A	Baz asfalt bağlayıcı
Bağlayıcı B / BO, CNOOC 36-1 asfaltı	CNOOC 36-1 açık deniz ham petrol kaynağı, Çin	N/A	Baz asfalt bağlayıcı
Bağlayıcı C / CO, PetroChina asfaltı	PetroChina / Venezuela Boscan ham petrol bazlı kaynak	N/A	Baz asfalt bağlayıcı
Evotherm M1 sıcak karışım katkısı	Ingevity / MeadWestvaco	Evotherm M1	WMA bağlayıcı hazırlama için sıcak karışım katkısı
Dinamik Kayma Reometresi	Malvern	Kinexus DSR+	DSR sıcaklık taraması ve LAS testleri için kullanılır
İnce Film Fırın Test cihazı	Shanghai Changji	SYD-0610	Kısa süreli yaşlandırma için kullanılır
Basınçlı Yaşlandırma Kabı	InstroTek	PAV-9300	Uzun süreli yaşlandırma için kullanılır
Dört nokta eğilme yorulma testi sistemi	Cooper Research Technology	SA4PT	Gerinim kontrollü karışım yorulma testleri için kullanılır
S-VECD analiz çerçevesi	veri analizi	N/A	LAS kaynaklı hasar parametrelerini hesaplamak için kullanılır
Veri analiz yazılımı	Origin	OriginPro 2024	Regresyon uydurma, korelasyon analizi ve grafikleme için kullanılır