*Karayolu üst yapıları genel olarak; esnek üst yapılar (asfalt yollar) ve rijit üst yapılar (Beton yollar) olmak üzere iki grupta değerlendirilmektedir. Esnek üst yapılar (asfalt yollar) ülkemizde uzun yıllardan beri uygulanan bir kaplama türüdür. Beton yollar ise gelişmiş ülkelerde geniş bir kullanım alanına sahip olmasına karşın Türkiyede henüz deneme safhasındadır. Bakım giderleri çok az olan ve daha uzun süre hizmet veren beton yollar, günümüzde asfalt yollara oranla daha ekonomik bir çözüm getirmektedir.
Beton Yollar
Çimento betonu ile yapılan kaplamalara "Beton Yollar" denir. Beton yolların yapısal ömrü uzundur, uzun yıllar bakım onarım gerektirmeden kullanılabilirler, her mevsimde, her hava koşulunda yapılabilirler. Yol kaplaması olarak betonun görevi, trafikten gelen şiddetli tekil yükleri tabana
iletmek ve bu sırada tabanın deforme olmamasını sağlamaktır. Bu durum, betonun rijitliğinden yararlanmak sonucunu doğurur. Beton, çekme direnci
düşük olan bir yapı malzemesidir. Betonda deformasyonlar ile gerilmeler arasındaki bağıntı lineer değildir. Ayrıca, yükler kalktıktan sonra bir süre,
betonda kalıcı deformasyonlar görülür. Daha sonra beton yavaş yavaş ilk duruma döner. Bir tekerlek yükü bir beton plak üzerinden geçerken çekme, basınç ve eğilme gerilmeleri oluşur. Tekerlek geçtikten sonra gerilmeler yön değiştirerek kaybolur. Özellikle yoğun ağır taşıt trafiği taşıyan bir beton yolda bu gerilme değişmeleri kısa zaman aralıkları ile sürekli olarak kendini gösterir. Bu durumda, beton plakta çekme ile basınç arasında değişen sürekli gerilmeler oluşur, bu da zamanla malzemenin yorulmasına neden olur. O halde bu tip gerilmelerin, betonun sürekli direncinin çok altında bulunması gerekir. Diğer malzemeler gibi beton da sıcaklığın artmasına veya azalmasına bağlı olarak genişlemekte veya büzülmektedir. Buna ek olarak kaplamaların alt ve üst yüzeyleri günlük ve mevsimlik sıcaklık ve nemlilik farkları nedeniyle eğilme ve bükülmelere uğrar.
Beton yolların tarihi
İlk olarak Romalılar M.Ö. I. yüzyılda yollarda taşları birbirine bağlamak için puzzolanik bağlayıcılar kullanmışlardır. Çok eskiye dayanan bu örnekten
sonra beton yollar konusunda gelişmeler 19. yüzyılın sonlarına dayanmaktadır. İlk beton yollar ABD'de yapılmıştır. 1891 yılında Ohio'da bir sokak bilinen en eski beton yoldur.
Sırf 1960'lar ve 1970'lerde ABD'de 70.000 km'lik bir beton yol ağı bitirilmiştir. Önce ABD'de başlayan bu gelişmeler Almanya, Belçika ve Japonya'da da gerçekleşmiştir.
Demiryollarının uzunlukları AB ülkeleri ortalamalarına göre oldukça kısa olması, aynı zamanda işletme yetersizlikleri de yolcu ve yük taşımasının neredeyse tamamının karayollarına yığılmasına neden olmuştur. Tüm ulaştırma içinde karayollarının hem yük taşımasında hem de yolcu taşımasındaki payı %95'tir. Gözlenen diğer bir durum ise Türkiye'de yollarda ağır taşıt oranının çok yüksek olmasıdır. (Türkiye'de %40, AB ülkelerinde %10 dolayında).
Tanımlar:
Bu bölüm içerisinde, üstyapı tipi seçimi metodolojisi konusu için gerekli tanımlar verilecektir
Üst Yapı: Trafik yükünü taşımak üzere tesviye yüzeyine (taban zemini üzerine) yerleştirilen tabakalı yol yapısıdır.
Esnek Üst Yapı: Devamlı olarak her noktada taban yüzeyi ile sıkı temas sağlayan ve yükleri taban yüzeyine dağıtan bir üstyapı şeklidir.
Rijit Üst Yapı: Oldukça yüksek eğilme direncine sahip ve portlant çimentosundan yapılmış tek tabakalı plak vasıtasıyla yükleri taban zeminine
dağıtan üstyapı tipi.
Taban Zemini: Tesviye yüzeyi altında kalan, yarma veya dolgularda üstyapıyı taşıma gücüne etkisi olabilecek bir derinliğe kadar devam eden malzeme.
Üst Yapı: Trafik yükünü taşımak üzere tesviye yüzeyine (taban zemini üzerine) yerleştirilen tabakalı yol yapısıdır.
Esnek Üst Yapı: Devamlı olarak her noktada taban yüzeyi ile sıkı temas sağlayan ve yükleri taban yüzeyine dağıtan bir üstyapı şeklidir.
Taban Yüzeyi: Yol üstyapısı ve banketlerin oturduğu yol altyapı zemininin üst düzeyi.
Alt Temel: Temel tabakasının taşımak üzere taban zemini üzerine yerleştirilen, granülometrisi ve plastisite özellikleri belirli granüler malzemeden oluşmuş üstyapı tabakası.
Temel: Alt temel veya taban üzerine hesaplanan bir kalınlıkta inşa edilen, belirli fiziksel özelliklere sahip tabaka veya tabakalar, temel tabakasının
kaplamayı taşımak, gerilmeleri yaymak, iyi bir drenaj temin etmek ve don etkisini azaltmak gibi işlevleri vardır.
Kaplama Tabakası: Üstyapının en üst tabakası olup genellikle asfalt betonu veya yüzeysel kaplamadan oluşur ve kaymaya, trafiğin aşındırmasına ve
iklim koşullarının ayrıştırma etkisine karşı koyar.
Seçme Malzeme: Genellikle yol dolgularında taban zeminini oluşturmak üzere yol yarmasından veya ödünç ocaklarından elde edilen uygun özellikteki
doğal malzeme.
Rijit Üst Yapıların Üstünlükleri Ve Sakıncaları:
Rijit üstyapıların üstünlükleri ve sakıncaları incelenirken, esnek üstyapılarla karşılaştırılarak varılan sonuçlar da belirtilecektir.
Rijit üst yapıların üstünlükleri;
1) Kayma sürtünme katsayılar yüksektir. Kaymaya karşı direnci fazladır. Güven vericidir. Boyuna sürtünme katsayısı 0,70; enine sürtünme katsayısı
0,65 civarındadır. Ayrıca, ıslak oldukları zaman, sürtünme katsayısının küçülmesi diğer plastik bağlayıcılarla yapılan, kaplamalara göre daha azdır.
Yol yüzeyi düz olduğundan yağış sulan kolay akar ve yüzey çabuk kurur.
2) Yuvarlanma sürtünme katsayısı, dolaysıyla harekete karşı direnci düşüktür. Vasıtaların yıpranması azalır, mekanik Ömürleri artar. Motordan
tekerleklere aktarılan kuvvet düzenli olacağından yağ ve yakıt masraf: azalır. Bandaj ve lastik aşınması az olur. Ekonomiktir.
3) Dayanıklı bir kaplama tipidir. Dayanma bakımından her türlü etkiye karşı koyacak şekilde hazırlanabilirler. Çatlama oluşmasını önlemek için çelik
donatı kullanılabilir. Kaplama çatlasa bile çelik donatı sayesinde, çekme gerilmeleri taşınabilir. Çelik donatı uygulanabilen yegane kaplama tipidir.
4) Yüksek kalitesi dikkate alındığında, beton asfalt, parke kaplamalar gibi eşdeğer kaplamalardan daha ekonomiktir.
5) Gürültüsüz ve tozsuzdur. Işığı az emer. Yüzey pürüzlülüğü az olduğu için yüksek hızda az gürültü yapar. Yüzeyin dayanıklılığı malzemelerin ufalanıp toz haline dönüşmesini önler. Açık rengi sayesinde gece kolay görünür. Islak olduğu zaman daha tehlikeli far ışığı yansımalarına sebep olmaz. Bu olay trafik güvenliği açısından önem taşır.
6) Gereği gibi bakıma tabi tutulduklarında tam bir yüzey geçirimsizliği
sağlarlar
7) Gerekli önlemler alındığında zayıf zeminler üzerinde de iyi hizmet görebilirler.
8) Özenle inşa edilen bir beton kaplamanın bakım masrafları Beton Asfalt kaplamalara oranla daha düşüktür. İyi yapılmış beton yolların hiç bir yüzey
bakımı olmadan 20 sene kullanılmaları mümkündür.
9) Plastik bağlayıcılarla yapılan yollarda çok görülen öndülasyonlar beton yollarda görülmez. Sürtünme katsayısı yüksek olduğundan, plastik kaplamalara göre daha dik eğimlere uygulanabilir.
10) Temel görevi yapabilir. Uzun süre kullanıldıktan sonra yüzey çok bozulacak olursa, basit bir tamirle diğer kaplamalara (parke veya asfalt)
temel görevi yapabilir.
Diğer kaplama tiplerine göre en önemli özelliklerinden biri de temel ve aşınma tabakasının aynı malzemeden ve genellikle tek tabaka halinde
yapılabilmesidir. Ancak bu halde, aşınma tabakasında görülecek herhangi bir bozukluk, beton yol döşemesinin temel ile birlikte değiştirilmesini gerektirir. Hâlbuki temel tabakasının hizmet süresi çok uzun olabilir. Ekonomik düşünceler beton yolu iki tabaka halinde yapmak gereğini ortaya çıkarmıştır. Böylelikle, üst kısmı oluşturan aşınma tabakasının gerek malzeme kalitesine gerekse yapım yöntemine çok özen göstererek hizmet süresinin uzaması sağlanır.
11) Türkiye'nin birçok bölgesinde beton dökümü için inşaat mevsimi daha uzun sürelidir. Asfalt betonunun aksine ıslak zemine de döküm yapılabilir.
12) Betonda kullanılan çimentonun hammaddesi tamamen yerlidir. Ayrıca, çimento fabrikaları %100'e yaklaşan oranda yerli kaynaklarla
gerçekleştirilebilmektedir.
Rijit üst yapıların sakıncaları;
1) Projede veya inşaatta yapılacak küçük bir hata veya ihmal, trafikle ilgili olmadan, kaplamanın çabuk harap olmasına yol açan çatlakların oluşmasına sebep olabilir. Priz arasındaki rötre ve diğer ısı değişiklikleri çatlakların oluş nedenlerindendir. Trafik etkileri olmadan da, don olaylarının tekrarlanması durumunda, çatlamış olan kaplama tamamen harap olabilir.
2) Yapım sırasında ve beton prizini tamamlayıncaya kadar yol trafiğe kapalı kalacaktır. Bu süre ise yaklaşık olarak bir ay kadardır. Tamir ve bakım
işlemeleri yapılırken de aynı sakınca ortaya çıkmaktadır. Çabuk sertleşen (supercement) çimento kullanılarak bekleme süresi kısaltabilir veya iki ayrı
şerit halinde yapım sürdürülerek bir şerit kısmen trafiğe açık tutulabilir.
3) Asfalt betonunun aksine trafik altında çalışmaya elverişli değildirler. Trafiğe açık bir yolda uygulanmaları durumunda servis yolu inşasını gerektirirler ki bu küçük oranda bile olsa bir takım masraf ve güçlükler doğurur.
4) Beton yollar alt tesisler bakımından güçlük yaratır. Beton yolların yapımından sonra doğal gaz kanalizasyon, su, telefon tesislerinin yapım ve
tamirleri çok güçlükle yapılır. Yeraltı tesislerinde oluşacak arızaların yerlerini bulmak güçtür. Arıza giderildikten sonra, beton yolların tamir edilen kısımları zayıf kalır. Buna karşılık, suyu geçmemesinin ve homojen olmasının sonucu olarak trafik yük ve sarsıntılarını, titreşim etkilerini her tarafa yayması dolayısıyla beton kaplamalar en iyi koruyucu tabaka görevini yaparlar.
5) Açık rengi dolayısıyla güneşte göz kamaştırmalarına sebebiyet verir. Betona boya karıştırılıp renkli yol yapılarak bu sakıncaları giderilebilir.
6) Derzlerin varlığı ve kaplama yüzeyinde kaymaya karşı direnç sağlanması için oluşturulan yivler gürültü yapmakta ve sürüş konforunu azaltmaktadır.
7) Derzlerin yapımı ve bakımı büyük özen ve deneyim gerektirmektedir.
8) Aşınma etkisi ile kaygan hale gelir. Ancak aşınma, uygun malzeme kullanılarak geciktirilebilir. Ayrıca her tip kaplamada bu sakınca vardır.
9) Temel ve Aşınma tabakası aynı cins malzemeden oluştuğu için, eskiden mevcut bir yolun kalitesinin iyileştirilmesinde ekonomik olarak kullanılamaz.
10) Rijit üst yapıların diğer önemli bir sakıncası da, küçük periyotlu (örneğin günlük) ısı değişikliklerin kaynaklanan, plak içi sıcaklık eşitsizliğidir. Güneş ışığına doğrudan maruz kalan plağın üst yüzeyi alt yüzeye kıyasla daha çabuk ısınır. Isı yükselmesi yavaş yavaş derinliklere doğru iner. Alt yüzeyin sıcaklık derecesi maksimum değerine üst yüzeyden bir kaç saat sonra erişir. Döşemenin kalınlığında ve ısında durumuna göre, plağın alt ve üst yüzeyleri arasındaki sıcaklık farkı 30 °C'ye kadar çıkabilir. Bu durum sonucu iki tip gerilme doğuşu görülür yani sıcaklığın yükselmesi halinde, üst yüzey alt yüzeyden sıcak olacağından plak kabarır, ortası yükselir ve üst kısım çekmeye ait kısmı basınca maruz kalır. Betonun elastisite modülünün E:100 000 kg/cm2 dilitasyon derzleri arasındaki uzaklığın 30 m olması halinde, 30°C lik bir fark için basınç gerilmelerinin değeri 2030 kg/cm2 ye
ulaşabilmektedir. Kaplamanın üst ve alt kısımlarındaki nem farkından da buna benzer gerilmeler doğar.
Bitümsüz hafif kaplamalı ve stabilize yollar:
Bu tip yollar günlük trafik hacmi birkaç yüz araç olan yollarda uygulanır. Ayrıca daha fazla trafik geçiren yollarda alt temel tabakası olarak kullanılırlar.
Kum kil yollar; Yapay olarak kum ve kil tabakasının yüzeyde oluşturulmasıyla yapılır.
Çakıl Yollar; Genellikle yapımdan hemen sonra bitümlü bir aşınma tabakasıyla örtülürler.
Stabilize yollar; Kum ve çakılın granülometrik bileşimi bağlayıcı özellikli zemin ve nem tutucu tuzla yol her türlü hava koşullarında kararlı hale gelir.
Yüzeysel (sathi) kaplamalar:
Bağlayıcılar ve agrega yol yüzeyine ayrı ayrı serilir. Sıkıştırılır. Karıştırma söz konusu değildir. Trafik yoğunluğu günlük 1000 araca kadar olan yollara
uygulanır.
Hafif bitümlü kaplamalar:
Beton asfalt: sıcak karışımlıdır, kalitelidir ve yoğun trafikte de uygulanır.
Kaynak:
http://tr.wikipedia.org/wiki/Asfalt http://www.asmud.org.tr/asfalt.php?sayfa=28 http://www.duzce.edu.tr/~serkansubasi/Projeler/Betonyolproje.pdf Düzenleme: Hakan Öztürk.