Bu çalışma, kazınmış eski asfalt kaplamanın yüksek oranlarda yeniden kullanılmasını sağlayan soğuk geri dönüştürülmüş asfalt karışımlarını; iç gözenek yapısından moleküler etkileşimlere, erken dayanım gelişiminden uzun dönem saha performansına ve yaşam döngüsü kaynaklı çevresel etkilere kadar çok ölçekli biçimde inceleyen kapsamlı bir derlemedir. Soğuk geri dönüşümde geri kazanılmış asfalt kaplama malzemesi, yani RAP, çoğunlukla bitüm emülsiyonu veya köpürtülmüş asfaltla ve bazı formülasyonlarda çimento gibi aktif dolgularla birleştirilmektedir. Karışım sıcaklığının sıcak asfalt üretimine göre düşük olması, yeni agrega ve bitüm ihtiyacının azalması ve yüksek RAP kullanımı; enerji tüketimi, sera gazı salımı ve atık miktarı açısından önemli bir potansiyel oluşturmaktadır.

Derlemenin temel sonucu, soğuk geri dönüştürülmüş asfaltın performansının tek bir bileşen oranıyla açıklanamayacağıdır. Makro ölçekte gözenek miktarı, gözeneklerin birbirine bağlanması ve agrega iskeletinin kenetlenmesi; mezo ölçekte yeni ve yaşlanmış asfalt arasındaki geçiş bölgeleri; mikro ve nano ölçekte ise moleküler difüzyon, polar etkileşimler, su molekülleri ve çimento hidratasyon ürünleri birlikte belirleyicidir. Yeni asfaltın yaşlanmış asfalt tabakasına nüfuz edebilmesi ve farklı malzemeler arasındaki ara yüzlerin sürekliliği; gerilme aktarımını, nem hasarını, yorulma ömrünü ve çatlak ilerlemesini doğrudan etkilemektedir.

Dayanım gelişimi iki ana mekanizmanın birleşimiyle açıklanmaktadır: fiziksel yoğunlaşma ve kimyasal çimentolanma. İlk aşamada agrega kenetlenmesi, sıkıştırma, su kaybı, bitüm emülsiyonunun parçalanması, asfalt filminin oluşması ve çimento hidratasyonu birlikte çalışmaktadır. Daha sonraki aşamada devam eden hidratasyon, asfalt filminin kararlı hâle gelmesi, gözeneklerin dolması ve ara yüz geçiş bölgelerinin yoğunlaşması dayanımı istikrarlı hâle getirmektedir. Çalışma, ilk dayanım artışının büyük bölümünün ilk birkaç gün içinde gerçekleştiğini; ilerleyen kür süresinin ise ağırlıklı olarak yapısal kararlılık sağladığını bildirmektedir.

Derlemede bir araya getirilen çalışmalar, RAP oranının çoğu uygulamada yaklaşık %60-80 aralığında performans dengesi sağlayabildiğini göstermektedir. Ancak bazı bölümlerde RAP oranının %70’i aşmaması önerilirken bazı deneylerde %80, %90 veya %100 RAP ile olumlu sonuçlar bildirilmiştir. Bu farklılık, tek bir evrensel RAP oranı bulunmadığını; yaşlanma seviyesi, agrega dağılımı, bağlayıcı, su, sıkıştırma ve kullanım tabakasının birlikte değerlendirilmesi gerektiğini göstermektedir.

Yaşam döngüsü analizlerinde, incelenen örneklerden birinde sıcak asfalt karışımının enerji tüketimi yaklaşık 300 MJ/t iken soğuk yerinde geri dönüşüm için yaklaşık 170 MJ/t değerine ulaşılmıştır. Aynı karşılaştırmada sera gazı salımı sıcak asfalt için yaklaşık 23,5 kg CO₂ eşdeğeri/t, soğuk yerinde geri dönüşüm için yaklaşık 14 kg CO₂ eşdeğeri/t olarak bildirilmiştir. Ancak farklı saha projelerinde daha yüksek mutlak enerji ve emisyon değerleri elde edilmiştir. Bu nedenle sonuçlar, proje sınırları, nakliye mesafesi, bağlayıcı üretimi, çimento miktarı ve kullanılan ekipman dikkate alınmadan birbirleriyle doğrudan karşılaştırılmamalıdır.

Türkiye açısından: Çalışma; Türkiye’de karayolu bakım ve rehabilitasyonu, kazınmış asfalt malzemesinin yeniden kullanılması, kırsal ve bölünmüş yol iyileştirmeleri, belediye yol üstyapıları ve düşük sıcaklıklı asfalt teknolojileri açısından doğrudan araştırma değeri taşımaktadır. Türkiye’de uygulama için farklı iklim bölgelerindeki RAP yaşlanma düzeylerinin belirlenmesi, yerli agrega ve bitüm emülsiyonlarıyla karışım tasarımı, optimum su ve çimento miktarının saha koşullarında doğrulanması, donma-çözülme ve sıcak-nemli iklim deneyleri, ağır taşıt yükleri altında yorulma ve tekerlek izi testleri, yerli sıkıştırma ekipmanlarıyla deneme kesimleri ve Türkiye’ye özgü yaşam döngüsü emisyon faktörlerinin kullanılması gerekir. Çalışmadan Türkiye’de bütün yollar için geçerli tek bir RAP, çimento, su veya emülsiyon oranı; doğrudan maliyet tasarrufu; mevcut şartnamelere otomatik uygunluk ya da yüzey tabakasında güvenli kullanım sonucu çıkarılamaz.

Soğuk geri dönüştürülmüş asfalt karışımı nedir?

Soğuk geri dönüştürülmüş asfalt karışımı, mevcut asfalt kaplamanın kazınmasıyla elde edilen geri kazanılmış asfalt malzemesinin yeni bağlayıcı, su, gerektiğinde yeni agrega ve aktif dolgularla düşük sıcaklıkta yeniden karıştırılmasıyla üretilen yol malzemesidir. Çalışmada bu malzeme için CRAM kısaltması, geri kazanılmış asfalt kaplama için ise RAP kısaltması kullanılmaktadır.

İki temel bağlayıcı yaklaşımı öne çıkmaktadır:

• Bitüm emülsiyonu: Bitüm damlacıklarının su içinde dağıtıldığı bağlayıcı sistemidir. Suyun uzaklaşması ve emülsiyonun parçalanmasıyla agrega yüzeyinde asfalt filmi oluşur.
• Köpürtülmüş asfalt: Sıcak bitüme az miktarda su verilerek geçici olarak hacmi artırılan ve işlenebilirliği yükseltilen bağlayıcıdır.

Soğuk geri dönüşüm, merkezi bir tesiste veya mevcut yol üzerinde yerinde gerçekleştirilebilir. Soğuk yerinde geri dönüşümde kazıma, karıştırma, bağlayıcı ekleme, serme ve sıkıştırma işlemleri yol güzergâhında yürütülür. Bu yaklaşım, malzemenin uzun mesafelerde taşınmasını azaltabilir. Bununla birlikte ekipman, hava koşulları, mevcut kaplamanın nemi ve malzeme değişkenliği daha büyük önem kazanmaktadır.

Çalışma neden çok ölçekli bir yaklaşım kullanmaktadır?

CRAM, yalnızca agrega ve asfaltın karıştırıldığı homojen bir malzeme değildir. Eski agrega çevresindeki yaşlanmış asfalt tabakası, yeni asfalt, yeni agrega, çimento tanecikleri, hidratasyon ürünleri, su ve hava boşlukları aynı yapı içinde bulunmaktadır. Bu bileşenlerin etkileri farklı ölçekte ortaya çıkar:

Çalışmanın 6. sayfasındaki Şekil 1, bu üç yapısal ölçeği dayanım oluşumu, laboratuvar performansı, saha performansı ve yaşam döngüsü değerlendirmesiyle birleştiren genel inceleme çerçevesini göstermektedir.

Makro ölçekte gözenekler neden önemlidir?

X-ışını bilgisayarlı tomografi, numuneyi kesmeden iç yapının üç boyutlu biçimde görüntülenmesini sağlar. Çalışmanın 7. sayfasındaki Şekil 2’de tarama, görüntü bölütleme, hava boşluklarının modellenmesi ve agrega-asfalt fazlarının ayrılması gösterilmektedir.

Gözeneklerin yalnızca toplam oranı değil, boyutu, biçimi, konumu ve birbirleriyle bağlantısı da performansı etkiler. Birbirine bağlı büyük gözenekler:

• Suyun malzeme içinde ilerlemesini kolaylaştırabilir.
• Agrega ve harç ara yüzlerinde gerilme yığılmasına neden olabilir.
• Yorulma çatlaklarının ilerleyebileceği zayıf yollar oluşturabilir.
• Malzemenin yoğunluğunu ve yük aktarım kapasitesini azaltabilir.

İncelenen çalışmalar, daha dengeli tane dağılımı ve uygun miktarda ince agreganın büyük boşlukları azaltabildiğini göstermektedir. Ancak çok ince bir dağılım tekerlek izi direncini düşürebilir; çok kaba dağılım ise yorulma ve çatlak direncini zayıflatabilir. Bu nedenle tane dağılımı, tek bir performans özelliğini en üst düzeye çıkarmak yerine çatlama, yorulma ve kalıcı deformasyon arasında denge kuracak biçimde seçilmelidir.

Yüksek RAP oranı ile gözenek yapısı arasındaki ilişki bütün çalışmalarda aynı değildir. Bazı deneylerde %100 RAP daha yüksek toplam gözeneklilikle birlikte daha küçük gözenekler ve olumlu yorulma davranışı oluştururken başka araştırmalarda yüksek RAP oranı düzensiz tane dağılımına, zayıf kaplamaya ve ara yüz süreksizliğine neden olmuştur. Sonuç, RAP’ın kaynağına, parçalanma derecesine, eski asfaltın kümelenmesine ve karıştırma yöntemine bağlıdır.

Mezo ölçekte hangi ara yüzler bulunmaktadır?

Çalışmanın 13. sayfasındaki Şekil 3, CRAM içinde tek bir ara yüz yerine birbirine bağlı çok sayıda geçiş bölgesi bulunduğunu göstermektedir:

• Yeni asfalt ile yaşlanmış asfalt arasındaki ara yüz.
• Yeni asfalt ile yeni agrega arasındaki ara yüz.
• Yaşlanmış asfalt ile eski agrega arasındaki ara yüz.
• Yaşlanmış asfalt ile yeni agrega arasındaki ara yüz.
• Çimento hidratasyon ürünleri ile asfalt filmi arasındaki ara yüz.

Bu bölgeler birlikte ara yüz geçiş bölgesi, yani ITZ olarak değerlendirilmektedir. Ara yüzün gözenekli, kesintili veya gevşek olması çatlak başlangıcını kolaylaştırabilir. Daha yoğun ve sürekli bir ara yüz ise gerilme aktarımını, nem direncini ve yorulma performansını geliştirebilir.

Çimento hidratasyonu sonucunda oluşan kalsiyum silikat hidrat jelleri, yani C-S-H, gözenekleri doldurabilir ve agrega-asfalt sistemi çevresinde ağ benzeri bir yapı oluşturabilir. Bununla birlikte fazla çimento, elastik asfalt fazına göre daha kırılgan bir iskelet oluşturarak büzülme gerilmelerini ve çatlak riskini artırabilir.

Yeni ve yaşlanmış asfalt gerçekten bütünüyle karışmakta mıdır?

RAP taneciklerinin çevresindeki yaşlanmış asfalt tabakası homojen değildir. Yüzeye yakın bölümler daha fazla yaşlanmış olabilir ve tabakanın içinde derinliğe bağlı bir özellik gradyanı bulunabilir. Yeni asfalt molekülleri yaşlanmış tabakaya difüzyonla ilerler; ancak bu süreç her zaman tam bir karışım meydana getirmez.

Çalışmanın 18. sayfasındaki Şekil 4’te yeni asfalt, yaşlanmış asfalt, agrega, çimento ve su için kullanılan moleküler modeller gösterilmektedir. Moleküler dinamik çalışmalarına göre yeni ve yaşlanmış asfaltın birleşmesinde van der Waals kuvvetleri ile polar etkileşimler etkilidir. Sıcaklığın artması moleküler hareketi ve difüzyonu kolaylaştırabilir; su ise bağlanma bölgeleri için rekabet ederek ara yüz enerjisini ve yapışmayı zayıflatabilir.

SBS polimeri, su bazlı epoksi, atık bitkisel yağ ve gençleştiriciler gibi değiştiricilerin yaşlanmış asfalt kümelerini yeniden dağıtabildiği veya moleküller arasındaki hareketliliği artırabildiği bildirilmiştir. Ancak bu katkıların uygun miktarı, RAP’ın yaşlanma derecesine ve hedef performansa göre değişmektedir.

Dayanım hangi mekanizmayla oluşmaktadır?

Derleme, CRAM’ın kayma dayanımını Mohr-Coulomb ölçütüyle açıklamaktadır:

\[ \tau = c + \sigma \tan \phi \]

Burada:

• τ, kayma dayanımıdır.
• c, kohezyondur.
• σ, normal gerilmedir.
• φ, içsel sürtünme açısıdır.

Kohezyon; asfalt filmi, çimento hidratasyon ürünleri ve ara yüz bağlanmasından kaynaklanır. σ tan φ bileşeni ise agrega taneciklerinin kenetlenmesi, yüzey sürtünmesi ve iskelet yapısıyla ilişkilidir. CRAM’ın dayanımı, esnek asfalt bağlanması ile daha rijit mineral-hidratasyon iskeletinin birlikte çalışmasına bağlıdır.

Dört aşamalı dayanım gelişimi

Çalışmanın 23. sayfasındaki Şekil 5, dayanım gelişimini dört aşamada özetlemektedir:

1. Karıştırma: RAP, yeni agrega, emülsiyon damlacıkları, su ve çimento fiziksel olarak temas eder. Dayanım ağırlıklı olarak agrega kenetlenmesinden gelir.
2. Sıkıştırma: Tanecikler arasındaki mesafe azalır, temas noktaları çoğalır ve ilk hidratasyon ürünleri küçük boşluklara yerleşir.
3. Erken kür: Emülsiyon damlacıkları birleşerek sürekli asfalt filmine dönüşür. Su kaybı, hidratasyon ve ara yüz bağlanması hızlı dayanım artışı sağlar.
4. Uzun dönem kür: Asfalt filmi kararlı hâle gelir, hidratasyon devam eder, artık gözenekler dolar ve ara yüz geçiş bölgeleri yoğunlaşır.

İlk 24 saatte asfalt damlacıklarının birleşmesi ve hidratasyon ürünlerinin oluşması kritik görülmektedir. Çalışmanın 25. sayfasındaki Şekil 6’da 0,5, 2, 5, 8 ve 24 saatlik mikroyapı değişimleri gösterilmekte; başlangıçtaki ayrı emülsiyon damlacıklarının sürekli asfalt filmine dönüşmesi izlenmektedir.

Bazı araştırmalarda suyun yaklaşık %70’inin ilk üç gün içinde uzaklaştığı ve en hızlı dayanım artışının bu dönemde gerçekleştiği bildirilmiştir. Beş günden sonra dayanım artış hızı yavaşlamakta; 15-30 günlük süreçte devam eden hidratasyon ve gözenek dolumu daha çok yapısal kararlılığa katkı sağlamaktadır.

Çimento miktarı neden dikkatli seçilmelidir?

Çimento, erken dayanımı ve nem direncini geliştirebilir. Çalışmada derlenen bazı deneylerde çimento oranı %0’dan %3’e çıkarıldığında yedi günlük dolaylı çekme dayanımının yaklaşık 0,1 MPa’dan 0,8 MPa’ya yükseldiği bildirilmiştir.

Genel sentezde yaklaşık %1,5-2,0 çimento, dayanım ile deformasyon yeteneği arasında makul bir denge olarak sunulmaktadır. Çimento miktarı arttıkça:

• C-S-H ve etringit gibi hidratasyon ürünleri gözenekleri doldurabilir.
• Agrega iskeleti ve asfalt filmi arasında rijit bir bağ ağı oluşabilir.
• Dolaylı çekme dayanımı ve nem direnci artabilir.

Ancak fazla çimento:

• Karışımı kırılganlaştırabilir.
• Kurutma ve sıcaklık büzülmesini artırabilir.
• Yorulma ömrünü ve düşük sıcaklık çatlak direncini düşürebilir.
• Yaşam döngüsü karbon salımını yükseltebilir.

Bu nedenle çalışmadaki yaklaşık %2 önerisi bir şartname değeri değil, farklı araştırmaların ortak eğilimini ifade etmektedir.

RAP miktarı için tek bir optimum oran var mıdır?

Hayır. Derlemede farklı koşullarda %20’den %100’e kadar RAP kullanılan araştırmalar bulunmaktadır. Yazarlar sonuç bölümünde %60-80 RAP’ın çoğu durumda dengeli performans sağlayabildiğini belirtmektedir. Ancak aynı çalışmanın ayrıntılı değerlendirme bölümünde genel bir önlem olarak RAP oranının %70’i aşmaması da önerilmiştir.

Bu farklılığın nedenleri şunlardır:

• RAP’ın yaşlanma derecesi ve eski bağlayıcının sertliği.
• RAP kümelerinin gerçek tane boyutu ile eleme sonucunda görünen sözde tane boyutu arasındaki fark.
• Yeni asfaltın RAP yüzeyini kaplama oranı.
• İnce ve kaba agrega dengesi.
• Stres düzeyi ve hedeflenen yorulma-tekerlek izi dengesi.
• Bağlayıcı, çimento, su ve sıkıştırma yöntemi.

Bazı çalışmalarda düşük gerilme düzeyinde %90 RAP daha yüksek yorulma ömrü verirken yüksek gerilmede %80 RAP daha iyi sonuç vermiştir. Başka araştırmalarda RAP oranı %70’in üzerine çıktığında dinamik kararlılık ve dolaylı çekme dayanımı azalmıştır. Bu nedenle RAP oranı yalnızca geri dönüşüm hedefiyle belirlenmemeli, performans ve ara yüz karakterizasyonuyla birlikte seçilmelidir.

Tane dağılımının etkisi

İnce tane dağılımı daha geniş özgül yüzey ve daha sürekli asfalt-agrega teması sağlayabilir. Bu durum gözenek miktarını azaltabilir, çatlak direncini ve nem dayanımını iyileştirebilir. Buna karşılık ince karışımlar yüksek sıcaklıkta kalıcı deformasyona daha duyarlı olabilir.

Kaba tane dağılımı güçlü bir taş iskeleti ve tekerlek izi direnci oluşturabilir; ancak büyük ve bağlantılı gözenekler ile kesintili ara yüzler yorulma çatlaklarını kolaylaştırabilir. Derleme, orta veya sürekli tane dağılımının çoğu durumda dayanım ile uzun dönem dayanıklılık arasında daha dengeli sonuç verdiğini belirtmektedir.

Bağlayıcı türü ve miktarı

Katyonik bitüm emülsiyonları, mineral agrega yüzeylerine adsorpsiyon yeteneği nedeniyle sıklıkla tercih edilmektedir. Yüksek viskoziteli ve yavaş parçalanan emülsiyon, asfaltın RAP yüzeyine yayılması için daha fazla zaman sağlayabilir. Orta hızda veya çok hızlı parçalanan emülsiyon ise erken su çıkışına ve yetersiz kaplamaya neden olabilir.

İncelenen çalışmalarda emülsiyon miktarı çoğunlukla %3,2-5,0 aralığındadır ve yaklaşık %4 bağlayıcı içeriği sıkça uygun değer olarak bildirilmiştir. Yetersiz miktarda bağlayıcı ince ve kesintili film oluşturabilir. Fazla bağlayıcı ise:

• Agrega iskeletini yağlayarak taş temasını azaltabilir.
• Serbest asfalt miktarını ve gözenekliliği artırabilir.
• Tekerlek izi direncini düşürebilir.
• Sıkıştırma ve işlenebilirliği olumsuz etkileyebilir.

SBS ile değiştirilmiş emülsiyonlar elastik bir ağ oluşturarak çatlak ilerlemesini geciktirebilir. Su bazlı epoksi sistemleri yeni-eski asfalt ve asfalt-agrega ara yüzlerinde çapraz bağlı yapı oluşturabilir. Ancak fazla epoksi işlenebilirliği azaltabilir ve karışımı aşırı rijit hâle getirebilir.

Dolgu, lif ve gençleştirici katkılar

Bu miktarlar birbirinden farklı malzeme ve deney koşullarından alınmıştır. Aynı formülasyonda birlikte kullanılmaları hâlinde etkileşimleri ayrıca doğrulanmalıdır.

Karışım suyu neden kritik bir değişkendir?

Su, bir yandan çimento hidratasyonu için gereklidir; diğer yandan emülsiyonun dağılmasını, agrega yüzeyinin ıslanmasını, karışım direncini ve sıkıştırmayı etkiler. Yetersiz su:

• Çimento hidratasyonunu sınırlandırabilir.
• Emülsiyon ve agregaların düzgün dağılmasını engelleyebilir.
• Sıkıştırma için gerekli yağlama etkisini azaltabilir.

Fazla su ise:

• Buharlaşma ve kür süresini uzatabilir.
• Daha fazla ve daha bağlantılı gözenek oluşturabilir.
• Agrega iskeletini gevşetebilir.
• Asfalt-agrega ara yüzünde geçici su filmi oluşturarak yapışmayı azaltabilir.

Derlemede farklı sistemler için yaklaşık %3,5-5,3 aralığında optimum su değerleri bildirilmiş, çoğu sentezde %4,2-5,3 aralığı öne çıkarılmıştır. Ancak RAP’ın depolama sırasında taşıdığı doğal nem, toplam su hesabına dâhil edilmediğinde gerçek su miktarı tasarım değerinden yüksek olabilir.

Çalışmanın 42. sayfasındaki Şekil 13, kür sırasında su miktarı ile dolaylı çekme dayanımı arasındaki ilişkiyi, farklı nem seviyelerindeki mikroçatlakları ve su filmi içeren moleküler modelleri göstermektedir. Bulgular, suyun etkisinin doğrusal olmadığını ve yalnızca toplam oranla açıklanamayacağını göstermektedir.

Sıkıştırma yöntemi performansı nasıl değiştirir?

Sıkıştırma, agrega temasını, gözenek dağılımını, asfalt filminin yerini ve hidratasyon ürünlerinin ara yüzlerdeki yoğunluğunu belirler. Çalışmanın 45. sayfasındaki Şekil 14, Marshall, Superpave döner sıkıştırma, titreşim, statik yük ve saha silindiri gibi yöntemleri karşılaştırmaktadır.

Derlemede Superpave döner sıkıştırma ve dikey titreşim yöntemi, bazı çalışmalarda Marshall yöntemine göre daha yoğun ve daha homojen numuneler üretmiştir. Döner ve dikey titreşim yöntemleriyle gözenekliliğin yaklaşık %12’den %9-10 düzeylerine indirilebildiği bildirilmiştir.

Dikey titreşim yöntemiyle hazırlanan numunelerin mekanik özellikleri ile saha karotları arasında %90’ın üzerinde korelasyon ve bazı deneylerde %36-325 daha uzun yorulma ömrü rapor edilmiştir. Buna karşılık titreşimli sıkıştırma köpürtülmüş asfalt içeren bazı karışımlarda agrega kaybı veya ara yüz zayıflaması oluşturmuştur.

İkincil sıkıştırma, trafik altında gerçekleşen sonradan yoğunlaşmayı laboratuvarda taklit etmeyi amaçlamaktadır. Bazı çalışmalarda ikincil sıkıştırma gözenekliliği %7-9 düzeylerine indirmiş ve saha sonuçlarına yakın performans üretmiştir. Ancak aşırı sıkıştırma agrega kırılması, çimento iskeletinin hasarı ve iç mikroçatlaklar oluşturabilir.

Mikrodalga destekli kür

Mikrodalga işlemi, asfalt ve mineral bileşenleri hacimsel olarak ısıtarak emülsiyonun parçalanmasını, suyun uzaklaşmasını ve çimento hidratasyonunu hızlandırmayı amaçlamaktadır. Çalışmanın 49. sayfasındaki Şekil 15, mikrodalga sıcaklık dağılımını, işlem öncesi ve sonrası mikroyapıyı ve dayanım değişimlerini göstermektedir.

Belirli laboratuvar deneylerinde:

• 700 W güçte 7-15 dakika işlemle toplam boşluk hacmi %27-32 azalmıştır.
• Küçük gözeneklerin miktarı %96’dan fazla azaltılmıştır.
• 800 W ve 15 dakikalık işlem sonrasında üç günlük dolaylı çekme dayanımında yaklaşık 16 kat artış bildirilmiştir.
• Yedi günlük nem dayanımı göstergeleri %10-20, dinamik kararlılık %150-300 artmıştır.
• Elektrik ark ocağı cürufu içeren bir karışımda dayanım geri kazanımı %366’ya kadar yükselmiş ve enerji tüketimi %36-41 azalmıştır.

Bu yüksek oranlar farklı başlangıç dayanımlarına sahip belirli laboratuvar numunelerine aittir. Büyük ölçekli yol yapımında aynı performansın elde edilebilmesi için ısıtma homojenliği, penetrasyon derinliği, hareketli ekipman tasarımı, enerji kaynağı ve uzun dönem yaşlanma etkileri doğrulanmalıdır.

Uzun dönem saha performansı

CRAM çoğunlukla temel veya alt temel tabakalarında kullanılmakta ve su girişini sınırlamak için sıcak asfalt tabakası ya da koruyucu kaplama altında bırakılmaktadır. Yüzey tabakasında doğrudan kullanımı hâlen sınırlıdır.

Çalışmanın 51. sayfasındaki Şekil 16, farklı üstyapı tabakalarını, saha ve laboratuvar numunelerinin kırılma yüzeylerini ve mekanik performanslarını karşılaştırmaktadır. Derlemede aktarılan bir saha çalışmasında:

• Saha CRAM numunelerinin çekme dayanımı 1,2 MPa’nın üzerine çıkmıştır.
• Laboratuvar numunelerinde yaklaşık 0,6-0,8 MPa değerleri elde edilmiştir.
• 20.000 yük çevriminden sonra saha numunesinin kalıcı şekil değiştirmesi 0,4 × 10^-3 olmuştur.
• Laboratuvar CRAM numunesinde 0,8 × 10^-3, sıcak asfalt numunesinde ise 1,2 × 10^-3 değerleri bildirilmiştir.

Saha numunelerindeki daha güçlü davranış; yerinde sıkıştırma, trafik kaynaklı ikincil yoğunlaşma ve uzun süre devam eden çimento hidratasyonuyla açıklanmıştır. Ancak trafik ve iklim etkileri her projede olumlu değildir. Sıcak ve nemli bölgelerde daha yüksek düzgünsüzlük değerleri, soğuk ve kuru bölgelerde ise farklı tekerlek izi davranışları gözlenmiştir. Bu nedenle tabaka kalınlığı ve bağlayıcı seçimi iklime göre uyarlanmalıdır.

Yaşam döngüsü değerlendirmesi

Çalışma, bir ton asfalt karışımının üretimi, taşınması ve serilmesini işlevsel birim olarak kullanan yaşam döngüsü çalışmalarını incelemektedir. Çoğu değerlendirme ham madde üretimi, nakliye, karışım üretimi ve yapım aşamalarını içeren beşikten tesis çıkışına veya benzer sınırlı sistem sınırlarına dayanmaktadır.

Ham madde üretiminden kaynaklanan emisyon şu biçimde hesaplanmıştır:

\[ C_1 = \sum m_i \gamma_i \]

Burada m_i, i’nci ham maddenin kütlesini; γ_i, ham maddenin karbon emisyon faktörünü ifade eder.

Nakliye yakıt tüketimi:

\[ e_i = (1+\alpha)m_i l_i O_i \]

şeklinde verilmiştir. Burada α boş dönüş katsayısını, l_i taşıma mesafesini ve O_i birim mesafedeki yakıt tüketimini göstermektedir.

Nakliye kaynaklı karbon salımı:

\[ C_2 = \sum e_i \gamma_i \]

Yapım makinelerinin enerji tüketimi:

\[ e_i = T_i EF \]

Yapım kaynaklı karbon salımı:

\[ C_3 = \sum e_i EF^T \]

Bakım-onarım emisyonu:

\[ C_4 = \sum n_i e_i \]

Toplam yaşam döngüsü emisyonu ise:

\[ C_{\mathrm{total}} = C_1 + C_2 + C_3 + C_4 \]

şeklinde ifade edilmiştir.

Tablodaki iki veri grubu farklı çalışmalardan gelmektedir. Mutlak değerlerin farklı olması, sistem sınırı, malzeme üretimi, enerji kaynağı, nakliye ve ekipman varsayımlarının sonuç üzerindeki etkisini göstermektedir.

55. sayfadaki Şekil 17’de köpürtülmüş asfaltlı uygulamanın çevresel etki puanı 2,03 Pt’den 1,88 Pt’ye, toplam maliyeti ise 392,8 CNY’den 285,8 CNY’ye düşürdüğü bir proje karşılaştırması aktarılmıştır. Yaklaşık %1,5 gibi sınırlı bir miktarda kullanılmasına rağmen çimento, yüksek üretim emisyonu nedeniyle önemli bir karbon odağı olarak belirlenmiştir.

Şekillerin temel mesajları

• Şekil 1, sayfa 6: Çok ölçekli yapı, dayanım, performans ve yaşam döngüsü arasındaki inceleme çerçevesi.
• Şekil 2, sayfa 7: X-CT ile gözenek, agrega ve asfalt fazlarının üç boyutlu ayrılması.
• Şekil 3, sayfa 13: Yeni ve eski asfalt ile farklı agregalar arasındaki çoklu ara yüzler.
• Şekil 4, sayfa 18: Moleküler dinamik modelleri ve RAP çevresindeki tabakalı yaşlanmış asfalt yapısı.
• Şekil 5, sayfa 23: Karıştırmadan uzun dönem küre uzanan dört aşamalı dayanım modeli.
• Şekil 6, sayfa 25: Asfalt filmi ve hidratasyon ürünlerinin zamanla ara yüzü yoğunlaştırması.
• Şekil 7, sayfa 26: Çimento, emülsiyon, sıcaklık, süre ve su miktarının erken dayanım üzerindeki etkileri.
• Şekil 8, sayfa 27: Kür süresiyle makro dayanım ve mikroyapı gelişimi.
• Şekil 9-10, sayfa 30-31: RAP kümelenmesi, gözenek yapısı, dinamik kararlılık ve yorulma performansı.
• Şekil 11, sayfa 35: SBS, silan, çimento hidratasyonu ve bağlayıcı türleriyle ara yüz güçlendirme yolları.
• Şekil 12, sayfa 39: Çimento, uçucu kül ve liflerin mikroyapı ve çatlak davranışına etkisi.
• Şekil 13, sayfa 42: Nem, mikroçatlaklar ve asfalt-agrega ara yüzündeki su filmi.
• Şekil 14, sayfa 45: Farklı laboratuvar ve saha sıkıştırma yöntemlerinin karşılaştırılması.
• Şekil 15, sayfa 49: Mikrodalga ile emülsiyon parçalanması, gözenek incelmesi ve hızlandırılmış dayanım.
• Şekil 16, sayfa 51: Saha tabaka yapısı ve laboratuvar-saha performans farkları.
• Şekil 17, sayfa 55: Enerji, sera gazı, çevresel etki ve maliyet karşılaştırmaları.

Çalışmanın güçlü yönleri

• CRAM’ı yalnızca karışım oranlarıyla değil, makrodan nano ölçeğe uzanan birleşik bir yapıyla açıklamaktadır.
• X-CT, SEM, AFM, moleküler dinamik, mekanik deney, saha izleme ve LCA sonuçlarını aynı çerçevede toplamaktadır.
• Erken ve uzun dönem dayanım mekanizmalarını birbirinden ayırmaktadır.
• RAP, bağlayıcı, çimento, su, lif, gençleştirici ve sıkıştırma etkilerini geniş tablolarla karşılaştırmaktadır.
• Laboratuvar sonuçları ile saha davranışı arasındaki farklılıklara dikkat çekmektedir.
• Enerji ve karbon yararlarının yanında çimento ve katkı üretiminin çevresel yükünü de göstermektedir.
• Köpürtülmüş asfalt mekanizmaları, RAP nemi ve çok ölçekli modelleme gibi açık araştırma boşluklarını belirtmektedir.

Çalışmanın sınırlılıkları

• Çalışma hakem değerlendirmesinden geçmemiş bir preprinttir.
• Derleme için kullanılan veri tabanları, arama terimleri ve tarama tarihleri belirtilmemiştir.
• Dâhil edilen çalışmalar için kalite veya yanlılık değerlendirmesi yapılmamıştır.
• Çalışma seçim akışı ve dışlama nedenleri verilmemiştir.
• Meta-analiz yapılmamış, farklı yöntemlerdeki sayılar doğrudan birleştirilmemiştir.
• Önerilen RAP, su, bağlayıcı ve katkı oranları farklı karışım ve iklimlerden elde edilmiştir.
• %60-80 RAP önerisiyle bazı bölümlerdeki en fazla %70 önerisi tam olarak uzlaştırılmamıştır.
• Nem etkisine ilişkin bazı mikroyapı gözlemleri ile genel dayanım eğilimleri karmaşıktır ve tek bir optimum değere indirgenemez.
• Soğuk yerinde geri dönüşüm, merkezi tesis geri dönüşümü, emülsiyon ve köpürtülmüş asfalt sistemlerinin sonuçları her zaman aynı deney koşullarına dayanmamaktadır.
• LCA çalışmalarının sistem sınırları, elektrik ve yakıt kaynakları ile nakliye varsayımları farklıdır.
• Yazarların da belirttiği gibi köpürtülmüş asfalt sistemlerinin dayanım oluşumu, çimento-asfalt-su etkileşimleri ve RAP’ın doğal nemi yeterince açıklanmamıştır.
• Türkiye’ye ait malzeme, saha, iklim, maliyet veya yaşam döngüsü verisi bulunmamaktadır.

Çalışma neyi desteklemektedir?

Çalışma, soğuk asfalt geri dönüşümünün yüksek RAP kullanımıyla yeni malzeme tüketimini azaltabilecek ve uygun proje koşullarında enerji ile sera gazı salımını düşürebilecek bir yol rehabilitasyon yaklaşımı olduğunu desteklemektedir. Ayrıca performansın gözenek yapısı, ara yüz sürekliliği, yeni-eski asfalt uyumluluğu, çimento hidratasyonu, karışım suyu, sıkıştırma ve kürün eş zamanlı kontrolüne bağlı olduğunu göstermektedir.

Çalışma neyi kanıtlamamaktadır?

Çalışma, bütün yollar için %60-80 RAP’ın kesin optimum olduğunu, yaklaşık %2 çimento veya %4 emülsiyonun her malzemede en iyi sonucu vereceğini, mikrodalga işleminin saha ölçeğinde aynı dayanım artışını oluşturacağını ya da soğuk geri dönüşümün her koşulda sıcak asfalttan daha düşük yaşam döngüsü emisyonuna sahip olduğunu kanıtlamamaktadır. Derleme ayrıca CRAM’ın doğrudan yüzey tabakasında, yoğun trafik altında veya bütün iklimlerde ek doğrulama yapılmadan kullanılabileceği sonucunu desteklememektedir.

Çalışmanın Yöntemi ve Bulguları

İnceleme türü

Bu çalışma, soğuk geri dönüştürülmüş asfalt karışımları üzerine yayımlanmış deneysel, sayısal, moleküler, saha ve yaşam döngüsü araştırmalarını çok ölçekli başlıklar altında birleştiren tematik ve eleştirel bir literatür derlemesidir. Özgün bir deney, saha uygulaması veya yeni veri seti sunmamaktadır.

Çalışmanın veri erişimi bildiriminde araştırma için yeni veri kullanılmadığı belirtilmiştir. Literatür sentezi şu ana eksenlere göre düzenlenmiştir:

1. Makro, mezo ve mikro/nano ölçekte yapısal özellikler.
2. Dayanım oluşum mekanizması ve zaman içindeki gelişimi.
3. RAP, tane dağılımı, bağlayıcı, dolgu ve katkı etkileri.
4. Karışım suyu, sıkıştırma ve mikrodalga işlemi gibi süreç değişkenleri.
5. Uzun dönem saha performansı.
6. Enerji, sera gazı, çevresel etki ve maliyet içeren yaşam döngüsü değerlendirmeleri.

Kanıt sentezinde kullanılan yöntemler

Derleme yönteminin eksikleri

Çalışmada aşağıdaki sistematik derleme bileşenleri yer almamaktadır:

• Tarama yapılan bibliyografik veri tabanları.
• Arama sözcükleri ve Boolean arama dizgileri.
• Literatür taramasının başlangıç ve bitiş tarihleri.
• Dil, yayın türü veya çalışma tasarımı ölçütleri.
• Tekrarlanan kayıtların nasıl ayıklandığı.
• Başlık, özet ve tam metin eleme akışı.
• Dâhil edilen çalışmaların kalite puanlaması.
• Yayın yanlılığı değerlendirmesi.
• Meta-analiz ve ortak etki büyüklüğü hesabı.

Bu nedenle çalışma geniş kapsamlı olmakla birlikte “sistematik derleme” olarak adlandırılmamalıdır.

Ana mühendislik bulgularının özeti

Gelecek araştırma gereksinimleri

• Gözenek, ara yüz ve moleküler yapı arasında ölçülebilir çok ölçekli modeller kurulmalıdır.
• Çimento hidratasyon ürünlerinin moleküler dinamik modelleri standartlaştırılmalıdır.
• Su göçü, hidratasyon, emülsiyon parçalanması ve asfalt filmi oluşumu aynı zaman bağımlı modelde birleştirilmelidir.
• Köpürtülmüş asfaltlı CRAM’ın dayanım oluşumu daha ayrıntılı incelenmelidir.
• RAP’ın görünen tane boyutu, yaşlanma gradyanı ve doğal nemi sınıflandırılmalıdır.
• Düşük karbonlu bağlayıcı ve dolgu sistemleri geliştirilmelidir.
• Laboratuvar sıkıştırmasıyla saha silindirleri arasında parametrik eşleştirme yapılmalıdır.
• Elektromanyetik ve mikrodalga destekli kür yöntemleri saha ölçeğinde doğrulanmalıdır.
• Farklı iklim ve trafik sınıfları için hizmet ömrü tahmin modelleri geliştirilmelidir.
• Yaşam döngüsü değerlendirmelerine bakım, performans kaybı, yeniden geri dönüşüm ve düşük karbonlu çimento alternatifleri eklenmelidir.

Kaynak ve Yöntem Notu

Çalışmanın tam özgün adı:Cold-recycled asphalt mixtures: Multiscale structure, strength formation, performance, and life-cycle sustainability

Yazarlar ve sıraları: Xingmin Liang; Yunchong Wei; Xin Yu; Yongjun Meng; Lijian Huang; Jiale Mo; Jinghao Huang.

Eşit katkılı yazar bilgisi: Çalışmada eşit katkılı veya ortak birinci yazar bilgisi belirtilmemiştir.

Sorumlu yazarlar: Xingmin Liang ve Yongjun Meng.

Yazar-kurum eşleşmesi:

1. Xingmin Liang: School of Civil Engineering and Architecture, Guangxi University, Nanning, Guangxi, Çin.
2. Yunchong Wei: School of Civil Engineering and Architecture, Guangxi University, Nanning, Guangxi, Çin.
3. Xin Yu: School of Vehicle and Traffic Engineering, Taiyuan University of Science and Technology, Taiyuan, Shanxi, Çin.
4. Yongjun Meng: School of Civil Engineering and Architecture, Guangxi University, Nanning, Guangxi, Çin.
5. Lijian Huang: School of Civil Engineering and Architecture, Guangxi University, Nanning, Guangxi, Çin.
6. Jiale Mo: School of Civil Engineering and Architecture, Guangxi University, Nanning, Guangxi, Çin.
7. Jinghao Huang: School of Civil Engineering and Architecture, Guangxi University, Nanning, Guangxi, Çin.

Kaynak türü: Çok ölçekli yapı, dayanım, laboratuvar ve saha performansı ile yaşam döngüsü değerlendirmelerini birleştiren tematik/narratif derleme preprinti.

Hakemlik durumu: Çalışma hakem değerlendirmesinden geçmemiştir.

Yayın platformu: SSRN.

Platform sağlayıcısı: Elsevier SSRN Preprint Services.

SSRN kayıt numarası: 7196900.

DOI:10.2139/ssrn.7196900

Resmî bağlantı:SSRN kayıt sayfası

Yayın yılı: 2026.

Dergi: Hakemli bir dergi sürümü doğrulanmamıştır.

Özgün dergi yayınevi: Hakemli bir dergi veya dergi yayınevi bulunmamaktadır. SSRN, araştırmaların hakem değerlendirmesi öncesinde paylaşılabildiği bir preprint platformudur.

İnceleme yöntemi: Çalışma, literatürü çok ölçekli yapı, dayanım oluşumu, malzeme ve yapım değişkenleri, saha performansı ve yaşam döngüsü başlıklarında tematik olarak karşılaştırmıştır. Sistematik tarama protokolü, çalışma seçme akışı veya meta-analiz verilmemiştir.

Veri erişimi: Yazarlar, araştırmada yeni veri kullanılmadığını bildirmiştir.

Finansman: Çalışma; Guangxi Doğa Bilimleri Vakfı 2025GXNSFBA069084 ve 2026GXNSFAA00641077 numaralı destekleri, Çin Ulusal Doğa Bilimleri Vakfı 52408474 numaralı desteği ve Guangxi Lisansüstü Eğitim Yenilik Projesi YCSW2026113 tarafından desteklenmiştir.

Çıkar çatışması: Yazarlar çalışmayı etkileyebilecek bilinen bir mali çıkar veya kişisel ilişki bildirmemiştir.

Yazar katkıları: Xingmin Liang özgün taslak, yöntem ve kavramsallaştırma; Yunchong Wei metin inceleme-düzenleme, veri düzenleme ve kavramsallaştırma; Xin Yu ile Yongjun Meng metin inceleme-düzenleme ve veri düzenleme; Lijian Huang, Jiale Mo ve Jinghao Huang metin inceleme-düzenleme görevlerini üstlenmiştir.

Bu Türkçe açıklama, yüklenen çalışmanın bütün ana metni, 17 şekli, 10 tablosu, formülleri, sonuç ve gelecek perspektifleri ile yazar bildirimleri incelenerek hazırlanmıştır. Bilimsel bulgular yalnızca çalışmada sentezlenen araştırmalara dayandırılmıştır. Dış kaynaklar yalnızca SSRN kaydı, DOI, platform ve hakemlik durumunun bibliyografik doğrulaması için kullanılmıştır.

Sonuçlar, çalışmanın sistematik tarama protokolü içermemesi, farklı deney ve saha koşullarındaki araştırmaları anlatısal biçimde bir araya getirmesi, bazı öneri aralıklarının kendi içinde farklılaşması ve Türkiye’ye ait doğrudan doğrulama bulunmaması dikkate alınarak yorumlanmalıdır.