Long-term mechanical and physical behavior of rural concrete roads: A case study from Trabzon

Mehmet Tevfik Seferoğlu; Fatma Lermioğlu

Makale detayları

Long-term mechanical and physical behavior of rural concrete roads: A case study from Trabzon

Yazarlar:

Mehmet Tevfik Seferoğlu | Fatma Lermioğlu

Yayıncı:

Gumushane University

Ana Başlıklar:

Ulaştırma Mühendisliği

Dergi:

Gümüşhane Üniversitesi Fen Bilimleri Dergisi Vol.15 Issue 3, pp.866-882

Belge Tipi:

Makale

Yayın Tarihi:

9/2025

Belge Dili:

İngilizce

Document ID (Org No.):

2001358149

pISSN:

2146-538X

Anahtar kelimeler:

Özet:

 This study evaluates the long-term mechanical and physical performance of rural concrete pavements-defined as two-lane, unreinforced jointed plain concrete pavements constructed with a C25 mix design, an average slab thickness of 1820 cm, serving low-to-moderate traffic volumes 500 vehiclesday, 10 heavy vehicles, and built directly over compacted granular subgrade-using cylindrical core samples extracted from five neighborhoods in Trabzon, Türkiye: Çal, Gökçeler, Derecik, Çiğdemli, and Yolgören. Laboratory tests included compressive strength, splitting tensile strength, elastic modulus, capillary water absorption, and abrasion resistance. Yolgören exhibited the most severe deterioration, with a 34.84 loss in compressive strength, the lowest tensile strength, and the highest abrasion loss 0.088, primarily attributed to poor drainage and heavy traffic. Derecik showed 22.18 strength loss and the lowest elastic modulus 14.9103 MPa, likely due to weak subgrade and freeze-thaw cycles. Çal displayed moderate strength but had the highest capillarity coefficient and significant stiffness reduction elastic modulus: 15.7103 MPa, indicating high porosity and freeze-thaw damage. Çiğdemli performed best in surface durability, with the lowest abrasion loss 0.026 and satisfactory elastic modulus. Gökçeler presented a rare case of strength gain 0.85 and retained acceptable stiffness, though minor surface wear abrasion loss: 0.038 was observed. These findings demonstrate that mix design alone does not guarantee long-term durability in rural pavements. Site-specific factors-such as curing effectiveness, drainage planning, subgrade preparation, and climate-must be considered in pavement design. A context-sensitive, performance-based approach is recommended for the sustainable development of rural road infrastructure.

 This study evaluates the long-term mechanical and physical performance of rural concrete pavements-defined as two-lane, unreinforced jointed plain concrete pavements constructed with a C25 mix design, an average slab thickness of 1820 cm, serving low-to-moderate traffic volumes 500 vehiclesday, 10 heavy vehicles, and built directly over compacted granular subgrade-using cylindrical core samples extracted from five neighborhoods in Trabzon, Türkiye: Çal, Gökçeler, Derecik, Çiğdemli, and Yolgören. Laboratory tests included compressive strength, splitting tensile strength, elastic modulus, capillary water absorption, and abrasion resistance. Yolgören exhibited the most severe deterioration, with a 34.84 loss in compressive strength, the lowest tensile strength, and the highest abrasion loss 0.088, primarily attributed to poor drainage and heavy traffic. Derecik showed 22.18 strength loss and the lowest elastic modulus 14.9103 MPa, likely due to weak subgrade and freeze-thaw cycles. Çal displayed moderate strength but had the highest capillarity coefficient and significant stiffness reduction elastic modulus: 15.7103 MPa, indicating high porosity and freeze-thaw damage. Çiğdemli performed best in surface durability, with the lowest abrasion loss 0.026 and satisfactory elastic modulus. Gökçeler presented a rare case of strength gain 0.85 and retained acceptable stiffness, though minor surface wear abrasion loss: 0.038 was observed. These findings demonstrate that mix design alone does not guarantee long-term durability in rural pavements. Site-specific factors-such as curing effectiveness, drainage planning, subgrade preparation, and climate-must be considered in pavement design. A context-sensitive, performance-based approach is recommended for the sustainable development of rural road infrastructure.

 This study evaluates the long-term mechanical and physical performance of rural concrete pavements-defined as two-lane, unreinforced jointed plain concrete pavements constructed with a C25 mix design, an average slab thickness of 1820 cm, serving low-to-moderate traffic volumes 500 vehiclesday, 10 heavy vehicles, and built directly over compacted granular subgrade-using cylindrical core samples extracted from five neighborhoods in Trabzon, Türkiye: Çal, Gökçeler, Derecik, Çiğdemli, and Yolgören. Laboratory tests included compressive strength, splitting tensile strength, elastic modulus, capillary water absorption, and abrasion resistance. Yolgören exhibited the most severe deterioration, with a 34.84 loss in compressive strength, the lowest tensile strength, and the highest abrasion loss 0.088, primarily attributed to poor drainage and heavy traffic. Derecik showed 22.18 strength loss and the lowest elastic modulus 14.9103 MPa, likely due to weak subgrade and freeze-thaw cycles. Çal displayed moderate strength but had the highest capillarity coefficient and significant stiffness reduction elastic modulus: 15.7103 MPa, indicating high porosity and freeze-thaw damage. Çiğdemli performed best in surface durability, with the lowest abrasion loss 0.026 and satisfactory elastic modulus. Gökçeler presented a rare case of strength gain 0.85 and retained acceptable stiffness, though minor surface wear abrasion loss: 0.038 was observed. These findings demonstrate that mix design alone does not guarantee long-term durability in rural pavements. Site-specific factors-such as curing effectiveness, drainage planning, subgrade preparation, and climate-must be considered in pavement design. A context-sensitive, performance-based approach is recommended for the sustainable development of rural road infrastructure.

 Bu çalışma, kırsal beton kaplamaların uzun dönemli mekanik ve fiziksel performansını değerlendirmektedir. Bu çalışmada kırsal beton kaplama, C25 karışım tasarımıyla inşa edilmiş, ortalama 1820 cm plak kalınlığına sahip, iki şeritli, donatısız ve derzli düz beton kaplamalar; düşük ila orta trafik hacmine 500 araçgün, 10dan az ağır taşıt hizmet veren, doğrudan sıkıştırılmış granüler zemin üzerine inşa edilen yollar olarak tanımlanmaktadır. Çalışmada Trabzon, Türkiyenin Çal, Gökçeler, Derecik, Çiğdemli ve Yolgören mahallelerinden alınan silindirik karot numuneleri kullanılmıştır. Laboratuvar testleri kapsamında basınç dayanımı, yarmada çekme dayanımı, elastisite modülü, kapiler su emme kapasitesi ve aşınma direnci ölçümleri gerçekleştirilmiştir. Yolgören, 34,84lük basınç dayanımı kaybı, en düşük çekme dayanımı ve en yüksek aşınma kaybı 0,088 ile en ciddi bozulmayı sergilemiştir; bu durumun temel nedeni yetersiz drenaj ve yoğun trafik yüküdür. Derecik 22,18 oranında dayanım kaybı ve en düşük elastisite modülü 14,910³ MPa ile zayıf zemin ve donma-çözülme döngülerinden olumsuz etkilenmiştir. Çal bölgesi orta düzeyde bir dayanım göstermiştir; ancak en yüksek kapilarite katsayısı ve belirgin bir rijitlik azalması elastisite modülü: 15,710³ MPa ile yüksek poroziteye ve donma-çözülme kaynaklı hasarlara işaret etmektedir. Çiğdemli, en düşük aşınma kaybı 0,026 ve tatmin edici elastisite modülü ile yüzey dayanımı açısından en iyi performansı göstermiştir. Gökçeler ise nadir rastlanan bir dayanım artışı 0,85 sergilemiş ve kabul edilebilir düzeyde rijitlik değerini korumuştur; ancak yüzeyde hafif aşınma belirtileri 0,038 gözlemlenmiştir. Bu bulgular, yalnızca karışım tasarımının kırsal beton kaplamalarda uzun vadeli dayanıklılığı garanti edemeyeceğini ortaya koymaktadır. Kür koşulları, drenaj planlaması, zemin hazırlığı ve iklim gibi saha-özgül faktörlerin tasarım sürecinde mutlaka dikkate alınması gerekmektedir. Kırsal yol altyapısının sürdürülebilir gelişimi için bağlama duyarlı, performans odaklı bir yaklaşım önerilmektedir.

Makale detayları

Long-term mechanical and physical behavior of rural concrete roads: A case study from Trabzon

Yazarlar:

Mehmet Tevfik Seferoğlu | Fatma Lermioğlu

Yayıncı:

Gumushane University

Ana Başlıklar:

Ulaştırma Mühendisliği

Dergi:

Gümüşhane Üniversitesi Fen Bilimleri Dergisi Vol.15 Issue 3, pp.866-882

Belge Tipi:

Makale

Yayın Tarihi:

9/2025

Belge Dili:

İngilizce

Document ID (Org No.):

2001358149

pISSN:

2146-538X

Abrasion resistance

Compressive strength

Concrete pavement

Elastic modulus

Rural roads

Splitting tensile strengthAşınma direnci

Basınç dayanımı

Beton kaplama

Elastisite modülü

Kırsal yollar

Yarmada çekme dayanımı

Sayı

Makale detayları

Yazarlar: Mehmet Tevfik Seferoğlu | Fatma Lermioğlu

Yayıncı: Gumushane University

Ana Başlıklar: Ulaştırma Mühendisliği

Dergi: Gümüşhane Üniversitesi Fen Bilimleri Dergisi Vol.15 Issue 3, pp.866-882

Belge Tipi: Makale

Yayın Tarihi: 9/2025

Belge Dili: İngilizce

Document ID (Org No.): 2001358149

pISSN: 2146-538X

Sayı

Yazarlar:

Mehmet Tevfik Seferoğlu | Fatma Lermioğlu

Yayıncı:

Gumushane University

Ana Başlıklar:

Ulaştırma Mühendisliği

Dergi:

Gümüşhane Üniversitesi Fen Bilimleri Dergisi Vol.15 Issue 3, pp.866-882

Belge Tipi:

Makale

Yayın Tarihi:

9/2025

Belge Dili:

İngilizce

Document ID (Org No.):

2001358149

pISSN:

2146-538X