In this study, low temperature cracking of asphalt concrete is investigated based on a laboratory experimental program including the design variables of aggregate type, gradation, asphalt content, binder grading, binder modification, and the experimental variables of cooling rate, and specimen size. The design of experiment is proposed according to the fractional factorial design principles to reduce the required number of test specimens. Mix designs are performed according to the Superpave mix design guidelines using materials obtained from the Turkish General Directorate of High-ways. In the course of this study, a test setup for thermal stress restrained specimen test for asphalt concrete is developed and used successfully to test a number of as-phalt concrete beam specimens. The same setup is also used for measuring the glass transition temperatures to obtain various thermo-volumetric properties of mixtures. Statistical methods are used to identify the effect of experimental variables on frac-ture strength, fracture temperature and other dependent variables obtained from the testing program. Statistical models are also developed to predict the fracture strength, fracture temperature and other thermo-volumetric properties of mixtures. Results of analyses show that aggregate type, binder modification, and asphalt content signifi-cantly affect both the fracture strength and fracture temperature of asphalt concrete. While the glass transition temperature is affected by only aggregate type, coefficients of contraction before and after the glass transition temperature are not influenced by any of the experimental variables. The results of this study provide an important basis to prevent low temperature cracking in asphalt concrete pavements.

Bu çalışmada asfalt betonunda oluşan düşük sıcaklık çatlağı, tasarım parametreleri olarak agrega cinsi, gradasyon, bitüm oranı, bitüm derecesi, bitüm modifikasyonu ve deneysel değişkenler olarak da soğutma hızı ve numune boyutu dikkate alınarak irdelenmektedir. Deney tasarımı, gerekli numune sayısının azaltılması için kesirli faktöriyel tasarım yöntemi olarak önerilmektedir. Karışım tasarımları Superpave karışım tasarım şartnamelerine uygun olarak Karayolları Genel Müdürlüğünden elde edilen malzemeler ile yapılmaktadır. Bu çalışma kapsamında, sıcaklık gerilmeleri sınırlandırılmış numune test cihazı geliştirilmekte ve birçok prizmatik asfalt beton numunesinin deneylerinde başarıyla kullanılmaktadır. Aynı deney düzeneği kullanılarak karışımların çeşitli termo-hacimsel özelliklerinin elde edilmesi için camsı geçiş sıcaklık deneyleri de yapılmaktadır. İstatistiksel yöntemler kullanılarak deney değişkenlerinin çatlama dayanımı, çatlama sıcaklığı ve diğer bağımlı değişkenler üzerindeki etkileri belirlenmektedir. Çatlama dayanımı, çatlama sıcaklığı ve diğer termo-hacimsel özelliklerin tahmini için istatistiksel modeller kurulmaktadır. Analiz sonuçları agrega cinsinin, bitüm modifikasyonun ve bitüm oranının asfalt betonu çatlama dayanımı ve çatlama sıcaklığı üzerinde ciddi etkisi olduğunu göstermektedir. Camsı geçiş sıcaklığının yalnızca agrega cinsinden etkileniyor olmasına rağmen, camsı geçiş sıcaklığından önce ve sonraki büzülme katsayıları hiçbir deneysel değişkenlerden etkilenmemektedir. Bu çalışmanın sonuçları, asfalt beton yollarda oluşan düşük sıcaklık çatlaklarının önlemesi için önemli bir zemin sağlamaktadır.