Geopolimer katkılı bitüm ve bitümlü sıcak karışımların performans özelliklerinin yaşam döngüsü değerlendirmesi destekli analizi
The life cycle assessment supported analysis of the performance characteristics of bitumen and bituminous hot mix incorporating geopolymer
Yazar: BURAK YİĞİT KATANALP
Danışman: PROF. DR. PERVİZ AHMEDZADE
Ege Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı / İnşaat Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2023
Konu: Mühendislik Bilimleri = Engineering Sciences ; Ulaşım = Transportation ; İnşaat Mühendisliği = Civil Engineering
Dizin: Asfalt = Asphalt ; Bitüm = Bitumen ; Geopolimerler = Geopolymers ; Yaşam döngüsü = Life cycle

Özet:
Bu çalışmada ferrokrom elektrik ark fırını baca gazı tozu atığı ve uçucu kül kullanılarak üretilen geopolimerlerin bitüm modifiyeri olarak kullanımının bitüm ve bitümlü karışımların performansı üzerindeki etkileri araştırılmış, sürdürülebilir ulaşım politikaları çerçevesinde geopolimer modifiye bitümler ile üretilecek asfalt karışımların potansiyel çevresel çıktıları yaşam döngüsü değerlendirmesi (YDD) analizleri ile belirlenmiştir. Üretilen geopolimerler hem münferit hem de SBS kopolimeri ile harmanlanarak bitümlü bağlayıcıya eklenmiştir. Saf ve modifiye bitümlü bağlayıcılar üzerinde geleneksel test metotlarının yanı sıra Superpave bağlayıcı teknik şartnamesinde belirtilen deneysel prosedür uygulanmıştır. Ayrıca, bağlayıcıların yüksek sıcaklıklarda yükleme-geri toparlama döngülerindeki reolojik davranışı çoklu gerilmeli sünme geri toparlama testleri (MSCR) ile araştırılmış, biriken hasar etkisi altında yapısal bütünlüğünü koruyabilme performansı ve hizmet ömrü lineer genlik tarama testleri (LAS) ile araştırılmıştır. Bulgular geopolimerin asfalt karışım üretim sıcaklıklarına olumlu etkilerinin olduğunu, orta ve orta-yüksek sıcaklıklarda bitümün sertliğini ve deformasyon tutabilme kapasitesini arttırdığını göstermiştir. SBS-geopolimer harmanları ile modifiye edilen bitümlerde yüksek sıcaklıklarda tekerlek izi dayanımının belirgin bir şekilde arttığı belirlenmiştir. YDD analizleri incelenen kaplama şemalarında analiz süresi boyunca en yüksek çevresel yükün küresel ısınma potansiyeli olduğunu göstermiştir.

Abstract:
In this study, the effect using geopolymer materials produced from ferrochrome electric arc furnace dust waste and fly ash as a bitumen modifier on the performance of bitumen and bituminous mixtures were investigated, and the potential environmental outcomes of asphalt mixtures to be produced with geopolymer modified bitumen within the framework of sustainable transportation policies were evaluated with cradle-to-grave Life Cycle Assessment (LCA). The study incorporated geopolymers into bitumen binders, both individually and in combination with SBS copolymer. Traditional and Superpave binder tests, along with Multiple Stress Creep Recovery (MSCR) and Linear Amplitude Sweep (LAS) tests, were conducted to assess rheological behavior, structural integrity under accumulated damage, and overall performance. Results indicated positive effects on asphalt mixture production temperatures, increased hardness, and enhanced deformation retention at medium to medium-high temperatures. Furthermore, SBS-geopolymer-modified bitumen exhibited significantly improved rutting resistance at high temperatures. LCA analyses identified global warming potential as the primary environmental impact in the examined pavement schemes.