Bitümlü sıcak karışımlar için yeni bir işlenebilirlik yönteminin araştırılması
Investigation of a new workability method for hot mix asphalts
Yazar: ENGİN YENER
Danışman: DOÇ. DR. SİNAN HINISLIOĞLU
Atatürk Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2010
Konu: Matematik = Mathematics

Özet:
Bitümlü sıcak karışımların (BSK) karıştırma ve sıkıştırma sıcaklıkları asfaltın viskozitesine göre belirlenmektedir. Agrega özellikleri göz önüne alınmadan belirlenen bu sıcaklık değerleri ihtiyaç duyulandan 10-30ºC daha yüksek çıkabilmektedir. Bu çalışmada klasik yöntemin sakıncalarını kaldıran bir yöntem geliştirilmiştir. Bu yöntemde, karıştırma şartları sabit tutulmuş ve değişik sıcaklıklarda üretim yapılarak asfaltın agrega tanelerini tamamen sarabildiği sıcaklık değeri aranmıştır. Ayrıca nominal maksimum agrega boyutu, iri agregadaki kırmataş oranı, tane dağılım tipi ve asfalt sınıfının uygun bir karıştırma için gereken sıcaklığa etkileri incelenmiştir. Geliştirilen yöntem ile bulunun sıcaklık değerleri, klasik yönteme göre ortalama 13ºC daha düşük çıkmıştır. Her iki yöntemle bulunan sıcaklıklarda Marshall ve Superpave numuneleri üretilerek karşılaştırmalar yapılmıştır. Kıyaslanan karışımların benzer hacimsel özellikler sergilediği ve her iki yöntemle elde edilen optimum bitüm oranlarının birbirine yakın olduğu görülmüştür. Ek olarak, karıştırma sıcaklığını tahmin etmek için regresyon ve Yapay Sinir Ağları (YSA) yöntemi ile 0,99 belirleme katsayısına sahip 2 adet güvenilir istatistik model kurulmuştur. Sahip olduğu daha düşük standart hatadan dolayı, YSA modeli önerilmiştir. Viskozite yöntemi yerine bu çalışmada önerilen yöntemin kullanılması durumunda, BSK üretim maliyetleri azaltılarak dünyada 4,3x1012 kcal/yıl enerji tasarruf edilebileceği ve üretim sırasında sıcak karışımdan havaya salınan zararlı gazların yarı yarıya azaltılabileceği görülmüştür.

Abstract:
Mixing and compaction temperatures of Bituminous Hot Mixtures (BHM) are determined according to the bitumen viscosity. These temperature values, determined without considering the aggregate properties, can be 10 to 30ºC higher than the temperatures required for the suitable mixture production. In this thesis, a method is developed for determination of the mixing temperature of BHM. The purpose is to reveal the role of the aggregate properties as well as the binder viscosity in the determination of the mixing temperatures for the BHM. In this method, the temperature at which the bitumen completely coats the aggregate particles is searched keeping the mixing conditions constant. Moreover, the effects of the nominal maximum aggregate size (NMAS), crushed course aggregate ratio (CCAR), gradation type and penetration of bitumen are studied for the suitable mixing temperatures required. The proposed method gives on the average 13ºC lower mixing temperatures in comparison to the conventional method. Three different mixtures are produced by Marshall and Superpave Mix Design at temperatures obtained from both conventional and proposed method. It is seen that the mixes produced by two methods have similar volumetric properties and approximately same optimum bitumen content. In order to predict the mixing temperatures, two dependable statistical models having high coefficient of determination (0,99) are developed by the methods of the regression and Artificial Neural Network (ANN). It is calculated that 4,3x1012 kcal/year energy may be saved by this method in the world.