Karayolu üstyapılarında binder tabakasında geri kazanılmış asfalt ile gençleştirici katkı kullanımının etkisi
Effect of the usage of recycled asphalt and rejuvenator additive in the binder layer on highway pavements
Yazar: MOHAMMAD HUSSAIN KHALIQI
Danışman: PROF. DR. MEHMET SALTAN
Süleyman Demirel Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı / İnşaat Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2023
Konu: İnşaat Mühendisliği = Civil Engineering

Özet:
Bu çalışmada, yüksek miktarda geri dönüştürülmüş asfalt içeren asfalt karışımlarında bir gençleştirici katkı malzemesinin performansı araştırılmaktadır. 50/70 penetrasyon sınıfına sahip bitümün, %2, 4 ve 6 oranlarında gençleştirici katkı malzemesi ile modifikasyonu, sıcaklık kontrollü yüksek devirli karıştırıcı yardımıyla 3000 devir/dk hızda, 155 ℃ sıcaklıkta ve 45 dakika boyunca sağlanmıştır. Numuneler üzerine penetrasyon, yumuşama noktası, düktilite ve dönel viskozimetre deneyleri gerçekleştirilmiştir. Deney sonuçları, bitüme ilave edilen gençleştirici katkının miktarının artmasıyla modifiyeli bitümlerin kıvamlılığının azaldığını göstermiştir.

Karayolu Teknik Şartnamesine göre binder tabakası için agrega gradasyonu belirlendikten sonra, Superpave Hacimsel Karışım Tasarımı Yöntemine uygun şekilde 50/70 bitüm kullanılarak hazırlanan asfalt karışımlarına %0, 35, 40 ve 45 oranlarında geri dönüştürülmüş asfalt ilave edilmiştir. Daha sonra gençleştirici katkı malzemesiyle modifiye bitümler kullanılarak %0, 35, 40 ve 45 oranlarında geri dönüştürülmüş asfalt içeren asfalt karışımları hazırlanmıştır. AASHTO T283 standardına göre hazırlanan asfalt karışımlarının indirekt çekme dayanımları ve çekme dayanımı oranları tespit edilmiştir. Elde edilen sonuçlara göre, asfalt karışımlara ilave edilen geri dönüştürülmüş asfaltın ve gençleştirici katkı malzemesi modifiyeli bitümün miktarının artması ile asfalt karışımlarının yük altında oluşan çekme gerilmelerine karşı direncini yansıtan indirekt çekme dayanımı ve çekme dayanımı oranı değerlerinin arttığı görülmüştür.

Hazırlanan asfalt karışımları arasından, en iyi çekme dayanımı oranı değerlerine sahip olanların yüksek sıcaklık altında neme ve tekerlek izi oluşumuna karşı dirençleri, Hamburg Tekerlek İzi test cihazıyla tespit edilmiştir. Geri dönüştürülmüş asfalt içeren karışımların tekerlek izi derinliğinin azaldığı görülmüştür. Böylece geri dönüştürülmüş asfalt içeren asfalt karışımlarında bu gençleştirici katkı malzemesi ile modifiye bitüm kullanımının olumlu etki meydana getirdiği ve çalışmada kullanılan gençleştirici katkı malzemesinin, geri dönüştürülmüş asfalt ile uyumlu şekilde çalışabildiği tespit edilmiştir. Ek olarak, bu çalışmada kullanılan gençleştirici katkı malzemesi, binder tabakası için Karayolu Teknik Şartnamesinde belirtilen miktardan daha fazla oranda geri dönüştürülmüş asfalt kullanılabilmesine olanak vermiştir. Elde edilen sonuçlara göre, geri dönüştürülmüş asfalt ve gençleştirici katkı malzemesiyle modifiyeli bitümlerin asfalt karışımlarında kullanımın uygun olduğu belirlenmiştir.

Abstract:
In this study, the performance of a rejuvenator additive material in asphalt mixtures containing a high amount of recycled asphalt is investigated. The modification of bitumen with 50/70 penetration with rejuvenator additive at the rates of 2, 4 and 6% was achieved with the help of a temperature controlled high-speed mixer at 3000 rpm, at 155 ℃ and for 45 minutes. Penetration, softening point, ductility and rotational viscometer tests were performed on the samples. The test results showed that the consistency of the modified bitumens decreased with the increase of the amount of rejuvenator additive added to the bitumen.

After determination of the aggregate gradation for the binder layer according to the Highway Technical Specification, 0, 35, 40 and 45% recycled asphalt was added to the asphalt mixtures prepared using 50/70 bitumen in accordance with the Superpave Volumetric Mixture Design Method. Then, asphalt mixtures containing 0, 35, 40 and 45% recycled asphalt were prepared by using bitumens modified with rejuvenator additive. Indirect tensile strengths and tensile strength ratios of asphalt mixtures prepared according to AASHTO T283 standard were determined. According to the obtained results, it was observed that the indirect tensile strength and tensile strength ratio values, which reflect the resistance of asphalt mixtures against tensile stresses under load, increased with the increase in the amount of recycled asphalt and bitumen modified with rejuvenator additive added to asphalt mixtures.

Among the prepared asphalt mixtures, the resistances of the mixtures with the best tensile strength ratio values against moisture and rutting under high temperature was determined with the Hamburg Wheel Tracking tester. It was seen that, the rutting depths of mixtures containing recycled asphalt reduced. Thus, it has been determined that the use of bitumen modified with this rejuvenator additive in asphalt mixtures containing recycled asphalt has a positive effect and that the rejuvenator additive used in the study can work compatible with recycled asphalt. In addition, the rejuvenator additive used in this study allowed the usage of recycled asphalt at a higher rate than the amount specified in the Highway Technical Specifications for the binder layer. According to the obtained results, it has been determined that recycled asphalt and bitumens modified with rejuvenator additive are suitable for use in asphalt mixtures.