SIS ve CR modifiyeli bitümün geleneksel ve reolojik özelliklerinin incelenmesi
Investigation of the conventional and rheological properties of bitumen with SIS and CR modification
Yazar: BEYZA FURTANA YALÇIN
Danışman: PROF. DR. BAHA VURAL KÖK
Fırat Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Ulaştırma Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2021
Konu: İnşaat Mühendisliği = Civil Engineering

Özet:
Bitümlü sıcak karışımların artan trafik yükleri ve çevrenin aşındırıcı etkilerine karşı direnç gösterebilmesi için modifiye edilmesi gerekmektedir. Modifikasyonda kullanılan polimer katkı maddeleri pahalı olduğu için alternatif olarak ekonomik katkı maddelerinin kullanılması sürdürülebilirlik açısından ele alınması gerekmektir. Bu çalışmada bitüm modifikasyonunda son zamanlarda kullanılmaya başlayan Styrene-Butadiene-Styrene (SBS) katkısına alternatif olarak (Striren-Isopren-Stiren) SIS ile öğütülmüş araç lastiklerinin (CR) katkı olarak kullanılabilirliği araştırılmıştır. Çalışmada, performanstan ödün verilmeden karışım içinde polimer modifikasyon oranını azaltarak daha ekonomik bir tasarım yapılması amaçlanmaktadır. Ayrıca, şu anda en çok kullanılan katkı maddesi olan SBS modifikasyonuna alternatif olarak SIS katkısının ve bununla birlikte CR katkısının kullanılması geniş bir şekilde değerlendirilmiştir. Böylece, ekonomik şekilde bitümlü bağlayıcıların dolayısıyla bitümlü karışımların yüksek ve düşük sıcaklık özellikleri iyileştirilmeye çalışılmıştır.
Bu çalışmada saf bitüm CR ve SIS katkısı ile hem ayrı hem aynı karışım içinde birlikte modifiye edilmiştir. Bu şekilde, 14 farklı içerikte numune hazırlanmıştır. Hem orijinal hem de yaşlandırılmış modifiye bağlayıcılara uygulanan yumuşama noktası, penetrasyon, dinamik kesme reometresi (DSR), dönel viskozite, kiriş eğilme reometresi (BBR) deneyleri ile katkıların etkinliği geniş bir ölçekte değerlendirilmiştir. Uygulanan deney yöntemleri bağlayıcıların düşük ve yüksek sıcaklık performansını, yaşlanma direncini, işlenebilirliğini ve esneklik özelliklerini belirlemeye yöneliktir.
Çalışmada elde edilen sonuçlardan, bitümün ağırlığınca %2 SIS ve %7 CR' nin birlikte kullanımı, sadece SIS ve CR içeren bağlayıcılara göre daha ekonomik ve daha üstün bir performans sergilediği belirlenmiştir.  Ayrıca iki katkılı bağlayıcılar, yaşlandıktan sonra elastik özelliklerini sadece SIS ve CR içeren bağlayıcılara göre daha iyi koruyabildiği belirlenmiştir.

Abstract:
Hot mix asphalts require modification to resist increasing traffic loads and detrimental effects on the environment. Because polymer types of materials that are used in the modifications are expensive, it is necessary to investigate the use of economically viable additive materials as alternatives in terms of sustainability. In this study, the usability of crumb rubber (CR) and Striren-Isopren-Stiren (SIS) as alternative additives to Styrene-Butadiene-Styrene (SBS), which has been used recently, was investigated. It was aimed to create a design that was more viable economically by reducing the ratio of polymer modification in mixtures without sacrificing performance. Additionally, the utilization of SIS and CR additives as alternative additives to SBS modification, which is the most common additive material of today, was evaluated on a wide scale. Thus, it was attempted to improve the high and low-temperature characteristics of bituminous binders, hence, bituminous mixtures.
In the study, pure bitumen was modified with CR and SIS additives both separately and together in the same mixture. In this way, 14 specimens with different contents were prepared. The efficiency of the additives was extensively evaluated by conducting softening point, penetration, dynamic shear rheometer (DSR), rotational viscometer, and bending beam rheometer tests on both pure and aged binders. These testing methods aim to determine high and low-temperature performances, resistance to aging, workability, and flexibility characteristics of the binders. 
According to the results of the study, it was determined that using 2% SIS and 7% CR by the weight of the bitumen demonstrated both more economic and superior performance compared to binders with only SIS or CR. Furthermore, it was determined that binders with two modifiers preserved their flexible characteristics after aging in a better way only compared to binders with SIS or CR