Farklı elastomerlerden elde edilen modifiye bitümlü bağlayıcıların kısa dönem yaşlandırmadan önce ve sonra reolojik özelliklerinin incelenmesi
Investigation of rheological properties of modified bituminous binders obtained from different elastomers before and after short-term aging
Yazar: ABDULLAH DEMİRBAĞ
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ ERKUT YALÇIN
Fırat Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Ulaştırma Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2021
Konu: İnşaat Mühendisliği = Civil Engineering

Özet:
Yol esnek üstyapısında kullanılan bitümlü kaplama tabakaları trafiğin ve çevrenin etkilerine direk maruz kalan dolayısıyla mekanik özellikler bakımından oldukça sağlam olması gereken en üst tabakadır. Bitümlü sıcak karışım tabakalarının artan trafik yükü ve sayısına uzun süre deforme olmadan direnç gösterebilmesi için, yaygın bir şekilde karışımın içinde kullanılan bağlayıcı bitümlü malzeme, Stiren-Butadien-Stiren (SBS) polimer katkı maddesiyle modifiye edilmektedir. SBS'ye olan talebin fazla olması, gerektiği zamanda temin edilmesini zorlaştırmakta ve dolayısıyla alternatif katkı maddelerinin kullanımı gündeme getirmektedir.
Bu çalışmada üç farklı elastomer (701, 611 ve SBS) karşılaştırılmıştır.  Ayrıca bitümlü bağlayıcının fiziksel, kimyasal ve reolojik özelliklerine olan etkisi de araştırılmıştır. Belirlenen koşullarda hazırlanan SBS, 701 ve 611 elastomerleri kullanılarak modifiye bitümler hazırlanmıştır. Saf ve modifiye bağlayıcılar üzerinde geleneksel (penetrasyon, yumuşama noktası, düktilite ve viskozite) ve Superpave bağlayıcı (dinamik kayma reometresi, kiriş eğme reometresi, kısa ve uzun dönemli yaşlandırma) deneyleri uygulanmıştır. İlaveten yaşlandırılmış modifiye bağlayıcılar üzerinde Fourier Dönüşümlü Kızılötesi Spektroskopisi (FTIR) deneyi uygulanmıştır. Uygulanan deney yöntemleri bağlayıcıların düşük ve yüksek sıcaklık performansını, yaşlanma direncini, işlenebilirliğini ve esneklik özelliklerini belirlemeye yöneliktir.
Sonuç olarak çalışmada kullanılan 4 farklı bağlayıcının geleneksel ve Superpave bağlayıcı deney sonuçları incelendiği zaman kullanılan bu bağlayıcıların, saf bağlayıcının performansını arttırdığı belirlenmiştir. Yapılan bağlayıcı deney sonuçlarına göre 701 ve 611 elastomerlerinin SBS elastomeri yerine kullanılabilirliği belirlenmiştir. Özellikle 611 elastomerinden elde edilen sonuçlara göre tekerlek izi performansının diğer elastomerlerden daha iyi olduğu belirlenmiştir.

Abstract:
The bituminous pavement layers used in the flexible pavement of the road are the top layer that is directly exposed to the effects of traffic and the environment, and therefore must be quite robust in terms of mechanical properties. In order to resist the increasing traffic load and number of bituminous hot mix layers for a long time without deforming, the binder bitumen material commonly used in the mix is modified with the Styrene-Butadiene-Styrene (SBS) polymer additive. The high demand for SBS makes it difficult to supply when needed and therefore, the use of alternative additives is on the agenda.
In this study, three different elastomers (701, 611 and SBS) were compared. In addition, the effect on the physical, chemical and rheological properties of the bituminous binder was also investigated. Modified bitumen was prepared by using SBS, 701 and 611 elastomers prepared under the specified conditions. Conventional (penetration, softening point, ductility and viscosity) and Superpave binder (dynamic shear rheometer, beam bending rheometer, short and long term aging) tests were performed on pure and modified binders. In addition, Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FTIR) test was applied on aged modified binders. The applied test methods are aimed at determining the low and high temperature performance, aging resistance, machinability and flexibility properties of binders.
As a result, when the conventional and Superpave binder test results of 5 different binders used in the study were examined, it was determined that these binders increased the performance of the pure binder. According to the results of the binder tests, the usability of 701 and 611 elastomers instead of SBS elastomers was determined. Especially, according to the results obtained from 611 elastomers, rutting performance was determined to be better than other elastomers