Bitümlü sıcak karışımlarda cam elyaf ve atık lastik kullanımı ve modellenmesi
Using glass fiber and waste rubber in hot mix asphalt and modelling
Yazar: ZEYNEL BARAN YILDIRIM
Danışman: DOÇ. MURAT KARACASU ; DOÇ. DERVİŞ VOLKAN OKUR
Eskişehir Osmangazi Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Ulaştırma Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2018
Konu: Ulaşım = Transportation ; İnşaat Mühendisliği = Civil Engineering

Özet:
Asfalt betonu yol inşaatlarında kullanılan en yaygın kaplama türlerinden biri olup, performansını etkileyen birçok faktör bulunmaktadır. Bu çalışmada, atık lastik (AL) ve cam elyaf (CE) katkıları kullanılarak oluşturulan bitümlü sıcak karışımların (BSK) performans özellikleri değerlendirilmiştir. %10 AL ile modifiye edilmiş bitüm içerisine %0 – 0,5 – 1 – 2 oranlarında CE katkısı ilave edilerek 4 farklı bitüm sınıfı oluşturulmuştur. Modifiye bitümler kullanılarak Marshall tasarımıyla numuneler elde edilmiştir ve sonuçları değerlendirilmiştir. Her Marshall serisi için optimum bitüm oranları (OBO) belirlenmiştir. CE katkısının karışıma ıslak-kuru olarak eklenmesinin sonuçları da değerlendirilmiştir. AL kullanılarak modifiye edilmiş asfalt betonu karışımlarında CE ilavesinin OBO değerlerinde azalmaya sebep olduğu ispatlanmıştır. Çalışmanın devamında, istatistiksel deney tasarımı yöntemlerinden merkezi kompozit tasarım (MKT) yardımıyla Marshall tasarımında AL ve CE kullanımının optimizasyonu gerçekleştirilmiştir. Marshall tasarım kriterleri dikkate alınarak bağımlı ve bağımsız değişkenler belirlenmiştir. Design Expert deneysel tasarım programı kullanılarak oluşturulan MKT deney stratejisine dayalı 30 Marshall numunesi üretilmiştir. Numunelerin dayanım ve akma deney sonuçları programa girilerek yanıt değişkenleri modelleri oluşturulmuştur ve tüm yanıt değişkenlerinin istatistiksel açıdan anlamlılıkları ispatlanmıştır. Marshall tasarım kriterleri göz önünde bulundurularak eş zamanlı çoklu yanıt optimizasyonu gerçekleştirilmiştir. En iyi çözüm kümesine dayanarak gerçekleştirilen doğrulama deneyleri sonucunda %95 güven aralığında kalınarak modelin geçerliliği ispatlanmıştır. Deneysel tasarım yöntemleri kullanılarak daha kısa sürede daha az numune/maliyet ile asfalt betonunun performans özelliklerinin belirlenebileceği gösterilmiştir. Asfalt betonunda AL kullanımı sayesinde hem doğada bulunan atıklar değerlendirilerek çevreye verdikleri zarar önlenmekte hem de yüksek maliyetli BSK karışımlarında bitüm oranının azaltılmasını sağlayarak ekonomik bir çözüm sağlamaktadır.

Abstract:
Asphalt concrete is one of the most commonly used types of coatings in road construction and there are many factors affecting its performance. This study examines the performance characteristics of hot mix asphalt (HMA) including waste rubber (WR) and glass fiber (GF) additives. 4 different bitumen classes are created by adding GF additives by 0 - 0.5 - 1 - 2 % into the bitumen modified with 10 % WR. The specimens are prepared by using modified bitumen and Marshall Design and the results are examined. Optimum bitumen content (OBC) is determined for each Marshall series. GF additive is added in wet-dry condition to the mixture and results are evaluated. It is proven that the addition of GF results in a decrease in the OBO values in asphalt concrete mixtures modified with WR. In the course of the study, the optimization of WR and GF usage in Marshall Design with the help of central composite design (CCD), a statistical experiment design method, is performed. Dependent and independent variables are determined based on Marshall Design criteria. 30 Marshall Specimens are prepared based on the CCD experimental strategy created by using Design Expert experimental design program. Stability and flow test results of the specimens are input to this program, response variable models are created, and statistical significance of all response variables is proven. Simultaneous multi-response optimization is performed considering the Marshall Design criteria. Validation experiments based on the best solution set prove the validation of the model with a confidence interval of 95 %. It is given that the performance characteristics of asphalt concrete may be determined with less specimen / cost in a shorter time by using experimental design methods. Thanks to the use of WR in the asphalt concrete, it is possible to revaluate the waste in the nature and prevent environmental damage as well as to provide an economical solution by reducing the bitumen content in high costing HMA mixtures.