Farklı elastomer modifiyeli bitümlerle hazırlanan bitümlü sıcak karışımların mekanik özelliklerinin incelenmesi
Investigation of mechanical properties of hot mix asphalts prepared with different elastomer modified bitumens
Yazar: SAYED ENAYATULLAH SAYEDZADA
Danışman: PROF. DR. MEHMET YILMAZ
Fırat Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Ulaştırma Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2023
Konu: İnşaat Mühendisliği = Civil Engineering
Dizin: Elastomerler = Elastomers ; Modifikasyon = Modification ; Stiren bütadien kopolimer = Styrene butadiene copolymer ; Sıcak karışım = Hot mix ; Taş mastik asfalt = Stone mastic asphalt

Özet:
Yol esnek üstyapısında kullanılan bitümlü kaplama tabakaları trafiğin ve çevrenin etkilerine direkt maruz kalan, dolayısıyla mekanik özellikler bakımından oldukça sağlam olması gereken en üst tabakadır. Bitümlü sıcak karışım tabakalarının artan trafik yükü ve sayısına deforme olmadan uzun süre 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 zaman temin edilmesini zorlaştırmakta ve dolayısıyla alternatif katkı maddelerinin kullanımını gündeme getirmektedir. Bu nedenle tez çalışmasında SBS elastomerine alternatif olacak 701 ve 611 elastomerleri kullanılmıştır. SBS, 611 ve 701 elastomerleri üç farklı oranda bağlayıcıya ilave edilerek modifiye bitümler hazırlanmıştır. Hazırlanan bu modifiye bitümlerle 11 farklı bitümlü sıcak karışım numunesi hazırlanarak, karışımların mekanik özellikleri incelenmiştir. Hazırlanan asfalt karışım numuneleri üzerinde Marshall stabilite ve akma, nem hasarına karşı dayanım, indirekt çekme rijitlik modülü, indirekt çekme yorulma ve yarım daire deneyleri uygulanmıştır. Elde edilen sonuçlara göre her üç katkı maddesi de saf bağlayıcıya göre Marshall stabilitesini, nem hasarına karşı dayanımı, rijitlik ve yorulma dayanım değerini arttırmıştır. Yarım daire şeklindeki numunelere 25°C sıcaklıkta uygulanan elastik-plastik kırılma mekaniği deney sonuçları değerlendirildiğinde, elastomer kullanımı ile genel olarak karışımların çatlak oluşumuna karşı dayanımlarının arttığı tespit edilmiştir. Bütün bu mekanik deneyler sonucunda en etkili elastomerin 611 elastomeri olduğu belirlenmiştir.

Abstract:
The bituminous pavement layers used in the flexible pavement are the top layer directly exposed to the effects of traffic and the environment, and therefore must be very robust in terms of mechanical properties. To ensure that hot mix bituminous layers can withstand increased traffic loads and do not deform, the binder commonly used in the mix, bitumen, is modified with the polymer additive styrene-butadiene-styrene (SBS). Due to the high demand for SBS, it is difficult to supply when needed, so the use of alternative additives is on the agenda. For this reason, elastomers 701 and 611, which are alternatives to SBS elastomers, were used in the thesis study. Modified bitumen was prepared by adding SBS, 611 and 701 elastomers to the binder at three different rates. Using these modified bitumens, 11 different bituminous hot mix samples were prepared and the mechanical properties of the asphalt mixtures were investigated. Marshall stability and yield, resistance to moisture damage, indirect tensile stiffness modulus, indirect tensile fatigue, and half circle tests were performed on the prepared asphalt mixture samples. The results show that all three additives increase Marshall stability, resistance to moisture damage, stiffness, and fatigue strength compared to the binder alone. When evaluating the results of elastic-plastic fracture mechanics performed on semicircular specimens at 25°C, it was determined that the resistance of the compounds to cracking generally increases with the use of elastomer. As a result of all these mechanical tests, it was found that the most effective elastomer is 611.