Karayollarında uygulanan yapıştırma tabakasında kullanılabilecek malzemelerin incelenmesi
Examination of materials that can be used in tack coat applied on highways
Yazar: ÖZNUR KARADAĞ
Danışman: PROF. DR. MEHMET SALTAN
Süleyman Demirel Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Ulaştırma Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2023
Konu: Ulaşım = Transportation ; İnşaat Mühendisliği = Civil Engineering

Özet:
Asfalt üstyapı tabakalarının zayıf bağlanmasından dolayı özellikle kavşak gibi frenlemenin ve hızlanmanın yaygın olduğu yerlerde kayma çatlağı ve tabakaların kayması gibi bozulmalar görülmektedir. Bu tür bozulmaların oluşmasını önlemek amacıyla binder ve aşınma tabakaları arasına yapıştırma tabakası, temel ve binder tabakaları arasına astar tabakası uygulanmaktadır. Ülkemizde binder ve aşınma tabakaları arasına uygulanan yapıştırma tabakası üzerine herhangi bir çalışmanın olmaması dikkate alınarak, Karayolları Teknik Şartnamesine (2013) göre binder ve aşınma tabakaları arasındaki yüzeye yapıştırma tabakası uygulanarak çift tabakalı asfalt numuneler hazırlanmıştır. Bu tez çalışmasında ilk kez binder ve aşınma tabakaları arasındaki yüzeye yapıştırma tabakası olarak granüler halde atık geri dönüştürülmüş polipropilenin pirolizinden elde edilen biyo-yağ (PPB) ile modifiyeli asfalt bağlayıcının kullanılabilirliği araştırılmıştır.

Binder ve aşınma tabakası ara yüzeyine üç farklı oranda (0.15, 0.30 ve 0.50 l/m2) 50/70 asfalt bağlayıcı, C60B2-3 bitüm emülsiyonu ve granüler halde atık geri dönüştürülmüş polipropilenin pirolizinden elde edilen biyo-yağ (PPB) ile modifiyeli asfalt bağlayıcı yapıştırma tabakası olarak uygulanarak çift tabakalı asfalt numunelerin performansı incelenmiştir. Binder tabakasının yüzey koşullarının (temiz ve tozlu yüzey), yapıştırma tabakası malzemelerinin ve yapıştırma tabakası uygulama oranlarının çift tabakalı asfalt numunelerin performansına etkileri araştırılmıştır. Superpave yoğurmalı cihaz yardımıyla hazırlanan yapıştırma tabakası içeren çift tabakalı asfalt numunelerin indirekt çekme dayanımları (ITS) ve çekme dayanım oranları (TSR) belirlenmiştir. Yapıştırma tabakası içeren çift tabakalı asfalt numunelerin ara yüzey bağlanma dayanımlarını belirlemek amacıyla çift tabakalı asfalt numuneler üzerine kesme deneyi gerçekleştirilmiştir. Yapıştırma tabakasının nem hasarına karşı direncini belirlemek amacıyla yapıştırma tabakası içeren çift tabakalı asfalt numuneler üzerine donma çözünme deneyi uygulanmıştır.

Yapıştırma tabakası içeren çift tabakalı asfalt numunelerin ara yüzey bağlanma dayanımı, indirekt çekme dayanımı ve çekme dayanım oranı, yapıştırma tabakası olarak kullanılan malzeme türü, uygulama oranı ve binder tabakasının yüzey koşulu (temiz, tozlu yüzey) gibi faktörlerden etkilenmektedir. İndirekt çekme test sonuçlarına göre binder ve aşınma tabakaları arasındaki yüzeye 0.30 l/m2 uygulama oranında %2 oranında granüler halde atık geri dönüştürülmüş polipropilenin pirolizinden elde edilen biyo-yağ ile modifiyeli asfalt bağlayıcı uygulanarak hazırlanan çift tabakalı asfalt numuneler 1059 kPa olarak en yüksek kuru indirekt çekme dayanımı vermiştir. Kesme deneyi sonucuna göre 0.50 l/m2 uygulama oranında %1 oranında granüler halde atık geri dönüştürülmüş polipropilenin pirolizinden elde edilen biyo-yağ ile modifiyeli asfalt bağlayıcı uygulanarak hazırlanan çift tabakalı asfalt numuneler 407 kPa olarak en yüksek ara yüzey bağlanma dayanımı göstermiştir. Binder tabakasının tozlu yüzeyi üzerine yapıştırma tabakası uygulanarak hazırlanan çift tabakalı asfalt numunelerin ara yüzey bağlanma dayanımları ve çekme dayanımları azalmıştır. Yapıştırma tabakası içeren çift tabakalı asfalt numuneler üzerine uygulanan donma çözünme döngü sayısının artması çift tabakalı asfalt numunelerin indirekt çekme dayanımlarını ve çekme oranlarını azaltmıştır.

Abstract:
Due to the weak bonding of asphalt pavement layers, deteriorations such as shear cracking and slippage of layers are observed especially in places where braking and acceleration are common such as intersections. In order to prevent such deteriorations, a tack coat is applied between binder and wearing courses, a primer coat is applied between the base and binder courses. Considering that there is no study on the tack coat applied on surface between binder and wearing courses in our country, double-layered asphalt samples by applying tack coat on surface between binder and wearing courses were prepared according to the Highways Technical Specification (2013). In this thesis study, the usability of asphalt binder modified with bio oil (PPB) obtained from the pyrolysis of waste recycled polypropylene in granular form as tack coat on surface between binder and wearing courses was investigated for the first time.

Performance of double-layered asphalt samples containing 50/70 asphalt binder, C60B2-3 bitumen emulsion and asphalt binder modified with bio-oil obtained from pyrolysis of waste recycled polypropylene in granular form which were applied as tack coat at three different ratios (0.15, 0.30 and 0.50 l/m2) on surface between binder and wearing courses were examined. The effects of the surface conditions (clean and dusty surfaces), tack coat materials and tack coat application ratios on the performance of double-layered asphalt samples were investigated. Indirect tensile strengths (ITS) and tensile strength ratios (TSR) of double-layered asphalt samples containing tack coat prepared with the help of the Superpave Gyratory Compactor were determined. In order to determine the interfacial bond strength of double-layered asphalt samples containing tack coat, shear test were carried out on double-layered asphalt samples. To determine the resistance to moisture susceptibility of double-layered asphalt samples containing tack coat, a freze thaw test was performed on double-layered asphalt samples containing tack coat.

The interfacial bond strength, indirect tensile strength and tensile strength ratio of double-layered asphalt samples containing tack coat are affected by factors such as the type of material used as tack coat, the application ratio and the surface condition of binder course (clean and dusty surfaces). According to the indirect tensile test results, double-layered asphalt samples prepared by applying asphalt binder modified with 2% bio oil obtained from the pyrolysis of waste recycled polypropylene in granular form at an application ratio of 0.30 l/m2 on surface between binder and wearing courses has given the highest dry indirect tensile strength of 1059 kPa. According to the shear test results, double-layered asphalt samples prepared by applying asphalt binder modified with 1% bio oil obtained from the pyrolysis of waste recycled polypropylene in granular form at an application ratio of 0.50 l/m2 on surface between binder and wearing courses showed the highest interfacial bond strength of 407 kPa. The interfacial bond strength and tensile strength of double-layered asphalt samples prepared by applying tack coat on the dusty surface of the binder course decreased. Increasing the number of freze thaw cycles applied on double-layered asphlat samples containing tack coat decreased the indirect tensile strength and tensile ratios of double-layered asphalt samples.