Öğütülmüş karbon fiber takviyeli bitümlü sıcak karışımların performans özelliklerinin araştırılması
Performance properties examination of the milled carbon fiber added hot mix asphalt
Yazar: AYŞE CANSEL DURMAZ
Danışman: DOÇ. DR. NİHAT MOROVA
Isparta Uygulamalı Bilimler Üniversitesi / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı / İnşaat Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2024
Konu: İnşaat Mühendisliği = Civil Engineering

Özet:
Bu çalışmada, öğütülmüş karbon fiber (Milled Carbon Fiber-MCF) takviyeli bitümlü sıcak karışım (BSK) asfalt betonların mekanik davranışları ve nem hasarına karşı dirençleri deneysel olarak incelenmiştir. Bu amaçla, Türkiye Karayolları Teknik Şartnamesi (KTŞ, 2013) sınırları içinde kalan gradasyon eğrisi belirlenmiştir. Belirlenen gradasyon sabit tutularak karışıma ağırlıkça farklı oranlarda (%1, %1.5, %2, %2.5, %3) MCF ilave edilmiştir. Çalışmada öncelikle, Marshall sıcak karışım dizayn yöntemi kullanılarak MCF içermeyen saf kontrol numunesi (0%-Kontrol) ve MCF katkılı karışımların optimum bitüm oranları (OBR) tespit edilmiştir. OBR'nin belirlenebilmesi için her bir karbon katkı oranında, %3.5, %4, %4.5, %5, %5.5, %6 bitüm içeriğinde numuneler hazırlanmıştır. Belirlenen OBR'ler kullanılarak hazırlanan karışım numuneleri Marshall stabilitesi (MS) ve akma, donma-çözülme (F-T) çevrimi sonrası MS, kalıcı Marshall stabilitesi (RMS), dolaylı (İndirekt) çekme mukavemeti (ITS) ve nem hasarı direnci testlerine tabi tutulmuştur. Test sonuçlarına göre MCF katkılı asfalt betonların şahit numuneye göre MS değerlerinin belli karbon katkı oranlarında artış gösterdiği, akma değerlerinde ise azalmalar meydana geldiği görülmüştür. MCF katkılı bitümlü sıcak karışımların, RMS ve dolaylı (İndirekt) çekme mukavemeti oranı (TSR) değerlerinde artışlar meydana geldiği ve karışımların nem hasarı direncinin arttığı belirlenmiştir. Aşınma tabakası için belirlenen optimum MCF oranı kullanıldığında bitümlü sıcak karışımların mühendislik özelliklerinde iyileşmeler görüleceği düşünülmektedir.

Abstract:
In this study, the mechanical behavior and resistance to moisture damage of hot mix asphalt (HMA) concrete with the addition of Milled Carbon Fiber (MCF) were experimentally investigated. For this purpose, the gradation curve within the boundaries of the Turkish Highway Construction Specifications (HTS) has been determined. By keeping the determined gradation constant, MCF was added at different rates (1 %, 1.5 %, 2 %, 2.5 %, 3 %) by weight of the mixture. In the study, first, optimum bitumen ratios (OBR) of pure control samples (0 %-Control) without MCF and mixtures with MCF additives were determined by using the Marshall design method. To determine the OBR, samples were prepared with bitumen content of 3.5 %, 4 %, 4.5 %, 5 %, 5.5 %, and 6 % at each carbon additive ratio. The mixture samples prepared using the specified OBRs were subjected to Marshall stability (MS) and flow, as well as to retained Marshall stability (RMS), indirect tensile strength (ITS), and moisture damage resistance tests. According to the test results, it was observed that the MS values of the asphalt concrete with MCF additives increased at certain carbon additive ratios, while the flow values decreased compared to the witness sample. It was determined that the RMS and indirect tensile strength ratio (TSR) values of hot mixes with MCF-added bitumen increased and the moisture damage resistance of the mixes increased. As a result, when the optimum MCF ratio determined for the wearing course is used, it is thought that the engineering properties of HMA will improve. It is thought that improvements will be seen in the engineering properties of bituminous hot mixtures when the optimum MCF ratio determined for the wearing layer is used.