Nano antimon trioksit katkısının bitüm ve asfalt karışımlarının kısa ve uzun vadeli yaşlanma üzerindeki etkilerinin araştırılması
Investigation of the effects of nano antimon trioxide additive on short and long-term aging of bitumen and asphalt mixture
Yazar: MUSTAFA YASİN AKBAŞ
Danışman: DOÇ. DR. ŞEBNEM KARAHANÇER ; DR. ÖĞR. ÜYESİ EKİNHAN ERİŞKİN
Isparta Uygulamalı Bilimler Üniversitesi / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2023
Konu: Ulaşım = Transportation ; İnşaat Mühendisliği = Civil Engineering
Dizin: Antimon trioksit = Antimony trioxide ; Bitümlü karışımlar = Bituminous mixtures ; Modifikasyon = Modification ; Nanomateryaller = Nanomaterials ; Superpave = Superpave

Özet:
Taşımacılık sektörü günümüz dünyasında önemli bir yer tutmaktadır. Teknolojik ve ekonomik gelişmeye bağlı olarak artan yaşam standardı ulaşım sektörünü de etkilemektedir. Ülkemizde özellikle karayollarında araç sayısının artmasında bu durum önemli rol oynamıştır. Araç sayısındaki artış, karayollarında yol üst yapılarına uygulanan kaplamaların önemini artırmıştır. Ülkemizde ekspres yollarda yüzey kaplaması için genellikle sıcak asfalt karışımı tercih edilmektedir. Ancak bu kaplamaların uygulanması belirli alanlarda bazı sorunlara neden olabilmektedir.
Bu çalışmada 60/70 penetrasyon dereceli ve PG 64-22 sınıfında şahit bitüm kullanılmıştır. Şahit bitüm, yüksek devirli bir karıştırıcıya yerleştirilmiştir. Karıştırıcı içerisinde 2000 dev/dk hızda, 160°C sıcaklıkta 2 saat boyunca karıştırılmış olup, şahit bitüme %3, %5 ve %7 oranlarında antimon trioksit nano parçacık ilave edilerek modifikasyon gerçekleştirilmiştir. Modifikasyon esnasında bitüm üzerinde oluşan yaşlanma durumunun da önemli olduğundan şahit bitüm numunesi aynı koşullar altında 2 saat boyunca karıştırılmıştır. Modifikasyon sonucunda elde edilen bitüm kullanılarak SuperpaveTM karışım tasarımına göre bitümün ve bitümlü sıcak karışımın performansı değerlendirilmiştir. Daha sonra değişiklik yapılmış bitümün üzerinde basınçlı yaşlandırma kabı, dönel ince film halinde ısıtma deneyi, kiriş eğilme reometresi, dinamik kesme reometresi, ve dönel viskozimetre deneyleri ile performans dereceleri gözlemlenmiştir. Aynı zamanda bu deneylerden yola çıkılarak bitümün tekerlek izi dayanımı ve yorulma çatlaklarına karşı dayanımı kıyaslanmıştır. Sonuç olarak tüm nano modifiyeli, bitümlerin tekerlek izi, dayanımı ve yorulma çatlaklarına, karşı direnci %3 oranında en yüksek performansa sahip olduğu anlaşılmıştır.

Abstract:
The transportation sector has an important place in today's world. The rising standard of living due to technological and economic development also affects the transportation sector. This has played an important role in the increase in the number of vehicles, especially on highways in our country. The increase in the number of vehicles has increased the importance of coatings applied to road superstructures on highways. In our country, hot asphalt mixture is generally preferred for surface coating on express roads. However, the application of these coatings can cause some problems in certain areas.
In this study, witness bitumen with 60/70 penetration grade and PG 64-22 class was used. The witness bitumen is placed in a high-speed mixer. It was mixed in the mixer at a speed of 2000 rpm, at a temperature of 160°C for 2 hours, and modification was performed by adding 3%, 5% and 7% antimontrioxide nanoparticles to the witness bitumen. Since the aging condition on the bitumen during modification is also important, the witness bitumen sample was mixed for 2 hours under the same conditions. Using the bitumen obtained as a result of the modification, the performance of bitumen and bituminous hot mixture was evaluated according to the SuperpaveTM mixture design. Then, the performance grades were checked with pressurized aging vessel on the modified bitumen, rotary thin film heating test, beam bending rheometer, dynamic cutting rheometer, and rotary viscometer tests. In addition, based on these experiments, the wheel track strength and fatigue of bitumen