Atık kuvars kumunun bitüm modifikasyonunda kullanımı
Use of waste quartz sand in bitumen modification
Yazar: İMAM ÇALIŞ
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ MURAT VERGİ TACİROĞLU
Mersin Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı / İnşaat Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2024
Konu: İnşaat Mühendisliği = Civil Engineering

Özet:
Bitüm modifikasyonu, trafik yükleri ve atmosferik etkilere doğrudan maruz kalan esnek üstyapı kaplama tabakalarını daha dayanıklı hale getirmek için yapılan bir işlemdir. Modifikasyon işlemi belirli bir sıcaklığa kadar ısıtılan saf bağlayıcıya bir katkı malzemesinin eklenip karıştırılmasıyla yapılmaktadır. Bitüm modifikatörü olarak genellikle ticari ürünler kullanılmaktadır. Ancak ticari amaçla üretilen katkıların belirli bir maliyeti vardır ve zaten yüksek olan karayolu yapım maliyetlerinin daha da artmasına yol açmaktadır. Son yıllarda, hem ticari bitüm modifikatörlerine alternatif olarak hem de sürdürülebilirliğe katkı sağlamak amacıyla çeşitli tipte endüstriyel ve evsel atıkların bitüm modifkatörü olarak kullanımı ile ilgili çalışmaların sayısı hızla artmaktadır. Bu çalışmada Mersin ili çevresinde faaliyet gösteren cam fabrikalarından üretim kalıntısı olarak ortaya çıkan atık kuvars kumlarının bitüm modifikatörü olarak kullanım potansiyeli araştırılmıştır. Bu amaçla B50/70 dereceli saf bitüme ağırlıkça %1, %2 %3 ve %4 oranlarında atık kuvars kumu eklenerek bağlayıcının fiziksel ve reolojik özelliklerindeki değişimler laboratuvar testleri ile gözlenmiştir. Çalışma kapsamında saf bitüm numunelerine ve modifiye bitüm numunelerine özgül ağırlık, yanma-parlama noktası, penetrasyon, yumuşama noktası, depolama stabilitesi, düktilite, dinamik kesme reometresi (DSR), kuvvet ölçümlü düktilite, taramalı elektron mikroskobu (SEM), X-ışınları floresan spektroskopisi (XRF), dönel ince film halinde ısıtma (RTFOT), basınçlı yaşlandırma kabı (PAV), kiriş eğilme reometresi (BBR), Nicholson soyulma ve Vialit yapışma deneyleri yapılmıştır. Elde edilen sonuçlar B50/70 penetrasyonlu saf bitüme %3 oranında atık kuvars kumu eklenmesiyle yapılan modifikasyonun bağlayıcının özelliklerine olumlu katkıları olduğunu göstermiştir.

Abstract:
Bitumen modification is a process to make flexible pavement layers more durable due to direct exposure to traffic loads and atmospheric influences. The modification process is performed by adding and mixing an additive to a pure binder heated to a certain temperature. Commercial products are generally used as bitumen modifiers. However, commercially produced additives have a certain cost and lead to an increase in the already high cost of highway construction. In recent years, the number of studies on the use of various types of industrial and household wastes as bitumen modifiers has been increasing rapidly, both as an alternative to commercial bitumen modifiers and to contribute to sustainability. In this study, the potential of using waste quartz sands from glass factories operating around Mersin province as bitumen modifier was investigated. For this purpose, 1%, 2%, 3% and 4% by weight of waste quartz sand were added to B50/70 grade pure bitumen and the changes in the physical and rheological properties of the binder were observed by laboratory tests. Within the scope of laboratory studies, specific gravity, burning flash point, penetration, softening point, storage stability, ductility, dynamic shear rheometer (DSR), force measured ductility, scanning electron microscopy (SEM), X-ray fluorescence spectroscopy (XRF), rotational thin film heating (RTFOT), pressure aging vessel (PAV), beam bending rheometer (BBR), Nicholson peel and Vialit adhesion tests were performed on pure bitumen samples and modified bitumen samples. The test results showed that the modification of B50/70 penetration pure bitumen with the addition of 3% waste quartz sand has a favorable effect on the binder properties.