Bitkisel yağlarla modifiye edilen asfaltın fiziksel, mekanik ve hidrofobik özelliklerinin araştırılması
Investigation of physical, mechanical and hydrophobic properties of asphalt modified with different vegetable oils
Yazar: SÜMEYYE ELİF DEMİREZER
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ SERCAN SERİN
Düzce Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2021
Konu: İnşaat Mühendisliği = Civil Engineering
Dizin: Bitkisel yağlar = Plant oils ; Bitüm = Bitumen ; Hidrofobik etkileşimler = Hydrophobic interactions ; Modifikasyon = Modification

Özet:
Bu çalışmada bitkisel ürünlerden elde edilen yağların bitümün fiziksel, mekanik ve hidrofobik özelliklerine etkisi incelenmiştir. Çalışma kapsamında altı farklı bitkisel yağ bitüm modifikasyonunda kullanılmıştır. Bu yağlar; kenevir yağı, keten tohumu yağı, defne gar yağı, kantaron yağı, hint yağı, çam terebentin yağıdır. Bu yağlar %100 saf olup, soğuk press yöntemiyle elde edilmiştir. Bitkisel yağlar saf bitüme %3, %5 ve %7 oranlarında ilave edilerek bitüm modifiye edilmiştir. Altı farklı bitkisel yağ, üç farklı karışım oranı ve referans grupla birlikte 19 numune grubu oluşturulmuştur. Hazırlanan bitüm numunelerin fiziksel, mekanik özellikleri tayin edilmiş, IMAGEJ programı kullanılarak temas açılarına göre suya hassasiyetleri, yüzey ıslanma durumları ve hidrofobik özellikleri belirlenmiştir. Yapılan deneyler sonucunda birbirinden farklı bitkisel yağların bitümün fiziksel ve mekanik özelliklerinde farklı değişimlere neden olduğu gözlemlenmiştir. Bu değişimler, yumuşama noktası deneyi sonucuna göre bitkisel yağ oranı arttıkça; KTY, HY, DTY katkılı karışımlarda yumuşama noktasında artış görülmüştür. Penetrasyon deney sonuçlarına göre, en fazla artış ÇTY7 grubunda gözlenirken en düşük penetrasyon değeri artışı HY3 grubunda meydana gelmiştir. Düktilite ve Nicholson soyulma deneyi sonuçlarında şartname limitlerinin sağlandığı görülmüştür. Vialit deney sonuçlarına göre referans numunede, %6'lık kayıp gözlenirken genellikle %3 karışımlı numunelerin diğer karışımın oranlarından daha az yapışma kaybı ortaya koyduğu saptanmıştır. %7'lik gruplarda ise tam aksine grupların çoğunun yapışma kaybı şartname limitlerini aştığı görülmüştür. Özgül ağırlık deney sonuçlarına göre; karışıma dâhil edilen bitkisel yağların değişen oranına göre etkileri incelendiğinde KTY ve DTY hariç diğer tüm grupların özgül ağırlık değerleri yağ içeriğinin artması ile beraber artış göstermiştir. EDAX analiz sonuçlarına göre bitüm bağlayıcıya ilave edilen farklı oranlardaki bitkisel yağlar referans numuneye göre kimi zaman karbon, oksijen ve kükürt içeriklerinde yükselmeler kimi zaman azalmalara neden olduğu görülmüştür. Ayrıca trafik güvenliği için büyük sorun teşkil eden suyun yol yüzeyinden uzaklaştırılması için bitkisel yağlarla modifiye edilen bitümün önemli katkı sağlayabileceği ortaya konmuştur.

Abstract:
In this study, the effects of oils obtained from vegetable products on the physical, mechanical and hydrophobic properties of bitumen were investigated. Within the scope of the study, six different vegetable oils were used for bitumen modification: hemp oil, linseed oil, laurel ghee, centaury oil, castor oil, pine turpentine oil. These are 100% pure vegetable oils, obtained by using cold press method. The bitumen was modified by adding vegetable oils to bitumen with the proportions of 3%, 5% and 7%. Including the reference group, 19 sample groups were formed with six different vegetable oils by using three different mixing ratios. The physical and mechanical properties of the prepared bitumen samples were determined, according to their contact angles their sensitivity to water, surface wetting and hydrophobic properties were determined by using the IMAGEJ program. As a result of the experiments, it has been observed that different vegetable oils cause different changes in the physical and mechanical properties of bitumen. These changes, according to the softening point test result, as the vegetable oil ratio increases; an increase in the softening point was observed in mixtures with KTY, HY, DTY additives. According to the penetration test results, the highest increase was observed in the ÇTY7 group, while the lowest increase in penetration value occurred in the HY3 group. Ductility and Nicholson peel test results showed that the specification limits were met. According to the vialit test results, while 6% loss was observed in the reference sample, it was found that generally 3% mixed samples showed less adhesion loss than the ratios of the other mixture. On the contrary, in the 7% groups, it was observed that the adhesion loss of most of the groups exceeded the specification limits. According to the specific gravity test results; when the effects of the vegetable oils included in the mixture according to the changing ratio are examined, the specific gravity values of all groups except KTY and DTY increased with the increase in oil content. According to the results of the EDAX analysis, it was observed that the vegetable oils added to the bitumen binder in different proportions caused increases and sometimes decreases in the carbon, oxygen and sulfur contents from time to time compared to the reference sample. In addition, it has been shown that bitumen modified with vegetable oils can make a significant contribution to remove water, which is a major problem for traffic safety, from the road surface.