Polimerik katkıların (FRP, Viatop premium ve SBS) taş mastik asfalt kaplamaların mekanik özellikleri üzerindeki etkilerinin araştırılması
The effects of polymer additives (FRP, Viatop premium and SBS) on the mechanical properties of stone mastic asphalt
Yazar: SEPEHR SAEDI
Danışman: PROF. DR. ŞEREF ORUÇ
Karadeniz Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2019
Konu: Ulaşım = Transportation

Özet:
Bu çalışmada FRP katkı maddesinin SBS ve Viatop Premium katkı maddeleriyle birlikte Taş Mastik Asfalt (TMA) karışımların performansı üzerindeki etkileri araştırılmıştır. Çalışmada kullanılan asfalt bağlayıcı, %5 SBS (Stiren-Butadien-Stiren) katkı oranında modifiye edilmiş,  gerekli ön çalışmaların ardından %0,3 oranında Viatop Premium katılan TMA karışım, 5 cm'lik boyutlarda hazırlanan FRP (Fiber Reinforced Polymers) katkı maddesinin değişik oranlarda (%0,3, %0,5, %0,7 ve %0,9) katılmasıyla modifiye edilmiştir. SBS katkı maddesi ile modifiye edilen asfalt bağlayıcının fiziksel ve reolojik özellikleri, Geleneksel Bağlayıcı Deneyleri ve Süperpave kapsamındaki deneylerle belirlenmiştir. Modifiye bitümle Marshall Dizaynına göre hazırlanan karışımlara %0,3 oranında Viatop Premium ve değişik oranlarda FRP katkı maddesi ilave edilerek elde edilen karışımların mekanik özellikleri, Marshall Stabilite ve Akma, Su Hasarı, Statik Sünme, Tekrarlı Sünme, Dolaylı Çekme, Dolaylı Çekme Mukavemeti, Bitüm Süzülme  ve Yorulma deneyleriyle belirlenmiştir. Deney sonuçlarından, çalışma amacına uygun bulgulara ulaşıldığı; FRP katkı maddesinin, SBS modifiyeli bitüm ve Viatop Premium katkısıyla hazırlanmış TMA  karışımın, tekerlek izi ve yaşlanma direncini, esneklik ve adezyon özelliğini, yük yayma kabiliyetini ve yorulma ömrünü artırdığı, yüksek sıcaklık hassasiyetini düşürdüğü ve düşük sıcaklıklardaki çatlama eğilimini azalttığı gözlenmiştir. TMA karışımın performans özelliklerini en yüksek düzeyde iyileştiren FRP katkı oranının ise %0,7 olduğu tespit edilmiştir. TMA ve Normal Sıcak karışımların km başına yıllık maliyet analizi sonuçlarına göre katkılı TMA karışımların, ilk yapım maliyetlerinin Normal Sıcak Karışımlara kıyasla daha yüksek olduğu, ancak analiz zamanı sonunda daha ekonomik oldukları tespit edilmiştir.

Abstract:
In this study, the effects of FRP additive on the performance of Stone Mastic Asphalt (SMA) mixtures with SBS and Viatop Premium additives were investigated. The asphalt binder used in the study, SBS (Styrene-Butadiene-Styrene) additive modified at the rate of 5%, following the necessary preliminary studies, SMA mixture was modified by adding FRP (Fiber Reinforced Polymers) additive prepared in dimensions of 5 cm in different proportions (0.3%, 0.5%, 0.7% and 0.9%). The physical and rheological properties of the asphalt binder modified by the SBS additive were determined by Traditional Binding experiments and the experiments in the context of the Superpave. The mechanical properties of the mixtures prepared according to Marshall Design with modified bitumen, obtained by adding 0.3% Viatop Premium and different proportions of FRP additive, were determined by Marshall Stability and Flow, Water Damage, Static Creep, Repeated Creep, Indirect Tensile, Indirect Tensile Strength, Bitumen Drain Down and Fatigue tests.
 From the results of the experiment, it has been observed that the findings are appropriate with the study purpose; The SMA mixture, which was prepared with the addition of FRP additive, SBS modified bitumen and Viatop Premium additive, has been found to increase the rutting and aging resistance, elasticity and adhesion property, load spread ability and fatigue life, decrease the high temperature sensitivity and reduce the tendency to crack at low temperatures. The FRP contribution rate that improves the performance characteristics of the SMA mixture to the highest level is found to be 0.7%.
According to the results of the annual cost analysis of SMA and Normal Hot mixtures per km, it was determined that the first construction costs of SMA mixtureswith additives were higher than the Normal Hot Mixtures, but they were more economical at the end of the analysis time.