Öğütülmüş araç lastiğinin bitümlü sıcak karışımların mekanik özellikleri üzerindeki etkisinin incelenmesi
Evaluation of the effects of crumb rubber on mechanical properties of hot mixtures
Yazar: HAKAN ÇOLAK
Danışman: YRD. DOÇ. DR. BAHA VURAL KÖK
Fırat Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2010
Konu: İnşaat Mühendisliği = Civil Engineering

Özet:
Bu çalışmada öğütme yöntemi ile atık araç lastiklerinden geri dönüştürülmüş kauçuk (CR), bitüm ve bitümlü sıcak karışımlarda olmak üzere iki şekilde değerlendirilmiştir. İlk olarak öğütülmüş kauçukla modifiye edilen bitüm, dinamik kesme reometresi, dönel viskozimetre ve geleneksel bağlayıcı deneyleri ile değerlendirilmiştir. Daha sonra öğütülmüş kauçuk modifiyeli bitüm içeren sıcak karışımlar, kalıcı deformasyon, yorulma karakteristikleri ve rijitlik modülleri bakımından değerlendirilmiştir. Stiren-butadien-stiren (SBS) bitümlü karışımların performansını iyileştirmede yaygın olarak kullanılan bir modifiye polimeri olduğundan, öğütülmüş kauçuk modifiyeli bitüm ve sıcak karışımların özellikleri, değişik oranlarda SBS ile modifiye edilmiş bitüm ve sıcak karışımların özellikleri ile karşılaştırılmıştır. Reolojik bağlayıcı deney sonuçları, SBS modifiyeli bağlayıcı ile aynı performansı yakalayabilmek için CR oranının özellikle düşük frekanslarda SBS oranından çok yüksek değerlerde olması gerektiğini göstermiştir. Buna karşın CR modifiyeli bağlayıcı aynı kompleks modülünde SBS modifiyeli bağlayıcıdan, daha fazla elastik davranışa işaret eden düşük faz açısı sergilemiştir. Superpave şartnamesine uygun olarak kabul edilebilir işlenebilme ve pompalanabilme açısından SBS ve CR oranlarının sırasıyla %6,7 ve %10,5 değerinden düşük olması gerektiği tespit edilmiştir. Geleneksel bağlayıcı deneylerinde katkı oranının artması ile CR ve SBS modifiyeli bağlayıcıların daha düşük sıcaklık hassasiyeti sergiledikleri ve bu davranışın SBS modifiyeli bağlayıcılarda daha belirgin olduğu belirlenmiştir. Dinamik sünme testi, SBS oranından iki kat fazla CR oranının aynı performansı yakaladığını göstermiştir. Yorulma deneyinde %8 CR modifikasyonu %2,3,4 SBS modifikasyonundan daha iyi sonuçlar, ayrıca %8 CR modifiyeli karışımlar kontrol karışımlarından %50 daha yüksek rijitlik modülleri vermiştir.Anahtar Kelimeler: Atık Lastik Kauçuğu, SBS, Modifikasyon, Reoloji, Mekanik Özellikler

Abstract:
In this study the use of crumb rubber (CR) recycled from waste tires using an ambient grinding process was evaluated at two stages as in bitumen and hot mixture. First, bitumen modified with crumb rubber was evaluated by rotational viscometery (RV), dynamic shear rheometry (DSR) and conventional binder tests. Hot asphalt mixtures including crumb-rubber-modified bitumen were then evaluated by determining the permanent and fatigue characteristics and stiffness moduli of control and modified mixtures. Because styrene?butadiene?styrene (SBS) is a polymer modifier that is widely used in bitumen to improve the performance properties of hot-mix asphalt, the properties of the crumb-rubber-modified bitumen and asphalt mixtures were compared to different contents of SBS-modified-bitumen and asphalt mixtures. The rheological binder tests showed that to achieve the same performance, as with SBS-modified binders, the CR-modified binders must be used at much higher contents than SBS, particularly at low frequency. However, the CR-modified binder displayed a lower phase angle than the SBS-modified binder at the same complex modulus at low frequency, indicating an increased elastic response. For acceptable workability and pumpability according to Superpave specifications, it was determined that the SBS and CR contents must be lower than 6.7% and 10.5% by weight, respectively. In conventional binder tests, it was determined that both SBS- and CR-modified binders exhibit less temperature susceptibility with increased additive content. However, this trend was more pronounced for the SBS-modified binder. The dynamic creep tests showed that a crumb-rubber content twice that of the SBS content in the hot asphalt mixtures provided the same performance. An 8%-CR modification exhibited better results than 2%, 3%, or 4% SBS modifications in the fatigue test. Furthermore, 8% CR modified mixtures displayed 50% higher stiffness modulus values than the control mixture.Key Words: Crumb Rubber, SBS, Modification, Rheology, Mechanical Properties