Bor içerikli organik katkıyla modifiye edilen asfaltın performans özelliklerinin araştırılması
Investigation of performance properties of modified asphalt by boron-containing organic additive
Yazar: BAHADIR YILMAZ
Danışman: DOÇ. DR. ŞEREF ORUÇ
Karadeniz Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2016
Konu: Ulaşım = Transportation ; İnşaat Mühendisliği = Civil Engineering

Özet:
Bu çalışmada, tamamen orijinal nitelikte yeni bir bor içerikli organik katkı maddesi, laboratuar ortamında kimyasal olarak sentezlenmiş olup, asfalt üzerindeki performans özellikleri araştırılmıştır. Sentezlenen katkı maddesinin yapısal karakterizasyonu, Nükleer Manyetik Rezonans (NMR), Fourier Dönüşümü Kızılötesi Spektroskopisi (FT-IR) ve Termogravimetrik (TG) analiz yöntemleri ile ortaya konulmuştur. Katkının asfalta ilave edilmesiyle oluşan modifiye asfalt bağlayıcıların morfolojik yapısı, modifikasyon mekanizması ve termal bozunma sıcaklıkları sırasıyla, Taramalı Elektron Mikroskobu (SEM), FT-IR ve TG analizleriyle tespit edilmiştir. Fiziksel ve reolojik özellikleri ise, Dinamik Kayma Reometrisi (DSR), Dönel İnce Film Halinde Yaşlandırma (RTFOT), Dönel Viskozimetre (RV), Basınçlı Yaşlandırma Kabini (PAV), Eğilme Kirişi Reometrisi (BBR) ve geleneksel bağlayıcı deneyleriyle belirlenmiştir. Marshall dizaynına göre hazırlanan karışımların mekanik özellikleri, Marshall Stabilite ve Akma, Dolaylı Çekme, Su Hasarı, Dolaylı Çekme Mukavemeti, Statik Sünme, Dinamik (Tekrarlı) Sünme, Dolaylı (İndirek) Çekme Yorulma ve Nicholson Soyulma deneyleri ile incelenmiştir. Deney sonuçlarından, katkının asfaltın kıvamını, tekerlek izi ve yaşlanma direncini, esneklik ve adezyon özelliğini, yük yayma kabiliyetini ve yorulma ömrünü artırdığı, sıcaklık hassasiyetini ve düşük sıcaklıklardaki çatlama eğilimini azalttığı tespit edilmiştir. Deneylerden elde edilen verilerin istatistiksel analiz sonuçları bu bulguları destekler nitelikte olup, asfaltın performans özelliklerine en iyi etki eden katkı oranın %6 olduğu görülmüştür.

Abstract:
In this study, a novel boron-containing organic additive, which is completely original, was chemically synthesised in the laboratory condition and its performance features on the asphalt were assessed. The structural characterisation of the synthesised organic additive was investigated using nuclear magnetic resonance (NMR), Fourier transform infrared spectroscopy (FT-IR) and thermogravimetry (TG) analysis methods. The morphologic structure, modification mechanism and thermal degradation behaviours of modified asphalt binders formed by adding the additive to the asphalt were determined by scanning electron microscopy (SEM), FT-IR and TG analysis. The physical and rheological properties were measured using dynamic shear rheometer (DSR), rolling thin film oven test (RTFOT), rotational viscometer (RV), pressure aging vessel (PAV), bending beam rheometer (BBR) and conventional binder experiments. Mechanical properties of mixtures prepared according to Marshall design were examined by the experiments of Marshall stability and flow, indirect tensile, moisture damage, indirect tensile strength, static creep, dynamic creep, indirect tensile fatigue, and Nicholson stripping. The results indicate that the additive increased the asphalt's consistence, rutting, aging resistance, flexibility, adhesion, loading spreading and fatigue life features and decreased temperature sensibility and cracking tendency at the low temperatures. Statistical analysis of the data obtained from experiments supports those findings, indicating that the best additive ratio to enhance the performance features of asphalt was 6%.