Üç farklı katkının birlikte kullanımının bitümün ve bitümlü sıcak karışımların özelliklerine olan etkisinin araştırılması
Investigation the effect of together usage of three different additives on the properties of bitumen and bituminous hot mixtures
Yazar: YUNUS ERKUŞ
Danışman: PROF. DR. BAHA VURAL KÖK
Fırat Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Ulaştırma Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2021
Konu: Ulaşım = Transportation ; İnşaat Mühendisliği = Civil Engineering

Özet:
Bitüm ve bitümlü sıcak karışımların özelliklerini iyileştirmek için çeşitli katkı maddeleri yaygın bir şekilde kullanılmaktadır. Bu katkı maddelerinin başında öğütülmüş araç lastiği, polimer ve ılık karışım katkıları gelmektedir. Bu katkılarla ilgili literatürde tekli ve ikili kombinasyonlar halinde çalışmalar bulunurken, üçlü kullanımlarını değerlendiren bir araştırma bulunmamaktadır. Bu tez çalışmasında öğütülmüş araç lastiği (CR), polimer (SBS) ve ılık karışım (Sasobit(R)) katkılarının tekli ve üçlü kullanımlarının bitüm ve bitümlü sıcak karışımlarda meydana getirdiği değişimler incelenmiştir. Bitümlü bağlayıcılara dönel viskozite, yumuşama noktası, penetrasyon, kiriş eğme reometresi ve dinamik kayma reometrsi deneyleri uygulanırken bitümlü sıcak karışımlara Marshall stabilite ve akma, indirek çekme mukavemeti, indirek çekme rijitlik modülü, indirek çekme yorulma ve dinamik sünme deneyleri uygulanmıştır. Tekli kullanımlarda SBS ve CR viskoziteyi artırırken Sasobit viskoziteyi azaltmıştır. Üçlü kullanımlarda yüksek CR ve SBS içeriğinden dolayı viskozite değerleri artmıştır. Modifiye bağlayıcıların saf bağlayıcıya göre yumuşama noktası değerleri artarken penetrasyon değerleri azalmıştır. Modifiye bağlayıcıların tekerlek izi direnci artmıştır. Tekli kullanımlarda SBS ve Sasobit içeren bağlayıcıların düşük sıcaklık performansı kötüleşirken, CR içeren bağlayıcıların düşük sıcaklık özelliklerinde belirgin bir etki gözlenmemiştir. Bitümlü sıcak karışımlarda katkı kullanımıyla birlikte Marshall stabilite ve indirek çekme mukavameti değerleri artmıştır. Benzer şekilde modifiye bağlayıcılarla üretilen karışımların yorulma ömürleri, sünme rijitliği ve indirek çekme rijitlik modülü artmıştır. Bağlayıcıların ve karışımların maliyet ve performans kriterleri birlikte değerlendirildiğinde CR, SBS ve Sasobit katkılarının birlikte kullanımının, esnek kaplamalarda en çok kullanılan katkı maddesi olan SBS kullanımına göre daha avantajlı olduğu ortaya çıkmıştır.

Abstract:
Various additives are commonly used to improve the properties of bitumen and bituminous hot mixtures. These additives are mainly crumb rubber, polymer and warm mix additives. While there are studies in the literature on these additives in single and double combinations, there is no study on triple usage. In this study, the effect of single and triple use of crumb rubber (CR), polymer (SBS) and warm mix (Sasobit(R)) additives on the properties of bitumen and bituminous hot mixtures were investigated. Rotational viscosimeter, softening point, penetration, dynamic shear rheometer and bending beam rheometer tests were applied to bituminous binders while Marshall stability and flow, indirect tensile strength, indirect tensile stiffness modulus, indirect tensile fatigue and dynamic creep tests were applied to bituminous hot mixtures. In single use, SBS and CR increased viscosity and Sasobit decreased viscosity. Viscosity values increased in triple usage due to high CR and SBS content. The softening point values of modified binders compared to pure binders increased while the penetration values decreased. The rutting parameter values of the modified bitumen increased. While the low temperature performance of SBS and Sasobit modified binders worsened in single uses, CR showed no significant effect on the low temperature performance of binders. Marshall stability and indirect tensile strength values increased with the use of additives in bituminous hot mixtures. Similarly, fatigue life, indirect tensile stiffness modulus and creep stiffness of mixtures produced with modified binders increased. When the cost and the performance criteria of binders and mixtures are evaluated together, it is found that the use of CR, SBS and Sasobit additives together is more advantageous than the use of SBS which is the most commonly used additive in flexible pavament.