Modifiye bitüm ve metal atığı içeren bitümlü sıcak karışımların kar/buzla mücadeleye etkisinin ve kendini iyileştirme özelliklerinin araştırılması
Investigation of the effect of hot mix asphalt containing modified bitümen and metal waste on snow/ice fighting and self-healing properties
Yazar: İREMGÜL ATICI
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ ERKUT YALÇIN
Fırat Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Ulaştırma Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2022
Konu: İnşaat Mühendisliği = Civil Engineering
Dizin: Atık nesne = Waste objet ; Buz = Ice ; Kar = Profit ; Motor performansı = Motor performance ; Stiren bütadien kopolimer = Styrene butadiene copolymer ; İndüksiyon = Induction

Özet:
Bu tez çalışmasında, indüksiyonla ısıtmasının atık metal ve stiren-butadien-stiren (SBS) modifiyeli bitüm içeren asfalt karışım test numunelerinin kendini iyileştirmesi üzerindeki etkisi değerlendirilmiştir. Ayrıca asfalt karışımlarda agrega yerine kullanılan atık metallerin, asfalt karışımların mekanik özellikleri üzerindeki etkileri de belirlenmiştir. Bu amaçla, prizmatik ve Marshall asfalt test numuneleri oluşturmak için iki farklı yüzdede (50% ve 100% agrega yerine) iki farklı (sıcak tüfal (HMS) ve soğuk tüfal (CMS)) atık metal ve iki farklı yüzdede (%2 ve %3) SBS kullanılarak asfalt karışımlar hazırlanmıştır. Kendini iyileştirme özelliklerini belirlemek için indüksiyon ısıtması sistemleri kullanılmıştır. Numuneler her iki yöntem için de 40sn, 60sn, 80sn, 100sn ve 120sn olmak üzere beş farklı ısıtma süresinde ısıtılmıştır. İyileşme işleminin verimliliğini ölçmek için, her asfalt numunesi için beş iyileşme döngüsü gerçekleştirilmiştir. 
Ana sonuçlara göre, asfalt karışımların içerisindeki atık metal kullanım oranı arttıkça karışımların sertliği, yük tekrar sayıları ve yorulma ömürlerinde azalma meydana gelmektedir. Ayrıca, asfalt karışımlara uygulanan her iyileştirme döngüsünde iyileştirme seviyesi azalmıştır. Isıtma işlemi, bitümün iç basıncını ve hareketliliğini arttırırken; karışımdaki hava boşluklarının da asfalt karışımların kendini iyileştirmesinde önemli bir rol oynadığı varsayılmıştır. İlaveten laboratuvarda hazırlanmış atık metal içeren karışım numuneleri yüzeyinde 2 farklı kalınlıkta (5mm ve 10mm) buz ve tek (15mm) kalınlıkta kar oluşturularak bitümlü sıcak karışımlar üzerindeki kar ve buzun erimesine etkisi belirlenmiştir. Buz yaklaşık 10°C'de kalmıştır. 120 s indüksiyonla ısıtmadan sonra, asfalt karışımının üst yüzeyindeki en yüksek sıcaklık 55,2°C'ye ulaşmıştır. Bu sonuç, indüksiyonla ısıtmanın buz üzerinde hiç veya çok az ısıtma etkisine sahip olduğunu kanıtlamıştır. Kar eritme testi söz konusu olduğunda, eritme sürecinde en etkili tüfalin soğuk tüfal olduğu belirlenmiştir. 2CMS5 karışımının ortalama erime hızı 0,3300 gr/dk iken 3CMS5 karışımın ortalama erime hızı ise 0,3383 gr/dk'dır. En yüksek ortalama erime hızını 3CMS10 karışımı verirken, en düşük ortalama erime hızını ise 2HMS5 karışımı vermiştir. Son olarak SBS modifiyeli bağlayıcıların genel bağlayıcı ve reolojik özellikleri değerlendirilmiştir.

Abstract:
In this thesis, the effect of induction heating on the self-healing of asphalt mixture test specimens containing waste metal and styrene-butadiene-styrene (SBS) modified bitumen was evaluated. In addition, the effects of waste metals used instead of aggregate in asphalt mixtures on the mechanical properties of asphalt mixtures were determined. For this purpose, two different (hot scaling (HMS) and cold scaling (CMS)) waste metal in two different percentages (instead of 50% and 100% aggregate) and two different percentages (2% and 100% aggregate) were used to create prismatic and Marshall asphalt test samples. Asphalt mixtures were prepared using 3% SBS. Induction heating systems were used to determine self-healing properties. The samples were heated in four different heating times as 40sec, 60sec, 80sec, 100sec and 120sec in both methods. To measure the efficiency of the recovery process, five recovery cycles were performed for each asphalt sample. 
The main results are that the hardness, load repetitions and fatigue life of the mixtures decrease as the waste metal usage ratio in the asphalt mixtures increases. In addition, the improvement level decreased with each improvement cycle applied to asphalt mixtures. It is assumed that air voids in the mixture also play an important role in the self-healing of asphalt mixtures, while increasing the internal pressure and mobility of the bitumen during the heating process. In addition, 2 different thicknesses (5mm and 10mm) of ice and a single (15mm) thickness of snow were formed on the surface of the mixture samples containing waste metal prepared in the laboratory, and the effect of snow and ice on the melting of the hot bituminous mixtures was determined. Ice remained at about 10°C. After 120 s of induction heating, the highest temperature on the upper surface of the asphalt mixture reached 55.2°C. This result proved that induction heating has no or little heating effect on ice. When it comes to the snow melting test, it has been determined that the most effective scale in the melting process is cold scale scale. While the average melting rate of the 2CMS5 mixture is 0.3300 g/min, the average melting rate of the 3CMS5 mixture is 0.3383 g/min. While 3CMS10 mixture gave the highest average melting rate, 2HMS5 mixture gave the lowest average melting rate. Finally, the general binding and rheological properties of SBS modified binders were evaluated.