Bitkisel atık yağ ilavesiyle reaktif polimer ve polifosforik asit modifiyeli bitümün, düşük sıcaklık performansının ve işlenebilirliğinin geliştirilmesi
Improving low temperature performance and workability of reactive polymer and polyphosphoric acid modified bitumen by adding vegetable waste oil
Yazar: AYTUĞ KUMANDAŞ
Danışman: DOÇ. DR. ERHAN BURAK PANCAR
Ondokuz Mayıs Üniversitesi / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2021
Konu: Ulaşım = Transportation ; İnşaat Mühendisliği = Civil Engineering
Dizin: Bitüm = Bitumen

Özet:
Bu tez çalışmasında, Reaktif Etilen Terpolimer (RET) ve Polifosforik Asit (PPA) ile modifiye edilmiş 50/70 penetrasyonlu bitüme farklı oranlarda bitkisel atık yağ ilave edilerek RET modifiyeli bitümün işlenebilirliğinin ve düşük sıcaklıklardaki performansının arttırılması amaçlanmıştır. Bu doğrultuda, %1.5 RET ve %0.2 PPA modifiyeli bitüme %2, %4, %6, %8 oranlarında bitkisel atık yağ ilave edilerek fiziksel, reolojik ve kimyasal özelliklerindeki değişimler incelenmiştir. Modifiyeli bitümlerin fiziksel özelliklerinin belirlenmesinde, Penetrasyon, Yumuşama Noktası, Nicholson Soyulma, Kuvvet Ölçümlü Düktilite, Özgül Ağırlık, Trikloretilende Çözünürlük Deneyleri gibi geleneksel deneylerden faydalanılırken reolojik özelliklerinin belirlenmesinde Dönel İnce Film Halinde Isıtma (RTFO), Basınçlı Yaşlandırma Kabı (PAV), Dönel Viskozite (RV), Dinamik Kayma Reometresi (DSR) ve Eğme Kirişi Reometresi (BBR) deneylerinden yararlanılmıştır. Modifiyeli bitümlerin kimyasal yapılarının analizlerinde ise Fourier Dönüşümü Kızılötesi Spektroskopisi (FT-IR) ve Termogravimetrik Analizden (TGA) faydalanılmıştır. Yapılan deneyler sonucunda, çalışmanın amacına uygun olarak RET modifiyeli bitüme bitkisel atık yağ ilave edilmesinin RET modifiyeli bitümün işlenebilirliğini ve düşük sıcaklık çatlaklarına karşı direncini arttırdığı belirlenmiştir. Bu durumda, RET modifiyeli bitümlere bitkisel atık yağ ilavesinin, RET modifiyeli bitümün karıştırma ve sıkıştırma sıcaklıklarını düşürerek enerji tasarrufu sağlayabileceği ve çevreye verilen zararı azaltabileceği sonucuna varılmıştır. Ayrıca, RET modifiyeli bitümün düşük sıcaklık performansındaki artış sayesinde hazırlanan kompozit modifiyeli bitüm soğuk iklimli bölgelerde de kullanılabilir hale gelmiştir. Bu sonuçlarla birlikte, bitkisel atık yağ ilavesinin RET modifiyeli bitümün tekerlek izi direncini azalttığı ulaşılan bir diğer sonuçtur.

Abstract:
In this thesis, it was aimed to increase the workability, and low-temperature performance of RET modified bitumen by adding different proportions of waste vegetable oil to the 50/70 penetration grade bitumen modified with Reactive Ethylene Terpolymer (RET) and Polyphosphoric Acid (PPA). Accordingly, 2%, 4%, 6%, 8% of waste vegetable oil was added to 1.5% RET and 0.02% PPA modified bitumen, and changes in physical, rheological, and chemical properties were investigated. While traditional tests such as Penetration, Softening Point, Nicholson Stripping, Force Ductility, Specific Gravity, Solubility in Trichlorethylene tests were used to determine the physical properties of modified bitumens, Rolling Thin Film Oven (RTFO), Pressure Agin Vessel (PAV), Rotational Viscosity (RV), Dynamic Shear Rheometer (DSR) and Bending Beam Rheometer (BBR) tests were used to determine their rheological properties. Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FT-IR) and Thermogravimetric Analysis (TGA) were used to analyze the chemical structure of modified bitumens. As a result of the experiments, it was determined that adding waste vegetable oil to RET modified bitumen, under the purpose of the study, increased the workability of RET modified bitumen and its resistance to low-temperature cracks. In this case, it was concluded that adding waste vegetable oil to RET modified bitumen can reduce the mixing and compression temperatures of RET modified bitumen, thereby saving energy and reducing the damage to the environment. Besides, thanks to the increase in low-temperature performance of RET modified bitumen, the prepared composite modified bitumen has become usable in regions with cold climates. Along with these results, it is concluded that vegetable waste oil reduces the rutting resistance of RET modified bitumen.