Stiren-butadien-stiren ve gilsonit'in birlikte kullanımının bitümlü sıcak karışımların mekanik özellikleri üzerindeki etkileri
Investigation of the effects of using styrene-butadiene-styrene in conjunction with gilsonite on the mechanical properties of hot mix asphalts
Yazar: ÖZGE ERDOĞAN
Danışman: DOÇ. DR. MEHMET YILMAZ
Fırat Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2015
Konu: Ulaşım = Transportation ; İnşaat Mühendisliği = Civil Engineering

Özet:
Çalışmada, stiren-butadien-stiren (SBS) ve Amerikan Gilsoniti'nin (AG) bitüm modifikasyonunda birlikte kullanımının bitümlü bağlayıcıların reolojik ve bitümlü sıcak karışımların mekanik özelliklerine etkisi araştırılmıştır. Superpave yöntemine göre Şanlıurfa ili için uygun bağlayıcı performans seviyesinin PG 76-10 olduğu belirlenmiştir. Öncelikle sadece SBS ve Amerikan Gilsoniti kullanılarak Şanlıurfa için uygun performans seviyesine sahip modifiye bitümler (PG 76-16)  elde edilmiştir. Ardından SBS modifiyeli bitümlerde SBS içeriği azaltılarak yerine farklı oranlarda Amerikan Gilsoniti ilave edilmiştir. Böylece Şanlıurfa için uygun performans seviyesine sahip 3 farklı SBS+Amerikan Gilsoniti içeren modifiye bitüm elde edilmiştir. Saf, 2 tane tek bir katkı içeren (%5 SBS ve %18 AG) ve 3 tane iki farklı katkı içeren (%4 SBS + %6 AG, %3 SBS + %10 AG ve %2 SBS + %13 AG) aynı performans seviyesine sahip bağlayıcılarla karışım numuneleri hazırlanmıştır. Tasarım bitüm içeriklerinde hazırlanan bitümlü sıcak karışım numuneleri üzerinde Marshall stabilite ve akma, nem hasarına karşı dayanım, indirekt çekme rijitlik modülü, indirekt çekme yorulma ve dinamik sünme deneyleri uygulanmıştır. Böylece SBS ve Amerikan Gilsoniti'nin birlikte kullanımının stabilite, nem hasarı, rijitlik, yorulma ve kalıcı deformasyona karşı etkisi belirlenmeye çalışılmıştır. 
Yapılan deneyler sonucunda katkı kullanımı ile bağlayıcıların reolojik özelliklerinin iyileştiği, bütün katkıların, karışımların stabilite, nem hasarına karşı dayanım, rijitlik, yorulma ömrü ve kalıcı deformasyona karşı dayanımlarını olumlu yönde etkiledikleri belirlenmiştir. Marshall stabilite, Marshall oranı, çekme dayanımı, akma sayısı ve sünme modülü değerleri üzerinde en etkin katkıların %18 AG ve %3 SBS + %10 AG olduğu, rijitlik ve yorulma ömrü üzerinde en etkin katkıların %18 AG, %2 SBS + %13 AG ve %3 SBS + %10 AG kullanımı olduğu, nem hasarına karşı dayanım üzerinde en etkin katkıların %5 SBS, %2 SBS + %13 AG ve %3 SBS + %10 AG olduğu, karışımların elastikiyetini en fazla arttıran katkının %5 SBS kullanımı olduğu belirlenmiştir. Elde edilen bütün sonuçlar dikkate alındığında tek başına SBS veya AG kullanımı yerine SBS ve AG'nin birlikte kullanılmasının daha faydalı olduğu sonucuna varılmıştır.

Abstract:
In this study, the effect of the combined use of styrene-butadiene-styrene (SBS) and the American Gilsonite (AG) modifications on rheological properties of bituminous binders and mechanical properties of hot mix asphalts was investigated. Suitable binder performance level for Sanliurfa province was determined to be PG 76-10 according to the Superpave method. Firstly, the modified bitumen (PG 76-16) with an appropriate performance level for Şanlıurfa was obtained using SBS and American Gilsonite only. Then, the SBS content in SBS-modified bitumens was reduced, and American Gilsonite at different portions was added instead. Thus, at least 3 different modified bitumens with SBS + American Gilsonite with an appropriate level of performance for Şanlıurfa was obtained. Sample mixtures were prepared with 2 binders containing a single additive (5% SBS ve 18% AG)  and at least 3 binders containing two different additives (4% SBS + 6% AG, 3% SBS + 10% AG ve 2% SBS + 13% AG), which have the same performance level. Marshall stability and flow, resistance to moisture damage, indirect tensile stiffness modulus, indirect tensile fatigue and dynamic creep tests were applied to hot mix asphalt samples prepared in the design bitumen content. Thus, the effect of the use of American Gilsonite in conjunction with SBS on stability, moisture damage, stiffness, permanent deformation was tried to determine.  
As a result of the experiments in aforementioned study, improvement of the rheological properties of the binder, positive effect on the mix of all additives stability, resistance to moisture damage, stiffness, fatigue life and resistance to permanent deformation with the use of additive was determined. The most effective additives as 18% AG and 3% SBS + 10% AG on Marshall stability, Marshall quotient, tensile strength, flow number and the creep modulus, the most effective additives as 18% AG, 2% SBS + 13% AG and 3% SBS + 10% AG on stifness and fatigue life, the most effective additives as 5% SBS, 2% SBS + 13% AG and 3% SBS + 10% AG on the resistance to moisture damage, the use of 5% SBS as the additive which increased the elasticity of mixture most were determined.   When considering all the results, the conclusion was reached that instead of the use of alone SBS or AG, the combined use of SBS and AG is more beneficial.