Atık yağ içeren bitümlü sıcak karışımların yorulma çatlaklarına karşı kendini onarabilirliğinin araştırılması
Investigation of self-healing of hot mix asphalt containing waste oil against fatigue cracks
Yazar: SENA ÇETİNKAYA
Danışman: DOÇ. DR. ERKUT YALÇIN
Fırat Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Ulaştırma Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2023
Konu: Ulaşım = Transportation
Dizin: Atık yağlar = Waste oils ; Bitkisel yağlar = Plant oils ; Kapsüller = Capsules ; Sıcak karışım = Hot mix ; Yorulma = Fatigue ; İyileştirme = Improvement

Özet:
Günümüzde ulaşım açısından bitümlü sıcak karışımların önemi oldukça fazladır. Bitümlü sıcak
karışımlar zamanla artan trafik yükü ve iklim koşullarına bağlı olarak rijitliğin artmasıyla kırılgan hale
gelmektedir. Bu durum üst yapıda çatlaklara ve bozulmalara neden olmaktadır. Bu nedenle bitümlü karışım
tabakalarının düzenli olarak gözlenmesi, bakım ve onarım faaliyetlerinin gerçekleştirilmesi gerekmektedir.
Ancak ekonomik veya teknik nedenlerden ötürü bu her zaman mümkün olmayabilir. Bu nedenle kendini
onarabilen bitümlü sıcak karışım fikri son yıllarda önem kazanmıştır.
Asfaltın kendini iyileştirmesi üzerine çalışmalar, indüksiyon ile ısıtma, mikrodalga ile ısıtma ve kapsül
kullanımı olmak üzere üç ana başlık altında toplanmıştır. Çalışmada tercih edilen metot, kapsül kullanımı
metodudur. Tez çalışmasında, gençleştirici malzeme olarak atık bitkisel yağ ve atık madeni yağ
kullanılmıştır. Ülkemizde her yıl tonlarca atık yağ açığa çıkmakta ve bunlar suyun, toprağın ve havanın
kirlenmesine neden olmaktadır. Bu atıkların yönetimi için en uygun yöntem çevreye zarar vermeyecek ve
ticari değeri olan farklı bir kullanım alanı oluşturmak olacaktır. Bu alanlardan biri de atık yağların çevresel
olarak uygun oranlarda BSK'larda gençleştirici malzeme olarak kullanılmasıdır. Atık madeni ve bitkisel
yağlar ile üretilen kapsüller, agrega ağırlığınca 4 farklı oranda bitümlü sıcak karışım numunelerine ilave
edilmiştir. Daha sonra bu numuneler uzun dönem yaşlandırmaya maruz bırakıldıktan sonra 4 noktalı eğilme
yorulma deneyine tabi tutulmuştur. Çalışmada, numunelerin içerisindeki kapsüllerin çatlaklar üzerindeki
iyileştirme etkisi ve kaplamada bozulmalar meydana gelmesi durumda yorulma ömrüne etkisi
değerlendirilmiştir. Ayrıca kiriş numunelerine farklı sıcaklık ve farklı sürelerde dinlenme kürü uygulanarak
iyileşmenin sıcaklık ve zamanla olan ilişkisi de incelenmiştir. Kapsül kullanımı ile BSK'ların mekanik
özellikleri olumsuz etkilenmekle birlikte, deney sonuçları Karayolları Teknik Şartnamesi'nin sınır değerleri
içinde kalmıştır. 4 noktalı eğilme yorulma deney sonuçları dikkate alındığında, kapsül kullanımının
çatlakların iyileşmesine ve bozulma olan numunelerde yorulma ömrünün uzamasına olumlu etki ettiği
belirlenmiş ve atık madeni yağ içeren kapsüllerin atık bitkisel yağ içeren kapsüllerden daha iyi sonuç
verdiği görülmüştür. Ayrıca kür sıcaklığı ve kür sürelerinin artması ile iyileşmenin doğru orantılı olarak
arttığı tespit edilmiştir

Anahtar Kelimeler: Bitümlü sıcak karışım, Kendini iyileştirme, Kapsül, Atık bitkisel yağ, Atık madeni yağ, Mekanik özellikler, Gençleştirici, Yorulma

Abstract:
Nowadays, the importance of hot bituminous mixtures in terms of transportation is quite high. Bituminous
hot mixes become brittle with the increase in stiffness due to the increasing traffic load and climatic
conditions over time. This situation causes cracks and deterioration in the superstructure. For this reason, it
is necessary to observe the bituminous mixture layers regularly, and to carry out maintenance and repair
activities. However, this may not always be possible for economic or technical reasons. For this reason, the
idea of self-healing hot mix with bitumen has gained importance in recent years.
Studies on self-healing of asphalt are grouped under three main headings: induction heating, microwave
heating, and the use of capsules. It is the preferred method of using capsules in the study. In the thesis
study, waste vegetable oil and waste mineral oil were used as rejuvenating materials. In our country, tons of
waste oil is released every year and these cause pollution of water, soil and air. The most appropriate
method for the management of these wastes will be to create a different usage area that will not harm the
environment and have commercial value. One of these areas is the use of waste oils as rejuvenating
material in BSKs at environmentally appropriate proportions. Capsules produced with waste mineral and
vegetable oils were added to the bituminous hot mix samples at 4 different rates by aggregate weight. After
that, these samples were subjected to long-term aging and then 4-point bending fatigue test was applied.
The healing effect of the capsules in the samples on the cracks and the effect on the fatigue life in case of
deterioration in the coating were evaluated. In addition, the relationship of the healing with temperature and
time was investigated by applying the rest cure at different temperatures and at different times to the beam
samples. Although the mechanical properties of BSKs were adversely affected by the use of capsules, the
test results remained within the limit values of the Highways Technical Specification. Considering the 4-
point bending fatigue test results, it was determined that the use of capsules had a positive effect on the
healing of cracks and prolonging the fatigue life of samples with deterioration, and it was observed that
capsules containing waste mineral oil gave better results than capsules containing waste vegetable oil. In
addition, it was determined that the improvement increased in direct proportion with the increase of curing
temperature and curing times.

Keywords: Bituminous hot mixture, Self healing, Capsule, Waste vegetable oil, Waste mineral oil, Mechanical properties, Rejuvenating, Fatigue