Onarıcı kapsül içeren bitümlü sıcak karışımların mekanik özelliklerinin incelenmesi
Investigation of mechanical properties of hot mix asphalts containing self-healing capsules
Yazar: AHMET MÜNİR ÖZDEMİR
Danışman: PROF. DR. MEHMET YILMAZ
Fırat Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Ulaştırma Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2020
Konu: Ulaşım = Transportation
Dizin: Bitümlü sıcak karışım = Bituminous hot mixture

Özet:
Bitümlü sıcak karışımlarda çevresel ve yapısal etkilerden dolayı başta çatlak oluşumu olmak üzere çeşitli bozulmalar meydana gelmektedir. Çatlak oluşumlarından ötürü meydana gelecek hasar, müdahale edilmediği takdirde sürüş konforu ve güvenliğini tehdit edebilecek boyutlara ulaşabilmektedir. Bu sebeple bilim insanları asfaltın kendi doğasında bulunan fakat yeterli sıcaklık ve zaman sağlamak mümkün olmadığı için istenilen düzeylere ulaşılamayan kendini iyileştirme özelliğine odaklanmışlardır. Kendini iyileştirme olayını hızlandırmak ve etkisini güçlendirmek için çeşitli metotlar tasarlanmıştır. Bu metotlardan yaygın olarak kullanılanları İndüksiyon Metodu, Mikrodalga Metodu ve Mikrokapsül metodudur. İndüksiyon ve mikrodalga metodunun amacı bitümlü sıcak karışımın yüzey ve içsel sıcaklığını artırarak iyileşme olayını sağlamaktır. Mikrokapsül metodunda ise, gençleştirici içeren kapsüller hazırlanmakta, bu kapsüller yapım aşamasında bitümlü sıcak karışıma ilave edilmekte,  karışıma ilave edilen kapsüllerin çatlak ile teması sonucu içerisindeki gençleştirici serbest kalarak çatlağı iyileştirmesi esasına dayanmaktadır. Tez çalışması kapsamında atık bitkisel ve atık madeni yağ olmak üzere iki farklı tipte gençleştirici kullanılarak farklı oranlarda (agrega ağırlığınca %0.25, %0.50, %0.75, %1.00) bitümlü sıcak karışıma ilave edilmiştir. Çalışmada atık bitkisel yağ olarak kullanılmış yemeklik ayçiçek yağı atığı, atık madeni yağ olarak ise otomobillerin periyodik bakımları sonrası açığa çıkan atık motor yağı temin edilmiş ve kullanılmıştır. Kapsül ilavesinin bitümlü sıcak karışımların mekanik özellikleri üzerindeki etkisini değerlendirmek amacıyla karışım numunelerinin hacimsel özellikleri belirlenmiş, ardından Marshall stabilite ve akma, çekme dayanımı oranı, indirekt çekme rijitlik modülü, indirekt çekme yorulma ve dinamik sünme deneyleri gerçekleştirilmiştir. Ayrıca çapta yarım daire şeklinde numuneler elde edilerek, bu numunelere de kapsül ilavesi yapılmıştır. Ardından çatlak ilerlemesine karşı dayanımları farklı yaklaşımlar ile değerlendirilmeye çalışılmıştır. Karışım deneyleri sonucunda gençleştirici olarak atık yağların kullanılmasının ekonomik ve çevresel anlamda fayda sağlayacağı belirlenmiş, karışımdaki optimum kapsül içeriğinin agrega ağırlığınca %0.5 olduğu tespit edilmiştir.

Abstract:
Due to environmental and structural effects, various deterioration, especially crack formation, occurs in hot mix asphalts. Damage, due to crack formation, can reach levels that may threaten driving comfort and safety if not intervened. Therefore, scientists have focused on the self-healing feature that is inherent in the asphalt but cannot reach the desired levels since it is not possible to provide sufficient temperature and time. Various methods have been designed to accelerate the self-healing phenomenon and strengthen its impact. Commonly used among these methods are Induction Method, Microwave Method and Microcapsule method. The aim of the induction and microwave method is increase the surface and internal temperature of the hot mix asphalt and provide healing. In the microcapsule method, briefly, capsules containing rejuvenator are preparing, these capsules adding to the hot mix asphalt during the construction process, the rejuvenator in the mixture is releasing and heals the crack as a result of contact with the crack. Within the scope of the thesis, two different types of rejuvenators, waste vegetable and waste mineral oil, were added to the hot mix asphalt at different rates (0.25%, 0.50%, 0.75%, 1.00% by weight of aggregate). The vegetable oil used in the study was supplied as waste sunflower oil in the kitchens, the mineral oil was obtained as the waste engine oil released after periodic maintenance of the cars. In order to evaluate the effect of capsule addition on the mechanical properties of hot mix asphalts, the volumetric properties of the mixture samples were determined, followed by Marshall stability and flow, tensile strength ratio, indirect tensile stiffness module, indirect tensile fatigue and dynamic creep tests. In addition, semicircular samples were obtained and capsules with different proportions were added to these samples. Then, resistance to crack propagation were tried to be evaluated in different approaches. As a result of the mixture experiments, it has been determined that the use of waste oils as rejuvenators will provide economic and environmental benefits, and the optimum capsule content in the mixture has been determined to be 0.5% by weight of the aggregate.