Farklı doğal asfaltların bitüm ve bitümlü sıcak karışımların özelliklerine etkileri

Abstract

Bu tez çalışmasında farklı doğal asfaltların ve stiren-butadien-stirenin (SBS) bitüm modifikasyonunda kullanımının etkileri incelenmiştir. Üç farklı doğal asfalt (Trinidad göl asfaltı (TLA), İran Gilsoniti ve Amerika Gilsoniti) ve SBS katkı maddesi olarak bitüm modifikasyonunda kullanılmıştır. Bağlayıcı karışım tasarımı Superpave yöntemine göre yapılmıştır. Bitümlü bağlayıcılar dönel ince film halinde ısıtma deney (RTFOT) yöntemine göre kısa dönem ve basınçlı yaşlandırma kabı (PAV) yöntemine göre uzun dönem yaşlandırılmıştır. Çalışmada bitümlü bağlayıcılar üzerinde dönel viskozimetre (RV), dinamik kayma reometresi (DSR) ve kiriş eğme reometresi (BBR) deneyleri uygulanmıştır. Bitümlü sıcak karışım numuneleri üzerinde Marshall stabilite ve akma, nem hasarına karşı dayanım, indirek çekme rijitlik modülü, indirek çekme yorulma ve tekerlek izine karşı dayanım deneyleri uygulanmıştır. Bağlayıcı deneyleri sonucunda PG 58–34 saf bitümüne %10,0 Amerika Gilsoniti (MB10%AG), %9,5 İran Gilsoniti (MB9.5%IG), %60 Trinidad göl asfaltı (MB60%TLA) ve %3.8 SBS (MB3.8%SBS) ilave edilmesi ile istenen performans seviyesinin (PG 70-34) sağlandığı belirlenmiştir. Tasarım bitüm içeriğinde hazırlanan karışımlar üzerinde yapılan deneyler sonucunda MB60%TLA ile hazırlanan karışımların en yüksek rijitliğe, stabiliteye, çekme dayanımına, yorulma ve kalıcı deformasyona karşı dayanıma sahip olduğu belirlenmiştir. MB9.5%IG ve MB3.8%SBS ile hazırlanan karışımların ise en yüksek nem hasarına karşı dayanıma sahip oldukları tespit edilmiştir.Anahtar Kelimeler: Bitümlü Sıcak Karışım, Modifikasyon, Doğal asfalt, Stiren-butadien- stiren.

In this dissertation study, the effects of using different natural asphalts and styrene-butadiene-styrene (SBS) as a binder modifier were investigated. Three different natural asphalts (Trinidad Lake Asphalt (TLA), Iranian Gilsonite and American Gilsonite) and SBS were used as additive in bitumen modification. Binder and mixture design were done according to Superpave method. Bituminous binders were short- and long-term aged in accordance with rolling thin film oven test (RTFOT) and pressure ageing vessel (PAV) procedures. Rotational viscosimeter (RV), dynamic shear rheometer (DSR) and bending beam rheometer (BBR) tests were done on bituminous binders. Marshall stability and flow, moisture-induced damage, indirect tensile stiffness modulus, indirect tensile fatigue and wheel tracking tests were done on the hot mix asphalt samples. Results of binder tests showed that addition of 10.0% American Gilsonite (MB10%AG), 9.5% Iranian Gilsonite (MB9.5%IG), 60% Trinidad lake asphalt (MB60%TLA) and 3.8% SBS (MB3.8%SBS) to pure bitumen (PG 58-34) achieved the desired performance level (PG 70-34). Experiments conducted on mixtures showed that mixtures prepared with MB60%TLA had the highest stiffness, stability, tensile strength and resistance to fatigue and permanent deformation. On the other hand, mixtures prepared with MB9.5%IG and MB3.8%SBS were observed to have highest resistance to moisture induced damage.Keywords: Hot mix asphalt, Modification, Natural asphalt, Styrene-butadiene-styrene.