Investigating nano materials effect on hot mix asphalt concrete (Using zycotherm)

Abstract

Son yıllarda farklı araştırmacılar tarafindan esnek kaplamaların bozulma nedenleri araştırılmış; asfaltın, agreganın veya her ikisini içeren asfalt ve agrega karışımının neme duyarlılığı ve sıcaklık hassasiyetinden kaynaklanan tekerlek izi, yorulma ve düşük sıcaklık çatlakları gibi bozulmaları gidermek için farklı alternatif çözüm yöntemleri geliştirilmiştir. Bazı araştırmacılar sıcak karışım asfaltlarından kaynaklanan esnek kaplama bozulmalarına odaklanmış ve asfalt betonlarının yorulma , tekerlek izi ve düşük sıcaklık çatlaklarına karşı gösterdiği direncin asfalt beton karışımlarının performansını belirlediğini düşünmüşlerdir. Nem veya suyun, sıcak karışım asfaltların performansı üzerinde olumsuz etkiye sahip olan önemli faktörler olduğu düşünülmektedir. Bu iki parametrenin etkisi genel olarak asfalt betonunun dayanımında azalma olarak kendini göstermektedir ve tekerlek izi oluşma potansiyelini artırmakta , yorulma ömrünü azalmakta ve karışımın soyulma potansiyelini hızlandırmaktadır.Bu çalışmada esnek üstyapılardaki bozulma problemlerini gidermek için zycotherm nano malzemesi çeşitli oranlarda sadece asfalta ve seyreltilerek sadece agregaya uygulanarak bu iki farklı yöntem ile asfalt beton karışımlarında kullanılmış ve optimum nanomalzeme miktarı ve malzemenin asfalt betonlarında potansiyel uygulanabilirliğini araştırılmıştır. Çalışmada asfalt betonlarına,; suyun varlığında bağlanma ve parçalanmmaya karşı direnci gösteren indirek çekme gerilmesi oranı ve korunan stabilite indeksi parametrelerini ölçmek için indirek çekme gerilmesi ve korunan stabilite testleri yapılmıştır. Çeşitli oranlarda zycotherm ile karıştırılan bitüm üzerine ise penetrasyon , yumuşama noktası , dönen ince film fırın testi (RTFOT), basınçlı yaşlandırma deneyi (PAV), eğilme kirişi reometresi (BBR) ve dinamik kesme reometresi (DSR) testleri yapılarak zyotherm nano malzemesinin tekerlek izi, yorulma ve düşük sıcaklık çatlaklarına karşı etkisi incelenmiştir. Sonuçlar göstermiştirki zycotherm nanomalzemesinin kullanılması asfalt karışımların nemden kaynaklanan zararlara ve aynı zamanda tekerlek izi, yorulma ve düşük sıcaklık çatlaklarına karşı direnci önemli ölçüde artırmıştır.

During past years different researchers studied causes of failure of flexible pavements and offered variety of alternatives for solving these failure problems such as rutting, fatigue and low temperature cracking which are sourced from moisture susceptibility and also temperature sensitivity of either asphalt , aggregate or the asphalt mixture as a whole. Some researchers focused on failures that source from hot mix asphalt and it is believed that resistance of an asphalt concrete mixture to fatigue, rutting, ravelling and low temperature cracking will determine the performance of an asphalt concrete mixture. It is believed that moisture or water is one of the greatest factors which will have an inverse effect on the performance of hot mix asphalt. This study conducted to determine the optimum amount and potential applicability of zycotherm nano material in asphalt and asphalt concrete mixtures with two different system: directly applying to bitumen and diluting and applying to aggregate in order to address the solution of potential failure problems in flexible pavements. The study carried out by conducting tests on bitumen and bituminous mixtures. Tensile strength test and retained stability tests were performed on bituminous mixture in order to measure tensile strength ratio (TSR) and retained stability index (RSI) which are both index parameters determine mixture resistance to de bonding and disintegration in the presence of water. Penetration, softening point, RTFOT, PAV, BBR and DSR tests were performed on bitumen to determine the effect of zycotherm on bitumen's contribution on rutting, fatigue and low temperature cracking of the mixture.as a result it was found that using zycotherm material greatly increase resistance of asphalt mixture to moisture induced damages and also increasing its resistance to rutting, fatigue and low temperature cracking.Keywords: Nanomaterial, Zycotherm, Moisture Susceptibility, de-bonding, Rutting, Fatigue, Tensile strength, Retained Stability Index.