Kısa ve uzun dönem yaşlandırmanın modifiye bitümlerin reolojik özelliklerine etkisi

Abstract

Petrolün rafinerisinden elde edilen bitümlü bağlayıcılar, karayollarında artan gerilmeleri karşılamakta yetersiz kaldığından son dönemde bitümün dolayısıyla bitümlü sıcak karışımların özelliklerini iyileştirmek amacıyla katkı maddeleri kullanılmaktadır. Bu amaçla en çok kullanılan katkı maddeleri stirenbutadien-stiren ve stiren-etilen-butadien-stiren polimer grubu malzemelerdir. Bunun yanı sıra eskimiş araç lastiklerinden elde dilen atık kauçuk bu amaçla sıklıkla kullanılan diğer bir malzemedir. Bitümlü bağlayıcılarda karışımın hazırlanması esnasında ve karışımın servis ömrü boyunca yaşlanma meydana gelmektedir. Bu çalışmada kısa ve uzun dönem yaşlandırılmış bağlayıcıların reolojik özellikleri konvensiyonel ve ileri deneyler ile belirlenmeye çalışılmıştır. Bu tez çalışması kapsamında stiren-butadien-stiren (SBS), stiren-etilen-butadien-stiren (SEBS) ve öğütülmüş araç lastiği (CR) 3 farklı oranda (bitüm ağırlığınca %3, %4 ve %5) B 160/220 sınıfı bitüme ilave edilerek modifiye bitümlerin özellikleri üzerindeki etkileri araştırılmıştır. Saf, modifiye, kısa ve uzun süreli yaşlandırılmış bağlayıcılara penetrasyon, viskozite, dinamik kayma reometresi (DSR), kiriş eğmereometresi, yumuşama noktası, rotasyonel viskozite testleri uygulanmıştır. Çalışmaların sonucunda üç katkı maddesinde de katkı oranı arttıkça penetrasyon değerleri düzenli olarak azalmıştır. Elde edilen sonuçlardan her üç oranda da en etkili katkı maddesinin SEBS olduğu, seçilen oranlarda etkinliği en az olan katkının ise CR olduğu tespit edilmiştir. Katkı kullanımı ile bağlayıcıların yumuşama noktası değerleri artmış, dolayısıyla yüksek sıcaklıklardaki kıvamları yükselmiştir. Hem 165ºC'de hem de 135ºC de en yüksek viskozite değerini SEBS katkılı bağlayıcılarda görülürken, en düşük viskozite değerleri ise CR katkılı bağlayıcılarda görülmektedir. Bağlayıcıların faz açısı değerlerinde en çok azalma %5 SEBS içeren bağlayıcılarda meydana gelmektedir. En az azalma ise saf bağlayıcıda meydana gelmiştir. Katkı maddeleri içerisinde faz açısı değerini en çok azaltan katkı maddesi SEBS katkısıdır. Katkı içeren bağlayıcılar içerisinde en yüksek kompleks kayma modülü değerini SEBS katkısı içeren bağlayıcılar verirken en düşük kayma modülü değerini ise CR katkısı içeren bağlacılarda görülmektedir.Anahtar Kelimeler: Bitüm, Modifikasyon, Stiren-Butadien-Stiren, Stiren-Etilen-Butadien-Stiren, Lastik Atığı

Since the bituminous binders obtained from petroleum refineries are insufficient to meet the increasing stresses on highways, additives have been used recently in order to improve the properties of bitumen and thus bituminous hot mixes. For this purpose, the most commonly used additives are styrene-butadienestyrene and styrene-ethylene-butadiene-styrene polymer group materials. In addition, waste rubber obtained from old vehicle tires is another material frequently used for this purpose. Bituminous binders are mixed during preparation and aging occurs during the service life of the mixture. Within the scope of this thesis, styrene – butadiene – styrene (SBS), styrene – ethylene – butadiene – styrene (SEBS) and ground tire (CR) in 3 different ratios (3%, 4% and 5% by bitumen weight) B 160/220 class the effects on the properties of modified bitumen by adding it to the bitumen were investigated. Penetration into püre, modified, short- and long- term aged binders. Viscosity, dynamic shear rheometer (DSR), beam bending rheometer,softening point, rotational viscosity tests were applied. As a result of the studies, the penetration values decreased regularly as the additives. From the results obtained, it was determined that the most effective additive in all three ratios was SEBS, and additive with the least effectiveness in the selected ratios was CR. With the use of aaditives, the softening point values of the binders increased, thus their consistency at high temperatures increased. At both 165 ℃ and 135 ℃, thehighest viscosity value is seen in SEBS added binders, while the lowest viscosity values are observed in CR added binders. The most reduction in phase angle values of binders occurs in binders containing 5% SEBS. The least reduction occurred in the pure binder. The additive that reduces the phase angle value the most among the additives is the SEBS additive. Among binders containing additives, binders containing SEBS additive have the highest complex shear modulus value, while binders containing CR additive have the lowest shear modulus value.Keywords: Bitumen, Modification, Styrene-Butadien-Styrene, Styrene-Ethylene-Butadiene-Styrene, Tire Waste