Bitümlü karışımların sıcaklık ve nem hassasiyetlerinin incelenmesi ve iyileştirilmesi
Tez Türü: Doktora
Tezin Yürütüldüğü Kurum: Süleyman Demirel Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, İnşaat Mühendisliği Anabilim Dalı, Türkiye
Tez Danışmanı: Mehmet Saltan
Tezin Onay Tarihi: 2025
Tezin Dili: Türkçe
Desteklendiği Program: Diğer
Özet:
Esnek üstyapılarda gözlemlenen bozulmaların meydana gelmesinde, birer çevresel faktör olan sıcaklık ve nemin önemli bir rol oynadığı bilinmektedir. Bu tez çalışması kapsamında, öncelikle esnek üstyapıların inşasında kullanımı en çok tercih edilen bitümlü karışım türlerinden olan sıcak ve ılık asfalt karışımlarının, sıcaklık ve nem hassasiyetlerine karşı dirençleri incelenmiştir. Daha sonra, her iki karışım türünün de bu çevresel faktörler karşısında yetersiz görülen mühendislik özelliklerinin, çeşitli yöntemler vasıtasıyla iyileştirilmesi hedeflenmiştir. İlk aşamada, 50/70 ve 70/100 penetrasyon dereceli bitümlü bağlayıcılarla üretilen sıcak asfalt karışımlarının düşük ve yüksek sıcaklık ile nem etkisi altındaki davranışları belirlenmiştir. Daha sonra, karışımların bu faktörlere karşı direncini artırmak amacıyla, nano genişletilmiş vermikülit iki farklı metot (ıslak ve kuru) kullanılarak sıcak asfalt karışımlarına dahil edilmiştir. Islak metotta, her iki referans bitümlü bağlayıcı, ağırlığınca belirli oranlarda (%1, 2 ve 3) nano genişletilmiş vermikülit ile modifiye edilmiştir. Kuru metotta her iki referans bitüm sınıfı için hazırlanan sıcak asfalt karışımlarının agrega gradasyonlarındaki filler, belirli oranlarda (‰0.5, 1 ve 1.5) nano genişletilmiş vermikülit ile ikame edilmiştir. İkinci aşamada ise ılık asfalt karışımlarının üretilebilmesi amacıyla, öncelikle 50/70 ve 70/100 penetrasyon dereceli bitümlü bağlayıcılar, sırasıyla kimyasal (ılık karışım katkısı – ‰2, 3 ve 4) ve organik (süzülmüş atık yağ – %1, 3 ve 5) katkı malzemeleriyle modifiye edilmiştir. Daha sonra, söz konusu modifiye bitümlü bağlayıcılarla hazırlanan numuneler üzerinden ılık asfalt karışımlarının sıcaklık ve nem hassasiyetleri belirlenmiştir. Ilık asfalt karışımlarının da bu faktörler karşısındaki eksikliklerini giderebilmek için, her iki ılık asfalt karışımının agrega gradasyonlarındaki filler, ‰0.5, 1 ve 1.5 oranlarında nano genişletilmiş vermikülit ile ikame edilmiştir. Tüm sıcak ve ılık asfalt karışımları için, sıcaklık ve nem hassasiyetlerinin değerlendirilmesine yönelik deneysel yöntemler ortaktır. Kullanılan referans ve modifiye bitümlü bağlayıcıların özellikleri, kimyasal karakterizasyon yöntemleri ve geleneksel bitüm deneyleri yardımıyla belirlenmiştir. Ayrıca bu bağlayıcılar ve agregalar kullanılarak hazırlanan gevşek karışımların sıcaklık ve nem maruziyeti altındaki davranışları soyulma deneyleri ile incelenmiştir. Bu faktörlerin asıl etkileri ise malzemenin sahada kullanıldığı esas hali olan sıkıştırılmış karışımlar üzerine uygulanan çeşitli deneylerle tespit edilmiştir. Ancak çalışmada birden fazla malzeme ve/veya yöntem aynı anda kullanıldığı için karışım kombinasyonlarının sayısı oldukça fazladır. Bu nedenle, numunelerin hazırlanması esnasında meydana gelen malzeme ve zaman kaybını en aza indirmek için, bazı değerlendirmeler yalnızca belirli karışım kombinasyonları üzerinden yapılmıştır. Hem numune sayısını azaltmak hem de deneylerden elde edilen sonuçlar ile değişkenler arasındaki ilişkileri, türetilen matematiksel denklemler vasıtasıyla modellemek için istatistiksel yöntemler kullanılmıştır. Üretilen karışımları ekonomik açıdan değerlendirmek amacıyla basit bir fayda – maliyet analizi yapılmıştır. Tüm değerlendirmelerden sonra, sıcak ve ılık asfalt karışımlarının sıcaklık ve nem hassasiyetlerine karşı dirençlerinin nano genişletilmiş vermikülit kullanımı ile iyileştirilebileceği sonucuna varılmıştır. Bu tez çalışması, katkı malzemelerinin kullanım şekilleri ve amaçları, uygulamaların gerçekleştirildiği karışım tasarım yöntemi ve elde edilen sonuçlar açısından mevcut literatüre önemli bir katkı sağlayacaktır. Ayrıca, sıcaklık ve nemin iki farklı bitümlü karışım türü üzerindeki etkilerini incelemek ve mühendislik özelliklerini iyileştirmek amacıyla atılan adımlar, ülkemizde ve dünyada sıcaklık ve nem etkilerine karşı daha dayanıklı, uygun maliyetli ve sürdürülebilir üstyapıların inşasını kolaylaştıracaktır.