Nano modifiye bitümlü sıcak karışımların performansının araştırılması
Tezin Türü: Doktora
Tezin Yürütüldüğü Kurum: Süleyman Demirel Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, İnşaat Mühendisliği Anabilim Dalı, Türkiye
Tezin Onay Tarihi: 2017
Tezin Dili: Türkçe
Öğrenci: Şebnem KARAHANÇER
Eş Danışman: Serdal TERZİ
Açık Arşiv Koleksiyonu: AVESİS Açık Erişim Koleksiyonu
Özet:Bu çalışmada bitüm, çoğul duvarlı karbon nanotüp, çinko oksit nano tozu ve %50 oranında silika ile modifiye edilmiş karbon nanotüp kullanılarak %1, %3 ve %5 oranlarında modifiye edilmiştir. Ayrıca silika nano tozu kullanılarak %0.1, %0.3 ve %0.5 oranında bitüm modifikasyonu gerçekleştirilmiştir. Bitüm, nano malzemelerle yüksek devirli karıştırıcı kullanılarak 4000 devir/dakika hızda ve 160 C sıcaklıkta 2 saat boyunca homojen olarak karıştırılmıştır. Modifikasyon sonucunda elde edilen bitüm kullanılarak SuperpaveTM karışım tasarımına göre bitümün ve bitümlü sıcak karışımın performansı değerlendirilmiştir. Öncelikle Isparta Bölgesi için yüksek ve düşük sıcaklık verileriyle bağlayıcı sınıfı seçilmiştir. Daha sonra modifiye edilmiş bitümün üzerinde dönel ince film halinde ısıtma deneyi, basınçlı yaşlandırma kabı, dinamik kesme reometresi, kiriş eğilme reometresi ve dönel viskozimetre deneyleri ile performans dereceli sınıfları kontrol edilmiştir. Ayrıca bu deneyler yardımıyla bitümün tekerlek izi dayanımı ve yorulma çatlaklarına karşı dayanımı karşılaştırılmıştır. Nano malzemelerle modifiye edilmiş bitüm kullanılarak hazırlanan bitümlü sıcak karışımların AASHTO T 283'e göre nem hassasiyeti değerlendirilmiştir. Nano malzemelerle elde edilen bitümlerin taramalı elektron mikroskobu ve enerji dağılımlı X-ray spektrometresi görüntüleri ile nano modifikasyonun homojen olarak gerçekleştirilip gerçekleştirilmediği değerlendirilmiştir. Daha sonra Fayda/Maliyet analizi ile nano malzemelerin karışımın maliyetini ne ölçüde etkilediği belirlenmiştir. Sonuç olarak tüm nano modifiyeli bitümlerin tekerlek izi dayanımı ve yorulma çatlaklarına karşı dayanımı %3 oranında en yüksek performansı göstermiştir. Nano modifiyeli bitümlerin performans dereceli sınıfı PG 64-22 olarak bulunmuş, yalnız %1 oranında çoğul duvarlı karbon nanotüp ile modifiye bitümün yaşlandırma sonucu performans dereceli sınıfı değişmiş ve PG 58-22 olarak bulunmuştur. Nano modifiye bitüm kullanılarak hazırlanmış bitümlü sıcak karışımların nem hassasiyeti %50 oranında silika ile modifiye edilmiş karbon nanotüp %5 oranı, silika nano tozu %1 ve %5 oranı dışında tüm nano modifiyeli bitümlü sıcak karışımlar için referans numuneden daha yüksek bulunmuştur. Taramalı elektron mikroskobu ve enerji dağılımlı X-ray spektrometresi görüntüleri ile nano malzemelerin bitüm içerisinde homojen olarak dağıldığı, topaklanmaların boyutunun 4 m'den daha küçük olduğu belirlenmiştir. Fayda/Maliyet analizi ile çoğul duvarlı karbon nanotüp dışındaki tüm nano modifiyeli bitümlü sıcak karışımların maliyetinin referans numuneden daha düşük olduğu bulunmuştur.