Bitümlü karışımların sıcaklık ve nem hassasiyetlerinin incelenmesi ve iyileştirilmesi
Investigation and improvement of temperature and moisture sensitivity of bituminous mixtures
- Tez No: 920758
- Danışmanlar: PROF. DR. MEHMET SALTAN
- Tez Türü: Doktora
- Konular: İnşaat Mühendisliği, Ulaşım, Civil Engineering, Transportation
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2025
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Süleyman Demirel Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Ulaştırma Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
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.
Özet (Çeviri)
It is known that temperature and moisture, which are environmental factors, play an important role in the occurrence of deteriorations observed in flexible pavements. Within the scope of this thesis study, firstly, the resistance of hot and warm asphalt mixtures, which are the most preferred bituminous mixture types for the construction of flexible pavements, to temperature and moisture sensitivities were investigated. Then, it was aimed to improve the engineering properties of both types of mixtures, which were observed to be inadequate in the face of these environmental factors, by means of various methods. In the first stage, the behaviours of hot asphalt mixtures produced with 50/70 and 70/100 penetration grade bituminous binders were determined under the influence of low and high temperature and moisture. Subsequently, in order to enhance the resistance of the mixtures to these factors, nano expanded vermiculite was incorporated into hot asphalt mixtures through the utilisation of two distinct methods (wet and dry). In the wet method, both reference bituminous binders were modified with nano expanded vermiculite at specific ratios (1, 2 and 3%) by weight. In the dry method, the filler in the aggregate gradations of hot asphalt mixtures prepared for both reference bitumen grades were replaced with nano expanded vermiculite in certain ratios (0.5, 1 and 1.5‰). In the second stage, in order to production of warm asphalt mixtures, 50/70 and 70/100 penetration grade bituminous binders were modified with chemical (warm mix additive – 2, 3 and 4‰) and organic (filtered waste fat – 1, 3 and 5%) additives, respectively. And then, the temperature and moisture sensitivities of warm asphalt mixtures were ascertained on the samples prepared with the mentioned modified bituminous binders. In order to overcome the deficiencies of the warm asphalt mixtures against these factors, the filler in the aggregate gradations of both warm asphalt mixtures were replaced with nano expanded vermiculite at ratios of 0.5, 1 and 1.5‰. For all hot and warm asphalt mixtures, the experimental methods for the evaluation of temperature and moisture sensitivities are common. The properties of the reference and modified bituminous binders used were determined by the help of chemical characterisation methods and conventional bitumen tests. Also, the behaviours of loose mixtures prepared using these binders and aggregates under temperature and moisture exposure were investigated by means of stripping tests. The actual effects of these factors have been determined by various tests on compacted mixtures, which are the actual form in which the material is used in the field. However, since more than one material and/or method is used at the same time in the study, the number of mixture combinations is quite considerable. Therefore, in order to minimise the loss of material and time occurred during the preparation of samples, some evaluations were conducted only on specific mixture combinations. Statistical methods were used both to reduce the number of samples and to model the relationships between the results obtained from the tests and the variables by means of the derived mathematical equations. A simple cost – benefit analysis was conducted in order to evaluate the mixtures produced from an economic standpoint. After all the assessments, it is concluded that the resistances of hot and warm asphalt mixtures to temperature and moisture sensitivities can be improved by the use of nano expanded vermiculite. This thesis study will make a significant contribution to the existing literature in terms of the usage types and purposes of additives, the mixture design method in which treatments are performed and the results obtained. Furthermore, the steps taken to examine the impacts of temperature and moisture on two distinct types of bituminous mixtures and improve the engineering properties of them will facilitate the construction of more resistant, cost – effective, and sustainable pavements capable of withstanding the effects of temperature and moisture in our country and globally.
Benzer Tezler
- Siyah karbonun bitümlü sıcak karışımların özelliklerine etkisinin araştırılması
Research on the effect of carbon black on the features of hot mix asphalt
TACETTİN GEÇKİL
Doktora
Türkçe
2008
İnşaat MühendisliğiFırat Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. TANER ALATAŞ
- Karıştırma sıcaklığının bitümlü sıcak karışımların nem hasarına karşı dayanımına ve yorulma ömrüne etkisinin araştırılması
Investigation of effects of mixing temperature on the resistance to moisture-induced damage and fatigue life of hot mix asphalts
GÜL BALIK
Yüksek Lisans
İngilizce
2017
UlaşımFırat Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. MEHMET YILMAZ
- Nanosilika'nın bitüm ve bitümlü sıcak karışımların özelliklerine etkisinin araştırılması
Investigation of the effect nanosiLica on properties of bitumen and hot mix bituminous
EDA TÜZÜN ÖZPINAR
Yüksek Lisans
Türkçe
2019
İnşaat Mühendisliğiİnönü Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ TACETTİN GEÇKİL
- Zeytin posası (Prina)'nın bitüm ve bitümlü sıcak karışımların özelliklerine etkisinin araştırılması
Olive pulp (Prina) on properties bitumen and bituminous hot mix
SEMİH İSSİ
Yüksek Lisans
Türkçe
2019
Ulaşımİnönü Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. TACETTİN GEÇKİL
- Metil metakrilat birimleri taşıyan polipropilen esaslı graft kopolimerin bitüm ve bitümlü karışımların özellikleri üzerine etkileri
Effects of polypropylene based graft copolymer carrying methyl metacrylate units on the properties of bitumen and bituminous mixtures
ALPEREN ÖBEK
Yüksek Lisans
Türkçe
2021
Ulaşımİnönü Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. TACETTİN GEÇKİL
PROF. DR. KADİR DEMİRELLİ