Nano magnezyum spinel ve kolemanit ile bitümün performans özelliklerinin geliştirilmesi

Yıl 2018, Cilt: 33 Sayı: 3, 939 - 952, 14.08.2018

Anıl Öcal Metin Gürü , Murat Karacasu

https://doi.org/10.17341/gazimmfd.416397

Cited By: 1

Öz

Bu çalışmada modifiye edilmiş bitümün tekerlek izi, yorulma dayanımı ve soğuk hava performansındaki değişimlerin gözlenmesi amaçlanmıştır. Bu bağlamda modifiye ve normal bitüm numuneleri üzerinde Penetrasyon, Yumuşama Noktası, Dönel Viskozimetre gibi geleneksel bitüm deneylerinin yanı sıra, Dinamik Kesme Reometresi (DSR), Dönel İnce Film Etüvü (RTFO), Basınçlı Yaşlandırma Kabı (PAV) ve Kiriş Eğilme Reometresi (BBR) gibi Superpave bitüm deneyleri gerçekleştirilmiştir. 50/70 penetrasyonlu bitümü modifiye etmek amacıyla katkı malzemesi olarak nano magnezyum spinel oksit ve kolemanit kullanılmıştır. Mikro boyuttaki katkı maddeleri mekanik aşındırma yöntemiyle dane çapı nano boyuta (100-300 nm) gelecek şekilde öğütülmüştür. Bitüm ağırlığınca %1, 3, 5 ve 8 oranlarında katkıya sahip modifiye bitüm numuneleri hazırlanmıştır. Modifiye bitüm 150°C sıcaklıkta, 1500 rpm kapasiteli mekanik karıştırıcı ile 30 dakika boyunca karıştırmak suretiyle hazırlanmıştır.

Deney sonuçlarından, her iki katkı malzemesi ile yapılan modifiye işleminin bitümün yüksek sıcaklıklarda tekerlek izi dayanımını önemli ölçüde artırdığı tespit edilmiştir. Nano magnezyum spinel oksit ve kolemanit için %8 nano katkı oranında normal bitüme kıyasla yenilme sıcaklığında yaklaşık 4°C artış sağlanmıştır. Yorulma deney sonuçlarına göre, 25°C deney sıcaklığında %5 nano magnezyum spinel oksit ve %5 nano kolemanit ile modifiye edilen numunelerde G*. Sinδ yorulma direnç parametresindeki azalma sırasıyla %46 ve %60’dır. Kiriş Eğilme Reometresi deney sonuçları her iki katkı ile yapılan modifiye işlemi sonucunda numunelerin sünme rijitliğinin arttığını göstermektedir.

Anahtar Kelimeler

Modifiye bitüm, nano spinel oksit;nano kolemanit;tekerlek izi;yorulma

Kaynakça

• Geçkil T., “Siyah Karbonun Bitümlü Sıcak Karışımların Özelliklerine Etkisinin İncelenmesi”, Doktora Tezi, Fırat Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Elazığ, 2008.
• Aziz M.A., Bull J.W., Herabat P., Hoque Z., Cheu R.L.,Jiang Y., Johnston I., “ The Handbook of Highway Engineering”, Fwa T.F., CRC Press Taylor&Francis Group, USA, 2006.
• Kutluhan S., Ağar E., “ Bitümlü Sıcak Karışımlarda Tekerlek İzi Oluşumunu Etkileyen Faktörler ve Azaltmaya Yönelik Öneriler”, İTÜ Mühendislik Dergisi, 8 (6) 179-191, 2009.
• “ The Shell Bitumen Handbook”, Read J., Whiteoak D., Thomas Telford Publishing, Fifth Edition, London, 2003.
• Gürmen S., Ebin B., “Nano Partiküller ve Üretim Yöntemleri”, TMMOB Metalurji Mühendisleri Odası Metalurji Dergisi,150, 31-37, 2008.
• Steyn W.J., “Applications of Nanotechnology in Road Pavement Engineering”, Nanotechnology in Civil Infrastructure, Gopalakrishnan K., Birgisson B., Taylor P., Okine N.A., Springer, 49-83, 2011.
• Santagata E., Baglieri O., Tsantilis L.,Brignone I., “Effect of sonication on high temperature properties of bituminous binders reinforced with nano-additives”, Construction And Building Materials, 75, 395-403, 2015.
• Galooyak S.S., Palassi M., Goli A., Farahani H.Z., “Performance Evaluation of Nano-silica Modified Bitumen”, International Journal Of Transportation Engineering, 3 (1), 55-66, 2015.
• Nejad F. M., Tanzadeh R., Tanzadeh J., Hamedi G.H., “Investigating the Effect of Nanoparticles on the Rutting Behaviour of Hot-Mix Asphalt”, International Journal Of Pavement Engineering, 17 (4), 353-362, 2014.
• Solanki P., Songera D.S., “Influence of TİO2 nano particles blends on properties of asphalt”, Nano Science And Nano Technology, 8, 10, 387-390, 2014.
• Ali S.I.A., Ismail A., Yusoff N.I., Hassan N.A., Ibrahim A.N.H., “Characterization of the Performance of Aluminium Oxide Nanoparticles Modified Asphalt Binder”, Jurnal Teknologi, 78 (4), 91-96, 2016.
• Amirkhanian A.N., Xiao F., Amirkhanian S.N.,”Characterization of Unaged Asphalt Binder Modified with Carbon Nano Particles”, International Journal Of Pavement Research and Technology, 4 (5), 281-286, 2011.
• Khattak M.J., Khattab A., Rizvi H.R.,Zhang P.,”The impact of carbon nano-fiber modification on asphalt binder rheology”, Construction And Building Materials, 30, 257-264, 2012.
• Yao H., You Z., “Effectiveness of Micro- and Nanomaterials in Asphalt Mixtures through Dynamic Modulus and Rutting Tests”, Journal Of Nanomaterials, 10, 2016.
• Mahdi L.M.J., Muniandy R.,Yunus R.B.,Hasham S.,Aburkaba E.,”Effect of Short Term Aging on Organic Montmorillonite Nanoclay Modified Asphalt”, Indian Journal Of Science and Technology, 6 (11), 5434-5442, 2013.
• You Z., Beale J.M., Foley J.M., Roy S., Odegard G.M., “Nanoclay modified asphalt materials: Preparation and characterization”, Construction and Building Materials, 25, 1072-1078, 2011.
• Shafabakhsh G.,Mirabdolazimi S.M.,Sadeghnejad M., “Evaluation the effect of nano-TiO2 on the rutting and fatigue behavior of asphalt mixtures”, Construction And Building Materials, 54, 566-571, 2014.
• Santagata E., Baglieri O., Tsantilis L., Dalmazzo D.,”Rheological Characterization of Bituminous Binders Modified with Carbon Nanotubes”, Procedia Social and Behavioral Sciences, 53, 546-555, 2012.
• Çubuk M., Gürü M., Çubuk M.K., Arslan D., “Bitümün Özelliklerinin Organik Esaslı Magnezyum Katkı Maddesi İle Geliştirilmesi”, Journal of the Faculty of Engineering and Architecture of Gazi University, 28 (2), 257-264, 2013.
• Jamshidi A., Hasan M.R.M., Yao H., You Z., Hamzah M.O., “Characterization of the rate of change of rheological properties of nano-modified asphalt”, Construction And Building Materials, 98, 437-446, 2015.
• Uğur P., Aksel C., “MgO-MgAl2O4-SnO2 Kompozit Refrakterlerinin Mekanik Özellikleri ve Isıl Performansı”, Afyon Kocatepe Üniversitesi Fen ve Mühendislik Bilimleri Dergisi, 9 (3), 171-180, 2009.
• Menlik T., Sözen A., Gürü M., Çağlayan N., Öztaş S.,“Spineloksit Partikül İçeren Nanoakışkanların Termof iziksel Özelliklerinin Belirlenmesi”, Gazi Mühendislik Bilimleri Dergisi, 1 (2), 285-304, 2015.
• Helvacı C., “Türkiye Borat Yatakları”, Balıkesir Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi, 5 (1), 4-41, 2003.
• The Asphalt Handbook (Seventh Edition), USA: Asphalt Institute, 2007.
• Tunç A., Yol Malzemeleri ve Uygulamaları (2. Basım). Ankara:Nobel Yayın, 2007.
• Geçkil T., Alataş T., Ahmedzade P., “Superpave Sisteminde Bölge Meteorolojik Hava Verileri Kullanılarak Performans Dereceli (PG) Bağlayıcı Sınıfı Seçimi”, Erciyes Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi, 27(1), 88-106, 2011.
• Zaniewski J.P., Pumphrey M.E., “Evaluation of Performance Graded Asphalt Binder Equipment and Testing Protocol”, West Virginia University, 13, 2004.
• Kennedy T.W., Huber G.A., Harrigan E.T., Cominsky R.J., Hughes C.S., Quintus H.V., Moulthrop J.S., “Superior Performing Asphalt Pavements (Superpave):The Product of the SHRP Asphalt ResearchProgram”, 26, 1994.