Geri Dön

Atık yağ içeren kapsüllerin kendini onarabilen bitümlü sıcak karışımların mekanik özelliklerine etkisinin incelenmesi

Investigation of the effects of capsules containing waste oil on the mechanical properties of self-healing hot mix asphalts

  1. Tez No: 688833
  2. Yazar: ÖZGE ERDOĞAN YAMAÇ
  3. Danışmanlar: PROF. DR. MEHMET YILMAZ
  4. Tez Türü: Doktora
  5. Konular: Ulaşım, İnşaat Mühendisliği, Transportation, Civil Engineering
  6. Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
  7. Yıl: 2021
  8. Dil: Türkçe
  9. Üniversite: Fırat Üniversitesi
  10. Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
  11. Ana Bilim Dalı: İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
  12. Bilim Dalı: Ulaştırma Bilim Dalı
  13. Sayfa Sayısı: 203

Özet

Karayolu üstyapılarında kullanılan bitümlü sıcak karışımlarda (BSK) trafik, iklim ve çevresel etkenler nedeni ile bozulmalar meydana gelmektedir. Bu bozulmalar belirli bir seviyeye ulaştığında bakım ve onarım yapılması gerekmektedir. Bu durum son yıllarda kendini iyileştirebilen BSK'larla ilgili çalışmaların hız kazanmasına neden olmuştur. BSK'ların kendini iyileştirmesi üzerine çalışmalar, indüksiyon ile ısıtma, mikrodalga ile ısıtma ve kapsül kullanımı olmak üzere üç ana başlık altında toplanmıştır. Çalışmada tercih edilen kapsül kullanımı metodunda, BSK'ya içerisinde gençleştirici madde bulunan kapsüller ilave edilmektedir. Kaplamada meydana gelen çatlak kapsülle karşılaştığında kapsül çatlağın oluşturduğu çekme gerilmesi sonucu kırılmakta, içerisindeki gençleştirici madde serbest kalarak bölgedeki bitümün viskozitesini azaltıp bitümün çatlağı doldurmasını sağlamaktadır. Tez çalışmasında, gençleştirici malzeme olarak atık bitkisel yağ ve atık madeni yağ kullanılmıştır. Ülkemizde her yıl tonlarca atık yağ açığa çıkmakta ve bunlar suyun, toprağın ve havanın kirlenmesine neden olmaktadır. Bu atıkların yönetimi için en uygun yöntem çevreye zarar vermeyecek ve ticari değeri olan farklı bir kullanım alanı oluşturmak olacaktır. Bu alanlardan biri de, atık yağların çevresel olarak uygun oranlarda BSK'larda gençleştirici malzeme olarak kullanılmasıdır. Çalışmada öncelikle 5 farklı yağ/su oranı ve 4 farklı sodyum aljinat miktarı kullanılarak atık bitkisel ve madeni yağlardan kapsüller üretilmiş ve çalışmanın devamında kullanılacak optimum kapsül içeriği belirlenmiştir. Bu kapsüller, agrega ağırlığınca 4 farklı oranda mastik asfalt ve BSK kiriş numunelerine ilave edilmiştir. Bu numunelere 3 noktalı eğilme ve 4 noktalı eğilme yorulma deneyleri uygulanarak, kapsüllerin çatlaklar üzerindeki iyileştirme etkisi ve kaplamada bozulmalar meydana gelmesi durumda yorulma ömrüne etkisi değerlendirilmiştir. Ayrıca kiriş numunelerine farklı sıcaklık ve farklı sürelerde dinlenme kürü uygulanarak iyileşmenin sıcaklık ve zamanla olan ilişkisi de incelenmiştir. İlaveten kapsül kullanımının BSK'ların mekanik özelliklerine etkisinin belirlenebilmesi için, agrega ağırlığınca 4 farklı oranda kapsül ilave edilerek hazırlanan ve uzun dönem yaşlandırılan silindir asfalt numunelere, Marshall stabilite ve akma, çekme dayanımı oranı, dinamik sünme, indirekt çekme rijitlik modülü ve indirekt çekme yorulma deneyleri uygulanmıştır. Böylelikle kapsüllerin uzun dönem yaşlanmaya etkisi de incelenmiştir. Yapılan çalışmalar sonucunda belirlenen optimum kapsül içeriğinin BSK'ların karıştırma-sıkıştırma işlemleri sırasında kırılmadan dayanabildiği ancak çatlak oluşumu durumunda kırılarak içindeki yağı serbest bıraktığı ve çatlak bölgesinde iyileşme sağladığı belirlenmiştir. Kapsül kullanımı ile BSK'ların mekanik özellikleri olumsuz etkilenmekle birlikte, deney sonuçları Karayolları Teknik Şartnamesi'nin sınır değerleri içinde kalmıştır. 3 noktalı eğilme ve 4 noktalı eğilme yorulma deney sonuçları dikkate alındığında, kapsül kullanımının çatlakların iyileşmesine ve bozulma olan numunelerde yorulma ömrünün uzamasına olumlu etki ettiği belirlenmiş ve atık madeni yağ içeren kapsüllerin atık bitkisel yağ içeren kapsüllerden daha iyi sonuç verdiği görülmüştür. Ayrıca kür sıcaklığı ve kür sürelerinin artması ile iyileşmenin doğru orantılı olarak arttığı tespit edilmiştir.

Özet (Çeviri)

In hot mix asphalt (HMA) used in highway pavements, deterioration occurs due to traffic, climate, and environmental factors. When these deteriorations reach a certain level, maintenance and repair practices become necessary. These conditions have caused studies on self-healing bituminous hot mixtures to gain speed in recent years. Studies on improving the self-healing characteristics of HMAs include three main methods as induction heating, microwave heating, and utilization of capsules. In the capsule utilization method, which was adopted in this study, capsules that contain rejuvenating materials are included in HMA mixtures. When the cracks that occur in pavements contact the capsules, the capsules break open due to the tensile stress caused by the crack, releasing the rejuvenating agent inside, which decreases the viscosity of bitumen in the region and enables that the bitumen fills the crack. In this thesis study, waste vegetable and waste mineral oils were used as the rejuvenating agents. In Turkey, tons of waste oils are produced every year and these waste oils cause water, soil, and air pollution. One of the most suitable methods to manage these wastes is to create a field of use for these wastes to be used commercially while preventing their damage to the environment. One of these fields is the utilization of waste oils at environmentally suitable ratios in HMAs as rejuvenator agents. In the study, capsules with waste vegetable and mineral oils were produced by using 5 different ratios of oil/water and 4 different sodium alginate ratios, and the optimum capsule content to be used in the rest of the study was determined. These capsules were included in mastic asphalt and HMA beam specimens at 4 different ratios by the weight of the aggregates. These specimens were subjected to 3-point bending and 4-point bending fatigue tests, and the healing effects of capsules on the cracks and their effects on fatigue lives upon the formation of deteriorations were examined. Furthermore, the relationships of healing with temperatures and periods were examined by conducting resting cures on beam specimens at different temperatures and periods. Additionally, in order to determine the effects of using capsules on the mechanical properties of HMAs, cylindrical asphalt specimens, which were prepared by including capsules at 4 different ratios and aged for long-terms, were subjected to Marshall Stability and Flow, Tensile Strength Ratio, Dynamic Creep, Indirect Tensile Stiffness Modulus and Indirect Tensile Fatigue tests. Thus, the effects of capsules on long-term aging were also investigated. As a result of the tests, it was determined that the optimum capsule content determined in the study could withstand the mixing and compacting process of HMAs without breaking while breaking upon crack formation and releasing the oils inside, which led to the healing process in the crack region. With the utilization of the capsules, the mechanical properties of HMAs were affected negatively while the results of the tests remained within the limit values of Highways Technical Specifications. Considering the results of 3-point bending and 4-point bending fatigue tests, it was determined that the utilization of capsules results in positive effects on the healing process of the cracks and the extension of fatigue lives in specimens with deteriorations. Furthermore, it was determined that capsules with waste mineral oils provided better results compared to the capsules with waste vegetable oils. Moreover, it was determined that increasing the curing temperatures and extending the curing periods led to directionally proportional increases in healing.

Benzer Tezler

  1. Atık yağ içeren bitümlü sıcak karışımların yorulma çatlaklarına karşı kendini onarabilirliğinin araştırılması

    Investigation of self-healing of hot mix asphalt containing waste oil against fatigue cracks

    SENA ÇETİNKAYA

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2023

    UlaşımFırat Üniversitesi

    İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. ERKUT YALÇIN

  2. Atık madeni yağ içeren kapsül kullanımının uzun dönem yaşlandırılmış bitümlü sıcak karışımların kendini onarmasına etkisi

    The effect of using capsules containing waste mineral oil on self-repairing of long-term aged bituminous hot mixtures

    ESMA SARIŞIN

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2021

    İnşaat MühendisliğiFırat Üniversitesi

    İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. MEHMET YILMAZ

  3. Onarıcı kapsül içeren bitümlü sıcak karışımların mekanik özelliklerinin incelenmesi

    Investigation of mechanical properties of hot mix asphalts containing self-healing capsules

    AHMET MÜNİR ÖZDEMİR

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2020

    UlaşımFırat Üniversitesi

    İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. MEHMET YILMAZ

  4. Madeni yağla çeşitli oranlarda kirlenmiş bir toprakta azot formlarının zamana bağlı değişimi

    Time-dependent variations of nitrogen forms in a soil contaminated with different doses of mineral oil

    NEŞE ŞEN

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2012

    Çevre MühendisliğiUludağ Üniversitesi

    Çevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. HÜSEYİN SAVAŞ BAŞKAYA

  5. Estimation of hazardous waste generation in selected priority sectors of Ostim OIZ, Ankara

    Ankara Ostim OSB?nin seçilmiş öncelikli sektörlerinde tehlikeli atık üretiminin tahmini

    ARZU KAYABINAR

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2010

    Çevre MühendisliğiOrta Doğu Teknik Üniversitesi

    Çevre Mühendisliği Bölümü

    PROF. DR. FİLİZ BENGÜ DİLEK