Geri Dön

Bitümlü sıcak karışımlarda grafen nanoplatelet katkı maddesi performansının incelenmesi

Investigation of graphene additive performance in hot mix asphalts

  1. Tez No: 872400
  2. Yazar: SUNA IŞIK
  3. Danışmanlar: DR. ÖĞR. ÜYESİ FATİH İRFAN BAŞ
  4. Tez Türü: Yüksek Lisans
  5. Konular: Ulaşım, İnşaat Mühendisliği, Transportation, Civil Engineering
  6. Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
  7. Yıl: 2024
  8. Dil: Türkçe
  9. Üniversite: Erzincan Binali Yıldırım Üniversitesi
  10. Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
  11. Ana Bilim Dalı: İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
  12. Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
  13. Sayfa Sayısı: 193

Özet

Karayolu üstyapılarında en yaygın kullanılan kaplama türü, birçok avantajından dolayı bağlayıcı malzeme olarak bitümün kullanıldığı esnek kaplamadır. Güvenli, konforlu, ekonomik ve sürdürülebilir yollar için bitümlü sıcak karışım (BSK) kaplamalar sıklıkla tercih edilmektedir. Ancak trafik, iklim ve çevre etkilerinden dolayı BSK kaplamalarda farklı bozulmalar meydana gelmektedir. Bu bozulmalara karşı kaplamaların daha dayanıklı hale getirilebilmesi amacıyla bitüm farklı katkı maddeleri ile modifiye edilmektedir. Bu çalışmada sağlamlığı, esnekliği ve ekonomik olması nedeniyle katkı maddesi olarak Grafen nanoplatelet (GNP) kullanılmıştır. Taguchi yöntemi ile belirlenen deney planına göre %0;0,35;0,70;1 GNP oranları; 145, 160, 175, 190°C karıştırma sıcaklıkları; 15,30,45,60 dakika karıştırma süreleri; 1000, 2000, 3000, 4000 rpm karıştırma hızları olmak üzere dört parametre ve dörder seviye kullanılarak 16 farklı karışım hazırlanmıştır. Bu karışımlara penetrasyon, yumuşama noktası, parlama noktası, elastik geri dönme, dönel ince film ısıtma kaybı (RTFOT), Fourier dönüşümü kızılötesi spektroskopisi (FT-IR) ve Marshall tasarım deneyleri yapılarak belirlenen parametre ve seviyelerin bitüm üzerindeki etkisi araştırılmıştır. Çalışma sonucunda, GNP katkı maddesi saf bitümün penetrasyonunu ve RTFOT kütle kaybını azaltmış; yumuşuma noktasını, parlama noktasını, elastik geri dönme yüzdesini ve Marshall stabilitesini artırmıştır. Kullanılan 70/100 penetrasyonlu bitüm ile seçilen parametre ve seviyelerde yapılan çoklu yanıt performans indeksi (MRPI) optimizasyonu sonuçlarına göre optimum seviyeler %0,70 GNP oranı, 145°C karıştırma sıcaklığı, 15 dakika karıştırma süresi ve 2000 rpm karıştırma hızı olarak bulunmuştur. GNP, optimum karıştırma sıcaklığını 145°C'ye düşürerek enerji tasarrufu ve çevresel avantajlar sağlamıştır. Ayrıca bitümün sıcaklık hassasiyetini azaltarak yüksek sıcaklıklarda kalıcı deformasyon direncini, düşük sıcaklıklarda ise çatlama ve kırılma direncini artırmıştır.

Özet (Çeviri)

The most widely used type of pavement is flexible pavement, in which bitumen is used as a binding material due to its many advantages. Hot mix asphalt pavements (HMA) are often preferred for the safety, comfort, economy and sustainable roads expected from transportation. However, different deteriorations occur in HMA pavements due to traffic, climate, and environmental effects. Bitumen is modified with different additives to make the pavements more resistant to these deteriorations. In this study, graphene nanoplatelet (GNP) was used as an additive material due to its strength, flexibility, and cost-effectiveness. According to the experimental plan determined by the Taguchi method, 0; 0.35; 0.70; 1% GNP rates; 145, 160, 175, 190°C mixing temperatures; 15, 30, 45, 60 minutes mixing times; 1000, 2000, 3000, 4000 rpm mixing speeds, 16 different mixtures were prepared using four parameters and four levels each. Penetration, softening point, flash point, elastic recovery, rotational thin film heating loss (RTFOT), Fourier transform infrared spectroscopy (FT-IR), and Marshall design experiments were conducted on these mixtures, and the effects of the determined parameters and levels on bitumen were investigated. As a result of the study, the GNP additive reduced the penetration and RTFOT mass loss of pure bitumen; it increased the softening point, flash point, elastic recovery, and Marshall stability. According to the results of multiple response performance index (MRPI) optimizations performed at the selected parameters and levels with the 70/100 penetration bitumen used, the optimum levels were found to be 0.70% GNP rate, 145°C mixing temperature, 15 minutes mixing time, and 2000 rpm mixing speed. GNP provided energysaving and environmental advantages by reducing the optimum mixing temperature to 145°C. It also increased the permanent deformation resistance at high temperatures and cracking and fracture resistance at low temperatures by reducing the temperature sensitivity of bitumen.

Benzer Tezler

  1. Grafen ve kenevir yağı ile modifiye edilmiş bitüm ve bitümlü karışımların performansının araştırılması

    Investigation of the performance of bitumen and bituminous mixtures modified with graphene and hemp oil

    AHMET OĞUZ DEMİRİZ

    Doktora

    Türkçe

    Türkçe

    2024

    UlaşımAtatürk Üniversitesi

    İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. OSMAN ÜNSAL BAYRAK

  2. Bitümlü sıcak karışımlarda tekerlek izi oluşumunun modellenmesi

    Modeling of rutting in bituminous hot mixtures

    SABİT KUTLUHAN

    Doktora

    Türkçe

    Türkçe

    2008

    İnşaat Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesi

    İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. EMİNE AĞAR

  3. Öğütülmüş araç lastiği ve sasobit modifiyeli bitüm ve bitümlü sıcak karışım özelliklerinin araştırılması

    Investigatin of the properties of the crumb rubber and sasobit modified bitumen and bituminous hot mixtures

    AYDIN GÜR

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2016

    UlaşımFırat Üniversitesi

    İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. BAHA VURAL KÖK

  4. Bitümlü sıcak karışımlarda kullanılan agrega cinsinin kaplamanın fiziksel özelliklerine etkisi

    The effect of aggregate type used in the bitumen hotmix to the physical properties of pavement

    YÜKSEL DOĞAN

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2004

    İnşaat MühendisliğiFırat Üniversitesi

    İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    Y.DOÇ.DR. TANER ALATAŞ

  5. Bitümlü sıcak karışımlarda soyulma önleyici kimyasal katkı maddelerinin stabiliteye etkisi

    Effects of anti stripping chemical additives to the stability in bitumunous hotmixes

    ALPER DİLAVER

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2005

    İnşaat MühendisliğiKaradeniz Teknik Üniversitesi

    İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DOÇ.DR. MEHMET ÇAKIROĞLU