Demir oksit (Fe₂O₃) içeren atık ve pigment ile üretilen kırmızı renkli asfalt kaplamaların farklı etkiler altındaki kalıcılıklarının araştırılması
Investigation the permanence under different effects of red asphalt pavements produced using waste and pigment both containing iron oxide (Fe₂O₃)
- Tez No: 980743
- Danışmanlar: PROF. DR. CAHİT GÜRER
- Tez Türü: Doktora
- Konular: İnşaat Mühendisliği, Civil Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2025
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Afyon Kocatepe Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Bu doktora tezi, geleneksel asfalt kaplamalara estetik ve çevresel sürdürülebilirliğin yanı sıra fonksiyonel çözümler sunmak amacıyla, endüstriyel bir atık olan Mazıdağı atığı ve demir oksit pigmentlerin hibrit kombinasyonları kullanılarak üretilen renkli asfalt kaplamaların kapsamlı performans değerlendirmesini hedeflemiştir. Çalışmanın temel motivasyonu, yüksek maliyetli saf pigment kullanımını azaltacak ve yol görünürlüğüne katkıda bulunarak trafik güvenliğini artırmayı amaçlayan, ekonomik ve sürdürülebilir bir bünyesel renklendirme çözümü geliştirmek, aynı zamanda büyük hacimli endüstriyel atığın uygun bir şekilde değerlendirilmesini sağlamaktır. Deneysel çalışma, demir oksit pigmenti katkılı, demir oksit atığı katkılı, optimal hibrit katkılı ve yüzey boyalı sistemleri şahit numune ile karşılaştırmalı olarak incelemiştir. Karışım tasarımı Marshall yöntemine göre yapılmış, ardından renk kalıcılığı, mekanik dayanım, termal davranış ve çevresel etki olmak üzere dört ana başlıkta analiz edilmiştir. Renk performansının sayısal olarak değerlendirilmesi için özgün bir görüntü işleme yöntemi geliştirilmiştir. Mekanik dayanım testleri (Marshall, dolaylı çekme dayanımı, çekme dayanım oranı) karışımların yapısal bütünlüğünü; hızlandırılmış UV yaşlandırma ve tekerlek izi deneyi renk kalıcılığını; yüzey sıcaklığı ölçümleri ise Kentsel Isı Adası (KIA) etkisini azaltma potansiyelini değerlendirmiştir. Çok Kriterli Karar Verme (ÇKKV) analizi sonucunda, renk doygunluğu, maliyet ve mühendislik performansı dengesini en iyi sağlayan %2 Atık + %4 Pigment hibrit karışımı optimum çözüm olarak belirlenmiştir. Mekanik testlerde hibrit karışım en yüksek stabilite (2494 kg) ile en dengeli yapısal bütünlüğü sağlamıştır. Renk kalıcılık analizleri, bünyesel katkılı sistemlerin yüzeysel boyamaya kıyasla çevresel etkiler altında daha kararlı bir renk performansı sergilediğini göstermiştir. Çevresel etki değerlendirmesi, Mazıdağı atığının sızıntı (leach) deneyleri ile titizlikle gerçekleştirilmiş; sızan kimyasal parametrelerin uluslararası içme suyu kalite standartlarının çok altında kalarak atığın çevresel açıdan güvenli kullanım potansiyelini kesin olarak teyit etmiştir. Sonuç olarak bu çalışma, endüstriyel bir atığın fonksiyonel bir yapı malzemesi olarak kullanımı potansiyelini bilimsel yöntemlerle doğrulamıştır. Geliştirilen optimal hibrit karışım, yüksek mekanik dayanım ve çevresel kalıcılığı, maliyet etkinliği ile birleştirerek, sürdürülebilir ve yenilikçi renkli asfalt kaplamalar için önemli bir teknolojik temel oluşturmaktadır.
Özet (Çeviri)
This doctoral dissertation aims to provide functional, aesthetic, and environmentally sustainable improvements to conventional asphalt pavements through a comprehensive performance evaluation of colored asphalt mixtures produced by incorporating hybrid combinations of industrial waste from Mazıdağı and iron oxide pigments. The primary motivation of the study is to develop an economical and sustainable bulk-coloring solution that reduces the reliance on expensive synthetic pigments while enhancing road visibility and traffic safety. In addition, the research seeks to promote the valorization of large-volume industrial waste materials within an environmentally responsible framework. The experimental program comparatively examined asphalt mixtures containing iron oxide pigment, Mazıdağı waste, optimal hybrid combinations, and surface-painted systems against a control specimen. The mixture design was performed according to the Marshall method, followed by a detailed evaluation under four main categories: color durability, mechanical performance, thermal behavior, and environmental impact. A novel image-processing-based method was developed for the quantitative assessment of color performance. Mechanical tests (Marshall stability, indirect tensile strength, and tensile strength ratio) evaluated the structural integrity of the mixtures, while accelerated UV aging and wheel tracking tests assessed color retention. Surface temperature measurements were used to examine the potential contribution of colored mixtures to Urban Heat Island (UHI) mitigation. Based on the Multi-Criteria Decision-Making (MCDM) analysis, the hybrid mixture containing 2% waste + 4% pigment was identified as the optimal formulation, providing the best balance among color saturation, cost efficiency, and engineering performance. The hybrid mixture exhibited the highest Marshall stability (2494 kg), indicating superior structural integrity. Color retention analyses revealed that bulk-colored systems demonstrated significantly higher resistance to environmental degradation compared to surface-painted mixtures. The environmental impact assessment, conducted through leaching (ICP) analyses, confirmed that the chemical parameters in the leachate remained well below the international drinking-water quality limits, verifying the environmental safety of Mazıdağı waste utilization. In conclusion, this study scientifically verifies the potential use of an industrial by-product as a functional construction material. The developed optimal hybrid mixture successfully integrates high mechanical performance, color durability, and cost-effectiveness, providing a sustainable and innovative foundation for the future development of colored asphalt pavement technologies.
Benzer Tezler
- Gözenekli karbon metaloksit kompozit malzemelerin karbondioksit ve metan adsorpsiyon özelliklerinin incelenmesi
Investigation of carbondioxide and methane adsorption properties of porous carbon metaloxide composite materials
BURAK ZAFER BÜYÜKBEKAR
Doktora
Türkçe
2021
Mühendislik BilimleriSelçuk ÜniversitesiNanoteknoloji ve İleri Malzemeler Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MUSTAFA ERSÖZ
- Yerli hammaddelerden ferritik mıknatısların üretilmesi ve manyetik özelliklerinin geliştirilmesi
The production of strontium hexaferrit (sro.6fe2o3) magnets and be developed their magnetic properties with domestic raw material
HAKAN ÖZKAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2014
Metalurji Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Bölümü
PROF. DR. MUSTAFA KELAMİ ŞEŞEN
- Tufalin demir cevheri konsantresi ile karıştırılarak pelet üretiminde kullanılabilirliğinin ve indirgenebilirliğinin incelenmesi
Research on usability of mill scale by mixing with iron ore concentrate in pellet production and reducibility of this mixture
OSMAN IŞIKGÜL
Yüksek Lisans
Türkçe
2012
Metalurji Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. M. KELAMİ ŞEŞEN
- Nanocomposite scaffolds containing metal nanoparticles
Metal nanotanecik içeren nanokompozit yapı iskeleleri
AYŞEN AKTÜRK
Doktora
İngilizce
2020
Mühendislik Bilimleriİstanbul Teknik ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. GÜLTEKİN GÖLLER
PROF. DR. MELEK MÜMİNE EROL TAYGUN
- Süper kapasitörler için bağlayıcısız nikel içeren grafen köpük elektrotunun tek adımda hazırlanması
One-step preparation of binder-free nickel containinggraphene foam electrode for supercapacitors
AZIZ AHMAD KARIMI
Yüksek Lisans
Türkçe
2023
Metalurji Mühendisliğiİzmir Katip Çelebi ÜniversitesiMalzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ŞERAFETTİN DEMİÇ
DOÇ. DR. BURAK GÜLTEKİN