Sbs elastomeri-atık mermer tozu-cam elyaf katkılı modifiye bitüm bağlayıcıların fiziksel, mekanik ve reolojik davranışlarının karakterizasyonu
Characterization of the physical, mechanical, and rheological behavior of sbs elastomer-waste marble powder-glass fiber modified bitumen binders
- Tez No: 994605
- Danışmanlar: PROF. DR. ÖMER LAÇİN
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Kimya Mühendisliği, Chemical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2026
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Atatürk Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Amaç: Bu çalışmanın amacı; Stiren-Bütadien-Stiren elastomeri, endüstriyel bir atık olan atık mermer tozu ve lifli bir katkı malzemesi olan cam elyafın kombinasyonyla geliştirilen hibrit modifiye bitümlerin mekanik, fiziksel, reolojik ve yaşlanma davranışlarını incelemek ve bu katkıların bağlayıcı performansı üzerindeki etkilerini ortaya koymaktır. Çalışma kapsamında, ağır trafik yükleri ve değişken iklim koşulları altında yüksek performans gösterebilecek, aynı zamanda çevresel sürdürülebilirliğe katkı sağlayan bir bağlayıcı sisteminin geliştirilmesi hedeflenmiştir. Yöntem: Araştırmada baz bağlayıcı olarak 70/100 penetrasyon sınıfı saf bitüm kullanılmıştır. SBS elastomeri, atık mermer tozu ve cam elyaf katkı oranları ile karıştırma süreleri değişken parametreler olarak belirlenmiş ve deneysel süreç Taguchi L9 ortogonal deney tasarımı ile planlanmıştır. Hazırlanan hibrit modifiye bitüm numuneleri üzerinde penetrasyon, yumuşama noktası ve elastik geri dönme gibi geleneksel deneylerin yanı sıra Superpave performans esaslı Dinamik Kayma Reometresi ve Kiriş Eğme Reometresi deneyleri gerçekleştirilmiştir. Ayrıca bağlayıcıların kısa süreli yaşlanma davranışlarını değerlendirmek amacıyla Dönen İnce Film Fırın Testi uygulanmıştır. Bulgular: Deneysel sonuçlar, geliştirilen hibrit modifiye bitüm sisteminin bağlayıcıların mekanik, fiziksel ve reolojik özelliklerinde belirgin iyileşmeler sağladığını göstermiştir. SBS katkısının elastikiyet ve yüksek sıcaklık performansını artırdığı, atık mermer tozunun bağlayıcı rijitliğini yükselterek tekerlek izi oluşumuna karşı direnç sağladığı ve cam elyafın yapısal bütünlüğü destekleyerek çatlak ilerlemesini sınırlandırdığı belirlenmiştir. Dönen İnce Film Fırın Testi sonrası tüm modifiye bağlayıcılarda baz bitüme kıyasla daha düşük kütle kaybı gözlenmiş, bu durum katkıların oksidatif yaşlanmaya karşı olumlu etkisini ortaya koymuştur. Taguchi yöntemi ile yapılan Sinyal/Gürültü analizleri sonucunda, teknik performans ve ekonomik açıdan en uygun katkı kombinasyonları optimize edilmiştir. Sonuç: Bu çalışma sonucunda, SBS, atık mermer tozu ve cam elyafın birlikte kullanıldığı hibrit modifiye bitümlerin, geleneksel bağlayıcılara kıyasla üstün performans özellikleri sergilediği ortaya konulmuştur. Atık malzemelerin değerlendirilmesiyle çevresel sürdürülebilirliğe katkı sağlayan bu hibrit sistemlerin, ağır trafik koşullarına maruz kalan karayolu kaplamalarında yüksek performanslı ve uzun ömürlü bağlayıcılar olarak kullanılabilir olduğu sonucuna varılmıştır.
Özet (Çeviri)
Purpose: The objective of this study is to investigate the mechanical, physical, rheological, and aging behaviors of hybrid modified bitumens developed through the combination of Styrene-Butadiene-Styrene (SBS) elastomer, waste marble powder as an industrial by-product, and glass fiber as a fibrous additive, and to reveal the effects of these additives on binder performance. Within the scope of the study, it is aimed to develop a binder system that can exhibit high performance under heavy traffic loads and variable climatic conditions while also contributing to environmental sustainability. Method: In the research, 70/100 penetration grade neat bitumen was used as the base binder. The contents of SBS elastomer, waste marble powder, and glass fiber, as well as mixing times, were determined as variable parameters, and the experimental process was planned using the Taguchi L9 orthogonal experimental design. In addition to conventional tests such as penetration, softening point, and elastic recovery, Superpave performance-based Dynamic Shear Rheometer (DSR) and Bending Beam Rheometer (BBR) tests were conducted on the prepared hybrid modified bitumen samples. Furthermore, the Rolling Thin Film Oven Test (RTFOT) was applied to evaluate the short-term aging behavior of the binders. Findings: The experimental results demonstrated that the developed hybrid modified bitumen system provided significant improvements in the mechanical, physical, and rheological properties of the binders. It was determined that the SBS additive enhanced elasticity and high-temperature performance, waste marble powder increased binder stiffness and provided resistance against rutting, and glass fiber supported structural integrity by limiting crack propagation. After the Rolling Thin Film Oven Test, all modified binders exhibited lower mass loss compared to the base bitumen, indicating the positive effect of the additives against oxidative aging. Based on the Signal-to-Noise analyses performed using the Taguchi method, the most appropriate additive combinations were optimized in terms of both technical performance and economic efficiency. Results: As a result of this study, it was demonstrated that hybrid modified bitumens incorporating SBS, waste marble powder, and glass fiber exhibit superior performance characteristics compared to conventional binders. These hybrid systems, which contribute to environmental sustainability through the utilization of waste materials, were concluded to be suitable for use as high-performance and long-lasting binders in highway pavements subjected to heavy traffic conditions.
Benzer Tezler
- Tarımsal atık katkılı sürdürülebilir polimer kompozitlerin hazırlanması ve özelliklerinin incelenmesi
Preparation and characterization of sustainable polymer composites incorporated with agricultural waste
ZEYNEP KAYA
Yüksek Lisans
Türkçe
2026
Mühendislik BilimleriYıldız Teknik ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HALE BERBER
- Melastol öğütülmüş araç lastiği ve farklı elastomerlerden elde edilmiş katkılarla modifiye edilen bitümlü bağlayıcıların geleneksel ve reolojik özelliklerinin incelenmesi
Investigation of conventional and rheological properties of bituminous binders modified with melastol crumb rubber and additives obtained from different elastomers
HAKAN AYDIN
Yüksek Lisans
Türkçe
2023
İnşaat MühendisliğiFırat Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MEHMET YILMAZ
- Farklı elastomerlerden elde edilen modifiye bitümlü bağlayıcıların kısa dönem yaşlandırmadan önce ve sonra reolojik özelliklerinin incelenmesi
Investigation of rheological properties of modified bituminous binders obtained from different elastomers before and after short-term aging
ABDULLAH DEMİRBAĞ
Yüksek Lisans
Türkçe
2021
İnşaat MühendisliğiFırat Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ ERKUT YALÇIN
- Farklı elastomer modifiyeli bitümlerle hazırlanan bitümlü sıcak karışımların mekanik özelliklerinin incelenmesi
Investigation of mechanical properties of hot mix asphalts prepared with different elastomer modified bitumens
SAYED ENAYATULLAH SAYEDZADA
Yüksek Lisans
Türkçe
2023
İnşaat MühendisliğiFırat Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MEHMET YILMAZ
- Bitümlü karışımlara eklenebilecek katkılar ile bu tip bitümlü karışımların davranışlarının araştırılması ve bir yorulma eğrisi tahmin modeli
Başlık çevirisi yok
RECEP YENER BİRLİKER
Doktora
Türkçe
1998
İnşaat MühendisliğiYıldız Teknik Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. MUSTAFA ILICALI