Atık araç lastiklerinden elde edilen kauçuğun reaktif bir polimer ile birlikte kullanımının bitümlü karışımların mekanik özelliklerine olan etkilerinin araştırılması

Abstract

Artan ağır trafik hacmi ve olumsuz çevre koşulları bitümlü karışımların çeşitli katkı maddeleri ile modifiye edilmesini kaçınılmaz hale getirmiştir. Bitüm modifikasyonunda en sık tercih edilen katkı türü stiren-butadien-stiren (SBS) olup, yüksek maliyeti nedeniyle sürekli olarak farklı katkı alternatifleri araştırılmaktadır. Bu kapsamda, kullanılmış araç lastiklerinin geri dönüştürülmesiyle elde edilen öğütülmüş araç lastiği (CR), hem ekonomik avantajları hem de çevresel faydaları sayesinde öne çıkmaktadır. Ancak CR kullanımı, bazı reolojik özellikler bakımından SBS kadar yüksek performans sergileyememektedir. Bu nedenle, CR katkısının genellikle farklı polimerlerle birlikte kullanılması tercih edilmekte ve böylece istenilen performansın daha az polimer tüketimiyle elde edilmesi amaçlanmaktadır. Bu çalışmada CR modifiyeli bağlayıcının etkinliği reaktif bir polimer olan B2Last ilavesi ile artırılmaya çalışılmıştır. Çalışmada katkı maddesi olarak farklı oranlarda (%6-%8) CR, (%4) SBS ve (%6-%8) CR'ye ilave (%2) B2Last reaktif polimer kullanılarak bitümlü sıcak karışımlar hazırlanmıştır. Hazırlanan numuneler üzerinde Marshall stabilite ve akma deneyi, indirek çekme mukavemeti (ITS), indirek çekme rijitlik modülü (ITSM), indirek çekme yorulma deneyi, dinamik sünme deneyi ve yarım daire eğilme (SCB) testi gerçekleştirilerek öğütülmüş araç lastiği (CR) ile reaktif bir polimerin (B2Last) birlikte kullanımının bitümlü karışımların mekanik performansı ve kırılma performansı üzerindeki etkileri incelenmiş ve elde edilen sonuçlar, SBS ile modifiye edilmiş karışımlarla karşılaştırılmıştır. Ayrıca, karışımların çatlak davranışlarının detaylı şekilde incelenebilmesi için derin öğrenme tabanlı U-Net mimarisi kullanılmış ve çatlak tespiti ile mekanik deney sonuçları arasındaki ilişkiler değerlendirilmiştir. Elde edilen sonuçlar, CR ve reaktif polimerin birlikte kullanımının karışım performansını önemli ölçüde artırdığını göstermiştir.

The increasing volume of heavy traffic and adverse environmental conditions have made the modification of bituminous mixtures with various additives inevitable. Among the most commonly preferred additives in bitumen modification is styrene-butadiene-styrene (SBS); however, due to its high cost, alternative modifiers are constantly being investigated. In this context, crumb rubber (CR), obtained from the recycling of used vehicle tires, has gained attention owing to its economic advantages and environmental benefits. Nevertheless, the use of CR alone cannot achieve the same level of performance as SBS in terms of certain rheological properties. Therefore, CR is often combined with other polymers in order to achieve the desired performance with lower polymer consumption. In this study, the effectiveness of CR-modified binder was enhanced by the addition of a reactive polymer, B2Last. For this purpose, hot mix asphalt samples were prepared with different additive combinations: CR at 6% and 8%, SBS at 4%, and CR (6–8%) combined with 2% B2Last reactive polymer. The prepared specimens were tested through Marshall stability and flow, Indirect Tensile Strength (ITS), Indirect Tensile Stiffness Modulus (ITSM), Indirect Tensile Fatigue, Dynamic Creep, and Semi-Circular Bending (SCB) tests to evaluate the effects of crumb rubber (CR) and the reactive polymer (B2Last) on the mechanical and fracture performance of bituminous mixtures. The results were also compared with mixtures modified with SBS. Furthermore, to conduct a more detailed examination of cracking behavior, a deep learning-based U-Net architecture was employed, allowing the correlation between crack detection and mechanical test results to be assessed. The findings demonstrated that the combined use of CR and the reactive polymer significantly improved the overall performance of the mixtures.