Farklı bağlayıcı kullanımıyla üretilen bitümlü sıcak karışımların mekanik davranışlarının karşılaştırılması

Abstract

Bu çalışmada, farklı bağlayıcı kullanımıyla üretilen bitümlü sıcak karışımların mekanik davranışları deneysel ve sayısal yöntemlerle belirlenmesi amaçlanmıştır. Çalışma kapsamında saf ve modifiye bitümlerin fiziksel, kimyasal ve reolojik özellikleri incelenmiş; polimer esaslı katkılar, kimyasal modifiye ediciler ve öğütülmüş araç lastiği katkısının asfalt bağlayıcı ve bitümlü sıcak karışım performansı üzerindeki etkileri değerlendirilmiştir. Araştırmada, bitüm modifikasyonunda yaygın olarak kullanılan SBS, EVA, doğal ve sentetik kauçuk esaslı katkılar ile çeşitli kimyasal modifiye ediciler ele alınmıştır. Ayrıca geri dönüşüm açısından önemli bir malzeme olan öğütülmüş araç lastiğinin asfalt karışımlardaki kullanımı detaylı şekilde incelenmiştir. Bağlayıcıların yüksek sıcaklık performansı, tekerlek izi direnci, yorulma davranışı, düşük sıcaklık çatlak direnci ve depolama stabilitesi gibi özellikleri literatürde yer alan deneysel çalışmalar doğrultusunda değerlendirilmiştir. Çalışma sürecinde öncelikle literatür taraması gerçekleştirilmiş, ardından kullanılacak malzemelerin temini sağlanmış ve modifiye bağlayıcı üretimi yapılmıştır. Daha sonra bağlayıcılar üzerinde çeşitli laboratuvar deneyleri uygulanmış ve bitümlü sıcak karışım numuneleri hazırlanmıştır. Deneysel çalışmalar ile birlikte sayısal modelleme yöntemlerinden yararlanılarak karışımların mekanik davranışları analiz edilmiştir. Elde edilen değerlendirmeler sonucunda, katkı maddelerinin bitümlü sıcak karışımların performans özelliklerini önemli ölçüde iyileştirdiği belirlenmiştir. Özellikle SBS ve öğütülmüş araç lastiği katkılarının yüksek sıcaklıklarda deformasyon direncini artırdığı, yorulma ömrünü geliştirdiği ve asfalt kaplamaların servis performansına olumlu katkı sağladığı görülmüştür. Ayrıca geri dönüştürülmüş malzemelerin kullanımının çevresel ve ekonomik açıdan önemli avantajlar sunduğu değerlendirilmiştir.

In this study, the mechanical behaviors of hot mix asphalt produced with different binders were aimed to be determined through experimental and numerical methods. Within the scope of the study, the physical, chemical, and rheological properties of neat and modified bitumens were examined; and the effects of polymer-based additives, chemical modifiers, and crumb rubber modifier on the performance of asphalt binders and hot mix asphalt were evaluated. The research addressed SBS, EVA, natural and synthetic rubber-based additives, and various chemical modifiers commonly used in bitumen modification. In addition, the use of crumb rubber an important material in terms of recycling in asphalt mixtures was examined in detail. Properties of the binders such as high-temperature performance, rutting resistance, fatigue behavior, low-temperature crack resistance, and storage stability were evaluated in accordance with experimental studies found in the literature. During the study, a literature review was first conducted, followed by the procurement of the materials to be used and the production of modified binders. Subsequently, various laboratory tests were applied to the binders and hot mix asphalt specimens were prepared. Alongside the experimental studies, numerical modeling methods were utilized to analyze the mechanical behaviors of the mixtures. As a result of the evaluations obtained, it was determined that the additives significantly improved the performance properties of hot mix asphalt. In particular, SBS and crumb rubber additives were found to increase deformation resistance at high temperatures, improve fatigue life, and contribute positively to the service performance of asphalt pavements. Furthermore, the use of recycled materials was assessed to offer significant environmental and economic advantages.