Yıl: 2018 Cilt: 33 Sayı: 3 Sayfa Aralığı: 939 - 951 Metin Dili: Türkçe DOI: 10.17341/gazimmfd.416397 İndeks Tarihi: 17-12-2018

Nano magnezyum spinel ve kolemanit ile bitümün performans özelliklerinin geliştirilmesi

Öz:
Bu çalışmada modifiye bitümün sıcak bölgelerdeki tekerlek izi ve yorulma dayanım performansınıngeliştirilmesi amaçlanmıştır. 50/70 penetrasyonlu bitümü modifiye etmek amacıyla katkı malzemesi olaraknano magnezyum spinel oksit ve kolemanit kullanılmıştır. Mikro boyuttaki katkı maddeleri mekanikaşındırma yöntemiyle dane çapı nano boyuta (180-200 nm) gelecek şekilde öğütülmüştür. Bitümağırlığınca %1, 3, 5 ve 8 katkı oranlarında modifiye bitüm numuneleri hazırlanmıştır. Modifiye bitüm;150°C sıcaklıkta, 1500 rpm kapasiteli mekanik karıştırıcı ile 30 dakika boyunca karıştırılarakhazırlanmıştır. Modifiye ve normal bitüm numuneleri üzerinde geleneksel bitüm deneylerinin yanı sıra,Dinamik Kesme Reometresi (DSR), Dönel İnce Film Etüvü (RTFO), Basınçlı Yaşlandırma Kabı (PAV) veKiriş Eğilme Reometresi (BBR) gibi Superpave bitüm deneyleri gerçekleştirilmiştir. Deney sonuçlarından,her iki katkı malzemesi ile yapılan modifiye işleminin bitümün yüksek sıcaklıklarda tekerlek izidayanımını önemli ölçüde artırdığı tespit edilmiştir. Nano magnezyum spinel oksit ve kolemanit için %8katkı oranında normal bitüme kıyasla yenilme sıcaklığında yaklaşık 4°C artış sağlanmıştır. Yorulma deneysonuçlarına göre, 25°C de, %5 nano magnezyum spinel oksit ve %5 nano kolemanit ile modifiye edilennumunelerde G*. Sinδ yorulma direnç parametresindeki azalma sırasıyla %46 ve %60’dır. Kiriş EğilmeReometresi deney sonuçları, her iki katkıyı içeren modifiye bitüm numunelerin sünme rijitliğini arttığınıgöstermektedir.
Anahtar Kelime:

Improvement of bitumen performance properties with nano magnesium spinel and colemanite

Öz:
In this study, it is aimed to improve the rutting and fatigue strength performance of modified bitumen in hot regions. Additives such as nano magnesium spinel oxide and colemanite are used for modifying 50/70 penetration normal bitumen. The additives at the micro size are milled until the desired nano particle size (180-200 nm) with mechanical abrasion method. Modified bitumen samples are prepared with additive ratios of %1, 3, 5 and 8 by weight of the bitumen. The modified bitumen is prepared by mixing at 150°C for 30 minutes by the help of a mechanical mixer with a capacity of 1500 rpm. Superpave bitumen tests such as; Dynamic Shear Rheometer (DSR), Rolling Thin Film Oven (RTFO), Pressure Aging Vessel (PAV) and Bending Beam Rheometer (BBR) tests are conducted on modified and normal bitumen samples in addition to the conventional bitumen tests. According to the test results, the modification process with the addition of each material significantly increased the rutting strength of bitumen at high temperatures. The addition of %8 magnesium spinel oxide and colemanite provided approximately 4°C increase in the failure temperature compared with normal bitumen. According to the fatigue test results, at 25°C test temperature, the decrease in the fatigue resistance parameter G*.Sinδ for the samples modified with %5 nano magnesium spinel oxide and %5 nano colemanite are %46 and %60 respectively. The results of the bending beam rheometer test indicate that the creep stiffness of the samples increased as a result of the modification with both additives.
Anahtar Kelime:

Belge Türü: Makale Makale Türü: Araştırma Makalesi Erişim Türü: Erişime Açık
  • Arslan, D., 2010, Esnek Üstyapıların Performans Özelliklerinin Sentetik Metal ve Polibor Katkı Maddeleriyle Geliştirilmesi, Doktora Tezi, Gazi Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Ankara.
  • Kennedy T.W., Huber G.A., Harrigan E.T., Cominsky R.J., Hughes C.S., Quintus H.V., Moulthrop J.S., Superior Performing Asphalt Pavements (Superpave): The Product of the SHRP Asphalt Research Program, 26, 1994.
  • Zaniewski J.P., Pumphrey M.E., Evaluation of Performance Graded Asphalt Binder Equipment and Testing Protocol, West Virginia University, 13, 2004.
  • Geçkil T., Alataş T., Ahmedzade P., Superpave Sisteminde Bölge Meteorolojik Hava Verileri Kullanılarak Performans Dereceli (PG) Bağlayıcı Sınıfı Seçimi, Erciyes Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi, 27 (1), 88-106, 2011.
  • Tunç A., Yol Malzemeleri ve Uygulamaları (2. Basım). Ankara: Nobel Yayın, 2007.
  • The Asphalt Handbook (Seventh Edition), USA: Asphalt Institute, 2007.
  • Helvacı C., Türkiye Borat Yatakları, Balıkesir Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi, 5 (1), 4- 41, 2003.
  • Menlik T., Sözen A., Gürü M., Çağlayan N., Öztaş S., Spineloksit Partikül İçeren Nanoakışkanların Termof iziksel Özelliklerinin Belirlenmesi, Gazi Mühendislik Bilimleri Dergisi, 1 (2), 285-304, 2015.
  • Uğur P., Aksel C., MgO-MgAl2O4-SnO2 Kompozit Refrakterlerinin Mekanik Özellikleri ve Isıl Performansı, Afyon Kocatepe Üniversitesi Fen ve Mühendislik Bilimleri Dergisi, 9 (3), 171-180, 2009.
  • Jamshidi A., Hasan M.R.M., Yao H., You Z., Hamzah M.O., Characterization of the rate of change of rheological properties of nano-modified asphalt, Construction And Building Materials, 98, 437-446, 2015.
  • Çubuk M., Gürü M., Çubuk M.K., Arslan D., Bitümün Özelliklerinin Organik Esaslı Magnezyum Katkı Maddesi İle Geliştirilmesi, Journal of the Faculty of Engineering and Architecture of Gazi University, 28 (2), 257-264, 2013.
  • Santagata E., Baglieri O., Tsantilis L., Dalmazzo D., Rheological Characterization of Bituminous Binders Modified with Carbon Nanotubes, Procedia Social and Behavioral Sciences, 53, 546-555, 2012.
  • Gürü M., Çubuk M.K., Arslan D., Aminbakhsh S., Effects of Sugar Beet Molasses and Molasses-Based Boron Oxide Compound on Bitumen Properties, Journal of Materials in Civil Engineering, 29 (4), 2017.
  • Arslan D., Gürü M., Çubuk M.K., Performance assessment of organic-based synthetic calcium and boric acid modified bitumens, Fuel, 102, 766-772, 2012.
  • Arslan D., Gürü M., Çubuk M.K., Çubuk M., Improvement of bitumen and bituminous mixtures performances by triethylene glycol based synthetic polyboron, Construction And Building Materials, 25, 3863-3868, 2011.
  • Yao H., You Z., Effectiveness of Micro and Nanomaterials in Asphalt Mixtures through Dynamic Modulus and Rutting Tests, Journal of Nanomaterials, 10, 2016.
  • Khattak M.J., Khattab A., Rizvi H.R.,Zhang P., The impact of carbon nano-fiber modification on asphalt binder rheology, Construction And Building Materials, 30, 257-264, 2012.
  • Amirkhanian A.N., Xiao F., Amirkhanian S.N., Characterization of Unaged Asphalt Binder Modified with Carbon Nano Particles, International Journal of Pavement Research and Technology, 4 (5), 281-286, 2011.
  • Ali S.I.A., Ismail A., Yusoff N.I., Hassan N.A., Ibrahim A.N.H., Characterization of the Performance of Aluminium Oxide Nanoparticles Modified Asphalt Binder, Jurnal Teknologi, 78 (4), 91-96, 2016.
  • Solanki P., Songera D.S., Influence of TiO2 nano particles blends on properties of asphalt, Nano Science and Nano Technology, 8, 10, 387-390, 2014.
  • Nejad F.M., Tanzadeh R., Tanzadeh J., Hamedi G.H., Investigating the Effect of Nanoparticles on the Rutting Behaviour of Hot-Mix Asphalt, International Journal Of Pavement Engineering, 17 (4), 353-362, 2014.
  • Galooyak S.S., Palassi M., Goli A., Farahani H.Z., Performance Evaluation of Nano-silica Modified Bitumen, International Journal Of Transportation Engineering, 3 (1), 55-66, 2015.
  • Santagata E., Baglieri O., Tsantilis L.,Brignone I., Effect of sonication on high temperature properties of bituminous binders reinforced with nano-additives, Construction And Building Materials, 75, 395-403, 2015.
  • Read J., Whiteoak D., The Shell Bitumen Handbook, Thomas Telford Publishing, Fifth Edition, London, 2003.
  • Kutluhan S., Ağar E., Bitümlü Sıcak Karışımlarda Tekerlek İzi Oluşumunu Etkileyen Faktörler ve Azaltmaya Yönelik Öneriler, İTÜ Mühendislik Dergisi, 8 (6) 179-191, 2009.
  • Aziz M.A., Bull J.W., Herabat P., Hoque Z., Cheu R.L., Jiang Y., Johnston I., The Handbook of Highway Engineering, Fwa T.F., CRC Press Taylor&Francis Group, USA, 2006.
  • Asfalt ve Uygulamaları, İstanbul Büyükşehir Belediyesi, İSFALT Bilimsel Yayın No:1, İstanbul, 2001.
APA ÖCAL A, Gürü M, karacasu m (2018). Nano magnezyum spinel ve kolemanit ile bitümün performans özelliklerinin geliştirilmesi. , 939 - 951. 10.17341/gazimmfd.416397
Chicago ÖCAL Anıl,Gürü Metin,karacasu murat Nano magnezyum spinel ve kolemanit ile bitümün performans özelliklerinin geliştirilmesi. (2018): 939 - 951. 10.17341/gazimmfd.416397
MLA ÖCAL Anıl,Gürü Metin,karacasu murat Nano magnezyum spinel ve kolemanit ile bitümün performans özelliklerinin geliştirilmesi. , 2018, ss.939 - 951. 10.17341/gazimmfd.416397
AMA ÖCAL A,Gürü M,karacasu m Nano magnezyum spinel ve kolemanit ile bitümün performans özelliklerinin geliştirilmesi. . 2018; 939 - 951. 10.17341/gazimmfd.416397
Vancouver ÖCAL A,Gürü M,karacasu m Nano magnezyum spinel ve kolemanit ile bitümün performans özelliklerinin geliştirilmesi. . 2018; 939 - 951. 10.17341/gazimmfd.416397
IEEE ÖCAL A,Gürü M,karacasu m "Nano magnezyum spinel ve kolemanit ile bitümün performans özelliklerinin geliştirilmesi." , ss.939 - 951, 2018. 10.17341/gazimmfd.416397
ISNAD ÖCAL, Anıl vd. "Nano magnezyum spinel ve kolemanit ile bitümün performans özelliklerinin geliştirilmesi". (2018), 939-951. https://doi.org/10.17341/gazimmfd.416397
APA ÖCAL A, Gürü M, karacasu m (2018). Nano magnezyum spinel ve kolemanit ile bitümün performans özelliklerinin geliştirilmesi. Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi, 33(3), 939 - 951. 10.17341/gazimmfd.416397
Chicago ÖCAL Anıl,Gürü Metin,karacasu murat Nano magnezyum spinel ve kolemanit ile bitümün performans özelliklerinin geliştirilmesi. Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi 33, no.3 (2018): 939 - 951. 10.17341/gazimmfd.416397
MLA ÖCAL Anıl,Gürü Metin,karacasu murat Nano magnezyum spinel ve kolemanit ile bitümün performans özelliklerinin geliştirilmesi. Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi, vol.33, no.3, 2018, ss.939 - 951. 10.17341/gazimmfd.416397
AMA ÖCAL A,Gürü M,karacasu m Nano magnezyum spinel ve kolemanit ile bitümün performans özelliklerinin geliştirilmesi. Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi. 2018; 33(3): 939 - 951. 10.17341/gazimmfd.416397
Vancouver ÖCAL A,Gürü M,karacasu m Nano magnezyum spinel ve kolemanit ile bitümün performans özelliklerinin geliştirilmesi. Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi. 2018; 33(3): 939 - 951. 10.17341/gazimmfd.416397
IEEE ÖCAL A,Gürü M,karacasu m "Nano magnezyum spinel ve kolemanit ile bitümün performans özelliklerinin geliştirilmesi." Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi, 33, ss.939 - 951, 2018. 10.17341/gazimmfd.416397
ISNAD ÖCAL, Anıl vd. "Nano magnezyum spinel ve kolemanit ile bitümün performans özelliklerinin geliştirilmesi". Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi 33/3 (2018), 939-951. https://doi.org/10.17341/gazimmfd.416397