Bitüm modifikasyonu için tasarlanan yerli polimerlerin sentezi, karakterizasyonu ve modifiye bitümde kullanılabilirliğinin araştırılması
Yükleniyor...
Dosyalar
Tarih
2016
Yazarlar
Dergi Başlığı
Dergi ISSN
Cilt Başlığı
Yayıncı
Ege Üniversitesi
Erişim Hakkı
info:eu-repo/semantics/openAccess
Özet
Ülkemizde yük taşımacılığının büyük bir bölümünün karayolu ile yapılması, kamyon ve diğer ağır taşıtların sayılarının artması, bununla birlikte dingil yüklerinde artış sağlayan kanuni düzenlemeler, yol esnek üst yapı kaplamalarında tekerlek izi gibi çeşitli bozulmaları meydana getirmektedir. Bu nedenle, esnek kaplamaların ömrünü arttırmak amacıyla bağlayıcı içerisinde polimer katkılar kullanılmakta, bu sayede bağlayıcının fiziksel ve kimyasal özellikleri iyileştirilmektedir. Stiren-butadien-stiren (SBS) bitüm modifikasyonunda en çok kullanılan polimerdir. Genellikle bitüm içerisinde %4-5 oranında katılan SBS polimerine, karayollarında yıllık ortalama 40 bin ton ihtiyaç duyulmaktadır. Bu miktardaki SBS polimerinin maliyeti 200 milyon TL'yi aşmaktadır. Ayrıca, kullanılan SBS'in tümü yurtdışından ithal edilmektedir. Proje kapsamında, kimya ve mühendislik bilim dallarından oluşan bir ekip ile bitümün fiziksel ve kimyasal yapısına uygun, özgün bir polimerin sentezlenmesi ve bu polimerin kimyasal, morfolojik ve fiziksel deney yöntemleri ile bitüm içerisindeki kullanılabilirliğinin detaylı olarak incelenmesi amaçlanmıştır. Polimer sentezinde polipropilen (PP), stiren ve maleik anhidrit (MAH) maddeleri kullanılmıştır. Sentezlenecek özgün polimerin ağırlıkça büyük bir kısmını oluşturacak PP, maliyet ve çevresel faktörler de göz önünde bulundurularak hem geri dönüştürülmüş hem de orijinal malzeme olarak kullanılmış ve bu şekilde iki ayrı özgün polimerin sentezi gerçekleştirilmiştir. Sentezleme işlemlerinin ardından, polimerlerin kimyasal yöntemler ile karakterizasyonları yapılmış ve farklı penetrasyonlara sahip bitümlere %3-%6 aralığında özgün polimer katkılar ilave edilerek bağlayıcılar hazırlanmıştır. Ayrıca, çalışmalarda SBS polimeri referans malzeme olarak seçilecek ve hazırlanan SBS katkılı bitümler de aynı test programına tabi tutulmuştur. Özgün polimer katkılı bitümler üzerinde kimyasal, morfolojik ve fiziksel deney yöntemleri uygulanmıştır. Kimyasal deney programı kapsamında; Fourier dönüşümlü kızıl ötesi (FT-IR) spektrometresi ve nükleer manyetik rezonans (NMR) spektrometresi yöntemleri kullanılarak, bitümlerin kimyasal karakterizasyonu yapılmıştır. Diferansiyel taramalı kalorimetre (DSC) cihazıyla ise camsı geçiş sıcaklıkları (Tg) ve/veya erime sıcaklıklarının (Tm) tayin edilmiştir. Termogravimetri analiz (TGA) yöntemi ile termal kararlılıkları saptanacaktır. Ayrıca modifiye bitümlerin impedans analizör tekniğiyle; dielektrik sabiti, dielektrik kayıp faktörü ve konduktivite ölçümleri yapılmıştır. Floresan mikroskobu kullanılarak yapılacak morfolojik çalışmalar ile polimer modifiye bitümlerin yüzey görüntüleri elde edilmiştir. Saf, SBS ve özgün polimer katkılı bitümler üzerinde "TCK Polimer Modifiye Bitüm Teknik Şartnamesinde" yer alan penetrasyon, yumuşama noktası, kuvvet ölçümlü düktilite deneyleri gerçekleştirilmiştir. Polimer katkılı bitümlerin depolama sırasındaki faz ayrışması durumunun incelenmesi için polimer katkılı bitümler üzerinde depolama stabilitesi deneyleri yapılmıştır. Bağlayıcıların viskozite değerlerini saptamak ve bu polimer katkılı bağlayıcılarla yapılacak bitümlü sıcak karışımların karıştırma ve sıkıştırma sıcaklıklarını belirlemek için her bağlayıcı türü 135oC ve 165oC'de iki farklı dönel viskozimetre (RV) deneyine tabi tutulmuştur. Kısa ve uzun vadeli yaşlanma davranışlarının incelenmesi için bitümlere sırasıyla dönel ince film halinde ısıtma etüvü (RTFO) ve basınçlı yaşlandırma kabı (PAV) deneyleri gerçekleştirilmiştir. Dinamik kayma reometresi (DSR) kullanılarak bağlayıcıların yüksek sıcaklık sınıfları, kiriş eğme reometresi (BBR) cihazı ile de bağlayıcıların düşük sıcaklık sınıfları belirlenmiştir. SBS ve özgün polimer katkılı BSK'ların farklı iklim ve trafik koşulları altında nasıl bir performans göstereceğinin belirlenmesi için hem orijinal hem yaşlandırılmış bitümler üzerinde DSR cihazı kullanılarak farklı frekans ve sıcaklık deneyleri yapılmıştır. Bu deney sonucunda bağlayıcıların reolojik özelliklerine ait kompleks kayma dayanımı (G*), faz açısı(?) ve tekerlek izi (G*/sin?) parametreleri belirlenmiştir. Uygulanan deney programı sonucunda özgün katkılı polimerlerin bitüm içerisindeki kullanılabilirliği kimyasal morfolojik ve fiziksel incelenmiştir. Özgün polimer katkılı bitümler ile SBS katkılı bitümlere ait deney sonuçları karşılaştırılmıştır. Ayrıca, özgün polimer katkılı bağlayıcıların deney sonuçlarının standartlara uygunluğu tespit edilmek suretiyle özgün bağlayıcıların optimum kullanım oranları tavsiye edilmiştir.;Bitüm, Modifikasyon, Polimer, Sentezleme, Reoloji.;Bitumen, Modification, Polymer, Synthesis, Rheology.
Açıklama
Araştırma projesi -- Ege Üniversitesi, 2016
