Nano kil katkılı bitüm sentezi ve kalkerli agrega- nano kil katkılı bitüm karışımlarının hazırlanması ve karakterizasyonu
Tezin Türü: Doktora
Tezin Yürütüldüğü Kurum: Atatürk Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Nanobilim ve Nanomühendislik Anabilim Dalı, Türkiye
Tezin Onay Tarihi: 2022
Tezin Dili: Türkçe
Öğrenci: TAHSİN BARKIN BARIN
Danışman: Ahmet Gürses
Açık Arşiv Koleksiyonu: AVESİS Açık Erişim Koleksiyonu
Özet:Amaç: Bu çalışmada, nano kil (organo kil ) katkılı bitüm sentezi ve organo kil katkılı özel gradasyona sahip kalkerli agrega karışımları ve standart kesikli gradasyona sahip kalkerli agrega karışımlarında elyaf yerine organokil kullanılarak bitümlü sıcak karışımlarının hazırlanması ve karakterizasyonu amaçlanmaktadır. Yöntem: Organokil katkılı bitümlü karışımlar, 50/70 penetrasyon değerine sahip bitüm ve çeşitli oranlarda hazırlanan organo kil kullanılarak 110 oC'de 150 dk-1 karıştırma hızında bir mekanik karıştırıcılı kapta 30 dk. süreyle karıştırılarak hazırlanmıştır. Hazırlanan numuneler XRD difraktogramı, SEM ve HRTEM görüntüleri alınarak ve çeşitli standart testler uygulanarak karakterize edilmiştir. Diğer taraftan, kalkerli agrega, bitüm ve organokilden çeşitli gradasyonlardaki sıcak karışımlar mekanik karıştırma ile hazırlanmış ve mekanik ve reolojik özelliklerini belirlemek için tüm numunelere Marshall Testi uygulanmıştır. Bulgular: Süper hidrofobik organokil (OMM), Na-Montmorillonit (MMT) kullanılarak katyonik yüzey aktif madde (CTAB) ve uzun zincirli hidrokarbon kombinasyonu ile çözelti interkalasyon yöntemi ile hazırlanmıştır. Geleneksel organokillerin aksine, uzun zincirli hidrokarbon ilavesini içeren kombinasyon, süper hidrofobik organokil oluşumunu sağlamıştır. Hazırlanan organo kilin, bitümlü sıcak karışım örneklerinde ve bitümlü kalkerli agrega karışımları içerisindeki etkilerini ortaya koyan mekanik ve reolojik olarak önemli sonuçlar elde edilmiştir. Ayrıca, organokil katkılı bitüm ve çeşitli gradasyonlardaki kalkerli agregaların sıcak karışımlarının mekanik ve hacimsel özellikleriyle ilgili orijinal sonuçlar elde edilmiştir. Sonuç: Penetrasyon ve dinamik viskozitenin bir fonksiyonu olarak tanımlanan penetrasyon viskozite sayısı değerleri (PVN) değerleri, tüm organo-kil katkılanmış bitüm örneklerinde iyi kabul edilen -1 ila +1 aralığında bulunmuştur. Benzer şekilde penetrasyon ve yumuşama noktasının bir fonksiyonu olarak tanımlanan Penetrasyon indeksi (PI) değerleri, tüm organokil katkılı bitüm örneklerinde iyi bir termal stabilite aralığı olarak kabul edilen -2 ile +2 arasında olduğunu göstermiştir. Buna göre, organokil katkılı bitüm örneklerinin sıcaklığa daha az duyarlı olduğu ve dolayısyla daha geniş bir sıcaklık aralığında uygulanabilir nitelikte olduğu söylenebilir. Bitümlü sıcak karışımlar (BSK) için, mevcut tasarımlarda geleneksel dolgu oranının üzerinde kullanılan süper hidrofobik organokilin, iki işlevli yapısal bileşen gibi bağlayıcının drenajını önleyen bir katkı maddesi ( taş masti asfalt, TMA karışımlarındaki elyaf gibi) ve uzamsal ağ oluşturma etkisini gösteren dolgu maddesi, davrandığı belirlenmiştir Kesikli gradasyonda hazırlanan örneklerde, artan bitüm oranına paralel olarak %VMA artmakta ancak, %VMA artışının karışım dayanıklılığını düşürmesi beklenirken, organokil-bitüm-agrega arasındaki etkili etkileşimden dolayı akma değeri fazla değişmemesine karşılık stabilite değeri artmakta dolayısıyla aynı anda hem yüksek stabilite hem de yüksek durabilite elde edilebilmektedir.