THE POLYMERS USE WİTH ASPHALT AND CRUSH PLASTİC OF RECYCLE(Polimerlerin asfalt betonunda kullanılması ve atık plastiklerin değerlendirilmesi)

1. 1
1.GİRİŞ
İçinde bulunduğumuz çağ bazı kimyacılara göre ‘plastik çağı’ olarak
adlandırılmaktadır.Çok geniş kullanım alanı ve aynı zamanda çok
fonksiyonel olan plastik malzemeler ve türevleri günlük hayatımızın bir
parçası haline gelmiştir.Petrokimya sanayinin 1920’li yıllardan itibaren
çok hızlı bir ilerleme göstermesi çok çeşitli plastik malzemeler üreterek
bunları toplumun ana tüketim maddelerinden biri yapmıştır.
Sentetik polimerlerin ticari boyutlarda üretiminin başlamasından önce
insanlar; giyinme ve dokuma amaçlı gereksinimlerini yün,pamuk,jüt,
keten türü doğal liflerden sağlamışlar.Günlük hayatta yararlandıkları
eşya ve malzemelerin yapımında çelik,cam,odun,taş,tuğla,çimento gibi
maddeler kullanmışlardır.
1920’lerden başlamak üzere özellikle 2.Dünya Savaşı’ndan sonra,
insanlar tarafından yapılmış ürünlerin çeşitliliğinde belirgin bir artış
gözlenir.Bunun nedeni polimer kimyasındaki gelişmelere bağlı olarak
değişik plastik,lif, elastomer türlerinin sentetik yöntemlerle üretilmesi ve
kullanıma sunulmasıdır.
Temel yapıları polimer olan bu malzemelerin,insanların yaşamlarını
kolaylaştırıcı etkileri günümüzde de hızla sürmektedir.Örneğin Kevlar
ve Nomex karışımından kurşun geçirmez yelekler yapılmakta,optik
özellikleri camdan iyi olan poli(metil-metakrilat)’tan yeterli ışık
geçirgenliğine sahip 33 cm kalınlığına kadar levhalar
hazırlanabilmektedir.
Polimerler hafif,ucuz,mekanik özellikleri çoğu kez yeterli,kolay
şekillendirilebilen değişik amaçlarda kullanıma uygun dekoratif,
kimyasal açıdan inert ve korozyona uğramayan maddelerdir.Bu üstün
özelliklerinden dolayı,yalnız kimyacıların değil;makine,kimya,
inşaat,tekstil,endüstri ve fizik mühendisliği gibi alanlarda çalışanların da
ilgisini çeken materyallerdir.Tıp,biyokimya,biyofizik ve moleküler
biyoloji açısından da polimerlerin önemi büyüktür.

2. 2
Bu değerlendirmeler ışığında polimer kimyası, kimya yanında yukarıda
sözü edilen çoğu bilim alanını kapsayan ayrı bir bilim disiplini olarak
gözükmektedir.Gelişmiş ve gelişmekte olan ülkelerde polimer teknolojisi
büyüme hızı %10’dan fazladır.
Önümüzdeki yıllarda dünyada yıllık polimer üretiminin 300-400 milyon
ton olması ve polimerik malzemelerin birçok uygulamalarda diğer
malzemelerin yerine alternatif malzemeler olarak kullanılması
beklenmektedir.
Polimerlerin kullanım alanlarının bir tanesi de yol kaplamalarıdır. Asfalt
beton kaplamaların yapımı oldukça pahalıdır ve gerek proje gerekse
yapım aşamasında çok dikkatli davranılmalıdır.Bununla birlikte bilhassa
sıcak iklimlerde bitümlü malzemenin rijitlik modülü ve sürtünme
katsayısında azalma problemi vardır.Konu ile ilgili yapılan çalışmalarda
problemlerin kısmen elimine edilmesi için asfalt betonuna polimer
katkısı uygun görünmekte ve katkı olarak kullanılmaktadır.Deneyler
sonucunda asfalt betonu ve polimer karışımı ile edilen malzemelerin
asfalt betonuna nazaran daha dayanaklı olduğu görülmüştür.İyi bir
bağlayıcı ve yapıştırıcı özelliği olan polimerler agrega ile karıştırılıp
doğrudan yol kaplamalarında veya asfalt betonuna ilave edilerek
kullanılmaktadır.
Dünya genelinde ,trafiği az olan yerlerde yapımı ekonomik olduğu için
sathi kaplama kullanılırken,trafiği fazla olan ve önemli bağlantı
yollarında sıcak karışım asfalt betonu kullanılmaktadır.Yollar
projelendirilirken 20-25 yıllık bir hizmet ömrü süresince üzerindeki
trafiği uygun şekilde taşıması arzu edilir. Bu süre zarfında yol üzerindeki
trafik şartlarının ve iklimsel etkilerin sonucu olarak yolda çeşitli
yıpranma ve bozulmalar olmaktadır.
Bunların en önemlileri tekerlek izi oluşması, düşük sıcaklık çatlakları ve
yorulma kırılmasıdır. Bu olumsuz durumlar kaplamanın istenilen ölçüde
hizmet verememesine ve hizmet ömrünün kısalmasına neden
olmaktadır.Bu tür sorunların üstesinden gelmek için inşaat mühendisleri
çeşitli arayışlara girişmiştir.Bir kısım araştırmacılar farklı tasarım
metodlarına yönelmişken,bazılarıda sıcak karışımı modifiye etme yoluna
gitmişlerdir.

3. 3
Modifiye asfalt karışımlar günümüzde önemli ölçüde artış
göstermektedir. Modifiye malzemeler, bazen sıcak karışımın bütününe
katılırken, bazen de sadece bitüme katılmak suretiyle kullanılmaktadır.
Geleneksel bitüm bağlayıcılarının performansını arttırmak için sentetik
polimerlerin kullanımı 1970‟lerin başlangıcına kadar uzanır.Bu
bağlayıcılar sonradan sıcaklık duyarlılığını azaltırken,kohezyon ve
akıcılığı arttırmıştır.
2. Polimerler
Polimer sözcüğü,eski Yunancada çok anlamına gelen poli ve parça
anlamına gelen (ve mer olarak kısaltılan) meros kelimelerinden
türetilmiştir.Birden fazla mer’in (molekülün) ısı ve basınç altında
birleşerek uzun zincirlerin meydana gelmesiyle polimer oluşur.Tek bir
polimer molekülünde binlerce,hatta milyonlarca ünite olabilir.
En basit tanımıyla çok sayıda aynı veya farklı atomik grupların kimyasal
bağlarla az veya çok düzenli bir biçimde bağlanarak oluşturduğu uzun
zincirli yüksek molekül ağırlıklı bileşiklerdir.Çoğu polimerler karbona
dayanır ve bu nedenle organik kimyasal madde olarak kabul edilir.
Tabii veya sentetik olarak elde edilen polimerler uzun zincirli moleküler
yapısından dolayı kolayca işlenebilir özelliğe sahiptir.Petrol ürünü olan
sentetik polimerler plastik madde üretiminde yaygın olarak
kullanılmaktadır.Plastikler fiziksel özellikleri açısından üç sınıfa
ayrılırlar;termoplastikler,termosetplastikler ve elastomerler.
Termoplastikler;ısıtıldıkları zaman yumuşar ve kolay şekil
verilebilir.İstendiğinde tekrar ısıtılarak yumaşatılabilir.Örnek olarak;
Polietilen, polivinilklorür, polipropilen, polistiren ve naylon.
Termosetplastikler;belirli bir sıcaklığın üzerinde kalıcı sertliğe ulaşırlar
ve tekrar ısıtıldıklarında yumuşamazlar.Örnek olarak;Fenolikler,
epoksiler ve belirli polyesterler
Elastomerler;Doğal lastik (kauçuk) (vulkanize edilmiş) ve tonajları doğal
lastikten fazla olan sentetik lastikler.
Yol kaplamalarında bağlayıcı malzeme olarak kullanılan plastikler
termoplastiklerdir.

4. 4
2.1. Polimerlerin Özellikleri
Metallere ve seramiklere göre daha düşük yoğunluktadırlar.Belirli
polimerler için (tümü değil) iyi dayanım/ağırlık oranı gösterirler.Yüksek
korozyon direnci gösterirler.Düşük elektrik ve ısıl iletkenlik sağlarlar.
Metallere ve seramiklere göre düşük dayanımlıdırlar.Düşük elastisite
modülü (katılık) gösterirler.Servis sıcaklıkları sadece birkaç yüz
dereceyle sınırlıdır.Kuvvet ileten uygulamalarda belirgin bir sınırlama
olabilen viskoelastik özellikler gösterirler.Bazı polimerler güneş ışığına
ve diğer radyasyon formlarına maruz kaldıklarında bozunurlar.
Mühendislikte kullanılan hemen tüm polimerler sentetiktir.Kimyasal
işlemlerle oluşturulurlar.Polimerler, zincir benzeri bir yapı oluşturan ve
makromolekül olarak adlandırılan, çok sayıda küçük molekülün
birleştirilmesiyle sentezlenir.Monomer denilen küçük birimler genellikle,
Etilen C2H4 gibi doymamış organik moleküllerdir.
2.2.Yol Kaplamalarında Kullanılan Polimer Çeşitleri
Bitümlü yollarda kaplama malzemesi olarak asfalt ve agreganın belirli
oranlarda karışımından yapılan asfalt betonu kullanılmaktadır.Son
yıllarda bağlayıcı olarak asfalt yerine polimerlerin(plastik)
kullanılmasıda uygun bulunmuştur.
Asfalt betonu uzun yıllardan beri kaplama malzemesi olarak
kullanıldığından özellikleri bilinmektedir.Ancak bağlayıcı olarak
kullanılmaya başlanan polimer ve polimer betonu üzerinde araştırılmalar
devam etmekte aynı zamanda her geçen gün yeni bir polimer türü
oluşturulmaktadır.
Trafik yoğunluğundan dolayı ve iklim şartlarından ileri gelen
problemlerin giderilmesi için kaplama malzemeleri ve özellikleri
üzerinde yoğun çalışmalar yapılmaktadır.Bilhassa sıcak iklimlerde ısıdan
ve trafikten gelen etkilerle yol kaplamasında görülen erime ve
kaymaların önlenmesi için asfalt betonuna katkı maddelerinin konulması
görüşü güç kazanmıştır.
Polimer üretimi yapan çeşitli kuruluşlar bu amaç için, çeşitli ticari
isimler altında polimerlerin piyasaya sürmüştür.

5. 5
Shell,dow,du-pont,goodyear ve fina gibi kuruluşlar asfalt betonun
dayanıklığını artıran güçlü elastik maddeleri yapmıştır.Örnek olarak;
a-Shell Chemical Co,’kraton lastiği’ adı altında ,Styrene –lsoprene-
Styrene(SIS),Styrene-Butadiene-Styrene(SBS) ve Styrene – Ethylene –
Butadiene-Styrene(sebs) maddelerini (block copolymers),
b-Du-Pont,Ethylene-Vinly-Acetate’ı (EVA) ’’elvax’’adlı altında,
c-Goodyear,’’ultrapave’’adı altında Styrene-Butadiene Rubber (SBR)
üretmektedirler.
Asfaltta sık kullanılan polimer çeşidi ‘Styrene-Butadiene-Styrene(SBS)’
dir.
3. Styrene-Butadiene-Styrene (SBS) ’nin Yapısı
Her malzemenin olduğu gibi SBS türü polimerlerin de kendine has bir
yapısı vardır.Bu yapı,onları diğer polimerlerden ayırır.SBS,blok şeklinde
bir polimerdir.Doğrusal polimer durumundaki gibi SBS merkezde
butadien molekülü bloğu ve uçlarında iki styrene molekülüyle
bağlanmıştır.Polimerleşme işlemi sırasında bağların oluşmasıyla
SBS’nin dal haline gelmiş formu meydana gelebilir.
Şekil 1’de lineer ve dallanmış SBS yapısı görülmektedir.
Şekil 1. Çizgisel ve dallanmış SBS.

6. 6
Butadien ve styrenin kimyasal doğası önemli derecede birbirinden
farklıdır.Blok şeklinde polimerleşme işlemi farklı uçlu ayrı bölgelerin
kurulmasına izin verir.Bu bölgeler, sert ve camsı nitelikte olan styrene ve
lastiğe benzeyen durumdaki butadiendir.
Bölgeler arasındaki uyumsuzluk polimer içinde ayrı bir faz oluşmasına
izin verir.Sert polystyren ağındaki ortaya çıkan oluşum, lastik dizilimle
birbiriyle iç bağlantıyı oluşturur.
Şekil 2’de bu bağlantı görülmektedir.
Şekil 2. SBS oluşum safhası.
3.1. SBS’nin Bitümde Katkı Olarak Kullanılması
SBS türü polimerlerin asfalt betonunda ve özellikle bitüme ilave edilerek
katkı malzemesi olarak kullanımı son yıllarda oldukça yaygınlaşmıştır.
Buradan amaç,özellikle bitümün özelliklerini iyileştirmek ve dolayısıyla
asfalt betonunda daha fazla olumlu etki yapmaktır.

7. 7
Bitümün akışkanlık özelliği en önemli özelliklerden biridir.Sıcak
karışımın döküldüğü yerdeki sıcaklık değişimlerinde bitümün
performansının düşmemesi istenir.Bu durum direk olarak asfalt
kaplamanın performansına etki eder.
Bu nedenle bitümün akışkanlık özelliklerinin iyi durumda olmasını
sağlamak için içine çeşitli türde polimer katkı malzemesi katılarak
bitümün performansını yükselten çalışmalar yapılmıştır.
SBS ilavesiyle geliştirilebilen geleneksel asfaltların fiziksel ve
mekaniksel özellikleri belirlenebilir.İki bitüm (A ve B) Rusya ve
Venezuela’dan elde edilerek içine SBS polimer ilave edilmiştir.İki bitüm
benzer yoğunluklara sahip olmasına rağmen parçacık kompozisyonu ve
diğer kimyasal özellikleri birbirinden farklıdır.Bunlar yüksek ve düşük
sıcaklık özelliklerine sahiptir.
Tablo1’de Deneyde kullanılan bitüm özellikleri görülmektedir.
Tablo 1. Deneyde kullanılan bitüm özellikleri.
İki çeşit bitüm kaynağından elde edilen altı grup SBS katkılı bitüm
ağırlıkça üç farklı polimer muhteviyatında kullanıldı.Polimer oranı %
3’ten % 7’ye kadar değiştirildi.Bütün karışımlar 170 ºC ve 185 ºC’de
karıştırıldı.SBS katkılı A bitümü üç farklı grupla isimlendirildi:Temel
bitüm, polimer tip ve polimer içerikli (%5 polimer içeriğinde) bitüm.

8. 8
Şekil 3’de SBS katkılı bitümlerin yapısal biçimleri görülmektedir.
Şekil 3. Çeşitli oranlarda SBS katkılı bitümlerin yapısal şekilleri.
SBS katkılı bitümlerde artan SBS oranıyla penetrasyonda azalma,
yumuşama noktasında artış gözlenmiştir.Penetrasyondaki azalma artan
polimer oranıyla üniform bir şekilde azalmasına rağmen %5 ve %7 gibi
yüksek polimer içeriğinde yumuşama noktasında daha büyük bir artış
gözlenmiştir.Sertlik yani rijitlikteki artışa ilaveten,katkılı bitümlerdeki
artan penetrasyon indeksinde etkili bir azalma gözlenmiştir.Düşük
sıcaklık performansında SBS katkılı A bitümü hafif şekilde daha iyi
göründü. Bununla birlikte B bitümü ters tepki gösterdi.
Tablo 2’de SBS katıldıktan sonra bitüm gruplarındaki değişim
görülmektedir.

9. 9
Tablo 2. SBS katkılı bitümlerin çeşitli özelliklerinin değişim değerleri.
SBS katkılı asfaltların akışkanlık karakteristiği üzerine başka bir çalışma
da Guian Wen ve arkadaşları tarafından yapılmıştır.Üç farklı SBS türü
polimer bitüme ilave edilerek karşılaştırma yapılmıştır.Bu
karşılaştırmada sülfür kullanılmıştır.Bunun için gerilme kontrollü bir
reometre cihazından faydalanılmıştır.30-100 ºC sıcaklık aralığında sabit
frekansda ve değişken gerilimde bir sıcaklık tarayıcısı kullanılmıştır.
Yaklaşık 1gr numune plaka üzerine yerleştirilmiştir.Numune akma
sıcaklığına kadar ısıtıldıktan sonra üst paralel plaka numuneye indirildi
ve numune ayarlandı.Son aralık 1.2 mm’ye kadar ayarlandı. Bütün
numuneler sabitlendi ve 10dk sıcaklığa maruz bırakıldı. Daha sonra
sıcaklık 2 ºC artışlarla değiştirildi.Çeşitli viskoelastik parametreler
yazılım tarafından otomatik olarak belirlendi.
Tablo3’de sülfür ilaveli SBS katkılı bitümün sıcaklık değişimi
görülmektedir.
Tablo 3. Sülfür ilaveli SBS katkılı bitümün sıcaklık değişimi.

10. 10
Aşağıdaki Şekil 4’de sülfür ilaveli SBS katkısının bitümlerin reolojik
özelliklerine etkisi görülmektedir.
Şekil 4. Sülfür ilavesinden önce (a) ve sonra (b) SBS katkısının bitümün
reolojik özelliklerine etkisi.
Elde edilen sonuçtan SBS katkısının,bitümün reolojik özellikleri
üzerinde güçlü bir etkiye sahip olduğu görülmüştür.Bu etkide sülfür
seviyesinin önemli bir etkisi vardır.Artan sülfür değerleri katkılı
bitümlerdeki yoğunluğu arttırdı ve dolayısıyla bitümün reolojik
özellikleri geliştirilmiş oldu.
3.2. SBS katkılı bitümün, asfalt karışımlarının mekanik özellikleri
üzerindeki etkisi
SBS katkılı bağlayıcılarla yapılan karışımların mekanik özelliklerinin
bilinmesi,onların kullanımı için son derece önemlidir.Bu konuda birçok
çalışma yapılmıştır.
Karışımda kulanılacak bitüm hazırlanırken 60/80 penetrasyonlu asfalt ve
bunun ağırlığına göre % 0,3,5,7,9 ve %12 oranlarında SBS katıldı. Her
oran için 3 adet deneme numunesi hazırlandı.

11. 11
Karışım numuneleri 190±10 ºC’de yüksek kesme tip mikser ile
karıştırıldı.Daha sonra bu deneme numunelerinden karışımın çeşitli
mekanik özellikleri belirlendi.Bunlar tekerlek izi testi, yorulma testi,
dinamik stabilite testi v.s. dir.
Aşağıdaki Şekil 5’de 45 ve 60 dakikadaki tekerlek izi testi ile
deformasyon ilişkisi Şekil 6’da ise SBS yoğunluğu ile dinamik stabilite
arasındaki ilişki görülmektedir.
.
Şekil 5. Zaman-deplasman eğrisi.

12. 12
Şekil 6. SBS yoğunluğu–dinamik stabilite ilişkisi.
Elde edilen sonuçlardan,SBS yoğunluğunun artmasıyla karışım
özelliklerinde bir iyileşme olduğu gözlenmiştir.Ancak bu iyileşme
durumu,SBS’nin yapısıyla değişiklik göstermektedir.Daha ince SBS
yapılı karışımlar daha iyi sonuç vermektedir.Bir başka çalışmada
aşağıdaki gibi yapılmıştır.
Bu çalışmada 4 farklı bitüm yüzdesindeki (%4.15, %4.65, %5.15,
%5.65) bitüm içine %5 oranında SBS Kraton D1192 katılarak deneme
numuneleri hazırlanmış bu numuneler hem Marshall hem de Superpave
metodlarına uygun olarak sıkıştırılmıştır.Sıkıştırılan numunelerin
mekanik özelliklerini belirlemek için standart olan testler yapılmış ve
sonuçlar elde edilmiştir.
Aşağıdaki Şekil (7, 8, 9, 10, 11, 12)’de %5 SBS katkısıyla elde edilen
numunelerin sırasıyla %AC için pratik birim ağırlık,stabilite,boşluk
yüzdesi,asfaltla dolu boşluk yüzdesi,agregalar arası boşluk yüzdesi ve
akma ilişkisi görülmektedir.

13. 13
Şekil 7. %AC – Pratik Birim Ağırlık İlişkisi.
Şekil 8. %AC – Stabilite İlişkisi.

14. 14
Şekil 9. % AC – Boşluk Yüzdesi İlişkisi.
Şekil 10. % AC - %Vfa İlişkisi.

15. 15
Şekil 11. % AC - %VMA İlişkisi.
Şekil 12. %AC – Akma İlişkisi.

16. 16
Elde edilen sonuçlardan görülmüştür ki, Superpave numunelerinin akma
değerleri Marshall’a göre daha fazladır.Katkılı Marshall numunelerinin
akma değerleri katkısız Marshall’a göre fazla değişmezken,Superpave de
katkısız olanlara göre daha düşük akma değerleri elde edilmiştir.Bu
nedenle hem AC’den tasarruf sağlamak hem de nispeten daha rijit
karışımlar elde edilmek istendiğinde katkılı Superpave daha uygundur.
Her iki metod için optimum bitüm yüzdeleri incelendiğinde Kraton
D1192 katkılı olanlar,katkısız olanlara göre daha düşük çıkmıştır.
Superpave numunelerinde katkısız olanlar %4.75 iken katkılıda %4.45’e
düşmüştür. Marshall numunelerinde ise daha belirgin bir düşüş vardır.
Katkısız olanlar %5.36 AC oranında iken,katkılıda bu değer %4.84’e
inmiştir.Katkısız olanlarda Superpave numuneleri Marshall’a göre
%0.61,katkılı olanlarda ise %0.39 daha düşük bitüm yüzdesi
içermektedir.
SBS katkılı bitüm ile yapılan asfalt karışımları genel olarak katkısız
karışımlara göre daha iyi sonuçlar vermiştir.Özellikle yüksek yoğunluklu
SBS ihtiva edenler karışımda daha etkili olmuştur.SBS’nin yapısı da
karışım özelliklerinde etkili olan başka bir husustur.Bitümlerin uzun
süreli depolanmasında SBS katkılı olanlar daha yüksek sıcaklıklarda
korunabilmektedir.
4. Polimer Modifiyeli Bitüm Oluşturma Aşamaları
4.1.Polimer modifiye bitüm(PMB) Üretim Prensipleri Ve
Değirmenin Özellikleri
PMB üretimine polimer ve bitümün özellikleri ve uyumu,üretim prosesi
değirmenin özellikleri gibi parametreler etkili olabilmektedir.Değirmen
polimeri parçalayarak mikronize etmekte,bu esnada yükselen ısı ile
birlikte polimerlerin çözünmesi sağlanmaktadır.Şantiyedeki mevcut
plentin ‘high shear’ homojenleştirme değirmeni, sadece parçalama
değil,gerdirme etkisiyle de homojenizasyona yardımcı olup,
(özellikle,SBS tipi polimer ile çalışılırken, bu polimerin kesilmesi
esnasında açığa çıkan yüksek ısı nedeniyle bitümün özelliğini
kaybetmemesi için) mekanik keçeli tip suyla soğutma sistemi mevcuttur.

17. 17
4.2.Şantiye'de PMB Üretimi
Mevcut asfalt plentine Polimer modifiye bitüm Plenti ilave yerleşimi
sağlanmalıdır.Şantiyede PMB üretim aşamaları aşağıda verilmektedir:
1-Söz konusu plentte, kumanda panosundan pneomatik kontrollü olarak
vana açılarak, bitüm besleme pompası vasıtasıyla, stok tanklarından
minimum 180 °C'de bitüm 4,5m3'lük dikdörtgen kesit U 1 nolu PMB
hazırlama tankına doldurulmaya başlanmaktadır.
2-İstenen seviyeye 50 cm kala dikey karıştırıcılar dönmeye ve bu esnada
bunkere yüklenen polimer helezonlu besleyici ile tanka beslenmeye
başlar. (Polimer, 20 kg torbalarda olup, sayma yöntemi kullanılarak, her
üretimdeki polimer oranı ayarlanır) Kontrol panelindeki enstrümanlar
vasıtası ile seçilen bitüm miktarına ulaşıldığında membranlar seviye
sensörü, mikser içindeki bitüm ile polimer seviyesini okuyarak, kontrol
konsülüne elektrik sinyali gönderir.Seviye ve mikser içindeki karışımın
miktarı dijital göstergeden okunur ve pompa otomatik stop eder.
Mikserin alt vanası açılarak karışım değirmenden geçirilir ve aynı mikser
içinde devridaim yaptırılır.
3-Vanaların açılmasını takiben değirmen besleme pompası ve PMB
homojenleştirme değirmeni devreye girer. Polimer - Bitüm karışımı
değirmenden geçerek diğer tanka gönderilir. Değişken hızlı ve debili bir
pompa olan değirmen besleme pompası hız ayarını PMB değirmeni
amperajına göre çalışan bir inverter yardımıyla yapar.
4-Birinci tanktaki karışım tamamen bittiğinde panodaki elektronik sistem
otomatik olarak işlemi bitirir ve gerekli vanaları açıp kapayarak 2. pası
başlatır.
5-Aynı şekilde ikinci pasın sonunda üçüncü pasa da otomatik geçilir ve
pas işlemi ihtiyaç kadar yapılır.
6-İlk test üretimi dahil bütün paslarda, numune alma çıkışından numune
alınarak laboratuarca incelenir ve üretimin kaç pastan sonra sürekli
yapılacağına karar verilir.
7-En son pas'ta, hazırlanan PMB,değirmenden geçirilerek ara stok
tankına (yatay ve 3 adet kanatlı tip karıştırıcılı) alınır. Günlük üretilen
PMB,stoklanmadan kullanılmaktadır.

18. 18
4.3.PMB Uygulamasında Kullanılan Malzeme Özellikleri
Orijinal bitüm ve PMB özellikleri PMB üretiminde kullanılacak
bitümün,öncelikle,homojen üretim yapan ve hep aynı özellikte bitüm
üretimi yapan rafineriden temini düşünülmelidir.
Bitümün bazı özelliklerinin hem mevcut şartnamelere uygun
bulunmaması hem de kullanılması düşünülen polimer ile iyi uyum
sağlamamasından dolayı bu tür bitümleri kullanımından vazgeçilerek,
ilgili şartnamesine uygun bitüm kullanılmalı.
Şantiye laboratuarında PMB üretimi için 180 – 185 °C 'ta ısıtılan
bitüme,ağırlığının %4,5-%5,0-%5,5 oranlarında katkılar katılarak çeşitli
deneme PMB 'ler üretilir.( PMB numuneleri hazırlanırken plentte 7 pasa
kadar gidilerek gözlemler yapılır, malzemede kaçıncı pastan sonra bir
değişiklik görülmediğinde,değirmenden geçiş pas sayısı olarak
belirlenir.)
4.4.PMB Uygulaması, Karşılaşılan Problemler
Geleneksel ve PMB 'li aşınma tabakası uygulamaları arasındaki en
önemli farklar aşağıda özetlenmiştir:
Geleneksel uygulamada,60/70 kullanıldığında plentten çıkan karışım
140-155 ºC arasında olup,malzemenin serim yerine getirilerek
serilmektedir.Gerekli işlemlerden sonra ilk silindiraj yaklaşık 130° C-
135°C arasında başlamakta ve 80°-90° C arasında tamamlanmaktadır.
Birçok karışımda (özel durumlar dışında)beş pas (silindirin bir gidiş
gelişi bir pas kabul edilerek) yeterli olmaktadır. Sıkışma tamamlandıktan
sonra da düz pas devam edebilmektedir (ütü amaçlı).Bu karışımlarda
lastik tekerlekli silindirler de kullanılmaktadır. Çalışma anında bazen
lokal segregasyonlu,kot hatalı vs bozuk serimler usta el işçiliğiyle
kolayca giderilebilmektedir.
PMB ile hazırlanan karışım uygulamasında ise en önemli konular;
karışımın sıcaklığı, silindirajın başlama bitiş sıcaklığı ve silindir pas
sayısıdır. Karışımın plent çıkışı 185-190 ºC arasında değişmektedir.
(Zaten PMB de hazırlanırken sıcaklık 180-185 ºC arasında olmaktadır.)

19. 19
Karışımın serim yerine gelişi serilmesi vs işlemler hızlı bir şekilde
yapılıp 170-175 ºC arasında silindiraja başlanıp140-145ºC arasında
silindirajın bitirilmesi gerekmektedir.Uygulamanın üç pas (silindirin bir
gidiş gelişi bir pas kabul edilerek) yeterli olmaktadır.İlk pas düz diğer iki
pas vibrasyonlu olarak uygulanabilir. Bu paslardan sonra düz pas devam
edebilir (ütü amaçlı).
Ayrıca PMB’le hazırlanan karışımlarda her hangi bir serim hatasından
kaynaklanan küçük lokal yerlerin tamiri PMB’nin yapısından dolayı
oldukça zor olmaktadır. Burada karışımın sıcaklığı çok önemli yer
tutmakta olup karışımın işlenebilirliği 140 ºC'den daha düşük
sıcaklıklarda kaybolmaktadır.
Gereğinden fazla vibrasyonlu pas kaplamayı yeniden gevşeterek sıkışma
özelliklerini bozmaktadır.
PMB çalışmalarında lastik tekerlekli,silindir kullanılmamaktadır.
Mikroskobik gözlemlerde PMB' de olgunlaşma süresi sonrasında
polimer zengin - 2 fazlı bir sistem görülmektedir.
Orijinal bitümdeki bu yapının, üretilen PMB üzerindeki etkisi
(performans bağlantılı testler ile de) değerlendirildiğinde:Sıcak hava
koşullarına karşı dayanım açısından incelendiğinde, PMB 'nin 50°C 'deki
ZSV değeri orijinal bitüme göre oldukça yükselmiş olup,neredeyse
modifiye edilmemiş 10-15 penetrasyonlu bitüm özelliğini
göstermektedir. Bu durum PMB 'nin kalıcı deformasyonlara karşı daha
dirençli bir yapı oluşturduğunun bir göstergesidir.
Termal çatlamalara hassasiyet açısından Fracture toughness ve Fracture
enerji sonuçlarına bakıldığında ise,PMB'nin 60-70 penetrasyonlu
modifiye edilmemiş bir bitümden minimum %50 daha iyi bir performans
sergileyeceği düşünülebilir.
Bu nedenle,en yüksek ve düşük sıcaklık performansının bir arada
karşılanması gerekli olan yerlerde,PMB üretimine, asfalteni yüksek ve
yapı itibariyle daha sert olan 60-70 penetrasyonlu bitüm yerine daha
yumuşak ve asfalteni daha az orijinal bitüm ile başlanması daha uygun
olacaktır.

20. 20
Uygulama bölgesindeki iklim özellikleri göz önüne alınarak,PMB
üretilen yapılmalı ve o bölge için uygun olduğu test edilmelidir.PMB
üretilerek yapılan karışımlarda sert taş kullanılarak asfalt imalat
yapılması daha iyi sonuçlar vermektedir.
PMB katkıların ülkemizde karışım modifikasyonu için kullanılması
sebebiyle, karışım özelliklerine etkisi bilinmekte, buna karşın bağlayıcı
üzerindeki etkileri tam olarak bilinmemekteydi. Bu nedenle yapılan
çalışmalarda söz konusu katkı maddesinin bitüme katılmasıyla elde
edilen modifiye bitümlerin özellikleri incelenmiş ve bu açıdan katkının
bitümün modifikasyonunda kullanılabilirliği tespit edilmiştir.
Bitümün modifikasyonunda kullandığımız PMB katkıların; katıldıkları
bitümlü bağlayıcının penetrasyon değerlerini düşürmüş ve yumuşama
noktası değerlerini arttırmıştır. Öze1likle karışım sıcaklığının arttırılması
ve daha uzun karıştırma sürelerinde anlamlı sonuçlar vermektedir.
Bu sonuçlardan hareketle, bitümlü bağlayıcının PMB katkıların ile
modifiye edilmesi ile bitümlü bağlayıcıların sıcaklık değişimlerine olan
hassasiyetlerinin azaldığı,dolayısıyla bitümlü kaplamalarda farklı
sıcaklık ve yükleme hızı aralıklarında kalıcı deformasyona ve kırılmaya
karşı mukavemetlerinin artacağı söylenebilir.
Bitümün adezyon özelliklerinin iyileşmesi, kullanıldıkları karışımın
tekrarlı yükler altında yorulma mukavemetinin artmasına, bitümün
agregayı daha iyi bağlaması nedeniyle suyun neden olacağı zararlı
etkilerinin azalmasını sağlayacaktır. Bunlara ilave olarak literatürde
PMB katkıların kullanıldığı karışımların yıpranma ve yaşlanmasına karşı
iyi bir termal direnç gösterdiği belirtilmektedir.
Tüm bu olumlu özelliklerine rağmen, granül PMB katkıların taneleri
1200 devir/dk karıştırma hızında ve 185°C'ye kadarki sıcaklıklarda
bitüm içinde iyi bir dağılım sergilememiş ve bitümlü bağlayıcı içinde
erimeyen granül taneler kalmıştır.
Bunun nedeni PMB katkıların muhtemelen bitümden daha düşük
yoğunluğa sahip olmalarıdır.Dolayısıyla PMB katkıların ile bitüm
modifikasyonunda,serme sıcaklıklarında homojen bir dağılım elde
edilememektedir.Karıştırma sıcaklığı ve süresi arttırılmalıdır.

21. 21
Tablo 4. Modifiye Asfalt İçin Katkı (Modifer) Maddeleri

22. 22
Tablo 5. Bitüm Katkı Maddelerinin Genel Sınıflandırılması

23. 23
Tablo 6. Bitüm Modifikasyon Tipleri
Tablo 7. Başlıca Fiber Malzemeler

24. 24
Tablo 8. Değişmiş Sonuç Özellikleri İle Bazı Yaygın Kullanılan
Modifiyeler

25. 25
5.Plastik Atıklar
5.1. Önemi ve Miktarı
İmalatın kolay ve ekonomik olması,aynı zamanda kullanma alanının çok
geniş olması nedeni ile,plastik malzemeler günlük yaşantımızın ayrılmaz
bir parçası haline gelmiştir.Günlük hayatımızda bol ve çok çeşitli
yerlerde kullanımından dolayı ,büyük miktarlarda plastik atıklar ortaya
çıkmıştır.Ülkemiz karayollarının ve şehir içi yollarının büyük
çoğunluğunda bitümlü kaplama kulanıldığı ,bu kaplamaların yer yer kısa
zamanda bozularak şehir konforunu düşürdüğü ve büyük bakım
masraflarına yol açtığı bilinmektedir.Bundan dolayı atık plastik madde
malzeme içeren plastik donatılı bitümlü karışımlarda bu soruna
ekonomik çözüm getirmek mümkün olabilir.
5.2. Plastiklerin Yol Kaplamasında Kullanılması
Bütün plastiklerin ortak özellikleri,bitümlü karışımlardan daha yüksek
mekanik bir dirence sahip olmalarıdır.Plastiklerin bu özellikleri dikkate
alınarak,atıkları değerlendirip yok etmek amacıyla asfalt betonu içine
katılarak yol kaplamalarında kullanılması öngürülmüştür.Asfalt betonu
içine plastik madde katılması plastiğin kimyasal yapısına,boyutlarına ve
fiziksel özelliklerine bağlı olarak üç etki yaratır.
Şekil 13’de görüldüğü üzere;
Şekil 13. Plastik donatılı asfalt betonunun yapısı

26. 26
a-Bağlayıcı etkisi: Plastik maddenin bağlayıcı içinde çözülmesinin veya
erginmiş halde yayılmasının sonucu olarak bağlayıcının viskozitesi
(akışkanlığa karşı direnç) artmaktadır.
b-Donatı etkisi: Yeterli rijitlikte ve boyutta olan plastik şerit veya
teller,asfalt betonu içinde rastgele dağılmakta ve sıkıştırılmakla birlikte
malzeme boşluk oranı azalmakta daha sonra karışımın soğuması
sırasında sertleşerek başlangıçtaki yüksek direnci kazanmakta ve bunun
sonucu olarak donatı etkisi doğmaktadır.
c-Agrega etksi:Parçalanma esnasında oluşan büyük parçacıkların
boşlukları doldurması agrega etkisi yapmaktadır.
Asfalt betonuna atık plastik madde katarak,önce laboratuvarda sonra yol
deneme planşları üzerinde yapılan araştırmalarda aşağıdaki sonuçlar elde
edilmiştir.
1-Yeni karışım ısı değişiminden daha az etkilenmekte
2-Suya karşı direnci artmakta,
3-Kolay işlenebilir ve sıkışabilir olmakta,
4-Bitümlü karışımlarda,bütün evsel plastik atıklar yıkamaya ve seçip
ayırmaya gerek kalmadan kullanılabilmekte,
5-Karışıma %0.3-0,5 oranında plastik madde katılmasıyla 60-70
penetrasyonlu asfalt kullanılması karışımın 10-20 ºC daha az
ısıtılmasıyla enerji tasarrufu sağlamaktadır.
6. Plastik Asfalt Betonunun Stabilitesine Etkisi
Plastiğin karışıma etkisi granüler ve şerit halinde madde olmak üzere iki
şemada ele alınmıştır.
6.1. Karışıma Granüler PVC Katılması
Granüler haldeki pvc karışıma ağırlıkça %2,4,6,8 oranlarında
katılmıştır.Plastik oranı %2 için 15,30,45,60 dakika aralıklarla sıcak
bekletilme süresi etkisi incelenmiştir.

27. 27
Katkısız asfalt betonu 60 dakika sıcak bekletilme süresi sonunda deneye
tabi tutulmuştur.Plastik oranının ve sıcak bekletme süresinin stabiliteye
ve akmaya etkisi,Şekil 14’de görülmektedir.Deneylerde;
-Plastik oranı %4 iken stabilite en büyük değere ulaşmıştır.(Şekil 14.a)
-Sıcak bekletme süresi arttıkça stabilite artmıştır.(Şekil 14.b)
-Plastik oranı arttıkça akma artmaktadır.(Şekil 14.c)
-Plastik oranı arttıkça rijitliğin azaldığı ancak plastik oranı %2 için
katkısız asfalt betonuna oranla rijitlik daha fazla değer almaktadır.(Şekil
14.d)
Şekil 14. Plastik oranının ve sıcak bekletme süresinin stabiliteye ve
akmaya etkisi

28. 28
6.2 Karışıma Şerit Plastiklerin Katılması
Plastik şerit uzunluğu,oranı ve sıcak bekletme süresinin stabiliteye ve
akmaya etkisi,Şekil 15’de görülmektedir.Deneylerde;
-Şerit uzunluğu 3 cm civarında stabiltenin maksimum olduğu
gözlenmiştir.(Şekil 15.a)
-Plastik oranı arttıkça stabilite azalmıştır.Ancak plastiksiz asfalt
betonuna göre tüm oranlar için stabilitenin daha büyük olduğu
görülmüştür.(Şekil 15.b)
-Sıcak bekletme süresi arttıkça akma azalmış fakat plastiksiz asfalt
betonuna göre akma daha yüksek görülmüştür.(Şekil 15.c)
-Sıcak bekletme süresi artııkça stabilite ve rijitlik oranı artmıştır.(Şekil
15.d)
Şekil 15. Plastik şerit uzunluğu,oranı ve sıcak bekletme süresinin
stabiliteye ve akmaya etkisi

29. 29
7.Sonuç
Polimer katkılı asfalt betonu,normal asfalt betonuna göre daha iyi
neticeler vermiştir.Böylece asfaltta meyana gelen birçok problemleri
elimine edilmesi mümkündür.Örneğin yapılan deneylerde asfalt 0 ºC’de
kırılırken,polimer katkılı asfalt -10 ºC de kırılmıştır.Aynı asfalt 100º’de
ve 75º eğimde 5 saatte 100 mm akarken polimer katkılı asfalt aynı
şartlarda sadece 2 mm akmıştır.
Bütün bu avantajlara rağmen,araştırmacılar şu konuların üzerinde
titizlikle durmaktadırlar.
a-Polimer katkılı asfalt bazı agregalara düz asfalt kadar iyi yapışabilir
mi?
b-Polimer katkılı asfalt betonu yolun ömrünü kısaltabilir mi ?
Bazı durumlarda,polimer ile asfaltın arasındaki reaksiyonlar pek
bilinmemektedir.Bazı karışımlar daimi karıştırma isterken bazen de fazla
karıştırılmada yuvarlak kümeler meydana gelebilmektedir.
Bazıları sıcaklığa karşı hassas olabilir.Bundan dolayı polimer seçimi
yapılırken özelliklerinin iyice araştırılması gerekir.Asfalt betonuna
polimerlerin ilave edilmesiyle asfalt betonunun iklime ve kaymaya olan
direnci artırılır.Yalnız polimerlerin asfalt betonu ile karıştırılması
güçtür.Bunu ortadan kaldırmak için polimer,bir miktar asfalt betonu ile
karıştırılıp daha sonra kullanılmak üzere bekletilir.Sonra bu karışım
belirli oranda asfalt betonu ile karıştırılarak kullanılır.Dolayısıyle bu
karışım yol yapısını sıcağa ve soğuğa karşı daha dayanıklı kılmakta ve
kontrolü de daha kolay olmaktadır.Yapılan deneyler sonucunda şu
sonuçlar elde edilmiştir;
-Asfalt betonu içerisine atık plastik katarak stabilitesinin ve rijitliğini
artırmak mümkündür.Ancak plastik maddenin elde edilen malzemenin
akmasını artırdığı bir gerçektir.
-Elde edilen karışımı,belirli bir süre (örneğin;45 dakika) sıcak bekletmek
suretiyle karışımın stabilitesini ve rijitliğini önemli ölçüde artırmak
mümkündür.Aynı zamanda malzemenin akması da kısmen azalmaktadır.

30. 30
-Plastik atık oranı ve şerit boyutları,kullanılacak malzemeye göre
laboratuvar çalışmaları ile belirlenmelidir.Optimum oran,maksimum
stabilite ve rijitlikte değerini veren oran olmalıdır.Akma değeri kabul
edilen sınırın içinde kalmalıdır.
Yapılan literatür araştırmaları ve deneyler neticesinde asfalt betonuna
plastiklerin belirli oranlarda katılmasıyla asfalt betonu stabilitesinin
arttığı kesinlik kazanmıştır.Fakat bilhassa atık plastiklerin asfalt
betonunda kullanılıp uygulamaya konulması ve sonuçları hakkında kesin
bir çalışma bulunmamaktadır.Atık plastiklerin,karayolu kaplamalarında
değerlendirilerek bertaraf edilmesini uygulamada görebilmek için,trafiğe
açık yolların bir bölümünde uygulamaya konulması gerekir.

31. 31
KAYNAKÇA
 Ajour AM. 1981. Several Projects, several types of surfaces. Bull
LCPC ; 113:9-21. Ref. 2589.
 Brule B, Brion Y, Tanguy A. 1988. Paving asphalt polymer
blends:relations between composition, structure and properties.
Proc Assoc Asphalt Paving Technologists ;47:41-64.
 King GN, King HW, Chaverot P, Planche JP, Harders O. 1993.
Using Europan Wheel-tracking and restrained tensile tests to
validate SHRP performance-graded binder specifications for
polymer modified asphalts. Proc Fifth Eurobitume Congress,
Stockholm;1A(1.06):51-5.
 Bull AL, Vonk WC. 1984. Thermoplastic rubber/bitumen blends
for roof and road. Shell chemical technical manuel TR 8; P.15.
 Emery, S.j. and O‟Connel,J, 1999. Development of a High
Performance SBS modified binder for production. CAPSA.
 X. Lu, U. Isacsson, 1997, Rheological characterization of styrene-
butadiene-styrene copolymer modified bitumens, Const. Building
Mater. 11- 23.
 Gordon D. Airey, 2003, Rheological Properties of Styrene
Butadiene Styrene Polymer Modified Road Bitumes, Elseiver,
Fuel.
 Guian Wen, Yong Zhang etc, 2001, Rheological Characterization
of Storage-Stable SBS-Modified Asphalts, Elseiver, Polymer
Testing.
 Akiyoshi Hanyu, Sadaharu Ueno etc, 2005, Effect of Morphology
of SBS Modified Asphalt on Mechanical Properties of Binder and
Mixture, Journal of Eastern Asia Society for Transportation
Studies, Vol. 6, pp. 1153-1167.

32. 32
 Remzi NAMLI, Necati KULOĞLU, Nisan 2007, “Superpave ve
Marshall Yöntemlerinin Deneysel KarĢılaĢtırılması” TMMOB
ĠnĢaat Mühendisleri Odası, Teknik Dergi, Cilt 18, Sayı 2.
 Bitumlu kaplamalar uygulama kitabi Yazan Necdet Tosun
 Modifiye Bitüm Teknik Sartnamesi KGM
 Why more polymers are coming for asphalt,highway & Heavy
Construction,June 1988.
 Yüksel,S.,Türkiye’de hurda plastiklerin geriye kazanılması ve
ekonomiye katkısı.Atık yöntemi Sempozyumu,İst.1986
 İzmir Büyükşehir Belediyesi,Gübre Fabrikaları Müdürlüğü
30.3.1989 tarih ve313 sayılı resmi yazısı.
 Bense,P.,Enrobes armes par dechets de matieres plastiques Bul.de
Liasion de Lab. Des Ponts et Choussees NO:128 Nov-Dec.,1983
 http://www.yildiz.edu.tr/~akdogan/lessons/plastikmalzeme/Polime
rler
 http://akademi.itu.edu.tr/vuralmu/DosyaGetir/65047/ch08-
Polimer-Kompozit.pdf