02 burak sengoz

GAMMA IŞIMASI İLE YÜZEY AKTİVASYONU
YAPILAN GERİ DÖNÜŞTÜRÜLMÜŞ YÜKSEK
YOĞUNLUKLU POLİETİLEN KATKILI BİTÜMLERİN
FİZİKSEL ÖZELLİKLERİNİN DEĞERLENDİRİLMESİ

Perviz AHMEDZADE, Alexander FAINLEIB, Taylan GÜNAY, Olga
STAROSTENKO, Tacettin GEÇKİL

GAMMA IŞIMASI İLE YÜZEY AKTİVASYONU YAPILAN GERİ
DÖNÜŞTÜRÜLMÜŞ YÜKSEK YOĞUNLUKLU POLİETİLEN KATKILI
BİTÜMLERİN
FİZİKSEL
ÖZELLİKLERİNİN
DEĞERLENDİRİLMESİ

•

Geri dönüştürülmüş polimerler, genel olarak bitüm ile kimyasal etkileşime
girmemektedir. Bu nedenle, geri dönüştürülmüş yüksek yoğunluklu polietilen
malzeme (HDPER), gamma ışımasına tabi tutularak yüzeyleri aktive edilmiştir.

•

Çalışma kapsamında; Gamma ışımasına tabi tutulmuş geri dönüştürülmüş yüksek
yoğunluklu polietilen ( -HDPER) polimerin bitüm içerisinde katkı malzemesi olarak
kullanılabilirliği incelenmiştir.

•Ağırlıkça %1, 3, 5, 7, 9 katkı oranlarında hazırlanan 5 farklı bitüm/ -HDPER karışımı üzerinde;
•

Geleneksel bitüm deneyleri;

•

Dönel viskozite deneyi;

•

Dinamik kayma reometresi (DSR) ile reolojik deneyler uygulanmıştır.

BİTÜMLERİN
FİZİKSEL
ÖZELLİKLERİNİN

DENEYSEL ÇALIŞMALAR
GELENEKSEL BİTÜM DENEYLERİ

•Penetrasyon
•Yumuşama Noktası
•Düktülite

DÖNEL VİSKOZİTE DENEYİ

Dönel viskozite (RV) deneyi sabit
hızla dönen silindirik bir uç
yardımıyla 135 ve 165 oC’de saf ve
-HDPER
modifiye
bitümlere
uygulanmıştır.

Dönel
Viskozimetre

DİNAMİK KAYMA REOMETRESİ

Saf ve -HDPER katkılı bitüm
numunelerin farklı sıcaklık ve
frekansta reolojik özelliklerine
ilişkin kompleks kayma modülü
(G*), faz açısı (δ) ve tekerlek izi
parametreleri (G*/sinδ) dinamik
kayma reometresi (DSR) deneyi
ile belirlenmiştir.
Trafik

Trafik hızlarına eşdeğer

hızı, km/sa

frekanslar, Hz (rad/sn)

Düşük, 6 km/sa

0.1 Hz (0.628 rad/sn)

Orta, 45 km/sa

0.72115 Hz (4.53 rad/sn)

Yüksek, 120

1.9355 Hz (12.15494

km/sa

rad/sn)

BİTÜMLERİN
FİZİKSEL
ÖZELLİKLERİNİN

Kullanılan Malzemeler
• 160/220 penetrasyon bitüm
•Geri dönüştürülmüş HDPE (HDPER) malzeme; Ukrayna’da bulunan Roksana firmasından
temin edilmiştir.
Ürün, siyah renkli taşıma kasaların geri dönüştürülmesi ile elde edilmiştir.
Geri dönüştürülmüş HDPE’nin erime sıcaklığı 140oC’dir.
Geri dönüştürme işlemleri öncesi polimer malzeme yıkanmakta daha sonra
kurutulup, endüstriyel kullanıma uygun biçimde ufalanmaktadır.

• Çalışmada kullanılan saf ve modifiye bitümler aşağıda verilen şekilde kodlandırılmıştır.
Saf bitüm – “B”;
Saf bitüm + 1% -HDPER – “B-1Saf bitüm + 3% -HDPER – “B-3Saf bitüm + 5% -HDPER – “B-5Saf bitüm + 7% -HDPER – “B-7Saf bitüm + 9% -HDPER – “B-9-

-HDPER”;
-HDPER”;
-HDPER”;
-HDPER”;
-HDPER”;

BİTÜMLERİN
FİZİKSEL
ÖZELLİKLERİNİN

Geleneksel Deney Sonuçları
Özellikler

Penetrasyon (0.1mm)
Yumuşama Noktası (oC)
Duktilite (cm)
Penetrasyon indeksi (PI )

Bağlayıcılara ait düktilite
değerlerinin azalması
bitümün uzama
yeteneğinin katkı
miktarının artmasıyla
azaldığını göstermektedir.

B

195.5
38.7
103
-0.73

B-1- HDPER
131.0
40.9
97
-1.37

DENEY SONUÇLARI
B-3- HDPER
84.0
44.0
88
-1.62

Bağlayıcılar
B-5- HDPER
58.0
50.5
80
-0.73

Penetrasyon indeksi (PI),
%5 -HDPER katkı oranından sonra
önemli artışlar göstermiştir.

B-7- HDPER
59.0
54.7
67
0.32

B-9- HDPER
33.0
65.4
56
1.05

-HDPER katkısının artmasıyla
birlikte penetrasyon
değerlerinin azaldığı
belirlenmiştir.

Katkı oranının artmasıyla bağlayıcıların
yumuşama noktası değerleri artmaktadır.
Meydana gelen artışlar, yüksek katkı
oranlarında daha belirgindir.

BİTÜMLERİN
FİZİKSEL
ÖZELLİKLERİNİN

Dönel Viskozite Deney Sonuçları

Bağlayıcı Türü

ηmodifye / ηsaf

Dönel Viskozite (cP)

Sıcaklık Aralıkları (oC)

165oC

Karıştırma

Sıkıştırma

1

1

135-142

122-128

90

1.14

1.37

142-150

127-134

350

102.5

1.73

1.56

150-155

138-143

B-5- -HDPER

730

150

3.60

2.29

160-164

151-155

B-7- -HDPER

1312

464

6.48

7.08

189-196

175-181

B-9- -HDPER

2390.5

790

11.80

12.06

203-209

190-196

135oC

165oC

202.5

65.5

B-1- -HDPER

230

B-3- -HDPER

B

135oC

• -HDPER katkı ilavesi ile bitümün viskozite değerleri artmaktadır.
•Viskozite değerlerinde meydana gelen en belirgin artışın %5
görülmektedir.

-HDPER katkı oranından sonra olduğu

•B-7- -HDPER ve B-9- -HDPER bağlayıcılarının karıştırma ve sıkıştırma sıcaklık aralıklarının genel olarak 180
oC’nin üzerinde olduğu görülmektedir. Bu iki bağlayıcı türünün karıştırma ve sıkıştırma sıcaklıklarının beklenen
değerlerden yüksek olması enerji gereksinimlerinin artması anlamına gelmektedir.

BİTÜMLERİN
FİZİKSEL
ÖZELLİKLERİNİN

Dinamik Kayma Reometresi Deney Sonuçları

Saf ve -HDPER katkılı bitümlerin G* ve δ değerleri

•Her üç frekansta; sabit sıcaklıkta katkı artışı ile
kompleks kayma modülünde artış, faz açısında düşüş
gözlenmektedir.

δ
G*

0.1 Hz

•Sabit frekansta; bütün katkı içerikleri için sıcaklık
artışıyla faz açısı değerleri artmakta, kompleks kayma
modülü değeri düşmektedir
•40 oC’nin üzerindeki test sonuçları önemli; yüksek
sıcaklıklarda kompleks kayma modülü hızla azalırken,
-HDPER katkılı bitümlerde azalmalar daha yavaş
biçimde gerçekleşmektedir.

0.72 Hz

1.94 Hz

•Düşük trafik hızına karşılık gelen (0.1 Hz) DSR deney
sonuçlarında, G*değerlerinin katkı miktarıyla birlikle
her sıcaklıkta artış göstermesi, -HDPER katkısı ile
esnek üstyapının ağır trafik altında dahi tekerlek izi
oluşumuna karşı dirençli olabileceğini ortaya
koymaktadır.

BİTÜMLERİN
FİZİKSEL
ÖZELLİKLERİNİN

Dinamik Kayma Reometresi Deney Sonuçları
0.1 Hz

0.72Hz

1.94 Hz

Saf ve -HDPER katkılı bitümlerin G* /sinδ değerleri

•Her üç frekansta da katkı miktarının
artmasıyla tekerlek izi parametrelerinde
sürekli bir artış meydana gelmektedir.

•Özellikle 0.1 Hz frekansında yapılan DSR
deneylerinde, -HDPER katkılı bitümlerin
tekerlek izi parametrelerinde meydana gelen
artış diğer frekanslara göre daha fazladır.

•Bu sonuç,
-HDPER polimerin bitüm
içerisinde katkı malzemesi olarak kullanılması,
yüksek sıcaklıklarda ve ağır trafik altında
meydana gelen tekerlek izi bozulmalarının
önüne geçilebileceğini ifade etmektedir.

BİTÜMLERİN
FİZİKSEL
ÖZELLİKLERİNİN

SONUÇLAR
•%1-3 oranlarında
-HDPER katkı ilavesi ile bitümün penetrasyon değerleri
azalırken, yumuşama noktasında meydana gelen artışlar genel olarak % 3-5 -HDPER
katkı ilavesinden sonra belirgin hale gelmektedir.
•RV deney sonuçlarına göre, -HDPER ilavesi ile viskozite değerleri 135 ve 165 oC’de
artmaktadır. %7 -HDPER katkı oranından sonra hesaplanan viskozite değerlerinin saf
bitümün vizkozite değerlerinin çok üzerinde olması, bu bağlayıcılar ile yapılacak olan
BSK’ların karıştırma ve sıkıştırma sıcaklıklarını 180-200 oC aralığına yükseltmiştir. Bu
sonuç, -HDPER katkısının bitüm içerisinde kullanılabilirliğini sınırlamaktadır.

•DSR deney sonuçlarına göre -HDPER ilavesi ile kompleks kayma modülü ve tekerlek izi
parametreleri artarken faz açıları azalmaktadır. DSR deneyinden elde edilen bu sonuç,
bitümün -HDPER katkısıyla hem yüksek sıcaklık hem de ağır trafik koşulları altında direnç
kazanması anlamına gelmektedir.

BİTÜMLERİN
FİZİKSEL
ÖZELLİKLERİNİN

SONUÇLAR
Çalışma kapsamında yapılan tüm deneyler bir arada değerlendirildiğinde;
• PI değerlerindeki anlamlı artışın %5 modifikasyon seviyesinden itibaren gözlemlenmesi;

•RV sonuçlarındaki %7 modifikasyon seviyesinden sonra karıştırma ve sıkıştırma
sıcaklıklarının artması;
-HDPER katkısının bitüm içerisinde %5 mertebesinde kullanılmasının uygun
olduğunu göstermektedir.
•DSR deneyleri göz önünde bulundurulduğunda, %5 oranında katkı ilavesi ile bitümün
kayma gerilmelerine karşı anlamlı ölçüde dayanım kazanacağı ve bu sayede yapılacak
esnek üstyapılarda hem ağır taşıt trafiği altında hem de yüksek sıcaklık koşullarında
daha az tekerlek izi bozulmaları meydana gelebileceği düşünülmektedir.

02 burak sengoz

Recommended

Recommended

More Related Content

More from valorkongre

More from valorkongre (20)

02 burak sengoz