2. Asfalt Karışımlarda Nanokil Ürünlerin Kullanımı
• Nanokillerin asfalt endüstrisinde kullanımı çok
yeni bir uygulama konusudur.
• Nanokiller, montmorillonit ve bentonit gibi kil
türlerinin yüksek kayma gerilmesi uygulanması ve
nano ölçekte polimerler içerisinde dağıtılmasıyla
birlikte üretilmektedir.
• Sentezleme aşamalarındaki değişikliklerle – farklı
polimerlerle sentezleme, farklı boyutlarda üretim,
organik modifikatör türünün değiştirilmesi –
istenilen özelliklerde ürünler elde etmek
mümkündür.
3. Asfalt Karışımlarda Nanokil Ürünlerin Kullanımı
• Nanokilin uygulanmasıyla modifikasyon, sadece
bitümün özelliklerini geliştirmemekte, aynı
zamanda daha düşük maliyet oluşturmaktadır.
Organik nano-montmorillonitin yüksek hızlı
karıştırıcı kullanarak nanokil modifiye asfalt
üretilmiştir. Araştırma sonuçları, nanokil modifiye
bitümün mükemmel yorulma direnci gösterdiğini
ortaya koymuştur[*].
[*]Shaopeng WU, Jingang W, Liu J. Preparation and fatigue property of nanoclay modified asphalt binder, Key
Laboratory of Silicate Materials Science and Engineering of Ministry of Education, Wuhan University of Technology, 9781-4244-7739-5/10
4. Asfalt Karışımlarda Nanokil Ürünlerin Kullanımı
• Geleneksel ve nanokil modifiye bitümler üzerinde
gerçekleştirilen çalışmada iki farklı türde nanokil
kullanılmıştır. Sonuçlar, geleneksel bitümle
karşılaştırıldığında, nanokilin stabilite, esneklik
modülü, dolaylı çekme dayanımı, bakımlarından
daha üstün performans sergilediğini göstermiştir.
• Nanokiller, düşük sıcaklıklarda yorulma davranışı
bakımından faydalı etkide görülmemiştir.
Optimum bağlayıcı içeriği ve boşluk, bitüme
nanokilin katılmasıyla birlikte artmaktadır [*].
[*]Saeed GJ, Behrooz A, Shahram V. (2010) Engineering properties of nanoclay modified asphalt concrete mixtures. The
Arabian Journal for Science and Engineering, Volume 35, Number 1B.
5. Asfalt Karışımlarda Nanokil Ürünlerin Kullanımı
• Nano modifiye bitüm konusunda sınırlı çalışma
bulunmaktadır. Nanokompozitin özellikleri, kilin
türü, kilin ön iyileştirme biçimi, doğru polimer
bileşiğin seçilmesi, polimerin nanokompozite
eklenme biçimi konularıyla değişim
göstermektedir. Yaygın killer, doğal oluşan
minerallerdir, bu yüzden bileşimleri doğal olarak
değişim gösterebilmektedir. Kilin saflığı, nihai
nanokompozitin özelliklerini etkilemektedir.
Birçok kil türü mevcuttur. En yaygın olanı
montmorillonittir. Kaolinit diğer bir kildir[*].
[*]Grim RE. (1959) Physicao-Chemical Properties of Soils: Clay Minerals. Journal of the Soil Mechanics and Foundations
Division, ASCE, 85(SM2), 1–17.
6. Asfalt Karışımlarda Nanokil Ürünlerin Kullanımı
• Bentonit kili ve organik modifiye bentonit bitümlü
bağlayıcının güçlendirilmesi amacıyla kullanılmıştır.
Modifiye asfalt bağlayıcılar, sonikasyon ve kayma
gerilmesi uygulama yöntemleri altında erime süreci ile
üretilmiştir. Modifiye asfaltların özellikleri, kil içeriği ve
türünün bir fonksiyonu olarak test edilmiştir. Dinamik
kayma reolojik testleri modifiye asfaltların daha yüksek
tekerlek izi direnci gösterdiklerini işaret etmiştir. BBR,
RTFO ve PAV testleri, yaşlandırılmış örnekler için
çatlama ve yaşlanma yönlerinden önemli ölçüde
performans artışını işaret etmektedir [*].
[*]Zare-Shahabadi A, Shokuhfar A, Ebrahimi-Nejad S. Preparation and rheological characterization of asphalt
binders reinforced with layered silicate nanoparticles, Advanced Materials and Nanotechnology Research Lab,
Faculty of Mechanical Engineering, K.N. Toosi University of Technology, Tehran, Iran.
7. Asfalt Karışımlarda Nanokil Ürünlerin Kullanımı
• Nanokil modifiye karışımların su hasarı ve buz çözücü
etkileri, suya ya da buz çözücü kimyasallara daldırılarak
(NaCl, MgCl2 and CaCl2) değerlendirilmiştir. AASHTO
T283 testi modifiye edilerek yedi donma çözülme
döngüsü uygulanmıştır. Birçok durumda nanokil su
hasarını azaltmıştır. Nanokil dozajı arttığında kuru asfalt
karışımların dayanımı azalmış fakat koşullandırma ile
artmıştır. %1,5 nanokil içeriği su hasarı ve çekme
dayanımları bakımından yüksek değerler sunmuştur.
Genel olarak, daha zayıf NaCI çözeltileri ve daha güçlü
MgCI2 ve CaCI2 çözeltilerinde daha yüksek çekme
dayanımlı asfalt karışımlar olarak görülmüştür [*].
[*] Goh SW, Akin M, You Z, Shi X. (2011)Effect of deicing solutions on the tensile strength of micro or
nanomodified asphalt mixture, Constr Build Mater., 25, 195–200
8. Asfalt Karışımlarda Nanokil Ürünlerin Kullanımı
• Nanokillerin plastik limitleri onların genleşen
özelliklerdeki malzemeler olduğunu göstermektedir. Bu
yüzden düşük nanokil içeriği bitümün reolojik
parametrelerinin değişmesine yol açmaktadır[*].
• Karıştırma sıcaklığı ve süresinin ve nanofiller miktarının
SBR nanokompozitlerin özellikleri üzerindeki etkisinin
araştırıldığı çalışmada, daha yüksek karıştırma süreleri
ve sıcaklıklarda daha iyi mekanik özelliklerin elde
edildiği görülmüştür [**].
[*]Saeed G J., Ali K. (2009). Effects of nanoclay on rheological properties of bitumen binder, Constr Build Mater.,23, 2894–2904.
[**]Ghasemi I., Karrab M., Mohammmadi, M., Azizi H. (2010) Evaluating the effect of processing conditions and organoclay
content on the properties of styrene-butadiene rubber/organoclay nanocomposites by response surface methodology. eXPRESS
Polymer Letters 4, 2, 62–70
9. Asfalt Karışımlarda Nanokil Ürünlerin Kullanımı
Nanokillerin polimerlerle birlikte kullanılma durumunda
karıştırma şekli ve sırası araştırılmıştır. Nanokil, EVA ile
önceden karıştırıldığında tamamen homojen bir asfalt
polimer karışımının sağlandığı görülmüştür. Killerin asfalt
ile polimer arasında uyumlaştırıcı gibi bir etkiye sahip
olduğu ifade edilmiştir. Kil polimer ile olduğundan daha
çok asfaltla uyumlu olsa bile, ilkin polimer-kil etkileşimi
kurulmalıdır. Bu etkileşim sonradan eklenen asfalt
molekülleri tarafından değiştirilmemektedir. Kil sayesinde,
polimer-kil mastır karışımı polimerin yalnız başına
oluşturmuş olduğundan daha yüksek polarite
oluşturmakta ve bu asfalt ile uyumu artırmaktadır[*].
[*]Markanday S S, Sara F, Giovanni P,Igor K, Jiri S, Ludovit Z. (2010) Internal structure and linear viscoelastic properties of
EVA/asphalt nanocomposites. European Polymer Journal 46, 621–633
10. Asfalt Karışımlarda Nanokil Ürünlerin Kullanımı
• Nanokiller bitüm ağırlığının oranı olarak katılırlar. %2
ile %7 arasında değişen oranlarda kullanım söz
konusudur.
• %1 nanokil ilavesi optimum bitüm içeriğini 0,3 ile
0,35 arttırmaktadır. Aynı zamanda modifikasyon ile
karışım hazırlama sıcaklığı da 155°C sıcaklığa kadar
çıkmaktadır.
• Yüksek sıcaklıkta ve yüksek hızda karıştırma süreci
karışımın mekanik özelliklerini iyileştirmektedir.
11. Asfalt Karışımlarda Nanokil Ürünlerin Kullanımı
• Çeşitli alanlarda kullanılabilen nanokiller, son zamanlarda
yapılan araştırmalarda, asfalt karışımlarda modifiyer olarak
kullanılmaya başlanmıştır.
• Kil minerali türünün, organik modifikatör ve yüzey aktif
maddelerinin doğru seçimi ile karışımların istenilen
özelliklerinin iyileştirilmesi yönünde çabalar mevcuttur.
• Nanokiller karışımlara doğru oranlarda karıştırıldığında,
karışımların stabilite, su hasarı ve deformasyon direncinin,
koşullu örneklerin indirekt çekme mukavemeti değerlerinin
arttığı anlaşılmaktadır.
• Nanokilin katılma şekli ve sıcaklığı, karıştırma süreleri ve
polimerlerle birlikte kullanılma durumları araştırma
konusudur.
