Stiren-butadien-stiren modifiyeli bitümlü bağlayıcıların superpave sistemine göre yüksek sıcaklık performans seviyesinin ve işlenebilirliğinin belirlenmesi

Bitümlü sıcak karışım tabakalarında uygun bağlayıcı kullanılmaması sonucu yüksek sıcaklıklarda başlıca tekerlek izi olmak üzere birçok bozulma meydana gelmektedir. Kaplamanın yüksek performans sergilemesi için bitümlü sıcak karışımın belirli sıcaklıklarda karıştırılıp sıkıştırılması gerekmektedir. Kaplamada oluşacak bozulmaları engelleyerek kaplamanın servis ömrünü uzatmak amacıyla başlıca polimer kökenli katkı maddeleri kullanılmaktadır. Superpave sisteminde bulunan dinamik kayma reometresi ve dönel viskozimetre deneyleri ile yüksek sıcaklıklarda tekerlek izi oluşumuna karşı dayanım parametreleri belirlenerek karıştırma ve sıkıştırma sıcaklıkları tespit edilebilmektedir. Bu çalışmada bitüm modifikasyonunda kullanılan stiren-butadien-stiren (SBS) katkı maddesinin bitümlü bağlayıcının yüksek sıcaklık performansına ve işlenebilirliğine etkisi araştırılmıştır. Üç farklı oranda (%2, 4 ve 6) SBS, 100/150 penetrasyonlu bitüme ilave edilerek modifiye bağlayıcılar elde edilmiştir. Saf ve modifiye bağlayıcılar, dönel viskozimetre (RV) deneyine tabi tutularak karışımların sıkıştırma ve karıştırma sıcaklıkları tespit edilmiştir. Saf ve modifiye bağlayıcılar dönel ince film halinde ısıtma deney (RTFOT) yöntemi ile yaşlandırılmıştır. Bağlayıcılara yaşlandırma işleminden önce ve sonra DSR deneyi uygulanarak bağlayıcıların Superpave sistemine göre yüksek sıcaklık performans seviyeleri belirlenmiştir. Elde edilen sonuçlardan, SBS oranı arttıkça karıştırma ve sıkıştırma sıcaklıklarının arttığı tespit edilmiştir. Ayrıca DSR deneyleri sonucunda yaşlandırılmış ve yaşlandırılmamış bağlayıcılarda SBS oranı artması ile yüksek sıcaklık dayanım parametresi olan G*/sinδ değerinin arttığı belirlenmiştir.

Determining the high temperature performance grade and workability of styrene-butadiene-styrene modified bituminous binders according to superpave system

Various deterioration primarily rutting occurs on hot mix asphalt at high temperatures unless using suitable binder. Hot mix asphalts have to be mixed and compacted at specific temperatures in order to exhibit high performance. The polymer originated additives have been used to extend the service life of pavement by preventing the failures which will occur in pavement. The mixing and compaction temperatures can be identified by determining the resistance to rutting parameter at high temperatures using the experiments of dynamic shear rate (DSR) and rotational viscosimeter (RV) which are in superpave system. In this study the effect of styrenebutadiene- styrene (SBS), which is used for bitumen modification, on high temperature performance and workability of bitumen binders was investigated. The modified binders were obtained with adding three different SBS content (2%,4%,6%) to 100/150 penetration grade bitumen. The mixing and compaction temperature of mixtures were determined applying the rotational viscometer (RV) experiment to neat and modified asphalt. The neat and modified binders were aged according to RTFOT method. The high temperature performance levels of binders were determined according to Superpave system by carried out dynamic shear rheometer (DSR) test on binders before and after aging processes. Based on the obtained results it was determined that the mixing and compaction temperatures increased with the increase of SBS content. Furthermore it was determined that the G*/sinδ which is a parameter of high temperature resistance increased with the increase of SBS content for both aged and unaged binders according to results of DSR test.

PDF

___

1. http://www.kgm.gov.tr/fr5.asp?tt=0009
2. Tunç, A.,Esnek Kaplama Malzemeleri El Kitabı, Asil Yayın Dağıtım, 352 s, 2004.
3. Lu, X.,Isacsson, U., “Laboratory Study on the Low Temperature Physical Hardening of Conventional and Polymer Modified Bitumens”, Constr Build Mater, 14, 79-88, 2000.
4. Navarro, F.J., Partal, P., Martinez-Boza, F., Valencia, C. And Gallegos, C., “Rheological Characteristics of Ground Tire Rubber-Modified Bitumens”, Chemical Engineering Journal, 89, 53-61,2002.
5. Airey, G. D., “Rheological Properties of Styrene Butadiene Styrene Polymer Modified Road Bitumens”, Fuel, Volume 82, Issue 14, 1709- 1719, 2002.
6. Aglan, H., Othman, A., Figueroa, L. and Rollings, R., “Effect of Styrene-Butadiene- Styrene Block Copolymer on Fatigue Crack Propagation Behavior of Asphalt Concrete Mixtures”, Transportation Research Record, 1417, 178-186, 1993.
7. Khattak, M. J. and Baladi, G. Y., “Engineering Properties of Polymer – Modified Asphalt Mixtures”, Transportation Research Record, 1638, 12-22, 1998.
8. Zaniewski, J. P., Pumphrey, M. E., “Evaluation of performance graded asphalt binder equipment and testing protocol”, Asphalt Technology Program, p. 107, 2004.
9. McGennis, R.B., Shuler, S., Bahia, H.U., 1994, “Background of Superpave Asphalt Bınder Test Methods”, No. FHWA-SA-94-069, p. 104, 1994.
10. [TS EN 12607-1, “Bitümler ve bitümlü bağlayıcılar – Sıcaklık ve havanın etkisiyle sertleşmeye karşı direncin tayini – Bölüm 1: RTFOT (Etüvde hareket halinde ince film deneyi) yöntemi”, Türk Standartları Enstitüsü, Ankara. 12 s, 2003.
11. Yang H., “Pavement Analysis And Design”, Pearson Education, New Jersey, U.S.A, 1993.
12. Cortizo MS, Larsen DO, Bianchetto H, Alessandrini JL., “Effect of the thermal degradation of SBS copolymers during the ageing of modified asphalts”, Polym Degrad Stab, 86(2), 275–282,2004.