Stiren-Butadiyen-Stiren İçeriğinin Bitümün Kırılmış Yüzey Morfolojisine Etkilerinin İncelenmesi

Yıl 2020, Cilt: 32 Sayı: 2, 549 - 559, 24.09.2020

Derya Kaya Özdemir

https://doi.org/10.35234/fumbd.685691

Cited By: 1

Öz

Ülkemizde ve dünyada en sık kullanılan polimer katkısı Stiren-Butadiyen-Stiren (SBS), bitümlü malzemelerde moleküller arası çapraz bağlanmaları oluşturmakta ve bu da bitüm yapısında yapısal, kimyasal, reolojik ve morfolojik vb. farklılıklara yol açmaktadır. Çalışma kapsamında, Taramalı Elektron Mikroskobu (SEM) kullanılarak Polimer Modifiye Bitümün (PMB) kırılmış yüzey morfolojilerinin farklı oranlarda SBS kullanımıyla değişimleri incelenmiştir. Farklı oranlarda SBS kullanımının bitüm içerisindeki şişme oranları Floresan mikroskop (FM) ve Image J Programı kullanılarak araştırılmış ve sonuçlar bitümün çapraz bağ oluşumları ile ilişkilendirilmeye çalışılmıştır. Ek olarak, numuneler Dönel İnce Film Halinde Isıtma (RTFO) deneyi ve Basınçlı Yaşlandırma Kabı (PAV) kullanılarak uzun dönem yaşlanmaya maruz bırakılmış, moleküller arası bağların zarar görmesi sağlanmış ve bunun yüzey morfolojik görüntüler üzerindeki etkisi incelenmiştir. Sonuç olarak, SBS miktarının %5’den fazla kullanılması durumunda daha yüksek malten içeriğindeki bitümlerin kullanılması gerektiği ve PMB numunelerinin saf bitüme oranla çapraz bağlanmalardan kaynaklı olarak daha pürüzlü kırılmış yüzey morfolojisine sahip olduğu bulunmuştur. Uzun dönem yaşlandırılan numunelerde ise, moleküller arası bağların zayıflamasından kaynaklı olarak daha pürüzlü kırılmış yüzeyler elde edilmiştir.

Anahtar Kelimeler

Polimer modifiye bitüm, SBS, morfoloji, SEM, Floresan optik mikroskop

Destekleyen Kurum

Dokuz Eylül Üniversitesi Rektörlüğü

Proje Numarası

2018.KB.FEN.028 Numaralı Bilimsel Araştırma Projesi

Teşekkür

Yazar, çalışma kapsamında kullanılan Floresan Optik Mikroskop mavi filtre ataşmanını DEÜ BAP 2018.KB.FEN.028 nolu Bilimsel Araştırma Projesi kapsamında temin ettiği için Dokuz Eylül Üniversitesi Rektörlüğüne teşekkür etmektedir.

Kaynakça

• Boysen, R. B., Schabron, J. F. The automated asphaltene determinator coupled with saturates, aromatics, and resins separation for petroleum residua characterization. Energ Fuel, (2013); 27(8): 4654-4661.
• Carrera, V., García-Morales, M., Navarro, F. J., Partal, P., Gallegos, C. Bitumen chemical foaming for asphalt paving applications. Ind Eng Chem Res, (2010); 49(18): 8538-8543.
• Liang, M., Liang, P., Fan, W., Qian, C., Xin, X., Shi, J., Guozhi, N. Thermo-rheological behavior and compatibility of modified asphalt with various styrene–butadiene structures in SBS copolymers. Mater Design, (2015); 88: 177-185.
• Navarro, F., Partal, P., Martınez-Boza, F., Valencia, C., Gallegos, C. Rheological characteristics of ground tire rubber-modified bitumens. Chem Eng J, (2002); 89(1-3): 53-61.
• Speight, J. Petroleum Asphaltenes-Part 1: Asphaltenes, resins and the structure of petroleum. Oil Gas Sci Technol, (2004); 59(5): 467-477.
• Masson, J., Collins, P., Robertson, G., Woods, J., Margeson, J. Thermodynamics, phase diagrams, and stability of bitumen− polymer blends. Energ Fuel, (2003); 17(3): 714-724.
• Collins, J., Bouldin, M., Gelles, R., Berker, A. Improved performance of paving asphalts by polymer modification (with discussion). Journal of the Association of Asphalt Paving Technologists, (1991); 60.
• Lu, X., Isacsson, U. Modification of road bitumens with thermoplastic polymers. Polym Test, (2000); 20(1): 77-86.
• Sengoz, B., Isikyakar, G. Evaluation of the properties and microstructure of SBS and EVA polymer modified bitumen. Constr Build Mater, (2008); 22(9): 1897-1905.
• Zhu, J., Birgisson, B., Kringos, N. Polymer modification of bitumen: Advances and challenges. Eur Polym J, (2014); 54: 18-38.
• Airey, G. D. Rheological properties of styrene butadiene styrene polymer modified road bitumens☆. Fuel, (2003); 82(14): 1709-1719.
• Larsen, D. O., Alessandrini, J. L., Bosch, A., Cortizo, M. S. Micro-structural and rheological characteristics of SBS-asphalt blends during their manufacturing. Constr Build Mater, (2009); 23(8): 2769-2774.
• Ouyang, C., Wang, S., Zhang, Y., Zhang, Y. Preparation and properties of styrene–butadiene–styrene copolymer/kaolinite clay compound and asphalt modified with the compound. Polym Degrad Stabil, (2005); 87(2): 309-317.
• Polacco, G., Stastna, J., Biondi, D., Zanzotto, L. Relation between polymer architecture and nonlinear viscoelastic behavior of modified asphalts. Curr Opin Colloid In, (2006); 11(4): 230-245.
• Hernández, G., Medina, E. M., Sánchez, R., Mendoza, A. M. Thermomechanical and rheological asphalt modification using styrene− butadiene triblock copolymers with different microstructure. Energ Fuel, (2006); 20(6): 2623-2626.
• E. García, R. G. Effect of Stirring Speed in Hot Mixing Process of Modified Asphalt with SBS Copolymer on Polymeric Distribution and its Rheological Properties. London: Cambridge University Press, 2016.
• Jiang, Z., Easa, S. M., Hu, C., Zheng, X. Evaluation of new aspect of styrene-butadiene-styrene modified bitumens: Damping property and mechanism. Constr Build Mater, (2020); 242: 118-185.
• Loeber, L., Sutton, O., Morel, J., Valleton, J. M., Muller, G. New direct observations of asphalts and asphalt binders by scanning electron microscopy and atomic force microscopy. J Microsc-Oxford, (1996); 182(1): 32-39.
• Wilson, A., Fuchs, G., Scramoncin, C., Martin, D., Planche, J. Localization of the polymer phase in bitumen/polymer blends by field emission cryo-scanning electron microscopy. Energ Fuel, (2000); 14(3): 575-584.
• Kosma, V., Hayrapetyan, S., Diamanti, E., Dhawale, A., & Giannelis, E. P. Bitumen nanocomposites with improved performance. Constr Build Mater, (2018), 160: 30-38.
• Kumar, K., Singh, A., Maity, S. K., Srivastava, M., Sahai, M., Singh, R. K., Madhukar O. G. Rheological studies of performance grade bitumens prepared by blending elastomeric SBS (styrene butadiene styrene) co-polymer in base bitumens. J Ind Eng Chem, (2016); 44: 112-117.
• Rasool, R., Hongru, Y., Hassan, A., Wang, S., Zhang, H. In-field aging process of high content SBS modified asphalt in porous pavement. Polym Degrad Stabil, (2018); 155: 220-229.
• Bell, C. A. Summary report on aging of asphalt-aggregate systems (Vol. 89): Strategic Highway Research Program, National Research Council, (1989).
• Kou, C., Kang, A., Zhang, W. Methods to prepare polymer modified bitumen samples for morphological observation. Constr Build Mater, (2015); 81: 93-100.
• Soenen, H., Lu, X., Redelius, P. The morphology of bitumen-SBS blends by UV microscopy: an evaluation of preparation methods. Road Mater Pavement, (2008); 9(1): 97-110.