Investigation of the Effect of Ulexite Mineral with Sub-Micron Sizes on Asphalt Mixtures Moisture Susceptibility

Year 2017, Volume: 7 Issue: 2, 141 - 152, 31.07.2017

Tuba Kütük

Abstract

Early deterioration
and deformations in  road pavements with
bituminous  mixtures are usually caused
by the presence of water. Thanks to this study, the effect of ulexite which is
a major boron mineral with reserves in our country, has been investigated in
asphalt mixtures. The main point in this study is that the small sized ulexite
minerals are included in the study obtained by the nano particle grinding mill,
not the commercially available sizes. In this regard, ulexite mineral with two
different sizes as lower than 25 microns (U-25 µm) and upper than 53 micron (U+53 µm) was analyzed in this
study. Particularly, in U-25 material, nano dimensions are seen to be dense.
Moisture susceptibility tests were applied to the asphalt samples prepared by
adding 5% and 10% ulexite minerals by the weight of bitumen in mixture. The
results showed that the boron mineral additive in hot-mix asphalt mixtures improved
the resistance of asphalt mixtures’ moisture susceptibility. The loss of
strength was found to be about 15% with the conditioning on the untreated
(reference) samples, while it was found that the ulexite-added samples were in
the range of about 3-4%.

Keywords

Nano Particle Milling, Moisture Susceptibility, Ulexite

Sub-Mikron Boyutlarında Üleksit Mineralinin Asfalt Karışımların Suya Hassasiyetine Etkisinin İncelenmesi

Abstract

Yol kaplamalarında görülen erken bozulmalar ve deformasyonlar
genellikle bitümlü kaplamaların maruz kaldıkları suyun varlığından kaynaklı
bozulmalardır. Gerçekleştirilmiş olan bu çalışma sayesinde ülkemizde rezervi
bulunan ve önemli bir bor minerali olan Üleksitin asfalt karışımlarındaki
etkinliği araştırılmıştır. Bu çalışmada asıl üzerinde durulan husus, üleksit
minerallerinin ticari olarak bulunabilen boyutlarıyla değil de nano partikül
öğütücü değirmen ile öğütülerek küçük boyutlara getirilmiş halinin de çalışmaya
dahil edilmiş olmasıdır. Bu bağlamda 25 mikron altı (U-25 µm) ve 53 mikron üstü
(U+53 µm) şeklinde iki farklı boyutta üleksit mineralleri analiz edilmiştir.
Özellikle U-25 malzemesinde nano boyutların yoğun olduğu görülmüştür. Bu
minerallerin, bağlayıcı miktarının kütlece % 5’i ve %10’u mertebelerinde
bitümlü karışımlara ilave edilerek hazırlanmış olan karışımlara suya hassasiyet
testleri uygulanmıştır. Elde edilen sonuçlar göstermiştir ki; bor minerali
katkısı karışımların suya karşı dirençlerini artırmıştır. Katkısız (referans)
numunelerde koşullandırma ile mukavemet kaybı yaklaşık % 15 iken üleksit
katkılı numunelerde yaklaşık %3-%4’ler mertebesinde olduğu görülmüştür.

Keywords

Üleksit, Nano Partikül Öğütme, Suya Hassasiyet, Üleksit

References

• Ahmedzade P., Alataş T. ve Geçgil T., 2007. The Effect Of Carbon Black On The Mechanical Properties of Asphalt Mixtures. Highway and Transportation Group, Faculty of Civil Engineering, Yazd University, Iran.
• Bardakçı M., 2011. Çeşitli Bor Minerallerinden Hidrofobik Çinko Borat Üretim Yöntemlerinin Geliştirilmesi, Yıldız Teknik Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, İstanbul, 214s.
• Boncukcuoglu, R., Kocakerim, M. M., Kocadagıstan, E., and Yılmaz, M. T., 2003. Recovery of Boron of The Sieve Reject in the Production of Borax. Resources, Conservation and Recycling, 37(2), 147–157.
• Bulutcu N., 1996. Türkiye'de Bor Bileşikleri Üretim Teknolojilerinin Dünü Bugünü ve Geleceği, Bor bileşikleri üretim teknolojileri danışma toplantısı, Tübitak MAM, İstanbul.
• Diab A., You Z., Wang H., 2013. Rheological Evaluation of Foamed WMA Modified with Nano Hydrated Lime, Social and Behavioral Sciences, 96, 2858-2866.
• Görkem İ. Ç., Şengöz B., 2008. Determination of Moisture Susceptibility Characteristics of Polymer Modified Hot-Mixed Asphalt (Polimer Modifiye Bitümlerle Elde Edilen Sıcak Karışımların Suya Karşı Duyarlılıklarının İncelenmesi), DEÜ Mühendislik Fakültesi Fen ve Mühendislik Dergisi Cilt: 10 Sayı: 3 sh. 59-72.
• Ghasemi M., Marandi S. M., Tahmooresi M., Kamali R. J. ve Taherzade R., 2012. Modification of Stone Matrix Asphalt with Nano-SiO, Journal of Basic and Applied Scientific Research, 2, 2, 1338-1344.
• Goh S. W., Akin M., You Z. ve Shi X., 2011. Effect of Deicing Solutions on the Tensile Strength of Micro- or Nano-modified Asphalt Mixture. Construction and Building Materials, 25, 195–200.
• Hao X. H., Zhang, A. Q., Yang, W., Zheng, J. J., Du, X. L., Yan, W., Li, Y. ve Zhang, J. W., 2012. Study on the Performance of Nano Calcium Carbonate Modified Asphalt Concrete AC-13, Advanced Materials Research, 503, 450-451.
• Hamedi G., Nejad F.M., 2016. The Employment Of Thermodynamic And Mechanical Methods To Evaluate The Impact of Nanomaterials on Moisture Damage of HMA, 49, 11, 4483–4495.
• Kutuk-Sert T., Kutuk S., 2013. Physical and Marshall Properties of Borogypsum Used as Filler Aggregate in Asphalt Concrete, Journal of Materials Civil Engineering, 25, 266-273.
• Kutuk S., 2016. Influence of Milling Parameters on Particle Size of Ulexite Material, Powder Technology, 301, 421–428.
• Malkoç G., Toraman S., 2013. Ilık ve Sıcak Karışım Asfaltları Sağlık ve Kalite Açısından Mukayese Eden “Norveç LTA 2011” Deneme Yolu Projesi Sonuçları, 6. Ulusal Asfalt Sempozyumu Bildiriler Kitabı, 127-136.
• Mirzababaei P., 2016. Effect Of Zycotherm On Moisture Susceptibility Of Warm Mix Asphalt Mixtures Prepared With Different Aggregate Types And Gradations, Construction and Building Materials, 116, 403–412.
• Nabiun N., Khabiri M. M., 2016. Mechanical And Moisture Susceptibility Properties of HMA Containing Ferrite For Their Use in Magnetic Asphalt, Construction and Building Materials, 113, 691–697.
• Partl M. N., Gubler R., Hugener M. Road Engineering/Sealing Components, EMPA Swiss Federal Laboratories for Materials Testing and Research, Überlandstrasse 129, CH-8600 Dübendorf, Switzerland.
• Parviz A., 2011. NanoMaterials in Asphalt and Tar, Australian Journal of Basic and Applied Sciences, 5(12), 3270-3273.
• Xiao F., Amirkhanian A. N. ve Amirkhanian S. N., 2011. Long-term Ageing Influence on Cheological Characteristics of Asphalt Binders Containing Carbon Nanoparticles, International Journal of Pavement Engineering, 12, 6, 533–541.
• You Z., 2013. Nanomaterials in Asphalt Pavements, International Journal of Pavement Research and Technology, 6 (3).