Investigation the Effect of Carbon Black Additive Bitumen on Electrically Conductivity Properties of Stone Mastic Asphalt Mixtures

Abstract

Conventional bituminous mixtures have insulating properties, although the conductivity of such bituminous hot mixtures can be improved by adding conductive materials into the mixture. These materials may be conductive materials added to the contents of the bituminous binder, such as dust, sickles, conductive fibers and slag added to the aggregate. Conductive bituminous mixtures can only be formed with additives such as aggregate, carbon fiber and carbon black. However, as the amount of bitumen in the asphalt mixes increases, the conductivity decreases. This situation creates problems especially in bituminous mixtures such as stone mastic asphalt (SMA) with high bitumen content. Stone mastic asphalt pavements are frequently applied in sections such as bridges and tunnels where icing occurs most rapidly. In this thesis, electrical conductivity properties, resistivity and heating via constant electric voltage (20 Volt) tests results were compared with the samples prepared in 3 different series and it was concluded that the carbon fiber was found to be highly effective in the development of electrical properties in the SMA mixtures.

Keywords

• Electrical conductivity,Stone mastic asphalt (SMA),Carbon powder,Carbon fiber,Anti-icing

Karbon Siyahı Katkılı Bitümlerin Taş Mastik Asfalt Karışımlarda Elektriksel İletkenlik Özelliklerine Olan Etkisinin Araştırılması

Öz

Geleneksel bitümlü karışımlar yalıtkan bir özellik göstermektedir bununla birlikte bu tip bitümlü sıcak karışımların iletkenliği karışım içerisine iletken malzemeler ilave edilerek geliştirilebilir. Bu malzemeler bitümlü bağlayıcının içeriğine toz orak eklenen iletken maddeler olabileceği gibi agregaya eklenen iletken lif ve cüruf gibi maddeler de olabilir. Yalnızca agrega, karbon lifi ve karbon siyahı gibi katkılarla iletken bitümlü karışımlar oluşturulabilir. Fakat asfalt karışımlardaki bitüm miktarı arttıkça iletkenlik özelliğinde azalma meydana gelir. Bu durum özellikle içeriğindeki bitüm miktarı yüksek olan taş mastik asfalt (TMA) gibi bitümlü karışımlarda problem oluşturur. Genellikle taş mastik asfalt karışımlar karayollarının köprü ve tünel gibi kesimlerinde sıklıkla tercih edilmektedir. Bu çalışma kapsamında laboratuvarda 3 farklı seri olarak hazırlanmış TMA numunelerinde elektriksel iletkenlik özellikleri, özdirenç ve sabit elektrik gerilimi (20 Volt) ile Isıtma deneyleri sonucunda bulunan değerler karşılaştırılmış ve TMA karışımlarda karbon lifinin elektriksel özelliklerin geliştirilmesinde oldukça etkili olduğu görülmüştür.

Anahtar Kelimeler

• Elektriksel iletkenlik,Taş mastik asfalt (TMA),Karbon siyahı,Buzlanma önleme

References

1. Ağar, E., & Kutluhan, S. (2005). Karayollarında kış bakımı, kar ve buz kontrolü. TMMOB İstanbul Bülten, 76, 10-16.
2. García, Á., Schlangen, E., van de Ven, M., & Liu, Q. (2009). Electrical conductivity of asphalt mortar containing conductive fibers and fillers. Construction Building Materials, 23(10), 3175-3181.
3. Gürer, C., Düşmez, C., Boğa, A. R., & Akbulut, H. (2019). Elektriksel iletkenlik özelliği olan asfalt betonu geliştirilmesi: Afyon Kocatepe Üniversitesi Bilimsel Araştırma Projesi Sonuç Raporu (Rapor No. 15.MUH.14). Retrieved from http://ebap.aku.edu.tr/index.php?act=guest&act2=projeler&durum=tamam
4. Gürer, C., Düşmez, C., & Demirci, B. (2015). Buzlanma ile mücadelede modern yöntemler. Elektronik Mesleki Gelişim ve Araştırma Dergisi (EJOIR). 1(özel sayı), 43-52.
5. Gürer, C., & Gürgöze, H. (2017). Investigation the characteristics of conductive asphalt concrete with carbon fibre. International Journal of Innovative Research In Science, Engineering and Technology (IJIRSET), 6(10), 57-63.
6. Gürer, C., Akbulut, H., & Boğa, A. R. (2018). Elektriksel iletken bitümlü bağlayıcı özelliklerinin araştırılması: Afyon Kocatepe Üniversitesi Bilimsel Araştırma Projesi 2. Ara Raporu. (Rapor No. 17.KARİYER.206).
7. Liu, X., Wu, S., Ye, Q., Qiu, J., & Li, B. (2008). Properties evaluation of asphalt-based composites with graphite and mine powders. Construction Building Materials, 22(3), 121-126.
8. Minsk, L. D. (1968). Electrically conductive asphalt for control of snow and ice accumulation. Highway Research Record (227).

9. Shepherd, M. (2017, December 19). The science behind why bridges ice before roads. Retrieved September 20, 2019, from https://www.forbes.com/sites/marshallshepherd/2017/12/19/the-science-of-why-bridges-ice-before-roads/#77a044847cd0
10. Wu, S., Mo, L., Shui, Z., & Chen, Z. (2005). Investigation of the conductivity of asphalt concrete containing conductive fillers. Carbon, 43(7), 1358-1363.