Reçine Kolofan Modifikasyonunun Bitüm ve Sıcak Karışım Asfalt Üzerindeki Etkisi

Abstract

Bu çalışmada, reçine kolofan bitüm ile modifiye edilmiş ve bu modifikasyonun sıcak karışım asfalt performansı üzerindeki etkisi araştırılmıştır. Genel olarak, doğal reçine ağaç gövdesinden doğal yollarla elde edilmekte ve ayrıştırılmaktadır. Daha sonra damıtılmakta ve uçucu terpenler doğal reçineden uzaklaştırılmaktadır. Bu şekilde reçine kolofan elde edilmektedir. Çalışmada kullanılan reçine kolofan sarı renkli, transparan bir malzemedir. Bitüm ağırlıkça %2, %4, %6 ve %8 oranlarında modifiye edilmiştir. Bitüm karakteristikleri bitüm testleri (dönel viskozimetre, penetrasyon, yumuşama noktası, düktilite, elastik geri dönme ve penetrasyon indeksi) ile belirlenmiştir. Çalışmada bitüm performans derecelendirme (Performance Grade – PG) sistemine göre sınıflandırılmış ve PG 64-22 olarak kullanılmıştır. Ayrıca ampirik yöntemle rijitlik modülü hesaplanmıştır. Tüm modifiye bitümler için optimum bitüm içerikleri belirlenmiştir. Optimum bitüm içeriği belirlendikten sonra bu içerikler kullanılarak Superpave^TM karışım tasarımına uygun olarak sıcak karışım asfalt numuneleri hazırlanmıştır. Daha sonra, indirekt çekme dayanımı ve nem hassasiyeti İndirekt Çekme Deneyi ile belirlenmiştir. Sonuçta, %2 reçine kolofan modifiye edilmiş bitüm diğer modifikasyonlara göre daha iyi sonuç vermiştir. En yüksek nem dayanımı da bu numuneyle elde edilmiştir. Ve indirekt çekme dayanımı sonuçları referans numuneden daha yüksek bulunmuştur. Ayrıca, %6 reçine kolofan modifiye edilmiş bitüm ampirik modele göre en iyi rijitlik modülü ve elastik modülü ile sonuçlanmıştır.    

Keywords

• Reçine kolofan,Bitüm modifikasyonu,Rijitlik modülü,Elastik modülü,İndirekt çekme dayanımı,Nem hassasiyeti

Effect of Rosin Modification on Bitumen and Hot Mix Asphalt

Abstract

This study investigated the effect of rosin on modification of bitumen and hot mix asphalt performance. Generally, natural resin is obtained from the body of tree naturally and fractionated and rosin which is distilled and volatile terpenes have been removed from natural resin. It is light yellow and transparent material. Bitumen is modified with rosin in 2%, 4%, 6% and 8% by weight of bitumen in mixture. Characteristics of bitumen after modification is determined with bitumen tests (rotational viscometer, penetration, softening point, ductility, elastic recovery, and penetration index). In this study, bitumen was graded according to Performance Grading (PG) system and PG 64-22 bitumen was used. Also, stiffness modulus was calculated by empirical model. Optimum bitumen contents of modified bitumen for all percentages were determined. After optimum bitumen percentage is determined hot mix asphalt samples were prepared with these percentages according to Superpave^TM mix design. After all, tensile strength and moisture susceptibility is determined with Indirect Tensile Strength test. The results showed that 2% rosin modified bitumen showed good results among the other modifications. It has highest moisture resistance. And the indirect tensile strength results of rosin modified Hot Mix Asphalt (HMA) were higher than the reference sample. Also, 6% rosin modified bitumen showed best stiffness modulus and elastic modulus according to the empirical model.    

Keywords

• Rosin,Bitumen modification,Stiffness modulus,Elastic modulus,Indirect tensile strength,Moisture susceptibility

References

1. [1] Çubuk M., Gürü M., Çubuk K., 2009, Improvement of bitumen performance with epoxy resin, Fuel, 88, 1324–1328.
2. [2] Munera J.C. and Ossa E. A., 2014, Polymer modified bitumen: Optimization and selection, Materials and Design 62, 91–97.
3. [3] Ahmedzade P. and Yilmaz M., 2008, Effect of polyester resin additive on the properties of asphalt binders and mixtures, Construction and Building Materials, 22, 481–486.
4. [4] Liu G., Nielsen E., Komacka J., Greet L., van de Ven M., 2014, Rheological and chemical evaluation on the ageing properties of SBS polymer modified bitumen: From the laboratory to the field, Construction and Building Materials, 51, 244–248.
5. [5] Zhang J., Wang J., Wu Y., Sun W. and Wang Y., 2009, Thermal Behaviour and Improved Properties of SBR and SBR/Natural Bitumen Modified Bitumens, Iranian Polymer Journal 18, 6, 465-478.
6. [6] Xiao Y., vandeVen M.F.C., Molenaar A. A. A., Su Z., Zandvoort F., 2011, Characteristics of two-component epoxy modified bitumen, Materials and Structures, 44:611–622.
7. [7] Yilmaz M., KOK B. V., Yamac O. E., 2018, Effects of Using Styrene-Butadiene-Styrene in Conjunction with Gilsonite on the Resistance to Permanent Deformation of Hot Mix Asphalts, Journal of Natural and Applied Sciences Volume 22, Issue 2, 811-822.
8. [8a] Xiao Y., vandeVen M.F.C., Molenaar A. A. A., Su Z., Chang K., 2013, Design approach for epoxy modified bitumen to be used in antiskid surfaces on asphalt pavement, Construction and Building Materials, 41, 516–525.

9. [8b] Xiao Y., vandeVen M.F.C., Molenaar A. A. A., Wu S. P., 2013, Possibility of using epoxy modified bitumen to replace tar-containing binder for pavement antiskid surfaces, Construction and Building Materials, 48, 59–66.
10. [9] Yin H., Jin H., Wang C., Sun Y., Yuan Z., Xie H., Wang Z., Cheng R., 2014, Thermal, damping, and mechanical properties of thermosetting epoxy-modified asphalts, J Therm Anal Calorim, 115:1073–1080, DOI: 10.1007/s10973-013-3449-9.
11. [10] Zhou X., Wu S., Liu G., Pan P., 2016, Molecular simulations and experimental evaluation on the curing of epoxy bitumen, Materials and Structures, 49:241–247, DOI: 10.1617/s11527-014-0491-4.
12. [11] Zhang Y., Pan X., Sun Y., Xu W., Pan Y., Xie H., Cheng R., 2014, Flame retardancy, thermal, and mechanical properties of mixed flame retardant modified epoxy asphalt binders, Construction and Building Materials, 68, 62–67.
13. [12] Kang Y., Song M., Pu L., Liu T., 2015, Rheological behaviors of epoxy asphalt binder in comparison of base asphalt binder and SBS modified asphalt binder, Construction and Building Materials 76, 343–350.
14. [13] Ullidtz P., Larsen B. K., 1984, Mathematical model for predicting pavement performance. Transportation Research Record, pp 45–54.
15. [14] Kuloglu N., 2001, Parameters effects the stiffness of bitumen and hot mix asphalt, Turkish Journal of Engineering and Environmental Science, 25, 61-67.