Bitkisel atıklardan elde edilen kimyasal ürünler ile bitümlü sıcak karışımların mekanik özelliklerinin geliştirilmesi

Abstract

Bu çalışmada fındık kabuğu atıklarından kimyasal aktivasyon yöntemi ile elde edilen aktif karbonun ve bitkisel atıkların asidik hidrolizi ile elde edilen furfuraldan üretilmiş furan reçinesinin bitüm modifikasyonunda kullanılabilirliği araştırılmıştır. Bu amaçla laboratuar ortamında farklı aktivasyon koşullarında üretilen aktif karbon Fourier Dönüşümü Kızılötesi Spektroskopisi (FTIR) ve Taramalı Elektron Mikroskobu (TEM) yöntemleri ile karakterize edilmiştir. Farklı boyut, oran ve karıştırma koşullarında aktif karbon ve furan reçinesi ile modifiye edilen bağlayıcılara geleneksel bağlayıcı deneyleri, İnce Film Halinde Isıtma (TFOT), Dinamik Kayma Reometresi (DSR) ve Dönel Viskozimetre (RV) deneyleri uygulanarak bağlayıcı özellikleri belirlenmiştir. Deney sonuçları hem aktif karbon hem de furan reçinesinin bitümün sertliğini artırdığını, sıcaklık hassasiyetini düşürdüğünü ve reolojik özelliklerini geliştirdiğini göstermiştir. Modifiye edilen bağlayıcılar ile hazırlanan karışımlara ait mekanik özelliklerin belirlenmesi amacıyla Marshall Stabilite, Dolaylı Çekme Mukavemeti (ITS), Su Hasarı (Modifiye Lottman), Dolaylı Çekme Esneklik Modülü (ITSM) ve Nicholson deneyleri uygulanmıştır. Karışım deneylerinden elde edilen sonuçlara göre her iki modifiyerde karışımların tekerlek izinde oturmaya karşı direncini artırmış, tekrarlı yükler altında yorulma dayanımını geliştirmiştir. Nem hasarına karşı direnç dikkate alındığında ise furan reçinesinin aktif karbona kıyasla çok daha etkin bir katkı malzemesi olduğu belirlenmiştir. In this study, using of activated carbon produced from hazelnut shells by the chemical activation method and the furan resin produced from furfural which obtained by the acid-catalysed hydrolysis of vegetive residues were investigated for bitumen modification. For this purpose activated carbon obtained in different activation conditions in laboratuary was characterized by Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FTIR) and Scanning Electron Microscope (SEM) methods. Conventional tests and Thin Film Oven (TFOT), Dynamic Shear Rheometer (DSR) and Rotational Viscosimeter (RV) tests were studied for detemining of modified binder specifications which prepared with activated carbon and furan resin in different size, percentage and mixing conditions. Experimental results indicated that either activated carbon or furan resin increased the bitumen stiffness, decreased the temperature susceptibility and developed the rheologic properties. Marshall Stability, Indirect Tensile Strength (ITS), Water Damage (Modified Lottman), Indirect Tensile Strength Modulus and Nicholson tests were studied for determining of mechanical properties of mixtures which prepared by modified binders. According to mixture test results, both of the modifiers increased the rutting resistance of mixtures and developed the fatigue resistance under repeated loads. Considering the moisture damage resistance, it was determined that furan resin is more effective modifier than the activated carbon.