02 burak sengoz

GAMMA IŞIMASI İLE YÜZEY AKTİVASYONUYAPILAN GERİ DÖNÜŞTÜRÜLMÜŞ YÜKSEKYOĞUNLUKLU POLİETİLEN KATKILI BİTÜMLERİNFİZİKSEL ÖZELLİKLERİNİN DEĞERLENDİRİLMESİ

Perviz AHMEDZADE, Alexander FAINLEIB, Taylan GÜNAY, OlgaSTAROSTENKO, Tacettin GEÇKİL

GAMMA IŞIMASI İLE YÜZEY AKTİVASYONU YAPILAN GERİDÖNÜŞTÜRÜLMÜŞ YÜKSEK YOĞUNLUKLU POLİETİLEN KATKILIBİTÜMLERİN FİZİKSEL ÖZELLİKLERİNİN DEĞERLENDİRİLMESİ

• Geri dönüştürülmüş polimerler, genel olarak bitüm ile kimyasal etkileşimegirmemektedir. Bu nedenle, geri dönüştürülmüş yüksek yoğunluklu polietilenmalzeme (HDPER), gamma ışımasına tabi tutularak yüzeyleri aktive edilmiştir.

• Çalışma kapsamında; Gamma ışımasına tabi tutulmuş geri dönüştürülmüş yüksekyoğunluklu polietilen ( -HDPER) polimerin bitüm içerisinde katkı malzemesi olarakkullanılabilirliği incelenmiştir.

• Geleneksel bitüm deneyleri;

• Dönel viskozite deneyi;

• Dinamik kayma reometresi (DSR) ile reolojik deneyler uygulanmıştır.

•Ağırlıkça %1, 3, 5, 7, 9 katkı oranlarında hazırlanan 5 farklı bitüm/ -HDPER karışımı üzerinde;

DENEYSEL ÇALIŞMALAR

GELENEKSEL BİTÜM DENEYLERİ DÖNEL VİSKOZİTE DENEYİ DİNAMİK KAYMA REOMETRESİ

•Penetrasyon

•Yumuşama Noktası

•Düktülite

Dönel viskozite (RV) deneyi sabithızla dönen silindirik bir uçyardımıyla 135 ve 165 oC’de saf ve-HDPER modifiye bitümlere

uygulanmıştır.

Dönel Viskozimetre

Saf ve -HDPER katkılı bitümnumunelerin farklı sıcaklık vefrekansta reolojik özelliklerineilişkin kompleks kayma modülü(G*), faz açısı (δ) ve tekerlek iziparametreleri (G*/sinδ) dinamikkayma reometresi (DSR) deneyiile belirlenmiştir.

Trafik

hızı, km/sa

Trafik hızlarına eşdeğer

frekanslar, Hz (rad/sn)

Düşük, 6 km/sa 0.1 Hz (0.628 rad/sn)

Orta, 45 km/sa 0.72115 Hz (4.53 rad/sn)

Yüksek, 120

km/sa

1.9355 Hz (12.15494

rad/sn)


Kullanılan Malzemeler

• 160/220 penetrasyon bitüm

Ürün, siyah renkli taşıma kasaların geri dönüştürülmesi ile elde edilmiştir.Geri dönüştürülmüş HDPE’nin erime sıcaklığı 140oC’dir.Geri dönüştürme işlemleri öncesi polimer malzeme yıkanmakta daha sonrakurutulup, endüstriyel kullanıma uygun biçimde ufalanmaktadır.

• Çalışmada kullanılan saf ve modifiye bitümler aşağıda verilen şekilde kodlandırılmıştır.

Saf bitüm – “B”;

Saf bitüm + 1% -HDPER – “B-1- -HDPER”;





•Geri dönüştürülmüş HDPE (HDPER) malzeme; Ukrayna’da bulunan Roksana firmasındantemin edilmiştir.


Özellikler

Bağlayıcılar

BB-1- -

HDPER

B-3- -

HDPER

B-5- -

HDPER

B-7- -

HDPER

B-9- -

HDPER

Penetrasyon (0.1mm) 195.5 131.0 84.0 58.0 59.0 33.0

Yumuşama Noktası (oC) 38.7 40.9 44.0 50.5 54.7 65.4

Duktilite (cm) 103 97 88 80 67 56

Penetrasyon indeksi (PI ) -0.73 -1.37 -1.62 -0.73 0.32 1.05

DENEY SONUÇLARIGeleneksel Deney Sonuçları

-HDPER katkısının artmasıyla birlikte penetrasyondeğerlerinin azaldığı

belirlenmiştir.

Katkı oranının artmasıyla bağlayıcılarınyumuşama noktası değerleri artmaktadır.Meydana gelen artışlar, yüksek katkıoranlarında daha belirgindir.

Penetrasyon indeksi (PI),%5 -HDPER katkı oranından sonraönemli artışlar göstermiştir.Bağlayıcılara ait düktilite

değerlerinin azalması bitümün uzama

yeteneğinin katkı miktarının artmasıyla

azaldığını göstermektedir.


Dönel Viskozite Deney Sonuçları

Bağlayıcı TürüDönel Viskozite (cP) ηmodifye / ηsaf Sıcaklık Aralıkları (oC)

135oC 165oC 135oC 165oC Karıştırma Sıkıştırma

B 202.5 65.5 1 1 135-142 122-128

B-1- -HDPER230 90 1.14 1.37 142-150 127-134

B-3- -HDPER350 102.5 1.73 1.56 150-155 138-143

B-5- -HDPER730 150 3.60 2.29 160-164 151-155

B-7- -HDPER1312 464 6.48 7.08 189-196 175-181

B-9- -HDPER2390.5 790 11.80 12.06 203-209 190-196

• -HDPER katkı ilavesi ile bitümün viskozite değerleri artmaktadır.

•Viskozite değerlerinde meydana gelen en belirgin artışın %5 -HDPER katkı oranından sonra olduğu

görülmektedir.

•B-7- -HDPER ve B-9- -HDPER bağlayıcılarının karıştırma ve sıkıştırma sıcaklık aralıklarının genel olarak 180oC’nin üzerinde olduğu görülmektedir. Bu iki bağlayıcı türünün karıştırma ve sıkıştırma sıcaklıklarının beklenen

değerlerden yüksek olması enerji gereksinimlerinin artması anlamına gelmektedir.


Dinamik Kayma Reometresi Deney Sonuçları Saf ve -HDPER katkılı bitümlerin G* ve δ değerleri

0.1 Hz

0.72 Hz

1.94 Hz

δ

G*

•Her üç frekansta; sabit sıcaklıkta katkı artışı ilekompleks kayma modülünde artış, faz açısında düşüşgözlenmektedir.

•Sabit frekansta; bütün katkı içerikleri için sıcaklıkartışıyla faz açısı değerleri artmakta, kompleks kaymamodülü değeri düşmektedir

•40 oC’nin üzerindeki test sonuçları önemli; yükseksıcaklıklarda kompleks kayma modülü hızla azalırken,-HDPER katkılı bitümlerde azalmalar daha yavaş

biçimde gerçekleşmektedir.

•Düşük trafik hızına karşılık gelen (0.1 Hz) DSR deneysonuçlarında, G*değerlerinin katkı miktarıyla birlikleher sıcaklıkta artış göstermesi, -HDPER katkısı ileesnek üstyapının ağır trafik altında dahi tekerlek izioluşumuna karşı dirençli olabileceğini ortayakoymaktadır.


Saf ve -HDPER katkılı bitümlerin G* /sinδ değerleri

0.1 Hz

0.72Hz

1.94 Hz

Dinamik Kayma Reometresi Deney Sonuçları

•Her üç frekansta da katkı miktarının

artmasıyla tekerlek izi parametrelerinde

sürekli bir artış meydana gelmektedir.

•Özellikle 0.1 Hz frekansında yapılan DSR

deneylerinde, -HDPER katkılı bitümlerin

tekerlek izi parametrelerinde meydana gelen

artış diğer frekanslara göre daha fazladır.

•Bu sonuç, -HDPER polimerin bitüm

içerisinde katkı malzemesi olarak kullanılması,

yüksek sıcaklıklarda ve ağır trafik altında

meydana gelen tekerlek izi bozulmalarının

önüne geçilebileceğini ifade etmektedir.


SONUÇLAR

•%1-3 oranlarında -HDPER katkı ilavesi ile bitümün penetrasyon değerleriazalırken, yumuşama noktasında meydana gelen artışlar genel olarak % 3-5 -HDPER

katkı ilavesinden sonra belirgin hale gelmektedir.

•RV deney sonuçlarına göre, -HDPER ilavesi ile viskozite değerleri 135 ve 165 oC’deartmaktadır. %7 -HDPER katkı oranından sonra hesaplanan viskozite değerlerinin safbitümün vizkozite değerlerinin çok üzerinde olması, bu bağlayıcılar ile yapılacak olanBSK’ların karıştırma ve sıkıştırma sıcaklıklarını 180-200 oC aralığına yükseltmiştir. Busonuç, -HDPER katkısının bitüm içerisinde kullanılabilirliğini sınırlamaktadır.

•DSR deney sonuçlarına göre -HDPER ilavesi ile kompleks kayma modülü ve tekerlek iziparametreleri artarken faz açıları azalmaktadır. DSR deneyinden elde edilen bu sonuç,bitümün -HDPER katkısıyla hem yüksek sıcaklık hem de ağır trafik koşulları altında dirençkazanması anlamına gelmektedir.


SONUÇLAR

Çalışma kapsamında yapılan tüm deneyler bir arada değerlendirildiğinde;

• PI değerlerindeki anlamlı artışın %5 modifikasyon seviyesinden itibaren gözlemlenmesi;

•RV sonuçlarındaki %7 modifikasyon seviyesinden sonra karıştırma ve sıkıştırmasıcaklıklarının artması;

-HDPER katkısının bitüm içerisinde %5 mertebesinde kullanılmasının uygun olduğunu göstermektedir.

•DSR deneyleri göz önünde bulundurulduğunda, %5 oranında katkı ilavesi ile bitümünkayma gerilmelerine karşı anlamlı ölçüde dayanım kazanacağı ve bu sayede yapılacakesnek üstyapılarda hem ağır taşıt trafiği altında hem de yüksek sıcaklık koşullarındadaha az tekerlek izi bozulmaları meydana gelebileceği düşünülmektedir.


Documents

02 burak sengoz