Melas esaslı uçucu kül bileşiğinin bitüm ve bitümlü karışımlar üzerindeki etkilerinin laboratuvar testleri ile incelenmesi

Deniz Arslan; Metin Gürü; Kürşat Çubuk; Şeyma Öztürk

doi:10.17341/gazimmfd.1124843

Research Article

Melas esaslı uçucu kül bileşiğinin bitüm ve bitümlü karışımlar üzerindeki etkilerinin laboratuvar testleri ile incelenmesi

Year 2024, Volume: 39 Issue: 1, 39 - 50, 21.08.2023

Deniz Arslan Metin Gürü Kürşat Çubuk Şeyma Öztürk

https://doi.org/10.17341/gazimmfd.1124843

Abstract

Bu çalışmada şeker pancarı melası ve uçucu kül kullanılarak laboratuvar ortamında Melas Esaslı Uçucu Kül Bileşiği (MEUKB) olarak isimlendirdiğimiz yeni bir katkı maddesi sentezlenmiştir. 50/70 penetrasyonlu bitüm, % 2 ile % 8 arasında değişen oranlarda MEUKB ile modifiye edilmiştir. MEUKB modifikasyonunun bitüm ve bitümlü karışımlar üzerindeki etkisini değerlendirmek üzere rotasyonal viskozite (RV), dinamik kayma reometresi (DSR), Marshall tasarımları ve Nicholson soyulma testleri uygulanmıştır. Test sonuçlarına göre MEUKB ile bitümün akma ve deformasyon direncinin arttığı tespit edilmiştir. Bitümün tekerlek izi oluşumuna karşı direncinde % 41,7’ye kadar artış hesaplanmıştır. Bitümün % 3 oranında MEUKB ile modifikasyonu sonucunda bitümlü karışımların stabilitesinde % 10,6’ya varan artışlar meydana gelmiştir. Bununla birlikte, agrega-bitüm karışımlarının soyulma direnci % 85-90 seviyesine kadar yükselmiştir.

Keywords

Bitüm, Melas, Uçucu kül, Modifiye bitüm, Dinamik kayma reometresi

References

1. Bulatovic V. O., Rek V., Markovic K. J., Effect of polymer modifiers on the properties of bitumen, J. Elastomers Plast., 46 (5), 448–469, 2014.
2. Xu S., Fan Y., Feng Z., Ke Y., Zhang C., Huang H., Comparison of quantitative determination for SBS content in SBS modified asphalt, Constr. Build. Mater.,, 282, 122733, 2021.
3. Słowi M., Thermorheological Properties Of Styrene-Butadiene-Styrene (SBS) Copolymer Modified Road Bitumen, Procedia Eng., 208, 145-150, 2017.
4. Karakaş,A. S., Sayin B., Kuloğlu N., The changes in the mechanical properties of neat and SBS-modified HMA pavements due to traffic loads and environmental effects over a one-year period, Constr. Build. Mater., 71, 406-415, 2014.
5. Ameli A., Babagoli R., Khabooshani M., Asgari R.A., Jalali F. (2020). “Permanent deformation performance of binders and stone mastic asphalt mixtures modified by SBS/montmorillonite nanocomposite, Constr. Build. Mater., 239, 117700, 2020.
6. Gürü M., Çubuk M. K., Arslan D., Farzanian S. A., Bilici İ., Anapproach to the usage of polyethylene terephthalate (PET) waste as roadway pavement material, J. Hazard. Mater., 279, 302-310, 2014.
7. Genet M.B., Sendekie Z.B., Jembere A.L., Investigation and optimization of waste LDPE plastic as a modifier of asphalt mix for highway asphalt: Case of Ethiopian roads, Case Stud. Chem. Environ. Eng., 4, 100150, 2021.
8. Duan H., Zhu C., Li Y., Zhang H., Zhang S., Xiao F., Amirkhanian S., Effect of crumb rubber percentages and bitumen sources on high-temperature rheological properties of less smell crumb rubber modified bitumen, Constr. Build. Mater., 277, 122248, 2021.
9. Abed A.H., Bahia H.U., Enhancement of permanent deformation resistance of modified asphalt concrete mixtures with nano-high density polyethylene, Constr. Build. Mater., 236, 117604, 2020.
10. Abdelrahman M., Katti D.R., Ghavibazoo A., Upadhyay H.B., Katti K.S., Engineering physical properties of asphalt binders through nanoclay–asphalt interactions, J. Mater. Civ. Eng. 26 (12), 04014099, 2014.
11. Arslan D., Gürü M., Çubuk M.K., Çubuk M., Farshbafıan F.K., Investigation of rheological and mechanical properties of kaolin-clay modified bitumen, Journal of the Faculty of Engineering and Architecture of Gazi University 35 (3), 1409-1419, 2020.
12. Delikurt B.C., Sevim U.K., Sugözü uçucu külünün betonun mekanik ve durabilite özelliklerine etkisi, Niğde Üniversitesi Mühendislik Bilimleri Dergisi, 4 (1), 47-58, 2015.
13. Güçlüer K., Ünal O., Uçucu Kül İçeriğinin Beton Basınç Dayanımı ve Geçirimliliği Üzerine Etkisinin Araştırılması, Yapı Teknolojileri Elektronik Dergisi, 6 (1), 11-18, 2010.
14. Cuciniello G., Leandri P., Filippi S., Lo Presti D., Polacco G., Losa M., Airey G., Microstructure and rheological response of laboratory-aged SBS-modiﬁed bitumens” Road Mater. Pavement Des., 22 (2), 372–396, 2021.
15. Qian C., Fan W., Yang G., Han L., Xing B., Lv X., Influence of crumb rubber particle size and SBS structure on properties of CR/SBS composite modified asphalt, Constr. Build. Mater., 235, 117517, 2020.
16. Mielczarek M., Dziadosz S., Slowik M., Bilski M., The assessment of the influence of styrene-butadiene-styrene copolymer on the selected rheological properties characterising durability of modified bitumens used in road pavements, Bull. Pol. Acad. Sci. Tech. Sci., 68 (6), 1471-1479, 2020.
17. Airey G.D., Rheological properties of styrene butadiene styrene polymer modified road bitumens, Fuel, 82, 1709-1719, 2003.
18. Gürü M., Çubuk M.K., Arslan D., Aminbakhsh S., Effects of Sugar Beet Molasses and Molasses-Based Boron Oxide Compound on Bitumen Properties, J. Mater. Civ. Eng., 29 (4), 04016252, 2017.
19. Honga Z., Yan K., Ge D., Wang M., Li G., Li H., Effect of styrene-butadiene-styrene (SBS) on laboratory properties of low-density polyethylene (LDPE)/ethylene-vinyl acetate (EVA) compound modified asphalt, J. Cleaner Prod., 338, 130677, 2022.
20. Jimenez del Barco Carroin A., Subhy A., Angeles Izquierdo Rodriguez M., Lo Presti D., Optimization of liquid rubber modified bitumen for road pavements and roofing applications, Constr. Build. Mater., 249, 118630, 2020.
21. Yan K., Hong Z., You L., Ou J., Miljkovic M., Influence of ethylene-vinyl acetate on the performance improvements of low-density polyethylene-modified bitumen, J. Cleaner Prod., 278, 123865, 2021.
22. Farias L.G.A.T., Leitinho J.L., Amoni B.C., Bastos J.B.S., Soares J.B., Soares S.A., Sant’Ana H.B., Effects of nanoclay and nano composites on bitumen rheological properties, Constr. Build. Mater., 125, 873-883, 2016.
23. Ghanoon S.A., Tanzadeh J., Mirsepahi M., Laboratory evaluation of the composition of nano-clay, nano-lime and SBS modifiers on rutting resistance of asphalt binder, Constr. Build. Mater., 238, 117592, 2020.
24. Al-khateeb G.G., Al-Akhras N.M., Properties of portland cement-modified asphalt binder using Superpave tests, Constr. Build. Mater., 25, 926-932, 2011.
25. Lagos-Varas M., Movilla-Quesada D., Raposerias A.C., Arenas J.P., Calzade-Perez M.A., Vega-Zamanillo A., Lastra-Gonzales P., Influence of limestone filler on the rheological properties of bituminous mastics through susceptibility master curves, Constr. Build. Mater., 231, 117126, 2020.
26. Whiteoak D., Shell Bitüm El Kitabı, Abdullah Hilmi Lav, M. Ayşen Lav, İstanbul Büyükşehir Belediyesi İstanbul Asfalt Fabrikaları Sanayi ve Ticaret A.Ş., 2004.

Year 2024, Volume: 39 Issue: 1, 39 - 50, 21.08.2023

Deniz Arslan Metin Gürü Kürşat Çubuk Şeyma Öztürk

https://doi.org/10.17341/gazimmfd.1124843

Abstract

References

1. Bulatovic V. O., Rek V., Markovic K. J., Effect of polymer modifiers on the properties of bitumen, J. Elastomers Plast., 46 (5), 448–469, 2014.
2. Xu S., Fan Y., Feng Z., Ke Y., Zhang C., Huang H., Comparison of quantitative determination for SBS content in SBS modified asphalt, Constr. Build. Mater.,, 282, 122733, 2021.
3. Słowi M., Thermorheological Properties Of Styrene-Butadiene-Styrene (SBS) Copolymer Modified Road Bitumen, Procedia Eng., 208, 145-150, 2017.
4. Karakaş,A. S., Sayin B., Kuloğlu N., The changes in the mechanical properties of neat and SBS-modified HMA pavements due to traffic loads and environmental effects over a one-year period, Constr. Build. Mater., 71, 406-415, 2014.
5. Ameli A., Babagoli R., Khabooshani M., Asgari R.A., Jalali F. (2020). “Permanent deformation performance of binders and stone mastic asphalt mixtures modified by SBS/montmorillonite nanocomposite, Constr. Build. Mater., 239, 117700, 2020.
6. Gürü M., Çubuk M. K., Arslan D., Farzanian S. A., Bilici İ., Anapproach to the usage of polyethylene terephthalate (PET) waste as roadway pavement material, J. Hazard. Mater., 279, 302-310, 2014.
7. Genet M.B., Sendekie Z.B., Jembere A.L., Investigation and optimization of waste LDPE plastic as a modifier of asphalt mix for highway asphalt: Case of Ethiopian roads, Case Stud. Chem. Environ. Eng., 4, 100150, 2021.
8. Duan H., Zhu C., Li Y., Zhang H., Zhang S., Xiao F., Amirkhanian S., Effect of crumb rubber percentages and bitumen sources on high-temperature rheological properties of less smell crumb rubber modified bitumen, Constr. Build. Mater., 277, 122248, 2021.
9. Abed A.H., Bahia H.U., Enhancement of permanent deformation resistance of modified asphalt concrete mixtures with nano-high density polyethylene, Constr. Build. Mater., 236, 117604, 2020.
10. Abdelrahman M., Katti D.R., Ghavibazoo A., Upadhyay H.B., Katti K.S., Engineering physical properties of asphalt binders through nanoclay–asphalt interactions, J. Mater. Civ. Eng. 26 (12), 04014099, 2014.
11. Arslan D., Gürü M., Çubuk M.K., Çubuk M., Farshbafıan F.K., Investigation of rheological and mechanical properties of kaolin-clay modified bitumen, Journal of the Faculty of Engineering and Architecture of Gazi University 35 (3), 1409-1419, 2020.
12. Delikurt B.C., Sevim U.K., Sugözü uçucu külünün betonun mekanik ve durabilite özelliklerine etkisi, Niğde Üniversitesi Mühendislik Bilimleri Dergisi, 4 (1), 47-58, 2015.
13. Güçlüer K., Ünal O., Uçucu Kül İçeriğinin Beton Basınç Dayanımı ve Geçirimliliği Üzerine Etkisinin Araştırılması, Yapı Teknolojileri Elektronik Dergisi, 6 (1), 11-18, 2010.
14. Cuciniello G., Leandri P., Filippi S., Lo Presti D., Polacco G., Losa M., Airey G., Microstructure and rheological response of laboratory-aged SBS-modiﬁed bitumens” Road Mater. Pavement Des., 22 (2), 372–396, 2021.
15. Qian C., Fan W., Yang G., Han L., Xing B., Lv X., Influence of crumb rubber particle size and SBS structure on properties of CR/SBS composite modified asphalt, Constr. Build. Mater., 235, 117517, 2020.
16. Mielczarek M., Dziadosz S., Slowik M., Bilski M., The assessment of the influence of styrene-butadiene-styrene copolymer on the selected rheological properties characterising durability of modified bitumens used in road pavements, Bull. Pol. Acad. Sci. Tech. Sci., 68 (6), 1471-1479, 2020.
17. Airey G.D., Rheological properties of styrene butadiene styrene polymer modified road bitumens, Fuel, 82, 1709-1719, 2003.
18. Gürü M., Çubuk M.K., Arslan D., Aminbakhsh S., Effects of Sugar Beet Molasses and Molasses-Based Boron Oxide Compound on Bitumen Properties, J. Mater. Civ. Eng., 29 (4), 04016252, 2017.
19. Honga Z., Yan K., Ge D., Wang M., Li G., Li H., Effect of styrene-butadiene-styrene (SBS) on laboratory properties of low-density polyethylene (LDPE)/ethylene-vinyl acetate (EVA) compound modified asphalt, J. Cleaner Prod., 338, 130677, 2022.
20. Jimenez del Barco Carroin A., Subhy A., Angeles Izquierdo Rodriguez M., Lo Presti D., Optimization of liquid rubber modified bitumen for road pavements and roofing applications, Constr. Build. Mater., 249, 118630, 2020.
21. Yan K., Hong Z., You L., Ou J., Miljkovic M., Influence of ethylene-vinyl acetate on the performance improvements of low-density polyethylene-modified bitumen, J. Cleaner Prod., 278, 123865, 2021.
22. Farias L.G.A.T., Leitinho J.L., Amoni B.C., Bastos J.B.S., Soares J.B., Soares S.A., Sant’Ana H.B., Effects of nanoclay and nano composites on bitumen rheological properties, Constr. Build. Mater., 125, 873-883, 2016.
23. Ghanoon S.A., Tanzadeh J., Mirsepahi M., Laboratory evaluation of the composition of nano-clay, nano-lime and SBS modifiers on rutting resistance of asphalt binder, Constr. Build. Mater., 238, 117592, 2020.
24. Al-khateeb G.G., Al-Akhras N.M., Properties of portland cement-modified asphalt binder using Superpave tests, Constr. Build. Mater., 25, 926-932, 2011.
25. Lagos-Varas M., Movilla-Quesada D., Raposerias A.C., Arenas J.P., Calzade-Perez M.A., Vega-Zamanillo A., Lastra-Gonzales P., Influence of limestone filler on the rheological properties of bituminous mastics through susceptibility master curves, Constr. Build. Mater., 231, 117126, 2020.
26. Whiteoak D., Shell Bitüm El Kitabı, Abdullah Hilmi Lav, M. Ayşen Lav, İstanbul Büyükşehir Belediyesi İstanbul Asfalt Fabrikaları Sanayi ve Ticaret A.Ş., 2004.

There are 26 citations in total.

Details

Primary Language	Turkish
Subjects	Engineering
Journal Section	Makaleler
Authors	Deniz Arslan 0000-0001-9493-2826 Metin Gürü 0000-0002-7335-7583 Kürşat Çubuk 0000-0001-8155-7123 Şeyma Öztürk 0000-0002-2432-2659
Early Pub Date	May 5, 2023
Publication Date	August 21, 2023
Submission Date	June 1, 2022
Acceptance Date	December 24, 2022
Published in Issue	Year 2024 Volume: 39 Issue: 1

Cite

APA	Arslan, D., Gürü, M., Çubuk, K., Öztürk, Ş. (2023). Melas esaslı uçucu kül bileşiğinin bitüm ve bitümlü karışımlar üzerindeki etkilerinin laboratuvar testleri ile incelenmesi. Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi, 39(1), 39-50. https://doi.org/10.17341/gazimmfd.1124843
AMA	Arslan D, Gürü M, Çubuk K, Öztürk Ş. Melas esaslı uçucu kül bileşiğinin bitüm ve bitümlü karışımlar üzerindeki etkilerinin laboratuvar testleri ile incelenmesi. GUMMFD. August 2023;39(1):39-50. doi:10.17341/gazimmfd.1124843
Chicago	Arslan, Deniz, Metin Gürü, Kürşat Çubuk, and Şeyma Öztürk. “Melas Esaslı uçucu kül bileşiğinin bitüm Ve bitümlü karışımlar üzerindeki Etkilerinin Laboratuvar Testleri Ile Incelenmesi”. Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi 39, no. 1 (August 2023): 39-50. https://doi.org/10.17341/gazimmfd.1124843.
EndNote	Arslan D, Gürü M, Çubuk K, Öztürk Ş (August 1, 2023) Melas esaslı uçucu kül bileşiğinin bitüm ve bitümlü karışımlar üzerindeki etkilerinin laboratuvar testleri ile incelenmesi. Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi 39 1 39–50.
IEEE	D. Arslan, M. Gürü, K. Çubuk, and Ş. Öztürk, “Melas esaslı uçucu kül bileşiğinin bitüm ve bitümlü karışımlar üzerindeki etkilerinin laboratuvar testleri ile incelenmesi”, GUMMFD, vol. 39, no. 1, pp. 39–50, 2023, doi: 10.17341/gazimmfd.1124843.
ISNAD	Arslan, Deniz et al. “Melas Esaslı uçucu kül bileşiğinin bitüm Ve bitümlü karışımlar üzerindeki Etkilerinin Laboratuvar Testleri Ile Incelenmesi”. Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi 39/1 (August 2023), 39-50. https://doi.org/10.17341/gazimmfd.1124843.
JAMA	Arslan D, Gürü M, Çubuk K, Öztürk Ş. Melas esaslı uçucu kül bileşiğinin bitüm ve bitümlü karışımlar üzerindeki etkilerinin laboratuvar testleri ile incelenmesi. GUMMFD. 2023;39:39–50.
MLA	Arslan, Deniz et al. “Melas Esaslı uçucu kül bileşiğinin bitüm Ve bitümlü karışımlar üzerindeki Etkilerinin Laboratuvar Testleri Ile Incelenmesi”. Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi, vol. 39, no. 1, 2023, pp. 39-50, doi:10.17341/gazimmfd.1124843.
Vancouver	Arslan D, Gürü M, Çubuk K, Öztürk Ş. Melas esaslı uçucu kül bileşiğinin bitüm ve bitümlü karışımlar üzerindeki etkilerinin laboratuvar testleri ile incelenmesi. GUMMFD. 2023;39(1):39-50.

Article Files

Full Text