Farklı biyokütlelerin pirolizinden elde edilen biyoçarların bitüm ve bitümlü sıcak karışımlarda kullanılabilirliğinin araştırılması

Yenilenemeyen ve fosil kaynaklı malzemelerin kullanımının neden olduğu ekonomik ve çevresel sorunlar sürdürülebilirlik açısından çeşitli alternatif malzemelerin ve katkı maddelerinin karayolu sektöründe değerlendirilmesi ihtiyacını ortaya çıkarmıştır. Dünyanın en büyük ve yenilenebilir enerji kaynaklarından biri olan biyokütle, çeşitli termokimyasal yöntemlerin uygulanmasından sonra karbonca zengin bir yapıya sahip olmalarından dolayı bitüm katkı malzemesi olarak kullanılabilme potansiyeline sahiptir. Piroliz işlemi sonucunda elde edilen katı ürüne biyoçar denilmektedir. Bu tez çalışmasında, ülkemizde bol miktarda bulunan ve ekonomik değeri düşük olan kayısı çekirdeği kabuğu, ceviz kabuğu ve talaşın pirolizinden elde edilen biyoçarların karayolu üstyapılarının performansını arttırmak amacıyla bitüm katkı malzemesi olarak kullanılabilirlikleri araştırılmış, bu artık malzemelerden farklı bir alanda ekonomik fayda sağlanması hedeflenmiştir. Çalışmada öncelikle biyokütleler farklı koşullarda piroliz işlemine tutulmuş, elde edilen biyoçarlar bitüm katkı maddesi olarak kullanılmıştır. Hazırlanan bağlayıcılar üzerinde dinamik kayma reometresi deneyi uygulanarak optimum piroliz sıcaklığı ve en uygun katkı oranı tespit edilmiştir. Belirlenen koşullarda hazırlanan biyoçarlar kullanılarak modifiye bitümler hazırlanmış, saf ve modifiye bağlayıcılar üzerine geleneksel ve Superpave bağlayıcı deneyleri uygulanmıştır. Bu bağlayıcılar kullanılarak hazırlanan bitümlü sıcak karışım (BSK) numuneleri üzerinde ise Marshall stabilite ve akma, çekme dayanımı oranı, indirekt çekme rijitlik modülü, indirekt çekme yorulma, çatlak ilerleyişine karşı dayanım ve dinamik sünme deneyleri uygulanarak biyoçarların BSK'ların mekanik özellikleri üzerindeki etkileri geniş bir aralıkta değerlendirilmiştir. Elde edilen sonuçlardan bitüm modifikasyonunda biyoçar kullanılması ile bitümlü bağlayıcıların yüksek sıcaklık performansının iyileştiği, düşük sıcaklık davranışının önemli oranda etkilenmediği belirlenmiştir. Karışım deneyleri sonucunda biyoçar modifiyeli bitüm kullanılması ile bitümlü sıcak karışımların stabilite, rijitlik, yorulma ömrü, çatlak ilerleyişi ve kalıcı deformasyona karşı dayanımının arttığı, nem hasarına karşı dayanımının ise azaldığı belirlenmiştir.