Termoplastik aromatik hidrokarbon reçinenin asfalt bağlayıcının reolojik özellikleri üzerindeki etkisinin araştırılması

Artan trafik yükleri, değişken iklim koşulları ve çevresel etkiler, asfalt kaplamaların servis ömrünü önemli ölçüde kısaltmakta ve performans kayıplarına yol açmaktadır. Bu nedenle asfalt bağlayıcıların reolojik ve mekanik özelliklerinin geliştirilmesi, modern karayolu mühendisliğinde temel bir gereklilik haline gelmiştir. Polimer katkılar performans artışı sağlasa da yüksek maliyetleri ve uyumsuzluk sorunları alternatif katkı arayışlarını beraberinde getirmiştir. Bu tez çalışmasında, petrol türevi aromatik termoplastik reçine (TPR) katkısının asfalt bağlayıcının fiziksel ve reolojik özellikleri üzerindeki etkileri kapsamlı biçimde araştırılmıştır. Çalışmanın temel amacı, geleneksel polimer katkılarına alternatif olabilecek, yüksek uyumluluk ve düşük maliyet avantajına sahip reçine esaslı bir modifikasyon sistemi geliştirmektir. Bu kapsamda, aromatik hidrokarbon yapısına sahip TPR katkısı farklı oranlarda 70/100 penetrasyon sınıfı asfalt bağlayıcıya ilave edilmiş, geleneksel ve ileri reolojik testlerle malzeme davranışı değerlendirilmiştir. Katkının termal ve morfolojik özellikleri termogravimetrik analiz (TGA) ve taramalı elektron mikroskobu (SEM) ile karakterize edilmiştir. Ardından, saf ve modifiye bağlayıcılar üzerinde penetrasyon, yumuşama noktası ve dönel viskozimetre (RV) testleri gerçekleştirilmiş, işlenebilirlik ve sıcaklık duyarlılığı parametreleri belirlenmiştir. Dinamik kayma reometresi (DSR) kullanılarak 40°C-70°C aralığında farklı frekanslarda sıcaklık taramaları yapılmış ve bağlayıcıların kompleks modül (G*) ve faz açısı (δ) değerleri incelenmiştir. Reolojik veriler, Cross ve Carreau–Yasuda modelleriyle matematiksel olarak ifade edilmiş; elde edilen sonuçlar yüksek korelasyon katsayılarıyla doğrulanmıştır. Çalışmada ayrıca, katkı oranı ile reolojik parametreler arasındaki çok değişkenli etkileşimi analiz etmek üzere Tepki Yüzey Metodu (RSM) kullanılmıştır. Kuartik model ile yapılan istatistiksel analiz sonucunda, optimum katkı oranı yaklaşık %4,8 olarak belirlenmiş ve bu oranın bağlayıcının yüksek sıcaklık dayanımını maksimize ettiği görülmüştür. Elde edilen bulgular, termoplastik reçine katkısının bitümün reolojik performansını önemli ölçüde iyileştirdiğini ortaya koymuştur. TPR katkısı ile yumuşama noktasının yükseldiği, penetrasyon değerlerinin azaldığı ve yüksek sıcaklık koşullarında tekerlek izi direncinin arttığı belirlenmiştir. Dinamik reolojik ölçümler, TPR ilavesinin bağlayıcının elastik bileşenini artırarak kalıcı deformasyona karşı direnci güçlendirdiğini, aynı zamanda faz açısını düşürerek elastomerik karakter kazandırdığını göstermiştir. Ayrıca, TPR katkısının bağlayıcı içinde homojen dağıldığı SEM görüntüleriyle doğrulanmıştır. Sonuç olarak, petrol türevi aromatik termoplastik reçine, asfalt bağlayıcılarda hem mekanik hem de reolojik açıdan performans artışı sağlayan, çevresel ve ekonomik bakımdan uygulanabilir bir modifikasyon malzemesi olarak değerlendirilmektedir.