Embed Size (px)
DESCRIPTION
Citation preview
Düşük Sıcaklık Asfalt Karışımı – Balmumu Katkılı
Dr. Thorsten Butz (Sasol Wax GmbH, Hamburg)Sebahattin HAN (Teknomet Mühendislik, Ankara)
FT (Fischer-Tropsch ) Balmumu Nedir?
• Bir tür, yüksek molekül kütleli sentetik alifatik hidrokarbondur. • Molekül uzunluğu C40 ve C120 arasındadır. Kömür veya
doğal gazın Fischer-Tropsch sentezi ile üretilir. • Yüksek erime sıcaklığı – katılaşma noktası min. 99°C, erime
aralığı 70-115°C• Sert – 25°C sıcaklıkta iğne penetrasyon < 1 dmm• Düşük viskozite - 135°C sıcaklıkta viskozitesi 12 mPas
• FT Balmumu 115°C üzerindeki sıcaklıklarda, bitüm içinde tamamen ve homojen olarak karışır.
• Bitüm viskozitesini azaltır
• Yüksek-Kesmeli değirmen karıştırıcıya gerek yoktur.
• Ayrışma veya çökelme yoktur. Hatta, katılaşma sonrası bitüm tekrar ısıtıldığında bile ayrışma yoktur.
• Bitümün sağlamlığı/direnci (rigidity) artar.
FT Balmumu - Malzemenin Bitüm İçinde Çözülmesi
• FT Balmumu bitümün içinde 90°C ve 70°C arasında katılaşarak, mikroskopik boyutta çubuk şeklinde ve düzenli aralıklarla dağılır.
• B 50/70 içinde %4 FT Balmumu Elektron Mikroskop ile görüntüsü
• FT Balmumu çubuk formundaki parçalar, bitüm içinde donatı oluşturup bitümü kuvvetlendirir.
FT Balmumu - Bitüm İçindeki İşlevi (Etkisi)
FT Balmumu - İğne Penetrasyon Üzerindeki Etkisi
40
50
60
70
80
90
100
0,0 1,0 2,0 3,0 4,0 5,0 6,0
Percentage of Sasobit® in 70/100 bitumen
Pen
etra
tio
n a
t 25
°C [
dm
m]
Pene
tras
yon
[dm
m]
25°C
sıc
alık
ta
70/100 bitüm içinde FT Balmumu oranı
FT Balmumu - Yumuşama Noktası Üzerindeki Etkisi
40
50
60
70
80
90
100
0,0 1,0 2,0 3,0 4,0 5,0 6,0
So
ften
ing
Po
int
[°C
]
Percentage Sasobit® in 70/100
70/100 bitüm içinde FT Balmumu oranı
Yum
uşam
a N
okta
sı [
°C]
FT Balmumu - Viskozite Üzerindeki Etkisi
0,20
0,23
0,25
0,28
0,30
0,33
100
200
300
400
500
600
700
800
900
1000
0,0 1,0 2,0 3,0 4,0 5,0 6,0
Vis
co
sit
y a
t 1
35
°C [
Pa
.s]
Vis
co
sit
y a
t 6
0°C
[P
a.s
]
Percentage of Sasobit® in 70/100 Bitumen
Viscosity at 60°C Viscosity at 135°C
70/100 bitüm içinde FT Balmumu oranı
Visk
ozite
[Pa.
s] 6
0°C
sıca
klık
ta
Visk
ozite
[Pa.
s] 1
35°C
sıc
aklık
ta
60°C de Viskozite 135°C de Viskozite
Plent Karışımı ve Serim/Sıkıştırma PerformansıPlent karışım aşaması: • >20°C karışım sıcaklığında
olabilecek azalma• Uyum & kolay karışım• Karışım süresinde azalma• Enerji tasarrufu
Serim ve sıkıştırma:• Daha düşük sıcaklıkta çalışma
veya çalışabilme süresinde artış
• Dumanın (atığın) azalması• Havanın daha az etkisi• Daha az silindir sıkıştırması• Hızlı serim ve kaplama
KLASİK ASFALT
FT Balmumu MODİFİYELİ ASFALT
10 oC 180oC
Servis oC Karışım/Sıkıştırma oC
100oC
Karışım, Depolama, Nakliye, Serim ve Servis Aşamasında Asfaltın Yaşlanması
Ag
ing
ind
ex,
a/
o
1
2
3
5
4
6
0
7
2 4 6 8 10 12
Age, years
----
----
----
----
----
----
----
----
----
----
----
----
----
----
--
Aging after 8 years’ service
Aging during storage, transportation and application
Aging during mixing
Ag
ing
ind
ex,
a/
o
1
2
3
5
4
6
0
7
2 4 6 8 10 12
Age, years
----
----
----
----
----
----
----
----
----
----
----
----
----
----
--
Aging after 8 years’ service
Aging during storage, transportation and application
Aging during mixing
Sasobit® shifts the entire
oxidation curve downwards
FOR EVERY 10 oC/50°F ABOVE 100 OC/212°F,
THE RATE OF OXIDATION OF
ASPHALT DOUBLES
Yaş, yıllar
Yaşl
anm
a in
deks
i
Yaşlanma, 8 yıl kullanım sonrası
Yaşlanma, depolama, nakliye, uygulama
Yaşlanma, karışım sırasında
FT Balmumu
Oksidasyon eğrisini aşağı çeker.
Daha az yaşlanma
100°C üzerindekiHer 10°C sıcaklık artışı, asfaltın oksidasyonunu
iki kat arttırır
FT Balmumu - Asfalt Sıkıştırmadaki Etkisi
D
S
ebaSd
)(1
0,0
5,0
10,0
15,0
20,0
25,0
30,0
35,0
40,0
45,0
0,0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 3,5 4,0 4,5
Sasobit [wt.%]
Co
mpa
ctio
n r
esis
tance
D [N
m]
0,0
0,5
1,0
1,5
2,0
2,5
3,0
3,5
vo
ids (
Ma
rsha
ll spe
cim
en)
[%]
Taş Mastik Asfalt 0/11 S; 70/100 bitüm
Sasobit [ağırlıkça %]
Sıkı
şma
Muk
avem
eti D
[Nm
]
Boşl
uk (M
arşa
l num
unes
i) []
%]
d: Marşal numune yüksekliği a,b: Çekme katsayısı (herbir karışıma bağlı olarak değişir)S: Marşal vuruş sayısıD: Sıkışma mukavemeti
TMA 0/11 için Sıkışma mukavemeti ve boşluk miktarı
(Veri kaynağı: Asphalt Laboratory A. J. Hinrichsen; Değerlendirme raporu No. 9801 part II “FT Balmumu ürünün bitüm ve asflat özellikleri üzerindeki akışkanlık geliştirmesi değerlendirmesi”, Hamburg, 1998)
Sıkıştırma Karşılatırması (FT Balmumu modifiyeli Bitüm SmB) X (Norm-bitüm)
2,3
2,32
2,34
2,36
2,38
2,4
2,42
80 85 90 95 100 105 110 115 120 125 130 135 140 145 150 155Sıcaklık [°C ]
Yo
ğu
nlu
k
[g /
cm
³ ]
B 30/45 + 3% FT Balmumu
B 30/45 bitümSıkıştırma
Sıkıştırma
Asfalt Sıcaklığına Bağlı Olarak Sıkıştırma
150
130
8579 78
70 6660
1,975
2,23
2,282,27
2,26
2,15
2,2852,27
0
20
40
60
80
100
120
140
160
0 1 2 3 4 5 6 7 8Silindirleme sayısı (rolling cycle number)
Sıc
aklık
[ °
C ]
1,950
2,000
2,050
2,100
2,150
2,200
2,250
2,300
2,350
Yo
ğu
nlu
k [
g/ c
m³
]
85°C sıcaklıkta dahi sıkıştırma 2,5% arttı
FT Balmumu - Tekerlek İzi Üzerindeki Etkisi
0
1
2
3
4
5
6
7
0 5000 10000 15000 20000
Cycles
Bitumen 50/70
Bitumen 50/70 + 3 % Sasobit
Taş Mastik Asfalt 0/11S (çelik tekerlek ve 50°C sıcaklıkta test)
Teke
rlek-
izi d
erin
liği [
mm
]
Devir (cycles)
FT Balmumu – Düşük Sıcaklık Performansı Etkisi
Sasobit (% wt.) Test Method 0.0 1.5 3.0 4.5
Softening point (R&B)
[C] 48 52 76 96
Penetration/25C [mm/10] 71 48 42 37 Fraass point [C] -7.5 -7.5 -6.5 -7.5
Fraass Kırılma Noktası
FT Balmumunun, Fraass Kırılma Noktası üzerinde hiçbir etkisi yoktur. Buna karşın, muhtemelen test metodunun belirsizliğinden kaynaklanan, çok az artma ve azalma tesbit edilmiştir.
ASPHALTA Test ve Araştırma Topluluğu, Berlin, Report No 806099:
FT Balmumu Düşük-sıcaklık Performansı EtkisiAsfalt Soğuma Testi (Prof. Arand/Renken)
Asfalt numunesi 10 K/saat oranında soğutmaya sokulur. Soğuma sonucu numunede büzülme olur. Numune boyu sabit tutulduğundan dolayı, numune üzerinde çekme mukavemeti oluşur ve sonunda numune kırılır. Oluşan maksimum çekme-mukavemeti ve kırılma-sıcaklığı kaydedilir. Karşılaştırmalar, arazide düşük sıcaklık çatlaması oluşmasının, laboratuvardaki oluşumdan en az 10°C daha aşağıda olduğunu göstermiştir.
Asfalt karışımı - BağlayıcıMaksimum ısıdan
kaynaklı gerilme stresi [N/mm2]
Kopma Sıcaklık [°C]
SMA 0/11 S : B 50/70SMA 0/11 S : B 50/70 + 3 % FT Balmumu
4,44,5
-25,0-24,5
Gussaphalt 0/ 11 : B 30/45Gussaphalt 0/ 11 : B 30/45+ 3 % FT Balmumu
6,05,9
-26,5-25,5
Gussaphalt 0/ 11 : PmB 45Gussaphalt 0/ 11 : PmB 45+ 3 % FT Balmumu
6,87,0
-30,0-30,0
Çekme Testi için Düzenek
Numuneye Yakından Bakış
FT Balmumu Modifiyeli Bitüm - SmBAvrupa normu, bitümü DIN EN 12591 standardı ile tanımlar. (European norm)
Penetrasyon değeri, sınıflandırma derecesi amacıyla kullanılır.
birim 70/100 SmB 45 50/70 SmB 35 30/45 SmB 25
Penetrasyon @ 25°C 1/10 mm 70-100 35-55 50-70 30-50 30-45 20-35
Yumuşama Noktası °C 43-49 70-80 48-54 75-85 53-59 80-90
Parlama Noktası Min. °C 230 230 230 230 240 240
Fraass kırılma noktası Max. °C -10 -10 -8 -8 -5 -5
• Ağır yük altındaki kaplamaların tasarımındaki birincil koşul, deformasyona karşı direnç.
• Binder tabakası, deformasyona yol açan kuvvet darbelerini karşılamaya çalışır.
• FT-Balmumu kullanımı binder
tabakasını güçlendirir
Wearing course
Binder course
Base course
max. τ
Wearing course
Binder course
Base course
max. τ
Wearing course
Binder course
Base course
max. τ
Ağır Yük - Kaplamalar Havaalanı ve Limanlar için Kullanım
Ağır Yük - Kaplamalar Havaalanı ve Limanlar için Kullanım
Ağır Yük - Kaplamalar Havaalanı ve Limanlar İçin Kullanım
PmB kullanımı:• Özellikle çok yoğun trafik altında, PmB’lerin modiye olmamış bitüme göre
üstünlüklerini kanıtlamıştır,.• Avrupa ulaşım endüstrisi trafik yoğunluğundaki artış, daha fazla yük-taşımayı ve bu
da çok sert PmB uygulamalarına neden oluyor.
PmB çelişkisi:• PmB üretimindeki yüksek sıcaklık ihtiyacı vardır, ki bu da daha fazla buharlaşma
yaratır ve polimer özelliklerinde bozulmaya sebep olabilir. Ayrıca plent karışımındaki sıcaklık artışı bitüm yaşlanmasını arttırır.
Çözüm (PmB + FT Balmumu):• FT Balmumu katkı maddesi olarak kullanılabilir. (1-1.5%) gibi düşük oranlar ile
düşük sıcaklıklardaki çalışma iyileştirilir.• SmB ve PmB’nin “gerçek” kombinasyonu, PmB’den oluşan elastik özellikler ile
SmB’den oluşan düşük PEN ve yüksek Yumuşama-Noktası özelliklerini birleştirir.
FT Balmumu - PmB ile birlikte kullanımı
FT Balmumu - Avantajları• Bitüm akışkanlığında artış (viskozitede azalma)
– Çalışabilme özelliğinde gelişme– Kolay sıkıştırma ve daha iyi stabilite– Sıkıştırma süresinde artış imkanı– Nakliye süresi/mesafesinde artış imkanı– Daha uzun çalışma mevsimi– El ile sermenin mümkün olması– Üretim sıcaklığında azalma ve enerji tasarrufu
• Enerji tasarrufu, daha az gaz/duman çıkışı (özellikle kapalı alanlarda mastik-asfalt uygulamaları için)
• Serme/sıkıştırma süresinde azalma ve işgücü tasarrufu• Oksidasyonda azalma, kaplama ömrünün uzaması
FT Balmumu - Avantajları
• Deformasyon direncinde gelişme– Konteyner sahalarında– Otobüs duraklarında– Endüstriyel yollarda– Havaalanlarında– Çok kullanılan yollarda– Yoğun trafik taşıyan her tür yollarda
• FT Balmumu ile deformasyona dirençli + düşük sıcaklıklarda serme/sıkıştırma + kaplamada stabilite ile yol ömründe artış sağlanır.
• Ağır yük tipi kaplamalarda, modifiye edici katkı olarak FT Balmumu kullanımına özen verilmeli.
• FT Balmumu ürünü kendine has viskozite azalması + donatı oluşturma niteliklerinden dolayı, asfalt dizayn mühendisinin yeni ve çok yönlü yardımcısı olur.
Sonuç
Teşekkürler…
