PROJENİN ADI POLİMER KATKILI ASFALT ÜRETİMİNİN ARAŞTIRILMASI. Danışman: Doç.Dr. İsmet KAYA. Zeyfiye TEZEL Mehmet KARACADAĞ

Ebat: px

Şu sayfadan göstermeyi başlat:

Download "PROJENİN ADI POLİMER KATKILI ASFALT ÜRETİMİNİN ARAŞTIRILMASI. Danışman: Doç.Dr. İsmet KAYA. Zeyfiye TEZEL Mehmet KARACADAĞ"

İbrahi̇m Erkoç
6 yıl önce
İzleme sayısı:

1 PROJENİN ADI POLİMER KATKILI ASFALT ÜRETİMİNİN ARAŞTIRILMASI Zeyfiye TEZEL Mehmet KARACADAĞ ( Kimya Bilim Danışmanlığı Çalıştayı Çalışması 29 Ağustos-9 Eylül 2007) Danışman: Doç.Dr. İsmet KAYA

2 PROJENİN ADI: POLİMER KATKILI ASFALT ÜRETİMİNİN ARAŞTIRILMASI Zeyfiye TEZEL Mehmet KARACADAĞ ( Kimya Bilim Danışmanlığı Çalıştayı Çalışması 29 Ağustos-9 Eylül 2007) PROJENİN AMACI: Bu çalışmada asfalt çimentosuna farklı miktarlarda PVC ve PVC- Borik Asit karışımı katılarak hazırlanan asfalt numuneleri ile sıcaklık artırılarak asfaltın dayanıklılığı ölçüldü. GİRİŞ: Çalışmada kullanılan PVC sert bir plastiktir. Kullanım alanı oldukça yaygındır. Geri dönüştürülebilir. Uluslar arası geri dönüşüm kodu 3 olarak belirtilmiştir(1). Polivinil klorid, monomer haldeki vinil kloridin polimerizasyonu ile üretilir. H H H H H H \ / C == C --> C -- C -- C -- C / \ Cl H Cl H Cl H Vinil klorür monomeri Polivinil klorür polimeri Bu çalışmada kullanılan borik asit kolay bulunabilen zehirsiz ve ucuz bir maddedir(2). Asfalt çimentosu ise katı veya yarı sıvı yapışkan bir madde olup; yol ve su inşaatlarında kullanılır.asfalt veya işlenmiş haliyle asfalt çimentosu doğada bulunabileceği gibi büyük çoğunlukla petrol rafine işleminin bir yan ürünü olarak elde edilir. Asfaltın kimyasal yapısı hidrokarbonların kompleks bir karışımıdır. Ancak içinde yaklaşık olarak aşağıdaki oranlarda şu elementler bulunur(3). C...%70-85 H...%7-12 N...%0-1 S...%1-7 O...%0-5 C/H oranı asfaltın davranış ve özelliklerini büyük ölçüde etkiler. Bu oran düştükçe asfaltın moleküler ağırlığı ve viskozitesi de düşer. Kolloidal bir yapıda bulunan asfaltın yapısal elemanlarının şekil-1 de görüldüğü gibi aşağıdaki öğelerden oluştuğu varsayılmaktadır(4). Asfaltinler-C/H oranları 0.8 den büyük, siyah, sert, geniş, yüksek moleküler ağırlıklı, viskoz hidrokarbon molekülleri(4). 2

3 Rezinler- C/H oranları arasında değişen, orta moleküler ağırlık ve orta viskozitesi olan hidrokarbon molekülleri(4). Yağlar-C/H oranları 0.4 den küçük en hafif moleküler ağırlıkta, en açık renkte ve en az viskoz hidrokarbon molekülleri(4). Şekil 1. Asfaltın bileşimi Kış aylarında yolların buzlanması ve donmasını engellemek için tuz atılmaktadır. Atılan bu tuz korrozif olup metal aksamı önemli ölçüde korozyona uğrattığı gibi asfaltın kabarmasına, kaldırımlarında plakalar halinde aşınmasına sebep olmaktadır ( 5 ). Bu projede asfalta PVC polimeri ve PVC-Borik asit karışımı farklı oranlarda katıldı.daha sonra bu karışımlar kalıplar haline getirildi, elde edilen asfalt örnekleri farklı kaplara konularak tuz çözeltisi ile etkileştirilip belli zaman aralıklarında asfaltın dayanıklılığı ölçüldü. Çalışmada kullanılan borik asit, elementel borun bir oksiasidi olup, formülü H 3 BO 3 şeklindedir.borik asit, kokusuz, tatsız, havada kararlı, beyaz kristaller şeklinde bir maddedir. Molekül ağırlığı 61.83, erime noktası 169 C ve kaynama noktası 300 C'dir. Özgül ağırlığı 1.46 g/cm3tür. Borik asit suda orta derecede çözünür. Sıcak sudaki çözünürlüğü soğuk sudakinden fazladır. Alkol ve gliserinde çözünür. Borik asit bir lewis asidi vazifesi yapan ve bir hidroksil iyonu olan çok zayıf mono bazik asittir (2). OH H \ B OH CH 2 -- C - / OH Cl n CH 2 CH n O B O -CH CH 2 O CH 2 CH n n Borik asit ve PVC arasında yukarıdaki tepkime gerçekleşmektedir. 3

4 YÖNTEM: Deneylerde kullanılan asfalt hazır olarak temin edildi ve aşağıda belirtilen oranlarda PVC,PVC/Borik asit ile etkileştirilerek daha dayanıklı asfalt malzemesi elde edildi. Yapılan çalışmalarda deniz tuzu ile hazırlanmış tuzlu su çözeltisi kullanıldı ve çalışma oda sıcaklığında yapıldı. Deneylerde kullanılacak olan karışım miktarları aşağıda verilmektedir. A 500 g.asfalt çimentosu B 500 g.asfalt çimentosu, 20 ml PVC C 500 g.asfalt çimentosu,15 ml PVC / 5 ml BA Aşağıdaki numunelerden her birinden ikişer adet hazırlandı. D 50 g.asfalt çimentosu E g.asfalt çimentosu, 1ml PVC g.asfalt çimentosu, 2ml PVC g.asfalt çimentosu, 3ml PVC g.asfalt çimentosu, 4ml PVC g.asfalt çimentosu, 5ml PVC F g.asfalt çimentosu, 0,75 ml PVC -0,25 ml Borik asit g.asfalt çimentosu, 1,5 ml PVC 0,5 ml Borik asit g.asfalt çimentosu, 2,25ml PVC 0,75 ml Borik asit g.asfalt çimentosu, 3 ml PVC 1 ml Borik asit g.asfalt çimentosu, 3,75 ml PVC 1,25 ml Borik asit Mukavemet testi: Hazırlanan D,E ve F numuneleri kuruduktan sonra birer tanesi alınarak, 24 saat tuzlu suda bekletildi ve numuneler üzerine belirli mesafelerden 50 g lık, 100 g lık,500 g lık ve 1000 g lık ağırlıklar düşürülerek kırılmaları incelendi.en düşük ağırlıkta kırılan karışımın mukavemetinin az olduğuna karar verildi. Sıcaklığa karşı dayanıklılık testi: Kapların içine doldurulmuş olan tüm numuneler aynı koşullarda 24 saat kurutuldu.kalıplardan çıkarılan karışımlar oda sıcaklığından başlanarak belirli zaman aralıklarında sıcaklık 5 0 C artırılarak asfaltın çözülmesi incelendi. Tuzlu suda bekletme:hazırlanan D,E ve F numuneleri kuruduktan sonra birer tanesi alınarak, 24 saat tuzlu suda bekletildi. 4

5 ÇALIŞMA TAKVİMİ: Yapılacak işler AÇ : Asfalt çimentosu PVC : Polivinilklorür BA : Borik asit P : Presleme MT : Mukavemet testi K : Karıştırma SDT : Sıcaklığa karşı dayanıklılık testi TSB : Tuzlu suda bekletme ÇARŞAMBA PERŞEMBE CUMA AÇ K- P TSB SDT AÇ K- P TSB MT AÇ-PVC ( 1ml) K- P TSB SDT AÇ-PVC ( 1ml ) K- P TSB MT AÇ-PVC ( 2ml ) K- P TSB SDT AÇ-PVC ( 2ml) K- P TSB MT AÇ-PVC ( 3ml) K- P TSB SDT AÇ-PVC ( 3ml ) K- P TSB MT AÇ-PVC ( 4ml ) K- P TSB SDT AÇ-PVC ( 4ml ) K- P TSB MT AÇ-PVC ( 5ml ) K- P TSB SDT AÇ-PVC ( 5ml ) K- P TSB MT AÇ-PVC/BA(1ml) K- P TSB SDT AÇ-PVC/BA(1ml) K- P TSB MT AÇ-PVC/BA(2ml) K- P TSB SDT AÇ-PVC/BA(2ml) K- P TSB MT AÇ-PVC/BA(3ml) K- P TSB SDT AÇ-PVC/BA(3ml) K- P TSB MT AÇ-PVC/BA(4ml) K- P TSB SDT AÇ-PVC/BA(4ml) K- P TSB MT AÇ-PVC/BA(5ml) K- P TSB SDT AÇ-PVC/BA(5ml) K- P TSB MT PROJE RAPORLAMA PROJE TESLİM YAPILACAK ÇARŞAMBA PERŞEMBE İŞLER AÇ K P SDT AÇ-PVC K P SDT AÇ-PVC/BA K P SDT PROJE RAPORLAMA CUMA PROJE TESLİM 5

6 BULGULAR: Sıcaklığa karşı dayanıklılık testi: Sıcaklığa karşı dayanıklılık testine göre A,B ve C numunelerinden katkısız asfaltın daha önce kenarlarından çözüldüğü, PVC/BA katkılı asfaltın sonra, PVC katkılı asfaltında daha sonra çözüldüğü görüldü. Şekil 2 ( Test öncesi) Şekil 3 (Test sonrası ) Sıcaklık ( oc ) Zaman ( dakika ) Katkısız AC PVC Katkılı AC PVC / BA Katkılı AC ( ) :Yumuşama var ( ) : Yumuşama yok 6

7 Alınan D,E ve F numunelerinden birer tanesi tuzlu suda bekletildikten sonra sıcaklığa karşı dayanıklılık testine göre; katkısız asfalt, PVC katkılı ve PVC/BA katkılı numunelerinin önce yumuşadığı görüldü.pvc katkılı 4-5 numunelerinin ise daha sonra yumuşadığı görüldü. Şekil 4 ( Test öncesi ) Sıcaklık ( C ) Zaman ( dakika ) Katkısız AC PVC Katkılı AC ( 1. numune ) PVC Katkılı AC( 2. numune ) PVC Katkılı AC( 3. numune ) PVC Katkılı AC( 4. numune ) PVC Katkılı AC( 5. numune ) PVC / BA Katkılı AC( 1. numune ) PVC / BA Katkılı AC( 2. numune ) PVC / BA Katkılı AC( 3. numune ) PVC / BA Katkılı AC( 4. numune ) PVC / BA Katkılı AC( 5. numune ) Şekil 5 ( Test sonrası ) ( ) :Yumuşama var ( ) : Yumuşama yok

8 Mukavemet testi: Mukavemet testi sonucuna göre PVC katkılı 4 ve 5 numunelerinin uygulanan kuvvete karşı daha iyi dayanım gösterdiği görüldü. Şekil 6 ( Test sonrası ) AC PVCAC1 PVCAC2 PVCAC3 PVCAC4 PVCAC5 PVC/BAAC1 PVC/BAAC2 PVC/BAAC3 PVC/BAAC4 PVC/BAAC5 Doğu Batı Kuzey 3-B Sütun 4 3-B Sütun 5 3-B Sütun 6 3-B Sütun 7 3-B Sütun 8 3-B Sütun 9 3-B Sütun 10 3-B Sütun 11 Şekil-7-Mukavemet test sonuçları 8

9 SONUÇ VE ÖNERİ: PVC katkılı asfalt çimentosunun ; katkısız asfalt çimentosuna ve PVC/BA katkılı asfalt çimentosuna göre sıcaklığa karşı daha dayanıklı olduğu tespit edildi.pvc yarı kristalin bir polimer olduğundan hem erime hem yumuşama sıcaklığı gösterir.polimerlerin yumuşama sıcaklığı da molekül ağırlığı arttıkça artar ve belli bir molekül ağırlığı değerinden sonra sabit kalır.kullandığımız polimerin yumuşama sıcaklığı 80 C olduğundan sistemin sıcaklığı arttıkça malzemenin içerisindeki polimer plastik forma dönüşmekte ve malzemenin yüzeyini film şeklinde kaplamaktadır.deneylerin polimer karışımlı asfalt materyalinin katkısız asfalt materyaline karşın daha dayanıklı olduğunu gösterdi. Borik asit/pvc katkılı asfalt malzemelerinde PVC gibi iyi sonuçlar gözlenmedi.çünkü bunların karışımı homojen bir faz oluşturmadığından asfalt ile iyi bir etkileşim gerçekleşmedi..mukavemet testi sonucu da bunu doğruladı. Bu sonuçlara dayanarak asfalt malzemesinin içerisine belirli oranlarda PVC katılarak hazırlanan materyalin hem termal kararlılığı hem de mekanik direnci katkısız asfalta nazaran daha iyi olduğundan asfalt üretiminde bu tür polimerik malzemeler kullanılabilir. TEŞEKKÜR: Projenin gerçekleşmesini sağlayan Doç. Dr. Mehmet AY a, Danışmanımız İsmet KAYA ya, çalışmalarımız süresince danışmanlık ve sunumlarıyla bizleri aydınlatan öğretim üyelerimize,çalışmalarımızda her türlü desteği ve morali veren Dr. Gülen TÜRKER ve Semra KOÇA ya, Çalıştaya katılan tüm kimya öğretmenlerine, Çanakkale Fen Lisesi yönetici ve yardımcı personeline çok teşekkür ederiz. KAYNAKÇA: Argun TUNÇ, Yol Malzemeleri ve Uygulamaları,Temmuz araştırmalar.com/e.eğitim/yapı 5. coban.com 9

Benzer belgeler

Zeyfiye TEZEL Mehmet KARACADAĞ

PROJENİN ADI: POLİMER KATKILI ASFALT ÜRETİMİNİN ARAŞTIRILMASI Zeyfiye TEZEL Mehmet KARACADAĞ ( Kimya Bilim Danışmanlığı Çalıştayı Çalışması 29 Ağustos-9 Eylül 2007) Danışman: Doç.Dr. İsmet KAYA 1 PROJENİN