Değişik Şartlarda Hazırlanmış SBS Modifiyeli Bitümün Viskozitesinin Yapay Sinir Ağları ile Modellenmesi



Benzer belgeler
Journal of Engineering and Natural Sciences Mühendislik ve Fen Bilimleri Dergisi

Asfaltitin Bitüm ve Bitümlü Sıcak Karışımların Mekanik Özelliklerine Etkisi *

Cilt 23, No 4, , 2008 Vol 23, No 4, , 2008

FARKLI PENETRASYON DERECELERİNE SAHİP ASFALT ÇİMENTOLARININ KALICI DEFORMASYONA KARŞI DAYANIMLARININ VE İŞLENEBİLİRLİKLERİNİN İNCELENMESİ

SAF VE SBS MODİFİYELİ BİTÜMLÜ BAĞLAYICILARIN KISA DÖNEM YAŞLANMADAN SONRAKİ ÖZELLİKLERİNİN İKİ FARKLI YAŞLANDIRMA YÖNTEMİ KULLANILARAK İNCELENMESİ

Journal of Engineering and Natural Sciences Mühendislik ve Fen Bilimleri Dergisi. Mehmet YILMAZ*, Baha Vural KÖK, Özge ERDOĞAN YAMAÇ

YÜZEY AKTİVASYONLU GERİ DÖNÜŞTÜRÜLMÜŞ YÜKSEK YOĞUNLUKLU POLİETİLENİN BİTÜM MODİFİKASYONUNDA KULLANILMASI

POLYESTER REÇİNENİN BİTÜMLÜ BAĞLAYICILARIN YÜKSEK SICAKLIK PERFORMANS SEVİYESİ ÜZERİNDEKİ ETKİSİ 1. Perviz AHMEDZADE*, Mehmet YILMAZ, Mesude YILMAZ

Sivas Divriği Çelik Cürufunun Bitümlü Sıcak Karışımlarda Kullanılabilirliliği

Journal of Engineering and Natural Sciences Mühendislik ve Fen Bilimleri Dergisi

ÇİMENTO BASMA DAYANIMI TAHMİNİ İÇİN YAPAY SİNİR AĞI MODELİ

POLİTETRAFLORETİLEN BİLEŞİĞİNİN BİTÜMÜN REOLOJİK ÖZELLİKLERİNE ETKİSİ

POLİTETRAFLORETİLEN BİLEŞİĞİNİN BİTÜMÜN REOLOJİK ÖZELLİKLERİNE ETKİSİ

Asfalt Betonun Fiziksel Özelliklerinde Darbeli Sıkıştırmanın Etkisi

ISSN : rnamli@firat.edu.tr Elazıg-Turkey SBS TÜRÜ POLİMERLERİN SICAK ASFALT KARIŞIMINDA KATKI OLARAK KULLANILMASI

Ferrokrom Cürufu Kullanımının Bitümlü Sıcak Karışımların Mekanik Özelliklerine Etkisi

BİTÜM VE BİTÜMLÜ KARIŞIMLARIN PERFORMANS ÖZELLİKLERİNİN ORGANİK ESASLI ÇİNKOFOSFAT BİLEŞİĞİ İLE GELİŞTİRİLMESİ

Cam Elyaf Katkılı Betonların Yarmada Çekme Dayanımlarının Yapay Sinir Ağları İle Tahmini

Prof.Dr. ŞEREF ORUÇ ÖZGEÇMİŞ DOSYASI

Ders Kodu Ders Adı İngilizce Ders Adı TE PR KR AKTS Ders Kodu Ders Adı İngilizce Ders Adı TE PR KR AKTS

Farklı Tasarım Yöntemlerine Göre Hazırlanmış Asfalt Beton Numunelerinin Rijitliği

Murat Yavuz Solmaz Accepted: January ISSN : mysolmaz@firat.edu.tr Elazig-Turkey

Geriye Yayılım ve Levenberg Marquardt Algoritmalarının YSA Eğitimlerindeki Başarımlarının Dinamik Sistemler Üzerindeki Başarımı. Mehmet Ali Çavuşlu

BİTÜMÜN ÖZELLİKLERİNİN ORGANİK ESASLI MAGNEZYUM KATKI MADDESİ İLE GELİŞTİRİLMESİ

Siyah Karbonun Bitümün Tekerlek İzi Dayanımı Üzerindeki Etkisi

TÜRKİYE DE SATHİ KAPLAMALARDA KULLANILAN BİTÜMLERİN PERFORMANS SINIFLARININ BELİRLENMESİ

Polipropilen Fiberlerin Bitümlü Sıcak Karışımlarda Katkı Malzemesi Olarak Kullanımı

Sıkıştırılmış Asfalt Betonun Bitüm Yüzdesinin Tayini

Prof.Dr. ŞEREF ORUÇ ÖZGEÇMİŞ DOSYASI

PSM 11 PEM YAKIT HÜCRELERİNİN YAPAY SİNİR AĞLARI İLE MODELLENMESİ

Bitümlü Karışımlar. Prof.Dr.Mustafa KARAŞAHİN

Superpave Sisteminde Bölge Meteorolojik Hava Verileri Kullanılarak Performans Dereceli (PG) bağlayıcı sınıfı seçimi

ÖZGEÇMİŞ. Derece Alan Üniversite Yıl. Teknik Eğitim Fakültesi, Makina Eğitimi. Fen Bilimleri Enstitüsü, Makina Eğitimi A.B.

T.C. ERCİYES ÜNİVERSİTESİ FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ İNŞAAT MÜHENDİSLİĞİ (Y.L.) PROGRAMI EĞİTİM ÖĞRETİM YILI DERS KATALOĞU

Plastik Enjeksiyon Kalıplarında Kalıplama Parametrelerinin Bulanık Mantık ile Modellenmesi

*İdari görevi. *İletişim Bilgileri

Polipropilen Lifli Betonların Yüksek Sıcaklık Sonrası Basınç Dayanımlarının Yapay Sinir Ağları ile Tahmini

Ö Z G E Ç M İ Ş. 1. Adı Soyadı: Mustafa GÖÇKEN. 2. Doğum Tarihi: 12 Haziran Unvanı: Yrd. Doç. Dr. 4. Öğrenim Durumu: Ph.D.

Journal of Engineering and Natural Sciences Mühendislik ve Fen Bilimleri Dergisi

INS7.. Seçmeli Ders INS797* Yüksek Lisans Seminer INS7.. Seçmeli Ders INS798* Yüksek Lisans Uzmanlık Alanı

ATIK LASTİK KATKISININ SICAK ASFALT ÖZELLİKLERİNE ETKİSİ EFFECT OF WASTE TIRE ADDITIVES ON HOT MIX ASPHALT PROPERTIES

SBS TÜRÜ POLİMERLERİN SICAK ASFALT KARIŞIMINDA KATKI OLARAK KULLANILMASI

Abs tract: Key Words: Meral ÖZEL Nesrin İLGİN

Geri Dönüştürülmüş Atık Polipropilenin Bitümlü Bağlayıcılarda Kullanılması *

YAPAY SİNİR AĞLARI YÖNTEMİ İLE PAFTALARININ SAYISALLAŞTIRILMASI ARTIFICIAL NEURAL NETWORKS METHOD FOR MAP DIGITIZATION

Beton Mekanik Özelliklerinin Taze Beton Özelliklerinden Yararlanılarak Yapay Sinir Ağları İle Tahmini ÖZET

YARASA VE ÇİFTLİK GÜBRESİNİN BAZI TOPRAK ÖZELLİKLERİ ve BUĞDAY BİTKİSİNİN VERİM PARAMETRELERİ ÜZERİNE ETKİSİ

TERMOPLASTİK POLİMERLERİN SÜRTÜNME KARIŞTIRMA NOKTA KAYNAĞINA BAKALİT ARA TABAKA TOZUNUN ETKİSİ

ÖZGEÇMİŞ Prof. Dr. ALİ BOZTUĞ

TUĞLA VE KİREMİT FABRİKALARININ HAVA KİRLİLİĞİNE KATKILARININ YAPAY SİNİR AĞI MODELLEMESİ İLE ARAŞTIRILMASI

ÖZGEÇMİŞ ALİ ÇAKIR. Malzeme Bilimi ve Mühendisliği Bölümü. Çayırova Kampüsü. Gebze/KOCAELİ KİŞİSEL BİLGİLER. Doğum Tarihi: 18 Mayıs 1989

ÖZGEÇMİŞ ALİ ÇAKIR. Malzeme Bilimi ve Mühendisliği Bölümü. Çayırova Kampüsü. Gebze/KOCAELİ KİŞİSEL BİLGİLER. Doğum Tarihi: 18 Mayıs 1989

SHINGLE ATIKLARININ ASFALT BETONU KAPLAMALAR İÇERİSİNDE KULLANIMININ ARAŞTIRILMASI

ATAKTİK POLİPROPİLENİN MALEİK ANHİDRİD İLE MODİFİKASYONU

Derin Çekme İşlemi Üzerine Kalıp Geometrisinin Etkisinin Sonlu Elemanlar Analizi

YAPAY SĠNĠR AĞLARININ EKONOMĠK TAHMĠNLERDE KULLANILMASI

T.C. İZMİR KÂTİP ÇELEBİ UNIVERSITY FACULTY OF ENGINEERING AND ARCHITECTURE DEPARTMENT OF CIVIL ENGINEERING. Course Name T P L ECTS

English for Academic Reading & Speaking I İngilizce Akademik Okuma ve Konuşma I. Introduction to Civil Engineering İnşaat Mühendisliğine Giriş

ÇİNKO KATKILI ANTİBAKTERİYEL ÖZELLİKTE HİDROKSİAPATİT ÜRETİMİ VE KARAKTERİZASYONU

SICAKLIK VE ENTALP KONTROLLÜ SERBEST SO UTMA UYGULAMALARININ KAR ILA TIRILMASI

Asfalt film kalınlığının bitümlü karışımların yaşlanmasına etkisi

ANKARA ÜNİVERSİTESİ A ÖĞRENCİ İŞLERİ DAİRE BAŞKANLIĞI

İNŞAAT MÜHENDİSLİĞİ YÜKSEK LİSANS PROGRAMI AKIŞ DİYAGRAMI

ÇELİK LİFLERİN TAZE BETON ÖZELLİKLERİNE ETKİSİ EFFECT OF STEEL FIBERS ON FRESH CONCRETE PROPERTIES

AHMET BEŞER KIZILKANAT

ÖZGEÇMİŞ. Derece Alan Üniversite Yıl

İki Aşamalı Karıştırma Yönteminin Bitümlü Sıcak Karışımların Mekanik Özelliklerine Etkisi

DOKUMA BAZALT-CAM VE FINDIK KABUĞU TAKVİYELİ POLİMER KOMPOZİTLERİNİN EĞİLME DAYANIMI VE ISI GEÇİRGENLİKLERİNİN İNCELENMESİ

Kompozit Malzemeler. Tanım:

AKARSULARDA KİRLENME KONTROLÜ İÇİN BİR DİNAMİK BENZETİM YAZILIMI

SOFTWARE ENGINEERS EDUCATION SOFTWARE REQUIREMENTS/ INSPECTION RESEARCH FINANCIAL INFORMATION SYSTEMS DISASTER MANAGEMENT INFORMATION SYSTEMS

BAŞKENT ÜNİVERSİTESİ FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ BENZER SÜREÇLERDE ÜRETİLEN ÜRÜNLER İÇİN YAPAY ZEKA İLE ZAMAN TAHMİNİ SONER ŞÜKRÜ ALTIN

Hitit Üniversitesi, Mühendislik Fakültesi, Kimya Mühendisliği Bölümü, 19030,ÇORUM

Düzce Üniversitesi Bilim ve Teknoloji Dergisi

Dersin Adı Dersin İngilizce Adi Seçmeli / Zorunlu. Tez Çalışması Thesis Zorunlu Computer Applications in Civil Engineering

BSK Kaplamalı Yollarda Bozulmalar P R O F. D R. M U S T A F A K A R A Ş A H İ N

DOİ: /fmbd Araştırma Makalesi / Research Article Atık Lastik ve Cam Lif ile Modifiye Edilmiş Bitümün Asfalt Betonu Performansına Etkileri

Bitüm Emdirilmiş Atık Mukavva Levhaların Asfalt Betonunda Kullanılabilirliğinin Araştırılması

Yüksek Modifiyeli Asfalt (HiMA, Highly Modified Asphalt) Asfalt Yol Tasarımında Yeni Nesil Uygulama

BETON YOL KAPLAMALARINDA VAKUM UYGULAMASI ÜZERİNE BİR ÇALIŞMA

ELDAŞ Elektrik Elektronik Sanayi ve Tic.A.Ş.

Halil Karakoç a, Hanifi Çinici b,ramazan Çıtak c

Asfalt Betonu Kaplamaların Farklı Sıcaklıklarda Dayanımı

ÖZGEÇMİŞ. Derece Alan Üniversite Yıl. OrtaöğretimMatematikEğitimi BoğaziciÜniversitesi 2007

SÜREKLİ DOĞAL GERİLİM VERİLERİNİN YAPAY SİNİR AĞLARI İLE DEĞERLENDİRİLMESİ, DEPREM ve YAĞIŞLARLA İLİŞKİSİ

ÖZGEÇMİŞ VE ESERLER LİSTESİ

Improvement of bitumen performance properties with nano magnesium spinel and colemanite

Yapay Sinir Ağları. (Artificial Neural Networks) DOÇ. DR. ERSAN KABALCI

ÇEVRESEL TEST HİZMETLERİ 2.ENVIRONMENTAL TESTS

Faz Malzeme Oranının Polimer Beton Özellikleri Üzerindeki Etkisinin Araştırılması

Kompozit Malzemeler. Tanım:

43. Cilt Konu Dizini / Subject Index for Volume 43

ÖZGEÇMİŞ. Yardımcı Doçentlik Tarihi : (İstanbul Yeni Yüzyıl Üniversitesi) (İstanbul Gelişim Üniversitesi)

Arş. Gör Mehmet AYVAZ

TÜRKİYE BİTÜMLERİNİN PERFORMANS SINIFLARININ BELİRLENMESİ

MİKROŞERİT HAT ENDÜKTANS BÜYÜKLÜĞÜNÜN BİLGİ TABANLI YAPAY SİNİR AĞLARI ile MODELLENMESİ

FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ BİLGİSAYAR MÜHENDİSLİĞİ ANABİLİM DALI YÜKSEK LİSANS-DOKTORA PROGRAMI EĞİTİM-ÖĞRETİM YILI GÜZ DÖNEMİ

Zeki Optimizasyon Teknikleri

FARKLI YÖNLERDEN ALINAN BETON KAROT NUMUNELERİN BASINÇ DAYANIMLARININ ALTERNATİF BİR YÖNTEMLE TAHMİNİ

Granüler Temel Tabakasının Mekanik Davranışına Sıkıştırma Yöntemleri ve Agrega Özelliklerinin Etkisi *

Transkript:

6 th International Advanced Technologies Symposium (IATS 11), 16-18 May 2011, Elazığ, Turkey Değişik Şartlarda Hazırlanmış SBS Modifiyeli Bitümün Viskozitesinin Yapay Sinir Ağları ile Modellenmesi B. V. Kök 1, M.Yılmaz 1, N. Kuloğlu 1, A.Şengür 2 1 Fırat Üniversitesi, Elazig /Turkiye bvural@firat.edu.tr 2 Fırat Üniversitesi, Elazig Modelling the Viscosity of SBS Modified Bitumen Prepared at Different Conditions With Artificial Neural Networks Abstract While the polymer modified bituminous binders exhibit excellent properties than pure binder they induce an increase in their viscosities. The viscosity of the bituminous binders is an indicator of the high temperature flow characteristic. The high temperature viscosity of the binders used for determining the under fluidity during the pumping and mixing, and for determining the mixing and compaction temperatures of the bituminous hot mixtures. The modified bitumen also can exhibit different reological properties according to preparation method. In this study the high temperature viscosity values of bitumen including 4% styrene-butadienestyrene (SBS) and prepared with different mixing time, temperature and rate were determined and also modelled with artificial neural networks. Tangent sigmoid, linear activation function and Levenberg-Marquart back propagation-learning algorithm was used for the hidden layer, output layer and learning of the model constructed in MATLAB respectively. 0.92 high correlation rate between the predicted and actual data was obtained with the model. Therefore the obtained model provides to overcome the exponentional experiment number occurring with the increase of mixing parameters and provides how the field conditions will be obtained at laboratory. Keywords Viscosity, modified bitumen, mixing conditions, artificial neural network. G I. GİRİŞ ünümüzde taşıt endüstrisinde meydana gelen hızlı gelişmeler nedeni ile asfalt kaplamalı yollar önemli derecede artan trafik yüklerine maruz kalmaktadır. Bu yükler olumsuz çevresel koşullarla birleşerek üst yapıda hızlı bir bozulma meydana getirerek üst yapının hizmet kabiliyetini beklenenden daha hızlı bir şekilde azaltmaktadır. Asfalt kaplamaların özelliklerini iyileştirerek üstyapının performansını arttırmak amacıyla katkı maddeleri kullanılmaktadır. Katkı maddeleri bitümlü bağlayıcıyla karıştırılabildiği gibi doğrudan karışıma da eklenebilmektedir [1]. Bitüme ilave edilen katkı maddeleri içerisinde en fazla polimer türü malzemeler kullanılmaktadır [2]. Stiren-butadienstiren (SBS), etilen-vinil-asetat (EVA), stiren-etilen-butilenstiren (SEBS), polietilen (PE) ve polipropilen (PP), polivinilklorid (PVC) gibi polimerler, bitümlü sıcak karışımlarda denenmiş ve stabilite, nem hasarına karşı dayanım, yorulma dayanımı gibi birçok parametresini olumlu yönde etkilediği belirlenmiştir [3-5]. Bitümlü bağlayıcının polimerler ile karıştırılma işlemi bağlayıcının mühendislik özellikleri bakımından oldukça önemli bir yer tutmaktadır. Bitümlü bağlayıcının polimerlerle modifikasyonu işleminde karıştırma aracına, zamana ve sıcaklığa bağlı olarak bitümün fiziksel ve kimyasal yapısında değişiklikler meydana gelmektedir. İstenilen özelliklerde ve stabil kompozisyonda bir modifikasyon elde etmek bu üç faktöre bağlıdır. Birçok polimer, bitüm içinde bazı sıcaklıklarda çözülememekte ve kümeler halinde dağılmakta ve iyi bir bağ kurulamamaktadır. Bir çok çalışmada değişik hız ve sıcaklıklar dikkate alınarak polimer modifikasyonu yapılmış ve farklı sonuçlar elde edilmiştir. Lepe [6], bitüm modifikasyonunda değişik hızları (1200, 8200 rpm) denemiş sonuçta yüksek karıştırma hızının stabil bir karışım elde etmede önemli olduğu ancak bu işlemin bitümün yaşlanmasına neden olarak reolojik özelliklerinin değişeceğine işaret etmiştir. Giuliani [7], polimer modifikasyonunda 500 ml alimimyum kaplara 250-260 gr asfalt koyarak 180 C sıcaklıkta ve rpm hızda karıştırma yapmıştır. Ouyang [8], SBS modifikasyonunu, bağlayıcı ve polimeri 170 C sıcaklıkta rpm hızda 25 dakika karıştırarak yapmıştır. Mouillet [9], SBS ve EVA modifikasyonlu bağlayıcıyı, 180 C sıcaklıkta 300 rpm hızda 2 saat karıştırarak hazırlamıştır. Larsen [10], farklı asfalten oranlarına sahip iki bağlayıcının SBS ile modifikasyonunda 4200 rpm ve 5800 rpm hızlarda ve farklı sürelerde karıştırma yapmış, bağlayıcıların 90 dakika ve 120 dakika sürelerde maximum viskoziteye sahip olduğunu belirtmiştir. Haddadi [11], bitüm modifikasyonunda karıştırma süre ve sıcaklığın önemli olduğunu belirtmiş ve EVA modifikasyonunda 300 rpm hız ve 180 C sıcaklığı esas almıştır. Karıştırma süresinin artması ile bağlayıcıların penetrasyon derecelerinin düştüğü ve 4 saat sonra sabit bir değere ulaştığını belirtmiştir. Yılmaz [12], SBS modifiyeli bağlayıcıların yüksek sıcaklık performans seviyesinin 150

B. V.Kök, M.Yılmaz, N.Kuloğlu, A.Şengür incelendiği çalışmasında, modifikasyon işleminde 500 rpm hız, 170 C sıcaklık ve 90 dakika karıştırma prosedürünü esas almıştır. Navarro [13], farklı SBS oranlarını dikkate alarak farklı sıcaklık ve karıştırma hızlarında bitüm modifikasyonu yapmış ve düşük polimer içeriğinde 180 C ve 1200 rpm hızda homojen bir dağılımın meydana geldiğini yüksek polimer içeriğinde ise bunun tersi olabileceğine işaret etmiştir. Günümüzde bitüm ve bitümlü sıcak karışımların modellenmesi ile ilgili sınırlı sayıda çalışma bulunmaktadır. Özşahin ve Oruç [14] emülsifiye asfaltların esneklik modülünü tahmin etmede yapay sinir ağlarını (YSA) kullanmışlardır. Far ve diğ. [15] bitümlü sıcak karışım tabakalarının dinamik modüllerini yüksek bir hassasiyetle YSA ile modellemişlerdir. Bitümün viskozitesini tahmin etmede istatistiksel ve YSA yöntemlerinin kullanıldığı çalışmada, YSA nın istatistiksel yöntemden daha iyi sonuç verdiği belirtilmiştir [16]. Bu çalışmada modifiye bitüm hazırlanmasında kullanılan değişik yöntemlerin bitümün viskozitesini nasıl etkilediği araştırılmış ve yapay sinir ağları ile modellenmiştir. II. MODİFİYE BİTÜMÜN HAZIRLANIŞI SBS in bitüme ne oranda katılacağı tamamen uygulama bölgesi iklim ve trafik şartlarına ve kullanılan bitümün özelliklerine bağlıdır. Burada amaç bitüm içinde sürekli bir polimer fazı oluşturmaktır. Uygulamada en çok %4-%6 oranında kullanılmaktadır. Bu çalışmada TÜPRAŞ rafinerisinden temin edilen B 160/220 sınıfı asfalt çimentosu saf bağlayıcı olarak seçilmiştir. Bitüm modifikasyonunda ise Shell Bitumen şirketi tarafından üretilen ve stiren-butadienstiren (SBS) blok kopolimer ihtiva eden KRATON D 1101 kullanılmıştır. Karışımdaki SBS içeriği, karıştırma tekniğindeki parametrelerin detaylı incelenebilmesi, polimer içeriğinin değişmesinden dolayı farklılık göstermemesi için %4 oranında sabit tutulmuştur. B 160/220 bağlayıcısının %4 SBS ile modifikasyonunda 500, 1000 ve devir/dakika olmak üzere üç farklı karıştırma hızı; 30, 60 ve 120 dakika olmak üzere üç farklı karıştırma süresi; 170, 180 ve 190 o C olmak üzere üç farklı karıştırma sıcaklığı ele alınarak 27 değişik kombinasyon oluşturulmuştur. Çalışmada hızı 0- devir/dakika aralığında ayarlanabilen hassas karıştırıcı (Şekil 1) kullanılmıştır. III. DÖNEL VİSKOZİMETRE DENEYİ Dönel vizkozimetre (RV) deneyi, bitümlü bağlayıcıların yüksek sıcaklıktaki akışkanlık karakteristiklerini belirlemek amacıyla uygulanmaktadır. Bu amaçla AASHTO TP48 standardına uygun olarak Brookfield Viskozimetresi kullanılmaktadır (Şekil 2). Bağlayıcıların yüksek sıcaklık vizkozite değerleri, pompalama ve karıştırma sırasında bağlayıcıların yeterince akışkan olduklarının tespiti amacıyla belirlenmektedir. Deneyde, bağlayıcı içerisinde 20 rpm hızla dönen bir milin, dönmeye karşı gösterdiği direnç ile viskozite değerleri elde edilmektedir. Orijinal bağlayıcılar üzerinde uygulanan RV deneyinde 135 C deki viskozite değerlerinin 3 Pa.s yi ( cp) aşmaması istenmektedir [17,18]. Dönel viskozimetre aynı zamanda bitümlü sıcak karışımların karıştırma ve sıkıştırma sıcaklıklarını seçmek amacıyla viskozite değerlerine karşılık gelen sıcaklık aralıklarını belirlemek amacıyla kullanılmaktadır [19]. Şekil 2: Brookfield DV-III Ultra Dönel Viskozimetresi Şekil 1: Modifiye Bitüm Karıştırma Sistemi Bu çalışmada 27 farklı şekilde hazırlanmış modifiye bitümün 135 C deki viskoziteleri tespit edilmiştir. Şekil 3-5 te farklı sürelerde, hızlarda ve sıcaklıklarda hazırlanmış bitümlerin viskozitelerindeki değişim görülmektedir. 151

Viskozite (cp) Viskozite (cp) Viskozite (cp) Değişik Şartlarda Hazırlanmış SBS Modifiyeli Bitümün Viskozitesinin Yapay Sinir Ağları ile Modellenmesi 500 1000 olduğu tespit edilmiştir. Ele alınan faktörler içerisinde viskozite üzerinde en etkisiz parametrenin karıştırma sıcaklığı olduğu görülmektedir. Ancak sadece 190 C karıştırma sıcaklığı yüksek karıştırma hızı ve süresinde çok etkili olmaktadır. Tablo 1 de bağlayıcıların viskozitelerinde meydana gelen değişim verilmiştir. Şekil 3: Katkılı bağlayıcının 30 dakika karıştırma süresinde 500 1000 Şekil 4: Katkılı bağlayıcının 60 dakika karıştırma süresinde 500 1000 Tablo 1: Bağlayıcıların viskozite değerleri (cp) Karıştırma Karıştırma Karıştırma süresi (dakika) sıcak. ( C) hızı(dev/dk) 30 (A) 60 (B) 120 (C) 500 (1) 1988 2200 170 1000 (2) 1988 2288 2862 (3) 2163 2738 500 (4) 1988 2013 2325 180 1000 (5) 1988 2300 2600 (6) 2288 2650 2850 500 (7) 2125 2225 2338 190 1000 (8) 2150 2225 2475 (9) 2375 2788 3700 Viskozitelerde değişik karıştırma şartlarında meydana gelen değişim iki sebepten kaynaklanmaktadır. Birincisi değişik karıştırma şartlarının, polimerin değişik oranlarda çözülmesini ve dağılmasını diğer bir ifade ile değişik polimerizasyon derecelerinin oluşmasıdır. İkincisi ise bağlayıcıda karıştırma esnasında terleme ve oksidasyon neticesinde meydana gelen değişimdir. Tablo 2 de karıştırma süre ve sıcaklığın artması ile dev/dk daki viskozitelerin 500 dev/dk. daki viskozitelere oranı incelendiğinde. Karıştırma süre ve sıcaklığın artması ile oranlarda düzenli bir artışın olmadığı görülmektedir. Bunun ise yukarıda belirtilen iki değişik sebepten kaynaklandığı düşünülmektedir. 120 dk ve 170, 180 C de karıştırma şartlarındaki viskozitelerin 60 dk. ve 170, 180 C de karıştırma şartlarındaki viskozitelerden düşük olması bu şartlarda polimerin özelliğini yitirdiği düşünülebilir. Buna karşın 120 dk. ve 190 C karıştırma şartlarında en yüksek olan viskozite değerinin ise aşırı terleme ve oksidasyon sonucu meydana gelen sertleşmeden kaynaklandığı düşünülmektedir. Bu sonuçlara göre B160/220 bağlayıcısının %4 SBS ile modifikasyonunda en iyi karıştırma şartlarının 180 C, 1000 devir ve 60 dk. olduğu tespit edilmiştir. Şekil 5: Katkılı bağlayıcının 120 dakika karıştırma süresinde SBS katkılı bağlayıcının viskozite değerinin 30 dk. karıştırma süresinde sıcaklığın artması ile 500 ve 1000 dev/dk karıştırma hızında viskozitenin değişmediği ancak 60 dk. ve 120 dk. karıştırma sürelerinde 500 dev/dk ile 1000 dev/dk. karıştırma hızlarındaki viskozite değerleri arasında da fark Tablo 2: Bağlayıcıların viskozite oranları (%) (A3 /A1) 8,8 (B3/B1) 25,0 (C3/C1) 24,4 (A6/A4) 15,0 (B6/B4) 31,6 (C6/C4) 22,5 (A9/A7) 11,7 (B9/B7) 25,3 (C9/C7) 58,2 IV. YSA İLE MODELLEME Yapay sinir ağları (YSA), biyolojik sinir ağları gibi yapay sinir hücrelerinin veya işlem elemanlarının bir araya 152

Gerçek Viskozite (cp). B. V.Kök, M.Yılmaz, N.Kuloğlu, A.Şengür gelmesinden oluşur. Her bir işlem elemanı Şekil 6 da görüldüğü gibi beş parçadan oluşur. Bunlar; girişler (X i ), ağırlıklar (W i ), toplama fonksiyonu, aktivasyon fonksiyonu (f) ve çıkıştır (V). 3900 3600 3300 2700 2400 2100 1800 Tahmin edilen Gerçek 0 2 4 6 8 10 12 14 16 Örbek sayısı Şekil 6: Yapay sinir hücresinin modeli. Şekil 7: YSA modeli ile elde edilen değerler ve gerçek değerler YSA hücresine birden fazla giriş gelmekte ve sadece tek çıkış üretilmektedir. Şekil 6 da verilmiş olan yapay sinir hücresine x 1, x 2, x 3,...x m giriş işaretleri, uygulanmaktadır. Her giriş işareti, w 1, w 2, w 3... w m ilgili ağırlık değerleriyle çarpılırken basit hücre modelinde, Net çıkısı denklem 1 ile, V çıkış ifadesi denklem 2 ile ifade edilebilir [20]. m u xiwi b i 1 (1) v f(u) (2) Bu çalışmada, yapay sinir ağları ile değişik şartlarda hazırlanmış SBS modifiyeli bitümün viskozitesinin modellenmesi gerçekleştirilmiştir. Kullanılan YSA modeli, üç katmanlı olup, giriş katmanında 3 nöron, gizli katmanda 5 nöron ve çıkış katmanında ise tek nöron bulunmaktadır. Gizli katmanda, Tanjant sigmoid ve çıkış katmanda ise lineer aktivasyon fonksiyonları kullanılmıştır. Öğrenme algoritması ise Levenberg-Marquart geriye yayılım algoritmasıdır. Verinin ikiye bölünebilmesi için ayrıca 190 C, dev./dk ve 90 dk karıştrma süresinde bir deney daha yapılarak toplam 28 veri elde edilmiştir. YSA nın modellenmesi için bu verilerin yarısı YSA nın eğitimde, diğer yarısı da modelin geçerliliğini test edilmesi için kullanıldı. Modellin test edilmesinde, ortalama karakök (RMS), korelasyon katsayısı (R 2 ) ve değişken katsayısı (COV) gibi değerlendirme kriterleri kullanıldı [21]. YSA modelinin oluşturulması MATLAB ortamında gerçekleştirildi. Elde edilen modelleme sonucu Şekil 7 de tahmin edilen veriler ile gerçek veriler arasındaki korelasyon ise şekil 8 de verilmiştir. Burada, sırası ile 0.0753 RMS, 0.9217 R 2 ve 11.3733 COV değerleri elde edilmiştir. 1000 500 0 R 2 = 0.9217 Tahmin edilen Şekil 8: Tahmin edilen değerler ile gerçek değerler arasındaki korelasyon V. SONUÇ Bu çalışmada B160/220 bağlayıcısının %4 SBS ile modifikasyonunda, üç farklı karıştırma sıcaklığı, üç farklı karıştırma süresi ve üç farklı karıştırma hızı olmak üzere toplam 27 farklı kombinasyon denenmiştir. Bu şekilde elde edilen modifiye bağlayıcıların 135 C deki dönel viskozite değerleri tespit edilmiştir. Deneyler sonucunda ele alınan parametreler içerisinde viskozite üzerinde en etkili parametrenin karıştırma hızı daha sonra ise karıştırma süresinin olduğu, sıcaklık artışının ise yüksek devir ve karıştırma süresinde ancak etkin olduğu tespit edilmiştir. En uygun karıştırma şartlarının 180 C, 60 dakika ve 1000 devir/dakika olduğu gözlenmiştir. Karıştırma hızının, süresinin ve sıcaklığın giriş parametreleri, viskozitenin çıkış olduğu, MATLAB ortamında oluşturulan model ile elde edilen verilerin gerçek değerlere çok yakın sonuçlar verdiği tespit edilmiştir. Modelde, gizli katmanda tanjant sigmoid çıkış katmanında lineer aktivasyon fonksiyonları, öğrenme algoritması olarak ise Levenberg-Marquart geriye yayılım algoritması kullanılarak tahmin edilen veriler ile gerçek veriler arasında 0.0753 ortalama karakök, 0.9217 korelasyon 153

Değişik Şartlarda Hazırlanmış SBS Modifiyeli Bitümün Viskozitesinin Yapay Sinir Ağları ile Modellenmesi katsayısı ve 11.3733 değişken katsayısı değerleri elde edilmiştir. Elde edilen model çok sayıda deney yapmadan değişik karıştırma şartlarında hazırlanmış modifiyeli bağlayıcıların viskozitelerini tahmin etme ve dolayısıyla işlenebilme ve pompalanabilme karakteristiklerini ve ayrıca içinde kullanıldıkları bitümlü sıcak karışımların karıştırma ve sıkıştırma sıcaklıklarını kolaylıkla belirleme imkanı sunmaktadır. KAYNAKLAR 1. Jones, R., (1990) Modifiers for Asphalt Concrete, Air Force Engineering and Service Center Project, No: ESL TR 88-32, p. 93. 2. Isacsson, U., Lu, X., (1995) Testing and Appraisal of Polymer Modified Road Bitumens State of the Art, Materials and Structures, 28, 139-159. 3. Isacsson, U., Lu, X., (1999) Characterization of Bitumens Modified with SEBS, EVA and EBA polymers, Journal of Materials Science, 34, 3737-3745. 4. Aglan, H., Othman, A., Figueroa, L. and Rollings, R., (1993) Effect of Styrene-Butadiene-Styrene Block Copolymer on Fatigue Crack Propagation Behavior of Asphalt Concrete Mixtures, Transportation Research Record, 1417, 178-186. 5. Yıldırım,Y., (2007) Polymer Modified Asphalt Binders, Construction and Building Materials 21, 66-72. 6. Lepe, A.P., Boza, F.J.M., Gallegos, C., Gonzalez, O., Munoz, M.E., Santamarı, A., Influence of the Processing Conditions on the Rheological Behaviour of Polymer-Modified Bitumen, Fuel 82 (2003) 1339 1348. 7. Giuliani, F., Merusi, F., Filippi, S., Biondi, D., Finocchiaro, M.L., Polacco, G., Effects of Polymer Modification on the Fuel Resistance of Asphalt Binders, Fuel, 2009 Artical in Press. 8. Ouyang, C., Wang, S., Zhang, Y., Yinxi Zhang. Preparation and Properties of Styrene-Butadiene-Styrene Copolymer/Kaolinite Clay Compound and Asphalt Modified With the Compound, Polymer Degradation and Stability 87 (2005) 309-317 9. Mouillet, V., Lamontagne, J., Durrieu, F., Planche, JçP., Lapalu. L., Infrared Microscopy İnvestigation of Oxidation and Phase Evolution in Bitumen Modified With Polymers, Fuel 87 (2008) 1270 1280 10. Larsen, D.O., Alessandrini, J.L., Bosch, A., Cortizo, M.S., Micro-Structural and Rheological Characteristics af SBS- Asphalt Blends During Their Manufacturing, Construction and Building Materials 2009, Artical in Press. 11. Haddadi, S., Ghorbel, E., Laradi, N., Effects of the manufacturing process on the performances of the bituminous binders modified with EVA, Construction and Building Materials 22 (2008) 1212 1219 12. Yılmaz, M., Kok B.V., Stiren-Butadien-Stiren Modifiyeli Bitümlü Bağlayıcıların Superpeve Sistemine Göre Yüksek Sıcaklık Performans Seviyesinin ve İşlenebilirliliğinin Belirlenmesi, Gazi Ünv.Müh.Mim.Fak.Der, 23 (4), 811-819, 2008. 13. Navarro, F.J., Partal, P., Boza, F.M., Gallegos, C., Effect of Composition and Processing on the Linear Viscoelasticity of Synthetic Binders, European Polymer Journal 41 (2005) 1429 1438 14. Ozsahin, T. S., & Oruc, S. (2008). Neural network model for resilient modulus of emulsified asphalt mixtures. Construction and Building Materials, 22, 1436 1445. 15. Far, S., Sadat, M., Shane, U. B., & Richard, K. Y. (2009). Application of artificial neural networks for estimating dynamic modulus of asphalt concrete. Transportation Research Board Annual Meeting, 09, 3799 16. Specht, L. P., Khatchatourian, O., Brito, L. A. T., & Ceratti, J. A. P. (2007). Modeling of asphalt-rubber rotational viscosity by statistical analysis and neural networks. Materials Research, 10(1), 69 74. 17. Zaniewski, J.P., Pumphrey, M.E., (2004), Evaluation of Performance Graded Asphalt Binder Equipment and Testing Protocol, Asphalt Technology Program, pp. 107. 18. McGennis, R.B., Shuler, S., Bahia, H.U., (1994), Background of Superpave Asphalt Bınder Test Methods, No. FHWA-SA-94-069, pp. 104. 19. Whiteoak, D. and Read, J., The Shell Bitumen Handbook, London, Thomas Telford Ltd., 464 p., 2003. 20. Haykin, S., Neural Networks, 1994, A Comprehensive Foundation, Macmillan College Publishing Comp. Inc. 21. Kok B.V., Yilmaz, M., Sengoz, B., Sengur, A., ve Avci, E., Investigation of complex modulus of base and SBS modified bitumen with artificial neural networks, Expert Systems with Applications, Volume 37,(12), pp. 7775-7780, 2010. 154