Burak KORZAY¹

Prof. Dr. Atakan AKSOY²

¹İstanbul Büyükşehir Belediyesi İSFALT AŞ Genel Müdürü, Selimiye Mah. Atölyeler Cad. No:8/2 34668 Üsküdar/İstanbul, Türkiye https://orcid.org/0000-0001-8401-2153

²Karadeniz Teknik Üniversitesi, İnşaat Mühendisliği Bölümü, Trabzon, Türkiye aaksoy@ktu.edu.tr https://orcid.org/0000-0001-5232-6465

Özet

Geri kazanılmış asfalt kaplamalar (RAP); parasal kazanımları, çevresel avantajları, depolama alanlarındaki atık birikiminin azalması, dayanıklılık ve uzun ömürlülük yönlerinin artırılarak yönetilebilmesi, yol kaplamaları dışında da kullanım alanları, doğal hammadde kaynaklarını koruması nedenleriyle üstünlüklere sahip bir alandır. İSFALT AŞ, RAP konusunu çok çeşitli performans ve kazanım yönleriyle ala almaktadır. Arge çalışmalarını bu alana odaklandırmıştır. %15-20 mertebelere kadar RAP rahatlıkla kullanılabilmektedir. Ancak üstün ekonomik kazanımlar elde etmek noktasında %50 ve daha yüksek orandaki RAP katkısı kullanımı belirtilen avantajları güçlendirecektir. Yaşlanmış RAP ve orijinal karışım arasındaki etkileşimin homojenlik derecesi ve uzun dönemli performansı, araştırılması gereken en önemli konudur. Özellikle; karışımlar heterojen olmasına karşın RAP ve orijinal karışım arasındaki karışım homojenliğinin sağlanabilmesi, özdeş performans düzeylerinin yakalanabilmesi önem taşımaktadır. Bu bakımdan çeşitli gençleştirici katkıların doğru kullanımı ve kalite kontrol anlamında doğru değerlendirilmesi önem taşıyan konudur. Yüksek oranda RAP katkıları ile tekerlek izi ve su hasarı yönlerinden önemli iyileşmeler sağlanabilmektedir. Bununla birlikte, gençleştirici katkıların RAP ve orijinal karışım arasındaki difüzyon geçiş hızını başarılı bir şekilde yönetebilmesi, karışım davranışını homojen karışım özelliğine dönüştürebilme başarısı, gençleştirici katkıların ve bileşiminde bulunan onarıcı katkıların karışımla etkileşim derecesi sorgulanmalıdır. Gençleştiricilerin özellikle ileri yorulma deneyleri ile karışım performansı üzerindeki etkileri ve çatlama konuları ayrıntılı ele alınmalıdır. İlk üretimde SBS içermeyen asfalt karışımların geri dönüşümü ile ilk üretimde SBS içeren RAP malzemenin kullanım pratiği ciddi derecede farklı olmaktadır. Bu alanda literatür yetersizdir. Türkiye’de RAP konusunun ele alınmasında ve başarım derecesinde, özellikle ilk üretimde SBS kullanılıp kullanılmadığı konusu sorgulanmalıdır. Yeni karışımda kullanılacak gençleştirici ve diğer katkılarla uyum noktasında, ilk karışımda SBS bulunması özellikle dikkat edilmesi gereken bir konudur. Bu çalışmada, esas anlamda bu yönlerle literatür incelemelerine yer verilmekte ve ulaşılan sonuçlar bir sentez olarak sonuçlar kısmında sunulmaktadır.

Rejuvenation of SBS Reclaimed Asphalt Pavements

Reclaimed asphalt pavements (RAP) is an area with superiorities due to its monetary gains, environmental advantages, reduction of waste accumulation in landfills, increased durability and longevity aspects, areas of use other than road pavements, and protection of natural raw material resources. İSFALT deals with RAP with a wide variety of performance and achievement aspects. It has focused its R&D studies on this field. RAP can be used easily up to 15-20% levels. However, at the point of achieving superior economic gains, the use of 50% or higher RAP contribution will strengthen the stated advantages. The degree of homogeneity and long-term performance of the interaction between the aged RAP and the original mixture is the most important issue to be investigated. Especially; although the mixtures are heterogeneous, it is important to ensure the homogeneity of the mixture between the RAP and the original mixture and to achieve identical performance levels. In this respect, the correct use of various rejuvenating additives and their correct evaluation in terms of quality control are important issues. Significant improvements can be achieved in terms of rutting and water damage with high RAP additives. However, the ability of rejuvenating additives to successfully manage the diffusion transition ratio between RAP and the original mixture, the success of transforming the mixture behavior into a homogeneous mixture, the degree of interaction of the rejuvenating additives and the restorative additives in its composition with the mixture should be questioned. The effects of rejuvenators on the performance of the mixture especially with advanced fatigue tests, and cracking issues should be discussed in detail. The recycling of SBS-free asphalt mixtures in the first production and the use of RAP material containing SBS in the first production are seriously different. The literature in this area is insufficient. In Turkey, it should be questioned whether SBS is used in the handling of RAP and its degree of performance, especially in the first production. In terms of compatibility with the rejuvenator and other additives to be used in the new mixture, the presence of SBS in the first mixture is an issue that needs special attention. In this study, literature reviews are mainly included in these aspects and the results are presented in the results section as a synthesis.

Anahtar Kelimeler: Asfalt kaplamalar, geri kazanılmış asfalt kaplama (RAP), gençleştirici, su hasarı, tekerlek izi, yorulma, SBS içeren RAP karışımlar

Abstract

Keywords: Asphalt pavements, reclaimed asphalt pavement (RAP), rejuvenator, water damage, rutting, fatigue, RAP mixes containing SBS

Geri kazanılmış asfalt kaplamanın (RAP) en yüksek miktar ve kalitede yeniden kullanımı, şu anda yol mühendisliği araştırmacılarının odak noktasıdır. Artan RAP kullanımı, içinde kırılgan yaşlanmış bağlayıcı bulunması nedeniyle birkaç olası kaplama problemine neden olabilir. Yöntemlerden biri, kimyasal fraksiyonlarını dengeleyerek RAP bünyesindeki bağlayıcıların orijinal özelliklerini eski haline getirmek için gençleştiriciler kullanmaktır. Gençleştiricilerle çeşitli RAP malzemeleri kullanıldığında istenmeyen sonuçlar söz konusu olabilmektedir. Artık ticari olarak temin edilebilen gençleştiricilerin çoğunun esas olarak sadece modifiye edilmemiş bağlayıcılar (RAP-UB) içeren RAP karışımları için etkili olduğu, ancak SBS ile modifiye edilmiş bağlayıcılar (RAP-SBS) içerenler için etkili olmadığı değerlendirilmektedir. Yaşlanma ve gençleştirme kimyası açısından modifiye edilmemiş ve SBS ile modifiye edilmiş bağlayıcılar arasındaki kritik farklılıklar ele alınmaktadır. Belirli gençleştirici türleri ve gençleştirme mekanizmaları ile parasal maliyet avantajları incelenmektedir. RAP-SBS'in yüksek kalitede gençleştirilmesinin, RAP-UB'ninkinden önemli farklılıklar gösterdiği görülmektedir. Sadece yaşlanmış bağlayıcının kimyasal fraksiyonunun yeniden ayarlanmasını değil aynı zamanda SBS degradasyon ürünlerinin yapısal yenilenmesinin de gerektiği sonucuna varılmıştır. Uygulayıcılar, büyük miktarlarda SBS ile modifiye edilmiş RAP içeren karışımlar tasarlarken bu farklılığı özellikle dikkate almalıdır [1].

Yaşlanmış bağlayıcıların düşük çatlama performansı nedeniyle, yol kaplamalarında geri kazanılmış asfalt kaplamanın (RAP) kullanımı sınırlıdır. Daha yüksek bir RAP yüzdesi uygularken, bir gençleştirici kullanılması gereklidir. Öte yandan, gençleştiricinin olumsuz yumuşatma etkisi, kaplamanın tekerlek izine maruz kalmasına neden olur. Sonuç olarak, optimize edilmiş tekerlek izi ve yorulma çatlaması özelliklerine sahip RAP bağlayıcılar gereklidir. %30 ve %50 RAP bağlayıcı içeren asfalt bağlayıcıların ve karışımların performansı üzerinde birleşik bir gençleştirici (WS-gençleştirici) (%70 atık motor yağı ve %30 SBS kopolimer) denenmiştir. Asfalt bağlayıcıların fiziksel, kimyasal ve reolojik özellikleri, geleneksel testler, SARA (Doymuş, Aromatik, Reçine ve Asfalten) analizi, FTIR testi, termal gravimetrik analiz (TGA), DSR ve BBR kullanılarak değerlendirilmiştir. Karışımların mekanik özellikleri, Marshall, dolaylı çekme dayanımı, nem hasarı, tekerlek izi ve agrega adezyon testleri kullanılarak incelenmiştir. Bulgular, %5 ve %10'luk WS gençleştiricinin, sırasıyla %30 ve %50 RAP içeren asfalt bağlayıcıların fiziksel özelliklerini geri kazandırdığını göstermiştir. Ayrıca WS-gençleştirici, RAP bağlayıcının zamanla kaybolan hafif bileşenlerini telafi edebilmektedir. RAP bağlayıcısının yüksek, orta ve düşük sıcaklıklardaki davranışı, baz bağlayıcınınkine geri döndürülebilmektedir. RAP bağlayıcının bileşik gençleştirici ile karıştırılmasıyla, oksijenasyon indeksleri etkili bir şekilde azalmaktadır. TGA, rejenere bağlayıcıların termal stabilitesinin, baz bağlayıcılarınkine eşdeğer olduğunu göstermektedir. Ayrıca, rejenere karışımların mekanik özellikleri kontrol karışımına göre gelişmiştir. Asfalt karışımlarında RAP ve WEO-SBS gençleştiricinin benimsenmesi, gelecekte daha yeşil özellikli kaplama malzemeleri uygulamasını geliştirmek için umut verici sonuçlar göstermektedir [2].

Geri dönüştürülmüş asfalt kaplamada (RAP) bulunan yaşlanmış asfalt bağlayıcıların fiziksel ve reolojik özelliklerini eski haline getirmek için gençleştiriciler kullanılmıştır. Ayrıca gençleştiriciler, RAP içeren asfaltın çatlama direncini arttırmak için de kullanılır. Gençleştirilmiş karışımların tekerlek izi performansını artırmak için polimerler verimli bir şekilde uygulanabilmektedir. SBS kopolimerlerinin ve aromatik yağın (AO) bir hibrit gençleştirici olarak (HR) aynı anda birleştirilmesinin yüksek RAP asfalt bağlayıcılarının ve karışımlarının performansı üzerindeki etkisi değerlendirilmektedir. HR, %25 SBS ve %75 AO karışımıdır. Gençleştirilmiş bağlayıcıların özellikleri; SARA (Doymuş, Asfalten, Reçine ve Aromatikler) fraksiyon analizi, Fourier Transform Infrared Spectrum (FTIR), fiziksel testler, yüksek sıcaklıkta depolama kararlılığı testi, dinamik kayma reometresi (DSR) testi ve Kiriş Eğme reometresi (BBR) testi ile incelenmiştir. Gençleştirilmiş karışımların mekanik davranışı, dolaylı çekme mukavemeti (ITS) testi, neme duyarlılık testi, esneklik modülü testi ve tekerlek izi testi kullanılarak değerlendirildi. Sonuçlar, SARA fraksiyonlarının ve SBS kopolimerinin uygun şekilde ayarlanmasının, yüksek RAP içeriğine sahip karışımların ve bağlayıcıların genel performansını artırabileceğini gösterdi. Bununla birlikte, yüksek RAP karışımlarının uzun vadeli saha davranışı üzerindeki etkisini daha fazla analiz etmek için bu bileşik gençleştiricinin bir saha araştırmasının yapılması gerektiği ileri sürülmektedir [3].

SBS ile modifiye edilmiş asfalt karışımların geri dönüşüm konularına yönelik araştırmalara ihtiyaç vardır. Geri kazanılmış SBS modifiye asfalt karışımları, SBS'nin varlığı nedeniyle geri kazanılmış asfalt bağlayıcılardan farklıdır [4-6].

Genel olarak, gençleştirici katkı, bağlayıcıların kimyasal bileşimlerini yeniden oluşturarak yaşlanmış bağlayıcıların özelliklerini geri kazanmak ve yumuşatmak için kullanılır [7].

Çoğu durumda, asfalt karışımındaki RAP, yüksek servis sıcaklıklarında kalıcı deformasyona karşı direnç için faydalı olan asfalt karışımının modülünü artırabilir [8].

Ancak aynı zamanda asfalt karışımının düşük sıcaklıkta rijitlik ve kırılganlıkta bir artış göstermesine neden olur bu da yorulmaya ve düşük sıcaklıkta çatlamaya karşı direncin azalmasına neden olur [9-10].

Gençleştirici katkı, yaşlanmış RAP bağlayıcısının reolojisini ve kimyasal bileşenlerini eski haline getirme ve RAP ile asfalt karışımının modülünü düşürme potansiyeline sahiptir [11].

Atık termal iletken yağ, polimer ve arayüzey güçlendirici katkı ile çevre dostu gençleştiriciler hazırlanmıştır. Farklı gençleştiricilerin yaşlanmış SBS ile modifiye edilmiş asfaltın gençleştirme mekanizmaları üzerindeki etkisi; molekül yapısı, morfoloji, faz geçişi ve arayüz adezyon karakteristiği ve makro performans dahil olmak üzere farklı ölçeklerle karakterize edildi. Sonuçlar, termal-oksidatif yaşlanma sürecinin asfaltın moleküler ağırlığını arttırdığını, SBS fazını topaklaşmaya yönelttiğini ve yüksek-düşük sıcaklık performansını, termal stabiliteyi ve adezyonu azalttığını göstermektedir. Gençleştirici eklendiğinde, asfalt bağlayıcıların moleküler ağırlık dağılımı iyileştirilebilirken, rejenerant-II eklenmesi SBS modifiyeri tamamlayabilir ve çapraz bağlanma yapısını yeniden düzenleyebilir. Ayrıca, rejenerant-II, morfoloji yapısı üzerinde daha iyi bir geri kazanım etkisine sahiptir ve termal davranışı sürdürür. Yumuşama noktası ve düktilite, orijinal SBS modifiye asfaltın %89,7'si ve %94,8'i oranında geri kazanılabilir. Arayüz güçlendirme katkısının etkisi altında, rejenerant -III, adezyon konusunu orijinal SBS modifiye asfaltın %95.49'una çıkarabilmektedir [12].

Atık yemek yağı (WCO), yaşlanmış SBS asfaltının fiziksel ve reolojik özelliklerini eski haline getirmek için gençleştirici olarak kullanılabilir ve WCO'nun gençleştirici etkisi, WCO difüzyon özelliklerinden büyük ölçüde etkilenmiştir. WCO ve eskimiş SBS asfalt arasındaki etkileşimi moleküler ölçekte araştırmak için, WCO'nun eskimiş SBS asfaltındaki difüzyon özellikleri ve gençleştirme mekanizması moleküler dinamik yöntemiyle değerlendirilmiştir. Sonuçlar, sıcaklıkla WCO difüzyonunu sağlamada bir darboğaz olduğunu ve moleküler ağırlık ne kadar küçükse, difüzyon hızının o kadar hızlı olduğunu göstermektedir. Asfaltın yaşlanması ile üretilen sülfoksit grubu, asfalten molekülleri arasındaki kuvveti arttırmış, bu da asfaltenlerin kendi kendine agregasyonuna ve koloidal yapının bozulmasına ve ayrıca performans bozulmasına neden olmuştur. Ayrıca asfaltenin etrafına serpiştirilmiş WCO molekülleri, asfaltenin toplanma davranışını bozarak asfalten moleküllerinin daha fazla dağıldığını göstermektedir. WCO'nun asfaltın termal-oksidatif yaşlanma sürecini tersine çevirmediği fakat asfalt moleküllerinin polaritesinden, moleküller arası kuvvetlerden, kolloidal yapıdan ve diğer yönlerden asfalt termal-oksidatif yaşlanmanın olumsuz etkisini önemli ölçüde azalttığı görüldü [13].

Yaşlanmış SBS modifiye asfalt karışımının geri dönüşümünün, modifiye edilmemiş asfalt karışımı ile aynı geri dönüşüm sürecini takip edip edemeyeceği konusunda çok az literatür bulunmaktadır. RAP yüzdesi %25'ten düşük olduğunda, RAP katkılı sıcak karışım asfalt (HMA) için karışım tasarım süreci, RAP kullanılmamış HMA için karışım tasarımına benzer [14].

Gençleştirici katkı, asfalt karışımında kullanılan RAP miktarında önemli bir artış sağlayacaktır. Ekonomik ve çevresel faydalar açısından RAP içeriklerinin arttırılması iyi bir durumdur. Bununla birlikte, bazı araştırmacı veya araştırma grupları, potansiyel tekerlek izi hasarı veya gençleştirici maddenin RAP ile etkisiz bir şekilde harmanlanması nedeniyle gençleştirici maddenin kullanımına izin verme konusunda isteksizdir [15].

Asfalt karışımlarında kazınmış asfalt kaplamanın (RAP) kullanılması, tekerlek izi bozulmasına karşı uygun ve uygun maliyetli bir çözümdür ancak yorulma ve termal çatlamaya karşı performansı yetersizdir ve kaplamanın beklenenden daha erken bozulmasına neden olur. Gençleştiriciler, rijitlik geri kazanımı ve bağlayıcıyı iyileştirme yoluyla çeşitli çalışma koşulları altında RAP performansını artırabilir. Geri kazanılmış asfalt bağlayıcının (RAB) reolojik davranışını değerlendirmek için atık yemeklik yağ (WCO) ve stiren bütadien stiren (SBS) polimeri kullanılmıştır. Modifiye RAB, kimyasal bileşim, doğrusal genlik süpürme (LAS) ve kiriş bükme reometresi (BBR) testleri kullanılarak değerlendirilmiştir. LAS testinin sonuçları, WCO içeren RAB'ın yorulma ömrünün, %2.5 ve %5 şekil değiştirme seviyesinde kontrol RAB numunesinden yaklaşık 6 ila 9 kat daha uzun olduğunu gösterdi. BBR testinin sonuçları da WCO'nun iyi performansını ortaya koydu. Kullanılan WCO'nun, RAB'ın yorulma performansını ve termal çatlamasını artırması bekleniyordu. RAB ve katkı maddeleri içeren RAP'ın kendi kendini iyileştirmeden önce ve sonra yorulma tepkisi üzerindeki davranışını değerlendirmek için dört noktalı kiriş eğme testi (4PBB) kullanıldı. Sonuçlar, RAP ve RAB içeren katkı maddeleri ile üretilen sıcak karışım asfaltın (HMA) iyileştirilmiş yorulma ömrünün yanı sıra, kendi kendine iyileşmeden sonra daha uzun bir yorulma ömrüne sahip olduğunu göstermiştir. WCO içeren numune, diğer örneklere göre daha iyi bir performansa sahipti [16].

Geri kazanılmış modifiye edilmemiş asfalt kaplama çalışmasıyla ilgili birçok çalışma yapılmıştır ancak geri kazanılmış SBS modifiye asfalt kaplama hala bilinmemektedir. RAP ve gençleştirici katkının performans üzerindeki etkileri incelenmiştir. Nem duyarlılığı, tekerlek izi direnci, dinamik modül, düşük sıcaklıkta çatlama önleme performansı ve yorulma test edildi. Ayrıca RAP ve gençleştirici katkının etkilerini daha iyi anlamak için kontrol asfalt karışımı aynı yöntemlerle değerlendirildi. RAP katılması, Marshall stabilitesi ve dolaylı çekme dayanımını artırmaktadır. Gençleştirici katkı, Marshall stabilitesini ve dolaylı çekme dayanımını aynı koşullarda RAP katkısıyla hafif derecede azaltmaktadır. RAP asfalt karışımın su hasarı direncini azaltmakta ancak gençleştirici katkı su hasarı direncini artırmaktadır. Gençleştirici katkı katıldığında, Marshall stabilitesi hafifçe azalmasına karşın su hasarı direnci artmaktadır. RAP ilavesi tekerlek izi direncini artırmaktadır. Yüksek oranda RAP içeren karışımlar tekerlek izine karşı daha dirençlidirler. Gençleştirici katkı göreceli olarak tekerlek izi direncini azaltmaktadır. Dolayısıyla gençleştirici kullanımının doğru oranı özellikle analiz edilmelidir. Asfalt karışımda kullanılan RAP, gençleştirici ilavesi ile yeteri derecede yumuşamaktadır. Gençleştirici katkı içermeyen karışıma göre gençleştirici ilavesi arttıkça asfalt karışımın modül değeri azalmaktadır. RAP içeren asfalt, tekerlek izine direnç göstermektedir ve gençleştirici katkı RAP içeren karışımlara daha fazla esneklik ve deformasyon karşılama özelliği sağlamaktadır. RAP arttıkça kırılma enerjisi artmaktadır ve gençleştirici ilavesi ile enerji azalmaktadır. Gençleştirici katkı RAP içeren karışımlarda düşük sıcaklıklarda çatlama önleme performansını geliştirmektedir. Kontrol karışımla karşılaştırıldığında kırılma için gereken yük tekrarı RAP ile birlikte dikkate değer biçimde azalmaktadır. Gençleştirici katkı RAP katkılı asfalt karışımların yorulma özelliğini artırmaktadır. Sonuçlar daha iyi nem duyarlılığı, tekerlek izi direnci, dinamik modül, düşük sıcaklıkta çatlama önleme performansı ve yorulma direnci ile geri kazanılmış SBS modifiye asfalt kaplamayı içeren asfalt karışımının, yeni SBS modifiye asfalt bağlayıcı ve gençleştirici katkının harmanlanmasıyla elde edilebildiğini göstermiştir. Böylece gençleştirici katkı, RAP içeren daha sürdürülebilir asfalt kaplama hazırlama çabasına fayda sağlayacaktır [17].

Aktif reaktifler [(metilen-bis (4-sikloheksilizosiyanat) (HMDI) ve 1,6-heksandiol diglisidil eter (HDE) ve epoksitlenmiş soya fasulyesi yağının (ESO)]; yaşlanmış bağlayıcıların baz asfaltlarla etkileşimini geliştirmek için kullanıldı. Yaşlanmış SBS modifiye asfalt bağlayıcının (SBSPAV) gençleştirilmesindeki etkinliği değerlendirildi. Kimya ve mühendislik yöntemlerini birleştiren multidisipliner bir yaklaşım benimsendi. Asfalt bağlayıcıların kimyasal karakterizasyonu, SARA fraksiyonasyonu (doymuşlar, aromatikler, reçineler ve asfaltenler) ve Fourier dönüşümü kızılötesi spektroskopi (FTIR) testlerini içerdi. Asfalt bağlayıcıların reolojik değerlendirmesinden yorulma, tekerlek izi ve termal çatlama direnci değerlendirilerek incelendi. Sonuçlar, ESO ilavesinin SBSPAV'ın düşük sıcaklık performansını ayarlamaya yardımcı olduğunu gösterdi. SBS ile modifiye edilmiş asfalt (SBSMA) ile karşılaştırıldığında, ESO ile yenilenmiş asfaltın düşük sıcaklık gevşeme modülü %35.8 azaldı. Halbuki ESO'nun eklenmesi tek başına SBSPAV'ın performansını eski haline getiremezdi. HMDI ve ESO'nun eklenmesi, SBSPAV'ın yüksek sıcaklık performansını iyileştirebilmektedir. 52°C'deki SBSMA ile karşılaştırıldığında, HMDI ile gençleştirilmiş asfaltın tekerlek izi faktörleri sırasıyla %0.5 ve %1.0 ile %43.12 ve %97.86 oranında iyileştirildi. MSCR sonuçlarına göre, %1.0 içerikle, HDE ile gençleştirilmiş asfaltın ve HMDI ile gençleştirilmiş asfaltın geri kazanım oranları sırasıyla %8.2 ve -%23.4 arttı. HMDI ile gençleştirilmiş bağlayıcılar, çalışılan diğer bağlayıcılara göre daha iyi elastik toparlanma özellikleri ve kalıcı deformasyon direnci göstermiştir. SARA fraksiyonu sonuçlarına göre, HMDI gençleştirilmiş asfaltta asfalten içeriğini artırabilirken, HDE gençleştirilmiş asfaltta aromatik fraksiyon içeriği artırabilir. %1.0 HMDI ile gençleştirilmiş asfaltın asfalten içeriği yaklaşık %2.13 arttı ve %1.0 HDE ile gençleştirilmiş asfaltın aromatik içeriği yaklaşık %3.46 arttı. FTIR sonuçları, HMDI'nin SBSPAV ile kimyasal olarak reaksiyona girerek kararlı bir kimyasal yapıya sahip karbamat bağları oluşturduğunu ve hem HMDI hem de HDE'nin SBS'nin kırık zincir yapısını kısmen eski haline getirebildiğini gösterdi. Genel olarak sonuçlar, HMDI ve HDE'nin (ESO ile birlikte) SBSPAV'ı gençleştirmek için kullanılma potansiyeline sahip olduğunu ve HMDI-HDE için önerilen optimum içeriğin %0.5–%1.0 olduğunu gösterdi [18].

Yaşlanmış SBS ile modifiye edilmiş asfalta gençleştirici eklemek performansını önemli ölçüde eski haline getirebilir. Mineral ve biyokütle gençleştiriciler, iki temel gençleştirici türüdür. Biyokütle gençleştiriciler yüksek aromatik içeriğe ancak düşük doymuş seviyeye sahipken, mineral gençleştiriciler yüksek aromatik içeriğe ancak düşük reçine seviyesine sahiptir. Hem mineral hem de biyokütle rejenerasyon katkıları, eski asfalttaki ağır bileşenlerin miktarını azaltarak başlangıç özelliklerini geri kazandırabilir [19].

Termal oksidasyon, SBS'deki stiren ve bütadien zincirleri arasındaki karbon‒karbon çift bağını kırarak diğer aktif grupların yanı sıra hidroksil ve karboksil grupları oluşturur. Yaşlanmış SBS segmentleri, hidroksil ve karboksil grupları ile reaksiyona girebilen asfalt gençleştiriciler olarak, reaktif bileşikler kullanılarak yeniden bağlanabilir. Gençleştirici olarak 4,4'-difenilmetan diizosiyanat (MDI) ve 1,4-butandiol diglisidil eter (BUDGE) ile yaşlanan SBS ile modifiye edilmiş asfaltın rejenerasyon etkisi araştırıldı. MDI-BUDGE yaşlı asfaltın düşük sıcaklık performansını iyileştirirken yüksek sıcaklık performansını biraz düşürdü. İzosiyanatın, SBS'nin zincir kırılmasını etkili bir şekilde eski haline getirdiği gösterildi [20].

Aktif reaktifler [heksametilen diizosiyanat -HDI, MDI ve toluen-2,6-diizosiyanat-TDI] ile rejenere yaşlı SBS ile modifiye edilmiş asfalt incelendi. İzosiyanatın yaşlanmış SBS ile modifiye edilmiş asfaltın ağ yapısını kısmen eski haline getirebildiği, rijit yapıların (MDI ve TDI) gençleştirilmiş asfaltın yüksek sıcaklıktaki tekerlek izi direncini iyileştirdiği ve düz zincirli yapıların (HDI) gençleştirilmiş asfaltın düşük sıcaklıktaki esnekliğini geliştirdiği görüldü [21].

Biyokütle gençleştiriciler çok çeşitli kaynaklara sahiptir. Bu gençleştiriciler; çevre dostudur, yenilenebilirdir, ucuzdur ve elde edilmesi kolaydır ve başkaca faydaları da vardır. SBS ile modifiye edilmiş asfaltın performansını iyileştirmek için bir biyokütle gençleştiricinin eklenmesinin etkisi sınırlıdır çünkü SBS ile modifiye edilmiş asfaltın yaşlanması, hem baz asfalt yaşlanmasını hem de SBS bozulmasını içerir. Yaşlanmış SBS ile modifiye edilmiş asfalta yenilebilir bitkisel yağ atığı eklendi ve sonuçlar yaşlanmış asfalttaki asfalten içeriği, karbonil indeksi ve sülfoksit indeksinin önemli ölçüde azaldığını gösterdi. Bununla birlikte, gençleştirilmiş SBS ile modifiye edilmiş asfaltın düşük sıcaklıktaki esnekliği, elastikiyeti ve termal stabilitesinin daha da iyileştirilmesi gerekmektedir [22].

SBS ile modifiye edilmiş asfaltın çapraz bağlı ağ yapısı, düşük sıcaklıklarda esnekliğini korurken, yüksek sıcaklıklarda mükemmel tekerlek izi direnci sağlar. Eskimiş SBS ile modifiye edilmiş asfaltın rejenerasyonunu gerçekleştirmek için asfalt üzerindeki çapraz bağlı ağ yapısının restorasyonunu ele almak gerekir. Yaşlanmış SBS ile modifiye edilmiş asfaltı gençleştirmek için SBS, baz asfalt ve orijinal SBS ile modifiye edilmiş asfalt içeren bir gençleştirici kullanılmıştır. SBS içeren gençleştiriciler, yaşlanmış SBS ile modifiye edilmiş asfaltın içsel bileşimini uyarlayabilir ve bir dereceye kadar SBS'nin ağ yapısını eski haline getirebilir [23].

Soya fasulyesi yağı bazlı biyoyağın, eskimiş asfalttaki yenilenme etkisi araştırıldı. Soya fasulyesi yağının eskimiş asfaltın reolojik özelliklerini başarılı bir şekilde eski haline getirebileceği ve yağ bazlı gençleştiricilerin yerine geçebileceği vurgulandı [24]. Atık odun yağı, Pongamia yağı ve atık yemeklik yağ gibi biyokütle yağları da asfalt gençleştirici olarak kullanılabilmektedir [24-25].

Sonuçlar

Bu araştırmada, SBS modifiye RAP karışımlar (ilk üretimde mevcut) ve gençleştirici ilişkisi, çeşitli gençleştirici madde bileşimleri, performans yaklaşımları bir sentez halinde sunulmaktadır. Aşağıdaki sonuçları vurgulamak olanaklı değerlendirilmektedir.

Gençleştirici kullanımı ile İlk üretimde bünyesinde SBS olan RAP karışımların SBS degradasyon ürünlerinin de yapısal yenilenebilmesi gerekmektedir.

RAP bitümü ile baz bağlayıcılar arasındaki termal stabilite eşdeğer olarak sağlanabilmelidir.

Gençleştirici kullanımı yumuşatma etkisi oluşturduğundan, kaplamanın tekerlek izi performansı için gençleştiricinin doğru kullanım oranına karar verilmelidir.

Gençleştiricilerin performans seviyelerinin anlaşılmasında saha deneme kesimlerinin imal edilmesi ve gözlenmesi yararlı olacaktır.

Çeşitli yağlar ve SBS polimerleri birlikte, dizayn süreçlerinin bir parçası olarak gençleştirici olarak kullanılabilmektedir.

Gençleştirici etkisinde özellikle yorulma performansı ve çatlama direnci sorgulanamsı gereken performans problemleridir.

Termal-oksidatif yaşlanma sürecinin asfaltın moleküler ağırlığını arttırması sonucu SBS fazının topaklaşmaya yöneldiği belirtilmektedir. Gençleştiriciler ile SBS uyumu ele alınmalıdır.

Gençleştirici katkı, asfalt karışımında kullanılan RAP miktarında önemli bir artış sağlar. Potansiyel tekerlek izi hasarı veya gençleştirici maddenin RAP ile etkisiz bir şekilde harmanlanması nedeniyle gençleştirici maddenin kullanımı konusunda ileri bir arge süreci önerilmektedir.

Doğru dizayn ve performans yaklaşımları ile, gençleştiriciler yüksek oranda RAP kullanımını olanaklı kılmaktadır.

Karışım tasarımındaki benzerliğe rağmen, kullanılan RAP'ı en üst düzeye çıkarmak ve rutin olarak yüksek RAP içeriği kullanmak için bazı zorluklar devam etmektedir. Geri kazanılmış SBS ile modifiye edilmiş asfalt karışımı için karışım tasarımına yönelik araştırmalara da ihtiyaç vardır ve Türkiye gibi bazı ülkelerde RAP uygulaması hala arzu edilenden uzaktır.

RAP ve Gençleştiriciler