Al-Musawi, Ali Abdulhussein AbdulridhaNasraldeen, Shvan Tahir Nasraldeen2025-06-052025-06-052025https://tez.yok.gov.tr/UlusalTezMerkezi/TezGoster?key=htlyhJG97gjBTPjAeWRhPq114dMJcwHfmcnScyVL0OJlpbj4oI0ggV5lKRGYSrWehttps://hdl.handle.net/20.500.12416/10028Modern asfalt kaplamalarında sürdürülebilirlik ve performansa yönelik artan vurgu, dayanıklılık sorunları ve çevresel endişelerden kaynaklanmaktadır. Bu çalışma, SBS, WCO ve ABA katkı maddeleri ile modifiye edilmiş 40/50 penetrasyon dereceli bitümün reolojik, mekanik ve termal özelliklerini incelemektedir. SBS, WCO ve ABA katkı maddelerinin sırasıyla %4-5, %3-4-5 ve %4-5-6 oranlarında kullanıldığı bu çalışmada, G-R İndeksi, Depolama ve Kayb Modülü, Kompleks Viskozite, Kayıp Faktörü (tan δ), Faz Açısı, Kompleks Kayma Modülü (G*), Cole-Cole Grafiği, Lineer Amplitüd Tarama (LAS) ve VECD modelleri gibi ileri reolojik test yöntemleri kullanılarak kapsamlı performans değerlendirmeleri gerçekleştirilmiştir. G-R İndeksi sonuçları, SBS ve ABA'nın yüksek sıcaklık direncini önemli ölçüde artırdığını göstermiştir; G*/sin δ değerleri 76°C'de %5 SBS için 5.306 kPa ve %4 ABA için 3.655 kPa seviyelerine ulaşmıştır. Buna karşılık, WCO esnekliği artırmış ancak tekerlek izi direncini azaltmıştır; %3 WCO için 52°C'de G*/sin δ değeri 13.300 kPa olarak belirlenmiştir. Depolama modülü (G′) analizi, %5 SBS ile modifiye edilen bitümde üstün sertlik (3.428 Pa) sağlandığını, ABA ile orta düzeyde iyileştirmeler gözlemlendiğini, WCO'nun ise süneklik artırıp sertliği azalttığını ortaya koymuştur. En iyi kompleks viskozite, özellikle %5 SBS ve %6 ABA ile modifiye edilen bitümlerde elde edilmiştir. Buna karşın, WCO modifikasyonu daha düşük viskozite sergileyerek esnekliği artırmıştır. Bu bulgular, tan δ değerleriyle de desteklenmiştir; %5 SBS ile modifiye edilmiş örneklerde geliştirilmiş viskoelastik davranış (0.12) gözlenirken, WCO daha yüksek viskoz davranış sergilemiştir (>0.3). Faz açısı (δ) analizi, SBS ve ABA numunelerinde elastik özellikleri yansıtırken, WCO numunelerinde daha viskoz tepkiler göstermiştir. Kompleks kayma modülü (G*) değerleri %5 SBS için 6.87 MPa ile zirve yapmış, ABA için ise orta düzeyde (3 MPa) kalmıştır. WCO modifikasyonu ise daha düşük sertlik göstermiştir. LAS ve VECD testleri, SBS ve ABA'nın üstün yorulma direnci ve gecikmiş hasar ilerlemesi sağladığını ortaya koymuş, WCO numunelerinin ise sınırlı dayanıklılığa sahip olduğu belirlenmiştir. Cole-Cole grafikleri, SBS ve ABA numunelerinde daha fazla homojenlik gösterirken, WCO modifikasyonları düşük sıcaklıklarda esneklik ve performansı vurgulamıştır. Sonuç olarak, %5 SBS ve %6 ABA formülasyonları, yüksek gerilimli koşullarda optimal sertlik, esneklik ve yorulma direnci sağlamıştır. Öte yandan, %3 WCO, düşük sıcaklık uygulamaları için üstün esneklik sunmuştur. Bu bulgular, farklı koşullarda üstün performans sergileyen çevre dostu ve dengeli bitüm tasarımları için önemli bir potansiyel olduğunu vurgulamaktadır.The growing emphasis on sustainability and performance in modern asphalt pavements arises from durability challenges and environmental concerns. This study explores the rheological, mechanical, and thermal characteristics of 40/50 penetration-grade bitumen modified with SBS, WCO, and ABA additives in proportions of 4-5% SBS, 3-4-5% WCO, and 4-5-6% ABA. Comprehensive performance evaluations utilized advanced rheological tests, including the G-R Index, Storage and Loss Modulus, Complex Viscosity, Loss Factor (tan δ), Phase Angle, Complex Shear Modulus (G*), Cole-Cole Plot, Linear Amplitude Sweep (LAS), and VECD models. The G-R Index revealed that SBS and ABA significantly bolstered resistance to high temperatures, with G*/sin δ peaking at 5.306 kPa for 5% SBS and 3.655 kPa for 4% ABA at 76°C. Conversely, WCO increased flexibility but compromised rutting resistance, showing a peak G*/sin δ of 13.300 kPa at 52°C for 3% WCO. Storage modulus (G′) analysis highlighted superior stiffness in SBS-modified bitumen (3,428 Pa at 5% SBS) and moderate improvements with ABA, whereas WCO improved ductility but reduced stiffness. Optimal complex viscosity was achieved with SBS and ABA modifications, particularly at 5% SBS and 6% ABA. WCO-modified bitumen showed reduced viscosity, which favored flexibility. Supporting these results, tan δ values for SBS-modified samples indicated enhanced viscoelasticity (0.12 for 5% SBS), while WCO showed higher viscous behavior (>0.3). Phase angle (δ) analysis reflected elastic properties in SBS and ABA samples, with WCO exhibiting more viscous responses. The complex shear modulus (G*) peaked at 6.87 MPa for 5% SBS and was moderate for ABA (3 MPa), while WCO exhibited lower stiffness. LAS and VECD testing confirmed superior fatigue resistance and delayed damage progression for SBS and ABA, though WCO samples showed limited durability. Cole-Cole plots demonstrated greater homogeneity in SBS and ABA samples, while WCO emphasized flexibility and performance at low temperatures. In conclusion, 5% SBS and 6% ABA formulations delivered optimal stiffness, elasticity, and fatigue resistance under high-stress conditions. In contrast, 3% WCO provided superior flexibility for applications in low-temperature environments. These findings underscore the potential of eco-friendly, balanced bitumen designs for enhanced pavement performance across varied conditions.enUlaşımTransportationMaster Thesis134933571