Yıldız Teknik Üniversitesi akademisyenleri standart uygulamalara kıyasla 10 derece daha düşük sıcaklıklarda çatlamaya karşı dirençli asfalt malzemesi geliştirildi. Patenti alınan buluş sayesinde yollar artık daha uzun ömürlü olacak ve maliyetler düşecek. 

Yıldız Teknik Üniversitesi (YTÜ) İnşaat Mühendisliği Bölümü Öğretim Üyesi Doç. Dr. Mustafa Sinan Yardım ve Öğretim Görevlisi Dr. Betül Değer Şitilbay, karayollarının kullanım ömrünü uzatmayı ve bakım-onarım maliyetlerini düşürmeyi hedefleyen yeni bir asfalt malzemesi geliştirdi. 

Projede asfaltın temel bağlayıcı maddesi bitüm, özel bir kimyasal formüle sahip polyester reçine ile güçlendirildi. Ardından bu yeni malzemenin moleküler yapısı nano ölçekli analiz teknikleriyle incelendi. Çevreci standartlar gözetilerek üretilen ve dayanıklılığı artırılan yeni asfalt malzemesi, YTÜ Yıldız Teknopark üzerinden Türk Patent Ofisi ve ABD Patent ve Ticaret Markası Ofisi tarafından tescillendi.

Sürecin tüm detaylarını ve ulaşılan başarılı sonuçları, akademisyenlerimiz Anadolu Ajansı (AA) muhabirine değerlendirdi.

"Daha düşük sıcaklık şartlarında asfaltımız kolay kolay bozulmayacak"

Doç. Dr. Mustafa Sinan Yardım, AA muhabirine, çalışmanın Covid-19 salgınından önce başladığını söyledi.

Salgın döneminde de çalışmaları sürdürdüklerini belirten Yardım, "Yol üstyapısındaki asfalt karışımlarının özelliklerini ve performansını iyileştirmek maksadıyla bir polyester reçine malzeme katkısı üretip, bunu karışımda kullandık ve bunun özellikleri üzerine bir çalışma yaptık." dedi.

Yardım, çalışmanın temel amacının asfaltın daha düşük sıcaklıklarda da kırılmadan dayanabilmesini sağlamak olduğunu ifade ederek, "Biz burada 10 derece kadar sıcaklığı düşürerek çatlamaya direnen bir yapı oluşturduk." diye konuştu.

Asfaltların araçların hareket ettiği yüzeyler olduğunu anlatan Yardım, asfalt karışımlarının bitüm ve agregadan oluştuğunu, bitümün bu yapıları birbirine bağlayan temel unsur olduğunu söyledi.

Yardım, farklı iklim koşullarının asfalt üzerinde etkili olduğunu, özellikle hızlı sıcaklık değişimleri ve düşük sıcaklıklarda asfalt yüzeylerde bozulma ve çatlamaların meydana geldiğini kaydetti.

Bu sorunları kontrol altına almak amacıyla polyester reçine geliştirdiklerini vurgulayan Yardım, "Daha düşük sıcaklıklarda da çatlamamasını sağlayabilmek üzere bir polyester reçine ürettik ve onun bu işteki katkısını ölçtük. Dielektrik yük kayıpları gibi birtakım tahribatsız yöntemlerle daha hızlı değerlendirebilir miyiz dedik ve bunda başarılı olduk. Daha düşük sıcaklık şartlarında asfaltımız kolay kolay bozulmayacak." bilgilerini verdi.

"Polyesterle dayanma kabiliyetini daha düşük sıcaklığa da indirdik"

Doç. Dr. Yardım, dünyada bu alanda bazı çalışmalar bulunduğunu ancak geliştirilen polyester reçinenin ve ölçüm yönteminin ilk kez kullanıldığını, bu nedenle çalışmanın patent almaya layık görüldüğünü anlattı.

Soğuk havalarda asfalt bünyesinin büzüştüğünü ve çatlama eğilimi gösterdiğini aktaran Yardım, "Biz polyesterle bunun dayanma kabiliyetini daha düşük sıcaklığa da indirdik. Mesela bu dielektrik özellikler, bilhassa camsı geçiş sıcaklığı eksi 20 derecelerde önümüze çıkıyor. Biz eksi 30 derecelere kadar bunu indirdik. Bu da büyük bir başarı." ifadelerini kullandı.

Yaptıkları işlemle bağlayıcının özelliğinin daha güçlü hale getirildiğini dile getiren Yardım, şunları kaydetti:

"Hem yeni bir malzeme kullandık, bir polyester reçine hem de bunu ölçme yöntemini ilk defa burada kullandık. Dolayısıyla bu orijinal bir uygulama ve fikir olarak ortaya çıktı. Önce ülkemizde patentlendi. Daha sonra bu patent dünya çapında literatür incelendi, uluslararası da patentlendi. Elimizde bir ulusal patent bir de Amerika patenti var. Bu da bunun orijinalliğinin ve başarısının bir göstergesi."

"Daha geç çatlayan bir malzeme haline gelmesini sağlamış olduk"

Çalışmada yer alan Dr. Betül Değer Şitilbay da uzun soluklu bir araştırma süreci yürüttüklerini söyledi.

Yol kaplamalarında meydana gelen bozulmaların tespit edilmesi ve çözüm yollarının geliştirilmesi amacıyla çalışmalara başladıklarını anlatan Şitilbay, süreç içerisinde disiplinler arası bir ekip oluşturduklarını belirtti.

Şitilbay, YTÜ'nün yanı sıra İstanbul Üniversitesi ve İstanbul Üniversitesi-Cerrahpaşa'dan araştırmacıların da çalışmaya katkı sunduğunu ifade ederek, inşaat mühendisliği alanındaki problemleri farklı disiplinlerle birlikte çözmeye çalıştıklarını kaydetti.

Düşük sıcaklık performansını iyileştirecek bir malzemeye yöneldiklerini, detaylı literatür araştırmaları sonucunda polyester reçine katkılı malzeme kullanımına karar verdiklerini anlatan Şitilbay, ilk analiz sonuçlarının olumlu çıkmasının ardından çalışmaları daha da geliştirdiklerini belirtti.

Araştırmanın yalnızca akademik değil, uygulamaya yönelik de önemli bir potansiyele sahip olduğuna işaret eden eden Şitilbay, "Malzememizin standart bir bitümden farklı olarak düşük sıcaklıklarda bozulmadan, çatlamaya karşı daha dayanıklı ve sıcaklık düşüşünün etkisiyle kırılganlığı hafiflemiş, daha geç çatlayan bir malzeme haline gelmesini sağlamış olduk." dedi.

"Maliyet açısından olumlu sonuçlar ortaya çıkıyor"

Yol kaplamalarının yapıldığı andan itibaren bozulma sürecinin başladığını ancak bu sürecin geciktirilebildiğini, bitüm modifikasyonu yönteminin bu çözümlerden biri olduğunu dile getiren Şitilbay, şöyle konuştu:

"Asfalt kaplamalarda sağlanan küçük bir tasarruf kilometreler boyunca büyük etki oluşturuyor. Modifiye bitüm sayesinde malzemenin bakım ve onarım süreçlerini de uzatmış oluyorsunuz. Daha geç bakıma ihtiyaç duyuluyor. Bu aynı zamanda yolun kullanım ömrünü de uzatıyor. Dolayısıyla hem daha sürdürülebilir bir yol kaplaması haline geliyor hem de maliyet açısından olumlu sonuçlar ortaya çıkıyor. Çalışmada kullandığımız deneysel metot da yenilikçi. Standart bitüm deneylerine kıyasla daha küçük numuneler üzerinde çalışan 'dielektrik spektroskopi' yöntemini kullandık. Bu yöntem sayesinde malzemenin moleküler yapısını inceleyebildik. Ben buna nano ID diyorum. Çünkü küçük bir malzemenin iç yapısını kolay bir şekilde gözlemleyip ona bir nano kimlik verebiliyoruz."

Şitilbay, yapılan ölçümlerde malzemenin camsı geçiş sıcaklığının eksi 20 dereceden eksi 30 dereceye düştüğünü, bunun asfaltın esnekliğini koruduğunu ve çatlak oluşumuna karşı dayanım sağladığını gösteren en önemli bulgulardan biri olduğunu sözlerine ekledi.