PROJENİN ADI: STRAFOR KATKILI ASFALT
PROJENİN AMACI: Atık strafor materyalleri asfalt yapımında değerlendirerek yeniden kullanımını sağlamak.
Asıl amacımız doğal hayat için son derece zararlı olan ve günümüz modern toplumu tarafından bolca tüketilen kimyevi maddelerin zararlı etkilerini azaltmaktır. Bunun yanı sıra kullanacağımız atık maddenin asfaltın ömrünü uzatması ve sağlamlılığını artırmasını sağlamak bizim ikinci amacımızdır.
GİRİŞ
21. yüzyılın tüketim alışkanlıkları kullan-at cinsinden eşyaların artmasına sebep olmuştur. Özellikle, yiyecek-içecek kapları ile elektronik ve beyaz eşyalar kutulanırken kullanılan köpük koruyucu kılıfların ana materyali olan strafor, bir kez kullanıldıktan sonra atık madde olarak çevreye bırakılmaktadır. Kullanım alanı bol olan bu tür kimyasal maddeler canlı hayat için olumsuz sonuçlar doğurmaktadır.
Straforun ham maddesi olan polistiren şimdiye kadar yalnızca ambalajlama sektöründe ve termo akustik izolasyonlarda kullanılıyordu. Fakat yeni yöntemler ve ileri tekniklerle üretilmiş olan expanded polystiren (EPS) – genişleyen polistiren isimli cinsi, enerji sönümlemede çok elverişlidir. İçerisine içecek ve besin maddelerinin koyulabildiği bu dayanıklı ürün, düğme, ışık düğmeleri, içecek şişeleri, köpük bardaklar ve paketleme malzemesi olarak çok kullanılır. EPS kaplar küçük polistiren topçuklardan oluşmuştur ve bu sayısız topçukların %98 i birbirlerine sıkıştırılmıştır. Bu olay bardağa sağlamlık ve bükülmezlik sağlamaktadır.
Asfalt, doğada bulunan veya petrolün işlenmesinden elde edilen ve içindeki hâkim bileşenin bitüm olduğu, koyu kahverengi ile siyah arasında renge sahip, yoğun bir malzemedir. Asfalt, insanoğlunun en eski mühendislik malzemesi olup, uygarlığın ilk yıllarından bu yana kullanılmıştır. 1900 lü yılların ilk zamanlarında, ham petrolden rafinaj yöntemiyle asfalt üretiminin keşfi ile, modern yolların yapımında ucuz ve tükenmez bir kaynak olarak ortaya çıkmıştır.
Asfaltın iki ana bileşeni olan bitüm ve agregaya ait bilgiler ve bu bileşenleri test etmek için yapılan bazı deneyler (Tablo 1) de gösterilmiştir.
Strafor malzemeler, elastiki yapıları gereği bozunuma uğramadan ve kullandığı alanda insan sağlığını olumsuz etkilemeden geri kazanmak adına, asfalt imalatında kullanılabileceği düşünülmektedir. Aslına bakılırsa asfalt imalatında birçok atık kullanılmaktadır. Akla gelebilecek tüm atıkların çok büyük bir çoğunluğu asfalta katkı maddesi olarak kullanılmış veya kullanılmaktadır.
Yaptığımız kaynak taramalarında ve asfalt fabrikası laboratuarlarından aldığımız bilgilerde birçok malzemenin (atık kâğıt para, plastik türevleri, iplik ve kumaş atıkları, cam atıkları vb.) asfalt yapımında kullanılmasıyla ilgili çalışmalara rastladık. Fakat bu atıkların birçoğunun asfalt yapısına olumsuz etki gösterdiği düşüncesiyle kullanılmadığını ve sadece araştırma aşamasında kaldığını tespit ettik.
Ülkemizde atık sanayi gittikçe gelişmekte olduğu düşünülürse artık atık malzemeler atık olmaktan çıkmış ve ekonomik değeri yüksek bir ürün haline gelmiştir. Bu ve benzeri sorunlar bize yeni atıkların değerlendirilmesi için bir ipucu olmuş ve fikrimizin gelişmesinde yardımcı olmuştur.
Bu çalışmamızda, günümüzde bilinen ve kullanılan bir değerlendirme alanı olmayan üstelik doğa tarafından yok edilmesi çok güç olan ve insan sağlığını kullanım esnasında bile tehdit eden köpük bardakların (polistiren türevleri) asfalt yapımında kullanılarak değerlendirilmesine karar verilmiştir. Yapmış olduğumuz çalışmalarda köpük bardakların asfalt yapısında değerlendirilmesiyle ilgili herhangi bir araştırmaya rastlamadığımız için çalışmamızın özgün olduğunu düşünmekteyiz.
Projemizi gerçekleştirmek için İSFALT asfalt fabrikasından destek alınmıştır.
KULLANILAN YÖNTEM
Proje çalışmasında strafor materyal olarak köpük bardak seçtik. Sterilizasyon sıkıntısı yaşamamak için çöpe atılan bardaklar yerine temiz bardaklar kullanılarak çalışmamız yürütülmüştür.
*Köpük bardaklar çeşitli aşamalardan geçirilip öğütülerek asfalt deneylerinde kullanılacak inceliğe getirilmiştir.
*İstanbul Asfalt Fabrikası (İSFALT) laboratuarlarında bitüm ve agrega deneyleri yapılmıştır.
*Bitüm karışımı içerisine % 5 oranında köpük bardak ilave edilerek Penetrasyon, Yumuşama Noktası, Frass Kırılma Noktası, Parlama Noktası ve Özgül Ağırlık deneyleri yapılmıştır. Bu deneyleri kısaca tanımlarsak:
-Penetrasyon Deneyi: Yarı katı veya akıcı olmayan bağlayıcıların viskozitelerini ölçmek için yapılan deneydir.
-Yumuşama Noktası Deneyi: Bir su banyosu içinde üzerinde bir bilye bulunan standart halka içindeki bitümlü maddenin belli bir hızla ısıtılmasıyla yumuşayan numunenin tabana değdiği anda termometrede okunan sıcaklıktır.
-Özgül Ağırlık Deneyi: Bitümlü numunelerin özgül ağırlığı, bunların 25°C sıcaklıkta hacmi bilinen bir miktarının ağırlığının, aynı sıcaklıkta ve aynı hacimdeki suyun ağırlığına bölünmesinden elde edilen orandır.
*Bitümlü karışım içerisine %5, % 10 ve %15 oranında köpük bardak ilave edilerek Marshall Testleri (Stabilite, Akma, Boşluk, Asfalt Dolu Boşluk ve Pratik Yoğunluk) yapılmıştır. Bu deneylerde kullanılan karışım oranları aşağıda verilmiştir.
5-12 mm Agrega % 37
12-19 mm Agrega % 15
0-5 mm Agrega % 48
Bitüm 50/70 % 4,80
Katkı (köpük bardak) % 10
Marshall testlerinin hazırlık ve yapım aşamaları aşağıdaki gibidir:
*160 ºC de bekletilen agregayı aldık ve 1150 g tarttık. Üzerine sıcak ve erimiş halde % 4.80 (55 g) bitüm ilave ettik. % 5, % 10 ve % 15 köpük bardak atığımızı ilave ettiğimiz 3 farklı deney seti ve birde katkı içermeyen kontrol grubu oluşturduk. Her deney grubunu hazırlandıktan sonra 1 dak karıştırdık ve kaplar içerisine alarak 145 ºC de 1 saat beklettik.
*Beklettiğimiz numuneleri briket yapmak üzere ısıtılmış kalıplara döktük. Marshall tokmağı ile 75 darbe üstten 75 darbe alttan vurularak briketlerin hazırlanmasını sağladık. Bu briketlerin havada, suda tartımlarını, hacimlerini, yüksekliklerini ve yoğunluklarını hesapladık. Son olarak Marshall testi yaparak stabilitelerini ölçtük.
Asfalt yapım ve test resimleri ekteki (proje resmi 2) ve (proje resmi 3)te gözükmektedir.
PROJE BÜTÇESİ
*Proje çalışmasında kullanılan strafor malzemeler okulumuzdan temin edilmiştir.
*Asfalt testleri için ise İSFALT fabrikasından destek alınmıştır.
ÇALIŞMA TAKVİMİ
3 Aralık – 9 Aralık: Kaynak Taraması
10 Aralık – 16 Aralık: Köpük bardak temini ve ufalanması
17 Aralık – 23 Aralık: İSFALT asfalt fabrikasında testlerin yapılması
24 Aralık – 30 Aralık: Test sonuçlarının eldesi ve değerlendirilmesi
31 Aralık – 6 Ocak: Proje raporunun yazılması
SONUÇLAR
Elde ettiğimiz strafor katkılı asfalt örneklerine yaptığımız bitüm testi sonuçları (Tablo 2)de, Marshall test sonuçları ise (Tablo 3)te gözükmektedir.
SONUÇLARIN DEĞERLENDİRMESİ
Bitüme % 5 oranında strafor ilave ettiğimizde deneyler sonucunda istenilen değer aralıklarının elde edildiğini gördük. Penetrasyon, yumuşatma noktası, parlama noktası, kırılma noktası ve özgül ağırlığa baktığımızda her birinin de strafor ilave edildiğinde istenilen aralıklarda değerlere sahip olduğunu gördük. Bu sonuç bize asfalt yapımında kullanılan bitüm içerisine strafor ürünlerin ilave edilebileceğini göstermiş oldu.
Çalışmamızda asfaltın yapım aşamasında straforun etkisini görmek için bitümden ayrı olarak farklı deneylerde yaptık. Marshall deneyleri denilen bu deneylerde asfaltın yapısına strafor atığımızı belli yüzde oranlarında ilave ettik. Sonuç olarak her bir yüzde değerinin de asfalt yapımında kullanılabileceğini gördük. Köpük atık karışımı asfaltın akma ve stabilite gibi değerlerini değiştirmedi.
Bunlar bizim istediğimiz sonuçlar olmuştur. Çünkü projemizde, asfalt yapımına köpük bardak atıklarımızı ilave ettiğimizde asfaltın yapısında olumsuz bir özellik meydana gelmemesini istemekteyiz.
Proje çalışmamız istenilen hedefe ulaşmıştır. Günümüzde herhangi bir alanda değerlendirilmeyen polistren türevi, çoğu tek kullanımlık strafor ürünlerin milyonlarcasının çöpe atıldığı toplumumuzda bu atıklar asfalt yapısına katılarak değerlendirilebilir. Böylece asfaltın yapısına katılacak diğer agregalardan tasarruf yapılarak ekonomiye de katkı sağlanmış olur.
KAYNAKLAR
*AHMEDZADE, P., (2008), Asfalt Betonunda Siyah Karbonun Filler Olarak Kullanım, İMO Teknik Dergi, yazı 297.
*AKBULUT H., (2006), Atık Mermerlerin Asfalt Kaplamalarda Agrega Olarak Değerlendirilmesi, İMO Teknik Dergi, yazı 261.
*AY, İ., (2009), Termoplastik ve termoset plastikler, Plastik Malzemeler.
*KULOĞLU, N. (2008), Farklı penetrasyon derecelerine sahip asfalt çimentolarının kalıcı deformasyona karşı dayanımlarının ve işlenebilirliklerinin incelenmesi, Uludağ Ünv., Bursa.
*Sekizinci beş yıllık kalkınma planı, (2001), Plastik Ürünleri Sanayii Özel İhtisas Komisyonu Raporu, Ankara.
*http://www.testcenter.com.tr/dosyadetay-asfalt-nedir&lang=tr.html
*http://www.protest.com.tr/index.php?page=deney_detay&grupid=5
Fen Projesi / Matematik Projesi
Bu Benim Eserim Fen Bilimleri ve Matematik Projeleri Yarışması
Bilim Şenliği Projeleri
ÖZEL SANCAKTEPE OKYANUS ORTAOKULU
OSMANGAZİ MAH. BATTAL GAZİ CAD. NO:13 SANCAKTEPE / İSTANBUL
KİMYA – STRAFOR KATKILI ASFALT
FURKAN BERKE ÖZKARA
HİLAL ONAY
