Tez Arşivi


Tez aramanızı kolaylaştıracak arama motoru. Yazar, danışman, başlık ve özete göre tezleri arayabilirsiniz.

İstanbul Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Polimer Bilim ve Teknolojisi Anabilim Dalı

Investigation of effect of bitumen chemical composition, polymer and warm mix asphalt additives on the properties of bitumen by using response surface method

Bitüm kimyasal içeriği, polimer ve ılık karışım asfalt katkılarının bitüm özellikleri üzerine etkisinin tepki yüzeyi yöntemiyle incelenmesi

Teze Git (tez.yok.gov.tr)

Bu tezin tam metni bu sitede bulunmamaktadır. Teze erişmek için tıklayın. Eğer tez bulunamazsa, YÖK Tez Merkezi tarama bölümünde 455394 tez numarasıyla arayabilirsiniz.


Bitumen, a binder material used in asphalt applications, is one of the important components that affects the service-life of asphalt. Bitumen chemistry, and amounts of Saturate, Aromatic, Resin, Asphaltene (SARA) fractions within the bitumen, affect the properties of both base and modified bitumen. The desired properties of bitumen change with varying content of bitumen and purpose of application. To improve the properties and the performance while using in the asphalt mixtures usually the polymer addition is utilized. While thermoplastic elastomers are mostly preferred, plastomers such as polypropylene, ethylene vinyl acetate, and natural / synthetic rubber can also be used for the modification of bitumen. The addition of materials like Styrene-Butadien-Styrene (SBS) copolymer can simultaneously develop the durability and flexibility at high temperatures by containing the both soft and hard segments in its structure. In addition, hot mix asphalt additives can be used to prepare bitumen-aggregate mixtures at lower temperatures in order to improve the application conditions. For this purpose, organic or chemical additives included into the bitumen, as well as processes with the foaming techniques can be used for lowering the mixing and layout temperatures. Influence of all these additives on the properties of bitumen changes with the type and amount of additive and bitumen chemistry. An additive applied to improve the some properties of bitumen may adversely affect another feature of the bitumen and consequently asphalt. Especially when the addition of these additives together and variety in the bitumen chemistry are taken into consideration, the desired properties may not be obtained in the final product. Therefore, understanding the simultaneous effect of the variation of bitumen composition, amount of polymer and warm mix additive on the bitumen properties is aimed in this study. Experimental statistical methods were used for this purpose and the effects of independent parameters on the response functions individually and simultaneously were investigated by using Response Surface Method. The composition of bitumen and the amount of polymer and warm mix asphalt additives were defined as independent variables in this study. Dynamic shear rheometer (DSR), Bending beam rheometer (BBR), Elastic recovery and Viscosity were determined as response functions of this system. The effects of these independent variables on the response functions were investigated by the full factorial analysis initially and then the response surface method. In the experimental study, SARA analysis was performed on the bitumens which are in the same penetration grade and obtained from Izmit, İzmir and Batman refineries. Furthermore, Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FTIR), Simulated Distillation Gas Chromatography (GC-SimDis), Differential Scanning Calorimetry (DSC) and Thermal Gravimetric Analysis (TGA) were performed for detailed characterization of the bitumens. Styrene-Butadiene-Styrene (SBS) tri-block copolymer and a commercial paraffin wax were used as warm mix asphalt additives for the modifications of the bitumens. FTIR, DSC and TGA analysis were carried out to determine whether these additives can be used in bitumen blends. When the results of characterization tests and chemistry of bitumen were considered together, it can be seen that the same penetration grade bitumens may have different chemical properties and when the performance grade was determined according to TS EN 14023 standardization it may be also found different. This result shows that it cannot be achieved same performance grade by applying the same modifications to the same penetration grade bitumens which have different chemical compositions. Moreover the difference of SARA fractions in the three bitumens could not be seen in the FTIR analysis. The reason for the lower initial boiling point observed in GC-Simdis and the low temperatures at which loss of mass starts for Batman bitumen in TGA analysis are due to the light fractions of the Batman bitumen rather than the amount of saturated content. On the other hand, the high amount of aromatic and saturated structures in the bitumen decreased the glass transition temperature of Izmit bitumen. For the characterization analysis of the additives, it has been proved that the properties of the additives are the same as those of the commercially available common ones having without extra features. The Gaestel index (GI), one of the independent parameters, was used to define the bitumen chemistry in a single variable and examine the effect of bitumen chemistry on the response functions. The GI values of İzmit, İzmir and Batman bitumens were calculated by using the determined SARA fractions as 0.487, 0.622 and 0.988, respectively. In the experimental design matrix, 3 discrete values (0.487, 0.622, 0.988) were defined for the GI as discrete numeric variable, and 2-5%, 1-3% upper and lower limit values for the SBS and Wax, respectively, which were defined as continuous variables. Within these limits, bitumen modifications were made according to the experimental matrix designed by JMP® software and DSR, Viscosity, Elastic recovery and BBR tests which were determined as response functions of system, were carried out. Model equations were constructed with response functions of independent variables by using the data obtained from the measurements and the response surface method. Three-dimensional response surfaces and two-dimensional interaction curves are plotted by using the model data that indicates the effect of each parameter on the properties of bitumen. For the individual analysis, all independent variables were found as significant in different degrees for DSR and BBR response functions. The increasing amount of SBS promotes the value of DSR and creep stiffness exponentially. However this increasing trend affects the creep stiffness negatively since it has the upper limit in the standard. Furthermore the bitumen composition which was defined as GI in the analysis, was an effective term on the all response functions especially for elastic recovery, viscosity and DSR properties which improve rapidly with the increasing value of GI. The higher amount of asphaltene and saturates or lower amount of resins and aromatics enhance the higher value of GI. On the other hand, the amount of wax were determined as insignificant on the viscosity and elastic recovery properties of bitumen despite the fact that the wax is known as an organic additive for viscosity decreasing in the asphalt mixtures. This may be the result of the fact that the viscosity decreasing effect of Wax is very small, comparing with the increasing effect of the SBS and GI. Finally, the optimum values of variables were determined by performing the simultaneous analysis of independent variables with the four response functions together within the desired performance limits. The optimization analysis showed that all variables have effects on the response functions in different degrees. When the result of simultaneous analysis of response functions were compared to the individual analysis, there were terms added or eliminated from the model expression. Especially the GI*GI term which is important for the effect of bitumen composition on the response function was found as insignificant for DSR, Viscosity and Elastic recovery responses in simultaneous analysis. The reason for this was shown as the given limitation for the maximization of DSR and Elastic recovery and the minimization of viscosity. The optimum variable values within the given response limits are GI: 0.988, SBS: 3.2% and Wax: 3%. Tests within the scope of EN 14023 standard and asphalt tests were carried out on modified bitumen prepared in optimum values to investigate the improvement on the performance on both bitumen and asphalt properties. The performance grade of neat Batman bitumen was found to be PG 70-22 while it was determined as PG 82-16 after the modification at optimum conditions. As a result of the modification, while the high temperature performance of bitumen improves as two performance grade, the low temperature performance was affected negatively. The reason maybe that all the modified bitumen samples has the result on BBR as -16 since the addition of SBS increases the creep stiffness and although the amount of SBS is minimum (%2), the performance criterion was not achieved on -22. As a result of the Marshall asphalt design for determining the asphalt properties, aggregate-bitumen blends had 4.8% of the unmodified bitumen, whereas it was necessary to use 6.2% of the modified bitumen. Asphalt samples prepared by using the amounts of bitumen found in design and tested on the wheel tracking test machine. The amount of rutting were found as 13% for unmodified bitumen, while in the modified bitumen this value was improved by 50% to 6.7%. Thus, the DSR, viscosity, elastic recovery and creep stiffness properties of the bitumen have been successfully modelled based on the bitumen content, amount of polymer and warm mix asphalt additives and optimum mixing ratios have been successfully determined by using the "Response Surface Method". The widespread use of experimental design methods will provide a scientific and realistic basis for the preparation of asphalt mixture formulations instead of personal experience as well as the prevention of waste of time.


Bitüm, asfalt karışımlarında bağlayıcı olarak kullanılan ve asfaltın içeriğinde sadece %4-7 arasında değişen oranlarda kullanılmasına rağmen, asfalt karayolu performansını ve ömrünü etkileyen en önemli bileşenlerinden biridir. Bu nedenle bitümün özelliklerini etkileyen parametrelerin belirlenmesi daha uzun ömürlü karayolu kaplamaları oluşturulması ve yol yapım, bakım-onarım vb. işlemlerin maliyetlerinin düşürülmesi açısından büyük önem taşımaktadır. Bitümün bileşimi özelliğini etkileyen parametrelerin başında gelmektedir. Ancak bitüm içeriğindeki yapıların çeşitleri ve miktarları bitümün elde edildiği ham petrol çeşidi ve üretildiği süreç dahil birçok etkene bağlı olarak değişebilmektedir. Bitüm kimyasını oluşturan bu yapılar Doymuş-Aromatik-Reçine-Asfalten (DARA) olarak sınıflandırılmıştır. Doymuşlar; genellikle (-70) oC civarında camsı geçiş sıcaklığına sahip oldukları için oda sıcaklığında sıvı halde bulunmaktadırlar. Hidrojen/karbon mol oranı 2'ye yakındır ve sayıca ortalama molekül ağırlıkları 600 g/mol civarındadır. Aromatik bileşikler ise bitümün yaklaşık % 30-45'ini oluştururlar ve doymuş fraksiyonlar gibi camsı geçiş sıcaklıkları (-20) oC civarında olduğu için oda sıcaklığında sıvı halde bulunurlar. Aromatik halkalarla birlikte alifatik bir karbon iskeletine sahiptirler. Sayıca ortalama molekül ağırlıkları 800 g/mol civarındadır. Oda sıcaklığında siyah katı halde olan reçine fraksiyonları ise bitüm içerisinde yaklaşık %30-45 oranında bulunurlar. 1100 g/mol sayıca ortalama molekül ağırlığına sahiptirler. Asfaltenlere oranla daha polar bir yapıya sahip olmalarına rağmen daha az yoğunlukta aromatik halka bulundurmaktadırlar. Bitişik aromatik halkalar ve yan zincirlerden oluşan, içerisinde kükürt, oksijen, azot gibi heteroatomlar ve ağır metaller barındıran, n-alkan çözücülerde çözünmeyen asfalten fraksiyonu bitüm ağırlığının yaklaşık % 5-20'sini oluşturmaktadır. İşlenen ham petrolün özelliğine göre yapısı değişmekle beraber ağır hampetrollerden elde elde edilen bitümlerin yapısında daha fazla asfalten bulunmaktadır. Bitüme viskoz yapısını veren düşük çözünürlüğe sahip fraksiyon olarak bilinen asfaltenler oda sıcaklığında siyah toz şeklindedirler ve 200 oC'ye kadar herhangi bir termal geçişleri gözlemlenmemektedir. Asfaltenlerin sayıca ortalama molekül ağırlıkları ise 800-3500 g/mol civarındadır. Değişen bitüm içeriği ve kullanım amaçlarına göre bitüm performansında aranan özellikler değişiklik göstermektedir. Bitüm özelliklerinin iyileştirilmesi ve asfalt kullanımlarındaki performansının arttırılması için ise polimer katkısı bitüm modifikasyonlarında en çok tercih edilen yöntemlerdendir. Ağırlıklı olarak termoplastik elastomerler tercih edilmekle beraber, polipropilen, etilen vinil asetat gibi plastomerler ve doğal/sentetik kauçuk malzemelerin de kullanılabildiği görülmektedir. Stiren-butadien-stiren gibi yapısındaki sert-yumuşak segmentleri birarada barındıran polimerler bitümde istenen yüksek sıcaklıklardaki dayanıklık ve elastikiyet özelliğini eş zamanlı geliştirebilir. Ayrıca bitümün agrega ile karıştırılması ile elde edilen sıcak karışım asfaltlarda uygulama şartlarının iyileştirilmesi amacıyla, daha düşük sıcaklıklarda bitüm-agrega karışımları hazırlanmasını sağlayan ılık karışım asfalt katkıları da kullanılabilir. Bu amaç için bitüm içeriğine eklenen organik veya kimyasal katkılar kullanılabildiği gibi, köpürtme tekniği ile de karıştırma ve serme sıcaklığını düşürmeye yönelik işlemler yapılabilir. Tüm bu katkıların bitüm özelliklerine etkileri ise bitüm kimyasının yanında katkı maddesinin tipine ve miktarına göre değişebilir. Bir amaca yönelik uygulanan katkı maddesi bitümde ve buna bağlı olarak asfaltta başka bir özelliği olumsuz etkileyebilir. Özellikle bu katkıların bir arada kullanımı ve değişen bitüm çeşidi göz önüne alındığında elde edilen son üründe istenen özellikler bulunmayabilir. Bu sebeple, bu çalışmada bitüm bileşimindeki değişimin, polimer ve ılık karışım katkılarının bitüm özelliklerine olan etkisinin eş zamanlı olarak incelenmesi amaçlanmıştır. Bu çalışma için deneysel istatistik yöntemlerinden faydalanılmış, bağımsız parametreler ve tepki fonksiyonlarının belirlenmesi ile Tepki Yüzeyi Yöntemi kullanılarak tekli ve eşzamanlı olarak bağımsız parametrelerin tepki fonksiyonları üzerinde etkileri incelenmiştir. Bu çalışmada bitüm kompozisyonu, polimer ve ılık karışım asfalt katkısı miktarları bağımsız değişkenler olarak tanımlanmıştır. Bitümlerin yüksek sıcaklık duyarlılığını gösteren dinamik kayma reometresi, düşük sıcaklık direncini gösteren eğme kiriş reometresi, süneklik davranışı hakkında bilgi veren elastik geri dönme miktarı ve işlenebilirliğini gösteren viskozite özellikleri de tepki fonksiyonları olarak belirlenmiştir. Bu bağımsız değişkenlerin tepki fonksiyonları üzerindeki etkileri ise öncelikle tam faktöriyel daha sonra tepki yüzeyi yöntemi ile araştırılmıştır. Deneysel çalışmada öncelikle İzmit, İzmir ve Batman rafinerilerinden temin edilen aynı penetrasyon sınıfındaki bitümlere DARA analizi yapılmıştır. Ayrıca bitümlerin detaylı karakterizasyonu için Fourier Dönüşümlü Infrared Spektroskopisi (FTIR), Simule Distilasyon Gaz Kromatografisi (GC-SimDis), Diferansiyel Taramalı Kalorimetri (DSC) ve Termal Gravimetrik Analiz (TGA) yapılmıştır. Bitümlerin modifikasyonlarında ise Stiren-Butadien-Stiren (SBS) tri-blok kopolimer ve ılık karışım asfalt katkısı olarak yararlanılan ticari parafin wax kullanılmıştır. Bu katkı maddelerinin karakterizasyonu ve ısıl özellikleri bakımından bitüm karışımlarında kullanılabilir olduğunun belirlenebilmesi için FTIR, DSC ve TGA analizleri yapılmıştır. Bitüm kimyası ve karakterizasyon testlerinin sonuçları bir arada değerlendirildiğinde, aynı penetrasyon sınıfı bitümlerin farklı kimyasal özellikler taşıyabileceği ve TS EN 14023 standardı kapsamında da performans sınıfı belirlendiğinde ise farklı performans sınıfında olabildiği görülmüştür. Batman bitümünün asfalten miktarının yüksek olması ile yüksek sıcaklık deformasyonuna karşı direncinin diğer bitümlere göre daha yüksek olabileceği ve buna bağlı olarak performans sınıfının da yüksek olabileceği sonucu çıkarılmıştır. Bu sonuç aynı penetrasyon sınıfında olsa da farklı kimyasal içerikteki bitümlere aynı modifikasyonlar uygulanması ile aynı performans özelliklerine ulaşılamayacağını göstermiştir. Buna ek olarak bitümlerin içeriğindeki fraksiyonların miktarlarının farklı olması FTIR analizinde görülemeyen bir parametre olarak karşımıza çıkmıştır. GC-Simdis ve TGA analizlerinde görülen ilk kaynama noktası ve kütle kaybının başladığı sıcaklıkların Batman bitümünde düşük görülmesinin sebebi içeriğinde doymuşların miktarı ile değil bu fraksiyonun taşıdığı yapıların daha kısa zincirli ve hafif yapılar olması ile ilişkilendirilmiştir. DSC analizinde görülen camsı geçiş sıcaklıklarındaki farklılık ise doymuş ve aromatik yapılarının miktarı ile ilişkilendirilmiştir. Aromatik ve doymuş yapılarının bitümde artışı camsı geçiş sıcaklığını düşürmektedir ve beklenen bu sonuç aromatik ve doymuş fraksiyonu en yüksek olan İzmit bitümünde en düşük camsı geçiş sıcaklığı olarak karşımıza çıkmıştır. Katkı maddelerinin karakterizasyon analizlerinde ise literatür çalışmalarına konu olan aynı malzemelerin özellikleri ile kıyaslanmış, katkıların ekstra özelliklerinin bulunmadığı, ticari olarak temin edilebilir genel özelliklerdeki örnekleri ile aynı özellikte olduğu görülmüştür. Ayrıca ısıl analizler sonucunda bitüm karışımları sırasında yüksek sıcaklık ortamında malzemelerde buharlaşma veya bozunma vb. görünmeden malzemenin özelliklerini koruyarak karışımlar hazırlanabileceği belirlenmiştir. Bağımsız değişkenlerden biri olarak tanımlanan bitüm kimyasının, bitümü oluşturan 4 fraksiyonun, tek bir değişken ile tanımlanabilmesi ve etkilerinin incelenebilmesi için Gaestel İndeks kullanılmıştır. Bulunan DARA analizi sonuçlarına göre İzmit, İzmir ve Batman bitümleri için GI değerleri sırasıyla 0.487, 0.622 ve 0.988 olarak hesaplanmıştır. Deneysel istatistik açısından oluşturulan deney tasarımı matrisinde kesikli numerik değişken olarak GI için 3 kesikli değer (0.487, 0.622, 0.988) tanımlanmış, devamlı değişkenler olan SBS miktarı ve Wax miktarı için de sırasıyla %2-5, %1-3 alt ve üst sınır değerleri tanımlanmıştır. Bu sınırlar içinde JMP® yazılımı yardımıyla tasarlanan deney matrisine göre bitüm modifikasyonları gerçekleştirilmiş, modifiye bitümlerin tepki fonksiyonları olarak belirlenen dinamik kayma reometresi, viskozite, elastik geri dönme ve eğme kiriş reometresi ölçümleri yapılmıştır. Ölçümler sonucunda elde edilen veriler ile tepki yüzeyi yöntemi kullanılarak bağımsız değişkenlerin tepki fonksiyonlarıyla model denklemleri oluşturulmuştur. Elde edilen tahmin ifadeleriyle oluşturulan 3 boyutlu tepki yüzeyleri ve 2 boyutlu eştepki eğrileri ile her parametrenin bitüm özellikleri üzerinde etkisi eşzamanlı olarak belirlenmiştir. Bitümün yüksek sıcaklık altında uygulanan yüke karşı direncini ifade eden DSR analizinde belirlenen bağımsız değişkenlerin doğrusal etkileri olduğu görülmüştür. Buna ek olarak GI değeri ve SBS miktarının artışına bağlı olarak bitümün bu özelliğinin üstel bir şekilde iyileştirilebileceği belirlenmiştir. Diğer bir deyişle bitüm içeriğindeki asfalten ve doymuş fraksiyonlarının artışı ya da aromatik ve reçine fraksiyonlarını azalması DSR değerinin yükselmesini sağlamaktadır. 0.98 düzeltilmiş R-Kare değeri ile elde edilen model verisi ile yapılan doğrulama analizinde ise tahmin sonuçları ile ölçülen değerler oldukça yakın ve tutarlı bulunmuştur. Viskozite ölçümlerinin sonucunda elde edilen tepki yüzeyinde ise beklenenin aksine viskozite düşürme amacıyla tercih edilen ılık karışım asfalt katkısı Wax'ın etkili olmadığı sonucu bulunmuştur. Bu çıktı aslında tepki yüzeyi yönteminin değişken parametrelerin tepki fonksiyonuna etkisini eşzamanlı olarak incelemesinin bir sonucu olarak görülmüştür. Wax teriminin viskozite fonksiyonunu düşürme etkisinin SBS ve GI değerinin viskoziteyi arttırma etkisinin yanında oldukça küçük kalması sebebiyle Wax önemli terimler arasında görülmediği sonucu çıkarılmıştır. Diğer yandan SBS ve GI değerlerinin de kendi etkileri yanı sıra etkileşimlerinin de viskozite sonucu için önemli bir parametre olduğu görülmüştür. Değişen bitüm içeriği ve SBS miktarı ile farklı viskozitelerde modifiye bitümler elde edilebileceği anlaşılmıştır. Bitümün önemli bir özelliği olan elastik geri dönme miktarını etkileyen parametrelere bakıldığında ise viskozite ile benzer şekilde Wax miktarındaki değişimin bu özelliği değiştirmediği görülmüştür. Bitüm kimyasının ise oldukça önemli olduğu, asfalten ve doymuş oranı yüksek veya reçine ve aromatik oranı düşük bitümler kullanılarak yüksek elastik geri dönme miktarı elde edilebileceği anlaşılmıştır. Ayrıca bitüm içeriği ve SBS miktarının tek başına elastik geri dönme miktarına olan katkısının yanında bu iki değişkenin birbiri ile etkileşiminin de bu özellik üzerinde etkisi olduğu belirlenmiştir. Sünme rijitliği ve bu özellikteki değişimin belirlendiği BBR analizinde ise denenen değişken parametrelerin tümünün etkili olduğu belirlenmiştir. Ancak sünme rijitliği değerinin bitümü düşük sıcaklık performansı için ölçüm yapılan sıcaklıkta 300 MPa sınırı bulunmaktadır. Bu sınır göz önüne alındığında sünme rijitliğini bu değerin üstüne çıkarabilecek bitüm kimyası, SBS veya Wax miktarı kullanılamamaktadır. Özellikle SBS etkisinin 2. Dereceden doğrusal olmayan bir terim ile sünme rijitliğini etkilediği düşünüldüğünde yüksek miktarlarda SBS kullanımı bu özellik için mümkün olmayabilmektedir. Değişken parametrelerin etkisinin dört tepki fonksiyonu birlikte ve istenen bitüm performans limitleri içerisinde eşzamanlı analizi yapılarak optimum değişken değerleri belirlenmiştir. Tepki fonksiyonlarının ayrı ayrı analizlerine göre bir arada değerlendirilmesi sonuçlarında eklenen veya çıkan terimler olmuştur. Özellikle GI*GI terimi DSR, Elastik geri dönme ve Viskozite fonksiyonları için ayrı ayrı analizlerde önemli bulunurken optimizasyon analizinde bu fonksiyonlar bir arada değerlendirildiğinde önemli bulunmamıştır. Bunun sebebi olarak ise analiz için tanımlanan tepki limitlerinde DSR ve Elastik geri dönme özellikleri için maksimizasyon istenirken, Viskozite değeri için minimizasyon istenmesi olarak görülmüştür. Verilen tepki limitleri içerisinde bulunan optimum değişken değerleri ise GI:0.988, SBS: %3.2 ve Wax:%3'tür. Bu değerlerde hazırlanan modifiye bitümün EN 14023 standardı kapsamındaki testleri ve asfalt çalışmaları yapılarak hem bitümde hem de asfalt özelliklerinde sağlanan performans artışı araştırılmıştır. Optimum koşullarda hazırlanan modifiye bitümün katkısız haldeyken performans sınıfı PG 70-22 iken modifikasyon sonrası PG 82-16 olarak bulunmuştur. Modifikasyon sonucunda bitümde yüksek sıcaklık performansı iki sınıf yukarı çekilirken, düşük sıcaklık performansı olumsuz yönde etkilenmiştir. Bunun sebebi BBR test sonuçlarında modifikasyon yapılan bitüm örneklerinin tamamının -22 sınıfında olmamasıdır. SBS katkısının sünme rijitliğini arttırması ve buna bağlı olarak m-değerinin gerekli kriteri sağlayamaması sebebiyle modifiye bitümlerde minimum (%2) dahi olsa düşük sıcaklık performansını bir sınıf aşağı çekmiştir. Asfalt özelliklerinin belirlenmesi için yapılan Marshall asfalt dizaynı sonucunda agrega-bitüm karışımlarında katkısız bitümden %4.8 kullanılırken, modifiye bitümden %6.2 oranında kullanılması gerekliliği sonucu çıkmıştır. Bu miktarlara göre hazırlanan ve tekerlek izinde oturma testi yapılan asfalt numunelerinde katkısız bitümde %13 bulunurken, modifiye bitümde bu değer %50 civarında iyileştirilerek %6.7 bulunmuştur. Sonuç olarak modifiye bitümlerin DSR, viskozite, elastik geri dönme ve sünme rijitliği özelliklerinin bitüm içeriği, polimer ve ılık karışım asfalt katkıları miktarı parametrelerine bağlı olarak modellenmesi ve optimum karışım oranlarının bulunmasında "Tepki Yüzeyi Yöntemi" ile başarılı sonuçlar elde edilmiştir. Deneysel tasarım yöntemlerinin yaygın olarak kullanılmasıyla zaman kaybının önlenmesinin yanında kişisel tecrübelere dayanan asfalt karışım formulasyonlarının hazırlanması bilimsel ve gerçekçi bir temele oturtulabilecektir.