Efectos del envejecimiento ambiental y la radiación ultravioleta sobre el módulo dinámico, deformación permanente y fatiga de mezclas asfálticas

Autores/as

  • Wilmar Darío Fernández-Gómez Universidad Distrital Francisco Jose de Caldas https://orcid.org/0000-0001-6339-8050
  • Alba Cristina Vides-Berdugo Pontificia Universidad Javeriana
  • Sandra Patricia Roncallo-Contreras Pontificia Universidad Javeriana
  • Freddy Bautista-Rondón Pontificia Universidad Javeriana
  • Hugo Alexander Rondón-Quintana Universidad Distrital Francisco José de Caldas https://orcid.org/0000-0003-2946-9411
  • Fredy Alberto Reyes-Lizcano Pontificia Universidad Javeriana https://orcid.org/0000-0002-6407-168X

DOI:

https://doi.org/10.17533/udea.redin.n80a10

Palabras clave:

envejecimiento de largo plazo, desempeño de mezclas asfálticas, Superpave, muestras de campo, INVIAS

Resumen

El envejecimiento produce cambios en las propiedades de las mezclas asfálticas como debilitar la adhesión asfalto - agregado y el incremento de la rigidez y la viscosidad del asfalto. Adicionalmente, esos cambios afectan la durabilidad del pavimento asfáltico. El objetivo de este estudio es evaluar el comportamiento de las mezclas asfálticas bajo diferentes condiciones de envejecimiento comparando muestras sometidas a envejecimiento en cámara de radiación UV y otras extraídas de vías en terreno. Las mezclas de laboratorio se fabricaron con material granular de una fuente y un cemento asfaltico. Cuatro grupos de mezclas se analizaron: No envejecidas, envejecidas en laboratorio mediante UV y Vaso de envejecimiento presión y envejecidas en campo. Para el tratamiento de envejecimiento por radiación ultravioleta, se diseñó una cámara y las muestras se trataron en periodos de 100, 200 y 500 horas. Se extrajeron muestras de pavimentos en servicio de edades entre 1,5 y 11 años después de la construcción. El comportamiento mecánico se evaluó mediante ensayos de modulo dinámico, deformación permanente y fatiga trapezoidal. Lo resultados mostraron que el envejecimiento incrementa la rigidez del material hasta dos veces con respecto al material sin envejecer. La deformación permanente muestra un mejor desempeño en las muestras envejecidas que en aquella sin exposición al envejecimiento. Por otro lado, el envejecimiento afecta de manera negativa la vida de fatiga dado que se presentan cambios significativos en la pendiente de la ley de fatiga. 

|Resumen
= 1266 veces | PDF (ENGLISH)
= 289 veces|

Descargas

Los datos de descargas todavía no están disponibles.

Biografía del autor/a

Wilmar Darío Fernández-Gómez, Universidad Distrital Francisco Jose de Caldas

Grupo de Estudios en Pavimentos y Materiales Sostenibles.

Alba Cristina Vides-Berdugo, Pontificia Universidad Javeriana

Facultad de Ingeniería.

Sandra Patricia Roncallo-Contreras, Pontificia Universidad Javeriana

Facultad de Ingeniería.

Freddy Bautista-Rondón, Pontificia Universidad Javeriana

Facultad de Ingeniería.

Hugo Alexander Rondón-Quintana, Universidad Distrital Francisco José de Caldas

Grupo de Estudios en Pavimentos y Materiales Sostenibles.

Fredy Alberto Reyes-Lizcano, Pontificia Universidad Javeriana

Facultad de Ingeniería.

Citas

L. Plesis, N. Coetzee, T. Hoover, J. Harvey and C. Monismith, “Three Decades of Development and Achievements: The Heavy Vehicle Simulator in Accelerated Pavement Testing”, in GeoShanghai, Shanghai, China, 2006, pp. 45-54.

G. Airey, “State of the Art Report on Ageing Test Methods for Bituminous Pavement Materials”, International Journal Pavement Engineering, vol. 4, no. 3, pp. 165-176, 2003.

S. Brown and T. Scholz, “Development of laboratory protocols for the ageing of asphalt mixtures”, in 2nd Eurasphalt and Eurobitume Congress, Barcelona, Spain, 2000, pp. 83-90.

C. Chiu, M. Tia, B. Ruth and G. Page, “Investigation of laboratory aging processes of asphalt binders used in Florida”, Transportation Research Record, no. 1436, pp. 60-70, 1994.

A. Montepara and F. Giuliani, “Performance testing and specifications for binder and mix. Comparison between ageing simulation tests of road bitumen”, in 2nd Eurasphalt and Eurobitume Congress, Barcelona, Spain, 2000, pp. 518-523.

H. Khalid, “A new approach for the accelerated ageing of porous asphalt mixtures”, Proceedings Institution of Civil Engineers- Transport, vol. 153, no. 3, pp. 171- 181, 2002.

O. Kim, C. Bell, J. Wilson and G. Boyle, Development of laboratory oxidative aging procedures for asphalt cements and asphalt mixtures, 1986. [Online]. Available: http://ntl.bts.gov/lib/41000/41700/41767/Dev__of_Lab_Oxid. pdf. Accessed on: Apr. 15, 2016.

J. Petersen, A Review of the Fundamentals of Asphalt Oxidation. Chemical, Physicochemical, Physical Property, and Durability Relationships, 2009. [Online]. Available http://onlinepubs.trb.org/onlinepubs/circulars/ec140. pdf. Accessed on: Feb. 14, 2015

S. Jung, L. Walubita, A. Martin and C. Glover, “Mixture Versus Neat-Film Binder Oxidation and Hardening and the Impact of Binder Oxidation on Estimated Mixture Fatigue Life”, in 86th Transportation Research Board Annual Meeting, Washington, D.C., USA, 2007, pp. 18.

J. Wu and G. Airey, “The Influence of Aggregate Interaction and Aging Procedure on Bitumen Aging”, Journal of Testing and Evaluation, vol. 37, no. 5, pp. 402- 409, 2009.

Y. Ruan, R. Davison and C. Glover, “An Investigation of Asphalt Durability: Relationships Between Ductility and Rheological Properties for Unmodified Asphalts”, Petroleum Science and Technology, vol. 21, no. 1-2, pp. 231-254, 2003.

W. Fernández, H. Rondón, C. Daza and F. Reyes, “The effects of environmental aging on Colombian asphalts”, Fuel, vol. 115, pp. 321-328, 2014.

S. Wu, L. Pang, G. Liu and J. Zhu, “Laboratory Study on Ultraviolet Radiation Aging of Bitumen”, Journal of Materials in Civil Engineering, vol. 22, no. 8, pp. 767- 772, 2010.

C. Lau, K. Lunsford, C. Glover, R. Davison and J. Bullin, “Reaction Rates and Hardening Susceptibilities as Determined from Pressure Oxygen Vessel Aging of Asphalts”, Transportation Research Record, no. 1342, pp. 50-57, 1992.

D. Lesueur, “The colloidal structure of bitumen: Consequences on the rheology and on the mechanisms of bitumen modification”, Advances in Colloid and Interface Science, vol. 145, no. 1-2, pp. 42-82, 2009.

A. Dow, “Asphalt Experiments at Washington”, Eng. News Rec., vol. 47, pp. 18-25, 1903.

A. Bell, “Summary Report on the aging of asphalt- aggregate systems”, Strategic Highway Research Program, Corvallis, USA, Rep. SHRP-A-305 (SR-OSU- A-003A-89-2), Nov. 1989.

C. Bell, M. Fellin and A. Wieder, “Field Validation of Laboratory Aging Procedures for Asphalt Aggregate Mixtures”, Journal of the Association of Asphalt Paving Technologists, vol. 63, pp. 45-80, 1994.

J. Welborn, “Physical Properties as Related to Asphalt Durability: State of the Art”, Transportation Research Record, vol. 999, pp. 31-36, 1984.

J. Masson, P. Collins and G. Polomark, “Steric hardening and the ordering of asphaltenes in bitumen”, Energy and Fuels, vol. 19, no. 1, pp. 120-122, 2005.

D. Anderson, D. Christensen and H. Bahia, “Physical properties of asphalt cement and the development of performance-related specifications”, Journal of the Association of Asphalt Paving Technologists, vol. 60, pp. 437-475, 1991.

H. Bahia and D. Anderson, “The pressure aging vessel (PAV): a test to simulate rheological changes due to field aging”, in Physical Properties of Asphalt Cement Binders, J. Hardin (ed). Philadelphia, USA: American Society for Testing Materials (ASTM), 1995, pp. 67-88.

J. Harvey, T. Lee, J. Sousa, J. Pak and C. Monismith, “Evaluation of fatigue and permanent deformation properties of several asphalt-aggregate field mixes using strategic highway research program A-003A equipment”, Transportation Research Record, no. 1454, pp. 123-133, 1994.

J. Harvey and B. Tsai, “Long-Term Oven-Aging Effects on Fatigue and Initial Stiffness of Asphalt Concrete”, Transp. Res. Rec., no. 1590, pp. 89-98, 1997.

G. Kemp and N. Predoehl, “A comparison of field and laboratory environments on asphalt durability”, in Association of Asphalt Paving Technologists, vol. 50, pp. 492-537, 1981.

C. Bell, Y. AbWahab, M. Cristi and D. Sosnovske, “Selection of laboratory aging procedures for asphalt- aggregate mixtures”, Strategic Highway Research Program, Washington, USA, Rep. SHRP-A-383, Mar. 1994.

Instituto Nacional de Vías (INVIAS), Normas de ensayos de materiales para carreteras. Bogotá, Colombia: INVIAS, 2013.

Ministerio de Minas y Energía (MinMinas) / Instituto de Hidrología, Meteorología y Estudios Ambientales de Colombia (IDEAM), Atlas de Radiación solar de Colombia, 2005. [Online]. Available: http://www.upme.gov.co/Atlas_Radiacion.htm. Accessed on: January 25, 2016.

M. McGreer, Weathering Testing Guidebook. Chicago, USA: Atlas Electric Devices Company, 2003.

M. Zeng, H. Bahia, H. Zhai, M. Anderson and P. Turner, “Rheological modeling of modified asphalt binders and mixtures”, Journal of the Association of Asphalt Paving Technologists, vol. 70, pp. 403-441, 2001.

P. Baburamani, “Asphalt fatigue life prediction models: a literature review”, ARRB Group Limited, Melbourne, Australia, Research Rep. ARR 334, 1999.

H. Benedetto, C. Roche, H. Baaj, A. Pronk and R. Lundström, “Fatigue of bituminous mixtures”, Materials and Structures, vol. 37, no. 3, pp. 202-216, 2004.

J. Epps and C. Monismith, “Fatigue of asphalt concrete mixtures-summary of existing information”, in Fatigue of Compacted Bitumonius Aggregate Mixtures. B. Gallaway. New York, USA: American Society for Testing Materials (ASTM), 1972, pp. 19-45.

L. Francken, Bituminous Binders and Mixes. London, UK: Rilem, 2004.

C. Bell, Y. AbWahab and M. Cristi, “Investigation of Laboratory Aging Procedures for Asphalt-Aggregate Mixtures”, Transportation Research Record, no. 1323, pp. 32-46, 1991.

L. Walubita et al., HMA Shear Resistance, Permanent Deformation, and Rutting Tests for Texas Mixes: Year- 1 Report, 2014. [Online]. Available: http://ntl.bts.gov/lib/51000/51800/51806/0-6744-1.pdf. Accessed on: Apr. 15, 2016.

Descargas

Publicado

2016-09-15

Cómo citar

Fernández-Gómez, W. D., Vides-Berdugo, A. C., Roncallo-Contreras, S. P., Bautista-Rondón, F., Rondón-Quintana, H. A., & Reyes-Lizcano, F. A. (2016). Efectos del envejecimiento ambiental y la radiación ultravioleta sobre el módulo dinámico, deformación permanente y fatiga de mezclas asfálticas. Revista Facultad De Ingeniería Universidad De Antioquia, (80), 89–96. https://doi.org/10.17533/udea.redin.n80a10