Study of a hot asphalt mixture response based on energy concepts

The main objective of the research reported in this paper is to determine the response of a hot mix asphalt (HMA) in terms of both the tensile strength and energy parameters (based on the assessment of the force-displacement curve) as potential tools for improving the HMA mixture design. The HMAs analyzed were fabricated using a 60-70 penetration asphalt binder, dense-graded aggregate, mineral filler, and different types and contents of mineral filler replacements (i.e., lime, cement, and fly ash). The indirect tensile test was conducted to determine both the HMA tensile strength and force-displacement curve, which allowed for the computation of the HMA toughness as well as the energies involved in the process before and after reaching the tensile strength. Corresponding results suggest that the replacement of mineral filler by cement, lime, and fly ash modified the HMA response in terms of both the tensile strength and energy parameters. In addition, analysis of the energy parameters discussed proved to be useful for determining the optimum mineral filler content of HMA. Consequently, analysis of these energy parameters can benefit the HMA mixture design process. // El objetivo principal de la investigación fue determinar el comportamiento de una mezcla asfáltica en función de la resistencia a la tracción indirecta y parámetros de energía (calculados en función de la curva fuerza-desplazamiento) como herramientas potenciales para mejorar el diseño de mezclas asfálticas. Las mezclas asfálticas analizadas fueron fabricadas con asfalto de penetración 60/70, granulometría cerrada md10 y relleno mineral en diferentes porcentajes y materiales (cal, cemento y ceniza volante). El ensayo de tracción indirecta se utilizó para determinar la resistencia máxima a la tracción y la curva fuerza-desplazamiento, a partir de la cual se calcularon la tenacidad de la mezcla y las energías involucradas en el proceso antes y después de alcanzar la resistencia máxima. Los resultados obtenidos sugieren que reemplazar el relleno mineral por cemento, cal o ceniza volante modifica el comportamiento de la mezcla asfáltica en términos de la resistencia a la tracción y los parámetros de energía. Adicionalmente, el análisis de los parámetros de energía discutidos es útil para establecer el contenido óptimo del relleno mineral. En consecuencia, el análisis de estos parámetros de energía puede beneficiar el proceso de diseño de mezclas asfálticas.Peer ReviewedPostprint (published version

Equipo de deformación plásticaneumático para diferentes geometrías de muestras de mezclas asfálticas con control de temperatura, rayos UV y desplazamiento

La presente invención se relaciona con un equipo para ejecutar ensayos de deformación plástica en mezclas asfálticas bajo la aplicación de cargas controladas mediante un sistema neumático, en muestras de diferentes tamaños y geometrías, con control de temperatura, humedad y radiación ultravioleta y sistema de adquisición y procesamiento de datos en tiempo real Las principales ventajas del equipo a divulgar son: Control de la aplicación de carga durante todo el ensayo, posibilidad de ejecutar ensayos en muestras de mezclas asfálticas de geometría variable, controlar y simular condiciones medioambientales como temperatura, humedad y radiación ultravioleta durante el ensayo Así mismo, se pueden variar las velocidades de aplicación de las cargas y adquirir y procesar la información de deformación en múltiples puntos de las probetas, la temperatura, la humedad y la radiación ultravioleta en tiempo real.Ingeniería Mecánic

Efecto del desperdicio de una siderúrgica en bases y subbases granulares

El artículo describe el objetivo, metodología, análisis y conclusiones de varios estudios experimentales realizados en los laboratorios de la Universidad Militar Nueva Granada para determinar la viabilidad del empleo del desperdicio de alto horno generada por la siderúrgica de Boyacá en la mejora de las propiedades mecá- nicas de las bases y subbases granulares empleadas para la construcción de una estructura de pavimentos. mediante la ejecución de los ensayos proctor estándar y modificado y C.B.R. de laboratorio. La metodología empleada para el desarrollo de las investigaciones se efectuó en primera fase con una caracterización del material granular y el material de desperdicio para emplear como reemplazo, posteriormente con la determinación de los porcentajes óptimos de humedad y de resistencia del material virgen y con reemplazo, finalizando con los análisis y conclusiones.  

Efecto del desperdicio de una siderúrgica en bases y subbases granulares

El artículo describe el objetivo, metodología, análisis y conclusiones de varios estudios experimentales realizados en los laboratorios de la Universidad Militar Nueva Granada para determinar la viabilidad del empleo del desperdicio de alto horno generada por la siderúrgica de Boyacá en la mejora de las propiedades mecá- nicas de las bases y subbases granulares empleadas para la construcción de una estructura de pavimentos. mediante la ejecución de los ensayos proctor estándar y modificado y C.B.R. de laboratorio. La metodología empleada para el desarrollo de las investigaciones se efectuó en primera fase con una caracterización del material granular y el material de desperdicio para emplear como reemplazo, posteriormente con la determinación de los porcentajes óptimos de humedad y de resistencia del material virgen y con reemplazo, finalizando con los análisis y conclusiones.  

Comparación del cálculo de una estructura de pavimento flexible por elementos finitos y cálculo teórico

This work presents a comparison between the obtained results the deflection, radial stress and vertical stress of the pavement structure being analyzed by the program PLAXIS (Finite element Software) and the DEPAV program (Analytical approximated calculus software). The pavement structure analyzed has got three layers: the first layer is an asphalt mixture, the second layer, a base untreated, and the last layer, the subgrade. The information analyzed was based on the base untreated layer. According to the analysis, the concluded results were that the material proprieties that are part of the pavement structure, the deflection, radial stress and vertical stress calculated, in the PLAXIS and DEPAV programs, get to the same point.El presente trabajo muestra una comparación entre los resultados obtenidos en deflexión, esfuerzo radial y esfuerzo vertical del cálculo de una estructura de pavimento flexible al ser analizada por el programa Praxis (Software de elementos finitos) y el programa DEPAV (software de cálculo analítico aproximado). La estructura de pavimento analizada consta de tres capas: la primera, una mezcla asfáltica, la segunda, una grava no tratada y la última, el suelo de soporte o subrasante. El estudio de la información se concentró en la capa de grava no tratada. Con base en los resultados se puede concluir que para las propiedades de los materiales que constituyen la estructura de pavimento, la deflexión, el esfuerzo radial y el esfuerzo vertical calculados a partir del programa PLAXIS y el programa DEPAV son convergentes

Adaptive decoupling control for binary distillation column into a 3D virtual environment

The oil refinery plants have a particularly high energy consumption in the distillation process. Several authors state that these are the systems with the highest energy consumption in the petrochemical industry. Currently, work is being done on the implementation of adaptive controllers in order to improve the efficiency of the distillation process and the quality of the product. In this work the control of a binary distillation column developed within a 3D virtual laboratory is presented. Adaptive control by reference model (MRCA) is used for the manipulation of bottom and distillate concentrations. Initially, the mathematical description of the process is obtained, together with the computer-aided design, to subsequently implement the control technique. As a result, the behavior of the controlled system in simulation is shown and compared with the response of the embedded system within the virtual environment. The main contribution of this work is the interaction that a user can have with this type of processes and the possibility of implementing modern control strategies within this type of environments as a low-cost tool to support education and training activities

Comportamiento de mezclas asfálticas del instituto de desarrollo urbano con adición de pavimento reciclado

El objetivo principal de esta investigación fue establecer el comportamiento mecánico de mezclas asfálticas del Instituto de Desarrollo Urbano IDU al fabricarlas con granular procedente del reciclado de pavimentos flexibles (RAP) y asfaltos de penetración 60/70 y 80/100. La primera etapa del estudio consistió en caracterizar los materiales a utilizar (RAP y asfalto), seguido de la determinación del contenido del asfalto del RAP mediante el proceso de centrifugado. Posteriormente, con la ayuda de la metodología Marshall se estableció el contenido de asfalto a adicionar a las mezclas para tener las mejores condiciones mecánicas. Acto seguido, se fabricaron probetas con el porcentaje óptimo de asfalto y remplazo del 100% de granular por RAP. A continuación se ensayaron las muestras a la resistencia a la tracción indirecta (RTI) en estado seco, húmedo y envejecido a 24 y 48 horas en horno con circulación de aire. Entre los resultados encontrados se pudo establecer que no existe una susceptibilidad al agua de las mezclas según el ensayo de resistencia conservada. Adicionalmente, se estableció que la RTI es mayor para las muestras fabricadas con asfalto 60/70, irrelevantemente hayan sido ensayadas en estado seco y húmedo, así como envejecidas. Por último, a partir de los resultados se puede manifestar que utilizar RAP es viable en altas tasas y que de esta forma, se contribuye al medioambiente.Pregrad

Estado del arte del uso de nano materiales en suelos para construcción de carreteras

Nano materials are becoming more and more relevant in the construction of civil works, since they can be used as additions or additives to improve and stabilize asphalt concretes, hydraulic concretes, fine soils at the level of subgrade, sub-bases, bases and even for filters in water treatment. The present article intends to collect the different experiences in the use of nano materials, in order to stabilize or improve the mechanical and geotechnical properties of soils used in road construction, especially what has to do with the manufacture of nano fibers for use in soils; finding that its use in the field of roads is to be investigated and developed with different types of solutions, as the most studied are the carbon nano fibersLos nano materiales toman cada vez más relevancia en la construcción de obras civiles, ya que se pueden usar como adiciones o aditivos para mejorar y estabilizar concretos asfalticos, concretos hidráulicos, suelos finos a nivel de sub rasantes, sub bases, bases e inclusive para filtros en el tratamiento de aguas. El presente artículo pretende recolectar las distintas experiencias plasmadas por la ciencia en el uso de nano materiales, con el fin de estabilizar o mejorar las propiedades mecánicas y geotécnicas de los suelos usados en la construcción de vías, sobre todo lo que tiene que ver con la fabricación de nano fibras para uso en los suelos; encontrándose que su uso en el campo de las carreteras está por investigarse y desarrollarse con diferentes tipos de soluciones, pues las más estudiadas son las nano fibras de carbon

Studying asphalt binder fatigue pattern by using a dynamic shear rheometer

This article was aimed at determining fatigue test results regarding different types of binder when using a dynamic shear rheometer (DSR). The tests were carried out in stress conditions at 20ºC. The stress input signal was a constant amplitude, 1.59 Hz frequency sine wave. Asphalt binders B-13/22, B-40/50, B-60/70, B-80/00, B-150/200 and BM-3c (modified asphalt) were studied. The test measured strain, complex modulus (G*), dissipated energy and dissipated energy ratio (DER) with the number of cycles. Strain criteria were used for determining binder fatigue failure (DER). Failure was defined as the point at which (DER) dropped 10% after peaking. Laws of asphalt fatigue were obtained from the strain and failure cycle results.El objetivo principal del artículo fue el de determinar el comportamiento a fatiga de diferentes tipos de asfaltos a partir de ensayos en el reómetro de corte dinámico (DSR). Los ensayos en el DSR se realizaron a un esfuerzo seno-soidal de amplitud constante, a una frecuencia de 1,59 Hz y a 20 ºC. Los asfaltos estudiados fueron B-13/22, B-40/50, B-60/70, B-80/00, B-150/200 y un BM-3c (as-falto modificado). Durante los ensayos se midió la evolu-ción de la deformación, el módulo complejo, el ángulo de desfase, la energía disipada y el ratio de energía disi-pada con los ciclos de carga, parámetros para determinar el ciclo de fallo por fatiga de los asfaltos. En primer lugar se estableció en las curvas de evolución de la defor-mación con los ciclos de carga el rango de deformación de rotura, zona donde la evolución de la deformación crece en forma súbita y se presenta el fallo por fatiga. Luego del análisis del ratio de energía disipada (DER) y de la evolución de la deformación con los ciclos de carga, se determinó el ciclo donde se produce el fallo. Del estudio se obtuvo un nuevo criterio de fallo de fatiga, consistente en calcular la fatiga del asfalto cuando alcanza un valor de 10% pasado el valor máximo de la curva de ratio de energía disipada. Por último, se obtuvieron las leyes de fatiga de los asfaltos con los resultados de deformación de rotura y ciclo de fallo

Anisotropía de esfuerzos y resistencia al corte de arenas

Stress history influences the behavior and strength of soils. Stress anisotropy of actual soils in natural conditions produces an arrange of grains, which modifies mechanical properties such as stiffness and shear strength. Laboratory tests were carried out to study the relationship between stress anisotropy and shear parameters of sands. Clean sand with controlled grain size distribution and relative density was used to conform each specimen, which was put under a predetermined effective stress combination. Finally, each specimen was conducted to failure, in order to obtain the shear strenght parameters. Obtained results show variations until ten percent in the angle of internal friction, depending on relative density, as well negative effects, specially in uniform sands (SP) having medium relative density.La historia de esfuerzos tiene influencia sobre el comportamiento y la resistencia de los suelos. De particular interés es la condición anisotrópica de esfuerzos en que se presentan la mayoría de los suelos en condiciones naturales. Esta condición produce una disposición de las partículas que hace que las propiedades mecánicas tales como la rigidez inical o la resistencia al corte se vean afectadas. Se desarrollaron ensayos de laboratorio para estudiar de qué forma se pueden relacionar las condiciones de anisotropía inducida por esfuerzos, sobre los parámetros de resistencia en arenas. Se utilizó arena limpia y se controló cuidadosamente la ditribución granulométrica y la densidad relativa de cada espécimen, el cual se sometió a una combinación preestablecida de esfuerzos bajo condiciones drenadas. Finalmente cada probeta fue llevada a la falla para obtener los parámetros de resistencia al corte. Los resultados obtenidos muestran variaciones hasta del 10% en el ángulo de fricción interna, dependiendo de la densidad relativa del material y se observaron efectos negativos, especialmente en arenas mal gradadas de densidad relativa media