Análisis de sistemas asfalto-agregado a partir de mediciones de energía superficial libre

The surface free energy (SFE) is a fundamental thermodynamic material property that can be used to quantify the quality of adhesion between diverse materials, the susceptibility of these materials to loss its adhesion due to the presence of water in the system, and the coating ability of a material over another material with different SFE values (i.e., wettability). These principles can be applied to different materials, including the asphalt-aggregate systems (i.e., hot mix asphalt (HMA) mixtures). This research work aims to present an analysis, based on SFE measurements of the asphalt mixture basic constituents, to quantify the adhesion quality, moisture susceptibility, and the coating quality of the asphalt over the aggregate surface (wettability) for different asphalt-aggregate systems. The SFE measurements of asphalts and aggregates were conducted in the laboratory by applying, respectively, the Wilhelmy Plate method and the Universal Sorption Device (USD). The materials assessed included Colombian asphalts and aggregates produced in both Colombia and The United States. The analysis focused on evaluating the effect of industrial asphalt modification processes and filler addition on the quality of adhesion, moisture susceptibility, and wettability of different asphalt-aggregate systems. The results suggest that the SFE measurement of asphalts and aggregates is an efficient tool to assess the compatibility and the expected performance of diverse asphalt-aggregate systems as well as the modifications induced, at a fundamental level, by different processes used in the fabrication of HMA (e.g., mineral filler addition)La energía superficial libre (ESL) es una propiedad termodinámica fundamental de los materiales que puede ser empleada para cuantificar la calidad de la adhesión entre diversos materiales, la susceptibilidad de éstos a perder su adhesión por la presencia de agua en el sistema y la capacidad del recubrimiento de un material sobre otro con diferentes valores de ESL (i.e., humectabilidad). Estos principios son aplicables a diferentes materiales, incluidos los sistemas asfalto-agregado (i.e., mezclas asfálticas). El presente trabajo tiene como objetivo principal presentar un análisis, basado en mediciones de ESL de los materiales constitutivos de las mezclas asfálticas, mediante el cual se puede cuantificar la calidad de la adhesión, la susceptibilidad al daño por humedad y la calidad del recubrimiento del asfalto sobre el agregado en diversos sistemas asfalto-agregado. Las mediciones de ESL de asfaltos y agregados fueron realizadas en laboratorio a través del método de la Placa Wilhelmy y de la Máquina de Adsorción Universal (USD), respectivamente. Los materiales evaluados incluyeron asfaltos colombianos y agregados de origen colombiano y norteamericano. El análisis específico consistió en evaluar el efecto de procesos industriales de modificación y la adición de llenante mineral sobre la calidad de la adhesión, la susceptibilidad al daño por humedad y la humectabilidad de diversos sistemas asfalto-agregado. Los resultados sugieren que la medición de la ESL de asfaltos y agregados es una herramienta eficiente para evaluar la compatibilidad y el desempeño esperado de diversos sistemas asfalto-agregado, así como los cambios inducidos a nivel fundamental por diferentes procesos propios de la fabricación de mezclas asfálticas (e.g., adición de llenante mineral

Evaluation of hma cracking resistance as a function of laboratory aging based on the direct-tension test

Hot mix asphalt (HMA) is a heterogeneous composite material of asphalt-binder, aggregates, air voids, and other additives including lime, fibers, etc., predominantly used for pavement construction. With time, the HMA mix ages, which leads to changes in the material properties and response behavior. This paper documents a laboratory study that was conducted to evaluate the suitability of the direct-tension (DT) test to assess the effects of asphalt-binder aging on the HMA mix fracture properties and cracking-resistance potential. Two dense-graded HMA mixes were subjected to different laboratory aging exposure conditions and then tested with the DT test. From this test, the HMA mix fracture response was characterized in terms of the tensile strength, tensile strain at peak failure load, stiffness, and fracture energy. Overall, the results indicated that asphalt-binder aging has a detrimental effect on the fracture response and cracking-resistance of HMA mixes, which can be captured based on the DT test. Therefore, the asphalt-binder aging needs to be considered and properly accounted for during the material design and analysis stages of HMA mixes. However, research with more HMA mixes and correlation with field data is strongly recommended to validate the laboratory findings reported in this paper.A mistura asfáltica em quente (MAQ) é um material composto, heterogéneo, integrado por cimento asfáltico (ou asfalto), agregados, vazios e outros aditivos incluindo cal, fibras, etc., usado predominantemente para a construção de pavimentos. Ao longo do tempo, a MAC sofre envelhecimento, o qual implica mudanças nas propriedades do material e em sua resposta. Este artigo documenta um estudo de laboratório levado a cabo para avaliar a possibilidade de empregar o ensaio de tensão direta (TD) para determinar os efeitos do envelhecimento do asfalto sobre as propriedades de fratura e resistência à rachadura de MAC. Dois MAC de gradação densa foram submetidas a diferentes condições de envelhecimento em laboratório e depois submetidas ao ensaio de TD. A partir deste ensaio, o comportamento à fratura caracterizou-se em termos da resistência a tensão, deformação unitária de tensão à carga de falha, rigidez e energia de fratura. Em geral, os resultados indicaram que o envelhecimento por oxidação do asfalto tem um efeito negativo sobre a resposta à fratura e a resistência à rachadura da MAC, o qual pode ser captado através do ensaio de TD. Portanto, o envelhecimento do asfalto deve ser considerado e quantificado em forma adequada durante o desenho e análise da MAC. No entanto, recomenda-se fazer pesquisa adicional com outras misturas e correlacionar resultados com dados de campo para validar a informação de laboratório reportada em este artigo.La mezcla asfáltica en caliente (MAC) es un material compuesto, heterogéneo, integrado por cemento asfáltico (o asfalto), agregados, vacíos y otros aditivos incluyendo cal, fibras, etc., usado predominantemente para la construcción de pavimentos. A lo largo del tiempo, la MAC sufre envejecimiento, lo cual conlleva cambios en las propiedades del material y en su respuesta. Este artículo documenta un estudio de laboratorio llevado a cabo para evaluar la posibilidad de emplear el ensayo de tensión directa (TD) para determinar los efectos del envejecimiento del asfalto sobre las propiedades de fractura y resistencia al agrietamiento de MAC. Dos MAC de gradación densa fueron sometidas a diferentes condiciones de envejecimiento en laboratorio y luego sometidas al ensayo de TD. A partir de este ensayo, el comportamiento ante fractura se caracterizó en términos de la resistencia a tensión, deformación unitaria de tensión a la carga de falla, rigidez y energía de fractura. En general, los resultados indicaron que el envejecimiento por oxidación del asfalto tiene un efecto negativo sobre la respuesta ante fractura y la resistencia al agrietamiento de la MAC, el cual puede ser captado por medio del ensayo de TD. Por lo tanto, el envejecimiento del asfalto debe ser considerado y cuantificado en forma adecuada durante el diseño y análisis de la MAC. Sin embargo, se recomienda adelantar investigación adicional con otras mezclas y correlacionar resultados con datos de campo para validar la información de laboratorio reportada en este artículo

Analysis of Connected Air Voids In Warm Mix Asphalt

Warm mix asphalt mixtures (WMA) are asphalt mixtures produced at reduced temperatures, as compared to conventional hot mix asphalt (HMA). Temperature reductions in the order of 10 to 50°C are possible through the incorporation of diverse WMA-type additives. However, different aspects, including the mixture internal structure of WMA, are still an object of research. Consequently, this paper focuses on the assessment of the internal structure of WMA (computed in terms of the connected air voids (CAV) characteristics), fabricated using three WMA additives: Asphamin®, Sasobit®, and Evotherm®. The CAV content corresponds to the fraction of air voids (AV) forming connected paths in a compacted specimen and is better related to the asphalt mixture response (e.g., permeability) than the total AV content. The CAV analysis was based on X-ray computed tomography scanning and subsequent image analysis. Corresponding results suggest the need for additional research to further characterize field compacted mixtures, produced at densification levels comparable to those achieved in the laboratory. In addition, the inclusion of WMA additives and corresponding temperature reductions did not substantially affect the internal structure of gyratory-compacted specimens (115 mm in height) produced for laboratory mixture evaluationLas mezclas asfálticas tibias (MAT) son mezclas asfálticas producidas a temperaturas reducidas en comparación con las mezclas asfálticas en caliente (MAC) convencionales. Reducciones de temperatura del orden de 10 a 50°C son posibles mediante la incorporación de diversos aditivos tipo MAT. Sin embargo, diferentes aspectos, incluyendo la estructura interna de MAT, aún son objeto de estudio. Consecuentemente, este artículo se centró en la evaluación de la estructura interna de MAT (calculada en términos de las características de los vacíos conectados (VC)), fabricadas con tres aditivos tipo MAT: Asphamin®, Sasobit®, y Evotherm®. El contenido de VC corresponde a la fracción de vacíos que forman rutas conectadas en un espécimen compactado y está mejor relacionado con la respuesta de la mezcla asfáltica (e.g., permeabilidad) que el contenido total de vacíos. El análisis de VC se basó en la aplicación de tomografía computarizada con rayos-X y el subsecuente análisis de imágenes. Los resultados correspondientes sugirieron la necesidad de realizar investigación adicional para caracterizar mezclas compactadas en campo, producidas a niveles de densificación comparables con aquellos obtenidos en laboratorio. Adicionalmente, la inclusión de aditivos tipo MAT y la correspondiente reducción de temperatura no afectaron notoriamente la estructura interna de especímenes compactados en laboratorio (115 mm de altura) producidos para evaluación de mezcla en laboratori

Effect of the Solvents Content on the Mechanical Response and Compactability of Asphalt Mixtures Fabricated Using Castilla’s Paving-Heavy Crude Oils

The paving-heavy crude oils (PHCO) are natural cut-back asphalts composed by a high content of asphalt cement and a portion of solvents. These materials have been used in Colombia since the 90’s to improve low volume traffic roads. The existence of solvents in the PHCO allows mixing it with the aggregates in cold conditions. Then, before compaction, these asphalt mixtures require a curing process (i.e., process of partial loss of solvents from the PHCO) to ensure its proper performance. However, at present there is no consensus on the loss of solvents to specify for the curing process of mixtures fabricated with PHCO. Given this situation, this study assesses the effect of the partial content of solvents on both the mechanical response and compactability of asphalt mixtures produced using PHCO from the Castilla’s oil field (CA); a material extensively used in the East region of Colombia. The study included conducting and analyzing conventional characterization tests of the mixture constituent materials, surface free energy testing on both mastics and the aggregate, mix design, and characterization of both mechanical response and compactability of the mixtures fabricated using the CA and a control asphalt. Corresponding results led to identify and quantify a progressive improvement in both the adhesion quality of the mastic-aggregate interfaces and the mechanical response of the asphalt mixture as a function of the reduction of the solvents. These results suggest the convenience of compacting the asphalt mixtures fabricated using the CA after allowing a loss of 50% of the solvents obtained from the CA via atmospheric distillation at 360°C. Los crudos pesados de pavimentación (CPPs) son asfaltos líquidos naturales compuestos por un alto contenido de cemento asfáltico y una porción de solventes. Estos materiales han sido empleados en Colombia desde los años 90s para mejorar vías de bajo volumen de tránsito. La existencia de solventes en los CPPs permite que éstos sean mezclados con los agregados en frío. Posteriormente, para garantizar su adecuado desempeño, estas mezclas asfálticas requieren de curado (i.e., proceso de pérdida parcial de solventes de los CPPs), previo a su compactación. No obstante, a la fecha no existe consenso sobre la pérdida de solventes a especificar en el proceso de curado de mezclas fabricadas con CPPs. Dada esta situación, el presente estudio evalúa el efecto del contenido parcial de solventes sobre la respuesta mecánica y la compactabilidad de mezclas asfálticas elaboradas con el CPP del campo de Castilla (CA); material de amplio uso en el oriente colombiano. El estudio incluyó la ejecución y análisis de ensayos de caracterización convencional de los materiales constitutivos de la mezcla, ensayos de energía superficial libre de másticos y agregado, diseño de mezclas, y caracterización de la respuesta mecánica y compactabilidad de mezclas asfálticas fabricadas con el CA y un asfalto de control. Los resultados permitieron identificar y cuantificar mejoras progresivas en la calidad de la adhesión de las interfases mástico-agregado y en la respuesta mecánica de la mezcla asfáltica en función de la reducción del contenido de solventes. Estos resultados sugieren la conveniencia de compactar las mezclas asfálticas fabricadas con el CA después de permitir la pérdida del 50% de solventes extraíbles del CA vía destilación atmosférica a 360°C.

Effect of the failure criterion on the laboratory fatigue response prediction of hot-mix asphalt mixtures

The primary objective of this research was to determine the effect of the failure criterion, used to compute the laboratory fatigue response of hot mix asphalt (HMA) mixtures specified by the Institute of Urban Development of Bogota D.C. (i.e., md10 and md20 mixtures), on the fatigue response prediction. The fatigue equations (i.e., fatigue curves) were determined using the controlled-strain trapezoidal fatigue test. The criteria used to establish the fatigue life corresponded to the classic (50% of the initial load)-, damage-, and breakage-failure criterion. Corresponding results suggested that the failure criterion selection can lead to significant differences in the laboratory fatigue life prediction (i.e., fatigue curves). However, for the dense-graded md10 mixtures, the fatigue curve was similar in disregarding the failure criteria applied. On the contrary, for the dense-graded md20 mixtures, application of the three failure criteria led to significant differences in fatigue life prediction; the smallest load cycles to failure (most critical) was determined based on the classic criterion. Future research should focus on establishing the failure criterion to be used for subsequent pavement structural design, especially for asphalt mixtures with a maximum aggregate size of 20 mm or higherEl objetivo principal de esta investigación fue establecer la influencia del criterio de fallo, empleado para calcular el comportamiento a fatiga en laboratorio de mezclas asfálticas en caliente especificadas por el Instituto de Desarrollo Urbano de Bogotá D.C. (i.e., mezclas md10 y md20), en la predicción de la respuesta a fatiga. Las leyes de fatiga (i.e., curvas de fatiga) se determinaron a flexo-tracción con muestras trapezoidales ensayadas a desplazamiento controlado. Los criterios utilizados para establecer la vida de fatiga correspondieron al clásico (50% de la fuerza inicial), de daño y de rotura. Los resultados correspondientes sugirieron que la selección del criterio de falla puede conllevar a diferencias significativas en la predicción de la vida de fatiga en laboratorio (i.e., curvas de fatiga). Sin embargo, se estableció que para las mezclas con granulometría densa md10, la ley de fatiga fue similar al emplear cualquiera de los tres criterios analizados. Por el contrario, para las mezclas asfálticas con granulometría densa md20, la aplicación de los tres criterios de falla conllevó a diferencias significativas en la predicción de vida de fatiga; el menor número de ciclos de carga a la falla (más crítico) fue determinado con el criterio clásico. Investigaciones futuras deberán profundizar en establecer que criterio de fallo se debe utilizar para el subsecuente diseño estructural de pavimentos, especialmente para mezclas asfálticas con curvas granulométricas que contengan agregados de tamaño igual o superior a 20 m

Laboratory evaluation of compactability and performance of warm mix asphalt.

Warm mix asphalt (WMA) is the term used to describe the set of technologies that allow fabrication of asphalt mixtures at lower temperatures than those specified for conventional hot mix asphalt (HMA). This temperature reduction leads to advantages, compared to construction of HMA, that include energy savings, reduced emissions, and safer working conditions. However, WMA is a relatively new technology and several aspects are still under evaluation. This paper assesses some of these aspects including laboratory compactability and its relation to mixture design, and performance of WMA (i.e., permanent deformation and cracking resistance) fabricated with three WMA additives, namely Advera®, Sasobit®, and Evotherm®. Corresponding results showed better or equivalent laboratory compactability for the WMA, as compared to that of the HMA used as reference (or control-HMA), leading to smaller optimum asphalt contents selected based on a specific target density (i.e., 96%). In terms of performance, inclusion of the WMA additives led to decrease the mixture resistance to permanent deformation, although the mixture resistance to cracking can remain similar or even improve as compared to that of the control-HMA.Misturas asfálticas mornas (MAT) é o termo empregado para descrever o conjunto de tecnologias que permitem a fabricação de misturas asfálticas a menores temperaturas que as especificadas para misturas asfálticas em quente (MAC) convencionais. Esta redução de temperatura implica vantagens, comparadas com a construção de MAC, que incluem poupanças de energia, menores emissões e condições de trabalho mais seguras. No entanto, as MAT são tecnologia relativamente nova e ainda estão em avaliação diferentes aspectos. Este artigo avalia alguns destes aspectos incluindo compactabilidad e sua relação com o desenho de mistura e desempenho de MAT em laboratório (i.e., deformação permanente e resistência à fisuración), fabricadas com três modificadores tipo MAT, especificamente Advera®, Sasobit® e Evotherm®. Os resultados correspondentes mostraram que a compactabilidad em laboratório para as MAT é equivalente ou melhor que a obtida para a MAC empregada como referência (ou mistura de controle), implicando a menores conteúdos óptimos de asfalto seleccionados com base numa densidade de desenho específica (i.e., 96%). Em termos de desempenho, a inclusão do aditivos tipo MAT gerou a redução da resistência da mistura ante deformação permanente, ainda que sua resistência ao agrietamiento poderia permanecer igual ou inclusive melhorar em comparação com aquela da MAC.Mezclas asfálticas tibias (MAT) es el término empleado para describir el conjunto de tecnologías que permiten la fabricación de mezclas asfálticas a menores temperaturas que las especificadas para mezclas asfálticas en caliente (MAC) convencionales. Esta reducción de temperatura conlleva ventajas, comparadas con la construcción de MAC, que incluyen ahorros de energía, menores emisiones y condiciones de trabajo más seguras. Sin embargo, las MAT son tecnología relativamente nueva y aun están en evaluación diferentes aspectos. Este artículo evalúa algunos de estos aspectos incluyendo compactabilidad y su relación con el diseño de mezcla y desempeño de MAT en laboratorio (i.e., deformación permanente y resistencia a la fisuración), fabricadas con tres modificadores tipo MAT, específicamente Advera®, Sasobit® y Evotherm®. Los resultados correspondientes mostraron que la compactabilidad en laboratorio para las MAT es equivalente o mejor que la obtenida para la MAC empleada como referencia (o mezcla de control), conllevando a menores contenidos óptimos de asfalto seleccionados con base en una densidad de diseño específica (i.e., 96%). En términos de desempeño, la inclusión de los aditivos tipo MAT generó la reducción de la resistencia de la mezcla ante deformación permanente, aunque su resistencia al agrietamiento podría permanecer igual o incluso mejorar en comparación con aquella de la MAC

LABORATORY EVALUATION OF COMPACTABILITY AND PERFORMANCE OF WARM MIX ASPHALT (EVALUACIÓN DE LABORATORIO DE LA COMPACTABILIDAD Y EL DESEMPEÑO DE MEZCLAS ASFÁLTICAS TIBIAS)

Abstract: Warm mix asphalt (WMA) is the term used to describe the set of technologies that allow fabrication of asphalt mixtures at lower temperatures than those specified for conventional hot mix asphalt (HMA). This temperature reduction leads to advantages, compared to construction of HMA, that include energy savings, reduced emissions, and safer working conditions. However, WMA is a relatively new technology and several aspects are still under evaluation. This paper assesses some of these aspects including laboratory compactability and its relation to mixture design, and performance of WMA (i.e., permanent deformation and cracking resistance) fabricated with three WMA additives, namely Advera®, Sasobit®, and Evotherm®. Corresponding results showed better or equivalent laboratory compactability for the WMA, as compared to that of the HMA used as reference (or control-HMA), leading to smaller optimum asphalt contents selected based on a specific target density (i.e., 96%). In terms of performance, inclusion of the WMA additives led to decrease the mixture resistance to permanent deformation, although the mixture resistance to cracking can remain similar or even improve as compared to that of the control-HMA.Resumen: Mezclas asfálticas tibias (MAT) es el término empleado para describir el conjunto de tecnologías que permiten la fabricación de mezclas asfálticas a menores temperaturas que las especificadas para mezclas asfálticas en caliente (MAC) convencionales. Esta reducción de temperatura conlleva ventajas, comparadas con la construcción de MAC, que incluyen ahorros de energía, menores emisiones y condiciones de trabajo más seguras. Sin embargo, las MAT son tecnología relativamente nueva y aún están en evaluación diferentes aspectos. Este artículo evalúa algunos de estos aspectos incluyendo compactabilidad y su relación con el diseño de mezcla y desempeño de MAT en laboratorio (i.e., deformación permanente y resistencia a la fisuración), fabricadas con tres modificadores tipo MAT, específicamente Advera®, Sasobit® y Evotherm®. Los resultados correspondientes mostraron que la compactabilidad en laboratorio para las MAT es equivalente o mejor que la obtenida para la MAC empleada como referencia (o mezcla de control), conllevando a menores contenidos óptimos de asfalto seleccionados con base en una densidad de diseño específica (i.e., 96%). En términos de desempeño, la inclusión de los aditivos tipo MAT generó la reducción de la resistencia de la mezcla ante deformación permanente, aunque su resistencia al agrietamiento podría permanecer igual o incluso mejorar en comparación con aquella de la MAC.Sumário: Misturas asfálticas mornas (MAT) é o termo empregado para descrever o conjunto de tecnologias que permitem a fabricação de misturas asfálticas a menores temperaturas que as especificadas para misturas asfálticas em quente (MAC) convencionais. Esta redução de temperatura implica vantagens, comparadas com a construção de MAC, que incluem poupanças de energia, menores emissões e condições de trabalho mais seguras. No entanto, as MAT são tecnologia relativamente nova e ainda estão em avaliação diferentes aspectos. Este artigo avalia alguns destes aspectos incluindo compactabilidad e sua relação com o desenho de mistura e desempenho de MAT em laboratório (i.e., deformação permanente e resistência à fisuración), fabricadas com três modificadores tipo MAT, especificamente Advera®, Sasobit® e Evotherm®. Os resultados correspondentes mostraram que a compactabilidad em laboratório para as MAT é equivalente ou melhor que a obtida para a MAC empregada como referência (ou mistura de controle), implicando a menores conteúdos óptimos de asfalto seleccionados com base numa densidade de desenho específica (i.e., 96%). Em termos de desempenho, a inclusão do aditivos tipo MAT gerou a redução da resistência da mistura ante deformação permanente, ainda que sua resistência ao agrietamiento poderia permanecer igual ou inclusive melhorar em comparação com aquela da MAC.Abstract: Warm mix asphalt (WMA) is the term used to describe the set of technologies that allow fabrication of asphalt mixtures at lower temperatures than those specified for conventional hot mix asphalt (HMA). This temperature reduction leads to advantages, compared to construction of HMA, that include energy savings, reduced emissions, and safer working conditions. However, WMA is a relatively new technology and several aspects are still under evaluation. This paper assesses some of these aspects including laboratory compactability and its relation to mixture design, and performance of WMA (i.e., permanent deformation and cracking resistance) fabricated with three WMA additives, namely Advera®, Sasobit®, and Evotherm®. Corresponding results showed better or equivalent laboratory compactability for the WMA, as compared to that of the HMA used as reference (or control-HMA), leading to smaller optimum asphalt contents selected based on a specific target density (i.e., 96%). In terms of performance, inclusion of the WMA additives led to decrease the mixture resistance to permanent deformation, although the mixture resistance to cracking can remain similar or even improve as compared to that of the control-HMA.Resumen: Mezclas asfálticas tibias (MAT) es el término empleado para describir el conjunto de tecnologías que permiten la fabricación de mezclas asfálticas a menores temperaturas que las especificadas para mezclas asfálticas en caliente (MAC) convencionales. Esta reducción de temperatura conlleva ventajas, comparadas con la construcción de MAC, que incluyen ahorros de energía, menores emisiones y condiciones de trabajo más seguras. Sin embargo, las MAT son tecnología relativamente nueva y aún están en evaluación diferentes aspectos. Este artículo evalúa algunos de estos aspectos incluyendo compactabilidad y su relación con el diseño de mezcla y desempeño de MAT en laboratorio (i.e., deformación permanente y resistencia a la fisuración), fabricadas con tres modificadores tipo MAT, específicamente Advera®, Sasobit® y Evotherm®. Los resultados correspondientes mostraron que la compactabilidad en laboratorio para las MAT es equivalente o mejor que la obtenida para la MAC empleada como referencia (o mezcla de control), conllevando a menores contenidos óptimos de asfalto seleccionados con base en una densidad de diseño específica (i.e., 96%). En términos de desempeño, la inclusión de los aditivos tipo MAT generó la reducción de la resistencia de la mezcla ante deformación permanente, aunque su resistencia al agrietamiento podría permanecer igual o incluso mejorar en comparación con aquella de la MAC.Sumário: Misturas asfálticas mornas (MAT) é o termo empregado para descrever o conjunto de tecnologias que permitem a fabricação de misturas asfálticas a menores temperaturas que as especificadas para misturas asfálticas em quente (MAC) convencionais. Esta redução de temperatura implica vantagens, comparadas com a construção de MAC, que incluem poupanças de energia, menores emissões e condições de trabalho mais seguras. No entanto, as MAT são tecnologia relativamente nova e ainda estão em avaliação diferentes aspectos. Este artigo avalia alguns destes aspectos incluindo compactabilidad e sua relação com o desenho de mistura e desempenho de MAT em laboratório (i.e., deformação permanente e resistência à fisuración), fabricadas com três modificadores tipo MAT, especificamente Advera®, Sasobit® e Evotherm®. Os resultados correspondentes mostraram que a compactabilidad em laboratório para as MAT é equivalente ou melhor que a obtida para a MAC empregada como referência (ou mistura de controle), implicando a menores conteúdos óptimos de asfalto seleccionados com base numa densidade de desenho específica (i.e., 96%). Em termos de desempenho, a inclusão do aditivos tipo MAT gerou a redução da resistência da mistura ante deformação permanente, ainda que sua resistência ao agrietamiento poderia permanecer igual ou inclusive melhorar em comparação com aquela da MAC

Internal structure of laboratory compacted warm mix asphalt

Warm-mix asphalt (WMA) mixtures are asphalt mixtures fabricated at lower temperatures (i.e., 20–50 °C) than conventional hot-mix asphalt (HMA). Therefore, compared to HMA, WMA offer several engineering, economical, and environmental advantages. However, research is still required to identify the response, properties, and performance of WMA, since it is still a relatively new technology. This paper focuses on the analysis of the internal structure of WMA specimens compacted using both the Superpave Gyratory Compactor (SGC) and the Texas Gyratory Compactor (TxGC). This analysis was conducted in terms of the air voids (AV) characteristics assessed by applying X-ray computed tomography and image analysis techniques. The results obtained suggest that the addition of WMA additives and corresponding reduction of the compaction temperature for SGC specimens did not lead to significant changes in the vertical distribution of total AV content, as compared to that of the control-HMA. However, some differences were reported in terms of the AV size, which suggests the existence of discrepancies in the aggregate packing condition. Therefore, additional research is suggested to fully validate the equivalence of the internal structure of both WMA and HMALas mezclas asfálticas tibias (MAT) son mezclas asfálticas fabricadas a menores temperaturas (i.e., 30–50 °C) que las mezclas asfálticas en caliente (MAC) convencionales. Por tanto, en comparación con las MAC, las MAT ofrecen diferentes ventajas ambientales, económicas y de ingeniería. Sin embargo, aún se requiere investigación para identificar las propiedades, el desempeño y la respuesta de las MAT, dado que estas mezclas constituyen una tecnología relativamente nueva. Este artículo se centra en el análisis de la estructura interna de especímenes de MAT compactados usando el Compactador Giratorio Superpave (CGS) y el Compactador Giratorio de Texas (CGTx). Este análisis fue realizado en términos de las características de los vacíos evaluadas mediante la aplicación de tomografía computarizada con Rayos-X y técnicas de análisis de imágenes. Los resultados obtenidos sugieren que la adición de aditivos tipo MAT y la correspondiente reducción de la temperatura de compactación de especímenes compactados en el CGS no generaron cambios significativos en la distribución vertical del contenido total de vacíos comparado con la distribución de la MAC de control. Sin embargo, algunas diferencias fueron reportadas en términos del tamaño de los vacíos, lo cual sugiere la existencia de discrepancias en la condición de empaquetamiento del agregado. Por lo tanto, se sugirió investigación adicional para validar completamente la equivalencia de la estructura interna de las MAT y las MA

LABORATORY EVALUATION OF COMPACTABILITY AND PERFORMANCE OF WARM MIX ASPHALT

Warm mix asphalt (WMA) is the term used to describe the set of technologies that allow fabrication of asphalt mixtures at lower temperatures than those specified for conventional hot mix asphalt (HMA). This temperature reduction leads to advantages, compared to construction of HMA, that include energy savings, reduced emissions, and safer working conditions. However, WMA is a relatively new technology and several aspects are still under evaluation. This paper assesses some of these aspects including laboratory compactability and its relation to mixture design, and performance of WMA (i.e., permanent deformation and cracking resistance) fabricated with three WMA additives, namely Advera®, Sasobit®, and Evotherm®. Corresponding results showed better or equivalent laboratory compactability for the WMA, as compared to that of the HMA used as reference (or control-HMA), leading to smaller optimum asphalt contents selected based on a specific target density (i.e., 96%). In terms of performance, inclusion of the WMA additives led to decrease the mixture resistance to permanent deformation, although the mixture resistance to cracking can remain similar or even improve as compared to that of the control-HMA

Evaluación de la degradación por compactación de materiales granulares tipo subbase

Abstract The granular bases and subbases used in pavement structures are materials susceptible to degrade due to multiple factors related to their production, construction, and operation as road materials. This paper aims on quantifying the degradation in materials used as granular subbase layers subjected to repeated compaction. This degradation was evaluated in terms of changes in gradation and mechanical response (i.e., CBR, parameters computed based on the static triaxial test, and resilient modulus). Corresponding results suggested that the recompaction process led to the production of fine particles, associated with the increase in the dry unit weight, while the mechanical response decreased. Reductions in CBR and resilient modulus were obtained since the first recompaction and showed the effect of applying repeated mechanical energy. Additional research is recommended to validate the relationship between the degradation induced by recompaction and that generated in the materials when used as pavement structural layers.Resumo Os materiais granulares de base e sub-base usados nas estruturas de pavimentos são susceptíveis à degradação devido a vários fatores inerentes aos processos de produção, construção, e operação de estradas. O objetivo do presente artigo es quantificar a degradação de materiais granulares pela incidência da recompactação, usando para isto parâmetros de caracterização física e mecânica. Esta degradação foi avaliada em termos de mudanças em granulometria e resposta mecânica (i.e., CBR, parâmetros obtidos do ensaio triaxial estático, e módulo de resiliência). Os resultados obtidos sugerem que a compactação sucessiva levou à produção de partículas finas, atingindo um incremento do peso unitário seco, enquanto a resposta mecânica é reduzida. Reduções de CBR e modulo de resiliência são evidenciadas desde a primeira compactação mostrando o efeito da aplicação repetida de energia mecânica. Recomenda-se investigação adicional para validar a relação entre a degradação induzida pela recompactação e a gerada em campo.Resumen Los materiales granulares de subbase y base empleados en estructuras de pavimento son susceptibles a degradarse debido a múltiples factores inherentes a los procesos de producción, construcción y operación vial. El objetivo del presente artículo es cuantificar la degradación de materiales granulares por la incidencia de la recompactación, empleando para esto parámetros de caracterización física y mecánica. Esta degradación fue evaluada en términos de cambios en granulometría y respuesta mecánica (i.e., CBR, parámetros obtenidos del ensayo triaxial estático, y módulo resiliente). Los resultados obtenidos sugieren que la compactación sucesiva condujo a la producción de partículas finas, logrando un incremento del peso unitario seco, mientras se reduce la respuesta mecánica. Reducciones de CBR y módulo resiliente se evidencian desde la primera recompactación mostrando el efecto de la aplicación repetida de energía mecánica. Se recomienda investigación adicional para validar la relación entre la degradación inducida por recompactación y la generada en campo