Infraestructura Vial

Effect of temperature on fatigue evaluation of asphalt binders

Resumen 16. La fatiga es uno de los modos de falla más comunes en los pavimentos flexibles, la cual es caracterizada por la interconexión de grietas longitudinales y transversales provocadas por los esfuerzos de tensión que se generan en la base de la carpeta asfáltica, debido al tránsito pesado. 17. El presente trabajo evalúa la influencia de la temperatura en el comportamiento a la fatiga de ligantes asfálticos, de acuerdo a dos métodos de ensayo: Grado PG y Barrido de Amplitud Lineal (LAS). El estudio evalúa tres ligantes asfálticos, los cuales corresponden a tres diferentes aplicaciones de la mezcla asfáltica: PG64-16 (mezcla convencional), PG76-16 (mezcla modificada con polímero SBS) y PG88-22 (mezcla tibia). Los resultados obtenidos muestran la diferencia en comportamiento de los ligantes cuando son evaluados a distintas temperaturas (37, 34, 28, y 20 °C) considerando dos tipos de envejecimiento: a corto plazo y a largo plazo. Adicionalmente, se explora la temperatura de transición entre la parte sólido-elástica y la líquido-viscosa, como parámetro para determinar la temperatura adecuada del ensayo de fatiga. 18. Los resultados obtenidos indican que existe un cambio en la tendencia de la resistencia a fatiga con el cambio de temperatura, principalmente cuando el asfalto se encuentra a una temperatura superior o inferior al punto (temperatura) de transición. De acuerdo a la evaluación por fatiga de la mezcla asfáltica, la temperatura de transición indica ser un parámetro adecuado para la selección de la temperatura de evaluación de este modo de falla en ligantes asfálticos; sin embargo, se deberán realizar validaciones posteriores con diferentes materiales para corroborarlo.

Abstract 22. The fatigue cracking is one of the most common distresses in flexible pavements, which is characterized by the connection of longitudinal and transverse cracks caused by the tensile stresses generated in the base of the asphalt layer, produced by the heavy traffic loads. 23. This study evaluates the influence of temperature on fatigue failure in asphalt binders, according to two test methods: PG Grade and the Linear Amplitude Sweep (LAS) test. The research evaluates three asphalt binders, which correspond to three different applications in the asphalt mix: PG64-16 (conventional mix), PG76-16 (modified mix with polymer SBS) and PG88-22 (warm mix). The results show the difference in behavior of the binders when evaluated at different temperatures (37, 34, 28, and 20 °C) considering two types of aging: short and long term. Additionally, the transition temperature between the solid-elastic and the liquid-viscous part of the binder is explored, as a parameter for selecting a suitable temperature for the fatigue test. 24. The results indicate a variation in the trend of the binder with most resistance to fatigue failure, with the change in temperature, particularly when the asphalt is subjected to temperatures above or below its transition point (temperature). According to the fatigue evaluation in the asphalt mixture, the transition temperature seems to be a good criteria to select an adequate temperature to evaluate fatigue in asphalt binders; nevertheless, additional validations with different materials must be done to support the results.

Involvement of the bending strength in concrete modified with recycled concrete

Resumen 14. La necesidad actual de buscar alternativas para disminuir el impacto ambiental por la explotación cada vez mayor de las canteras y aprovechar los materiales resultantes de los procesos de demolición, en este documento se presentan los resultados obtenidos en diferentes tipos de concretos tradicionales sustituyendo en ellos, agregados resultantes del proceso de reciclaje de concreto. 15. Para desarrollar este trabajo, se variaron las relaciones agua/cemento y se adicionaron fibras de acero en diferentes porcentajes, lo que condujo a obtener efectos directos sobre las propiedades físico-mecánicas de los concretos estudiados; como resultado de la investigación, se encontró que se puede realizar un diseño de mezcla tradicional de concreto con un factor de disminución en resistencia que oscila entre el 50% al 75% de la resistencia esperada, para esto se utilizó la norma de ensayo ASTM C39- ASTM C78,NTC 673 (Icontec, 2010) e INV E -414-07 (Invías, 2007).

Abstract 19. The current need for alternatives to reduce the environmental impact by increasing quarrying and use the resulting materials demolition processes, this paper the results are presented in different replacing traditional types of concrete on them, added resulting from the process of recycling concrete. 20. To develop this work the water / cement ratios were varied and steel fibers are added in different percentages, leading to obtain direct effects on physical and mechanical properties of concrete studied; as a result of the investigation it was found that a design can be made of traditional concrete mixture a decrease in resistance factor ranging from 50% to 75 % of the expected resistance, for this test standard ASTM was used C39- ASTM C78 (NTC 6731 and INV e -414 to 073).

Compaction and mechanical properties of soils compacted in the gyratory compactor

AbstractThe authors present a series of compaction curves obtained in fine-grained soils through use of a gyratory compactor. The effect on compaction curves of variables such as vertical pressure, angle of gyration, and speed of gyration is shown. The curves obtained with the gyratory compactor were compared with those obtained using traditional methods of compaction (Proctor standard and modified compaction). It was observed that the standard compaction curve can be obtained with 200 gyrations, 1.25 degrees of angle of gyration, and a vertical pressure of 200 kPa. On the other hand, with the combination of variables studied in this research, modified compaction curves could not be reached. Tests were also performed to measure resilient modulus and unconfined compression strength on specimens prepared at optimum compaction conditions, 2% below the optimum and 2% above the optimum (for Proctor standard tests) using two methodsofcompaction.The results indicate that unconfined compression strengths and resilient modulus are related to the compaction method when samples are compacted at water content below optimum.

ResumenEn este artículo los autores presentan resultados de curvas de compactación de suelos finos que fueron determinadas con un compactador giratorio. Se muestra cómo varía la curva de compactación dependiendo de las variables controladas en el equipo giratorio durante la compactación (presión vertical, ángulo de giro y velocidad a la que se aplican los giros). Se llevaron a cabo comparaciones entre las curvas de compactación obtenidas por métodos tradicionales y las obtenidas con el compactador giratorio, encontrándose que la curva de compactación Proctor estándar se puede obtener si el suelo colocado en el equipo giratorio se densifica con 200 giros, con 1.25 grados de inclinación del molde y si se aplica una presión vertical de 200 kPa.Con respecto a la curva Proctor modificada, ésta no se logró obtener para ningún suelo con la combinación de variables estudiadas, al parecer se requiere de una presión vertical mayor a 800 kPa para alcanzar los pesos volumétricos secos de dicha curva. En la investigación también se estudió el efecto del tipo de compactación (dinámica y por medio del compactador giratorio) en el módulo de resiliencia y la resistencia en compresión simple de muestras compactadas en el óptimo, 2% debajo del óptimo y 2% por arriba del óptimo. Los resultados indicaron que ambos parámetros dependen del tipo de compactación cuando las muestras compactadas tienen un contenido de agua inferior al óptimo.

Development of deterioration curves for flexible pavement and uncertainty factor

Resumen 11. Debido al problema de planificación que existe a nivel de Red Vial Cantonal en Costa Rica, gran cantidad de caminos cuentan con un nivel avanzado de deterioro y reciben actividades de mantenimiento que no son adecuadas, lo cual se traduce en un alto costo para los gobiernos locales. Esto se debe a que muchas de las Unidades Técnicas de Gestión Vial Municipal no cuentan con estudios e información básica necesaria para generar las curvas de deterioro que permitan establecer un modelo e identificar el estado de las carreteras. 12. Con el presente trabajo se busca realizar una evaluación de los caminos de la Gran Área Metropolitana, en las provincias de San José, Alajuela, Cartago y Heredia; de manera que se pueda conocer la condición en la que se encuentran, así como, obtener las curvas de deterioro a partir de la información recolectada en campo. 13. Para la auscultación visual de los deterioros y el cálculo del Índice de Condición de Pavimento, fue empleada la metodología de la norma ASTM D-6433 y posteriormente, utilizando un análisis estadístico multivariable de los datos obtenidos, se generan las curvas de deterioro para distintas condiciones de los caminos de la Red Vial Cantonal. 14. Con las curvas de deterioro encontradas y la ecuación que incluye el factor de incertidumbre se obtiene una herramienta muy útil para generar un modelo de deterioro de los caminos, de manera que los encargados de la planificación en las Unidades Técnicas, puedan definir el tipo y tiempo óptimo de las intervenciones requeridas, así como una adecuada administración de los recursos.

Abstract 18. Due to planning issues in the Local Road Network of Costa Rica, an important amount of roads have an advanced level of distress and receive inappropriate maintenance activities, which implies a high cost for local governments. This is because several of the Road Management Units do not have the studies and basic information needed to generate the deterioration curves that would allow to identify the state of the roads. 19. The following project seeks to make an assessment of the roads in the Metropolitan Area, in the provinces of San José, Alajuela, Cartago and Heredia; in order to recognize the roads’ condition and develop the deterioration curves from the information collected in field. 20. The ASTM D-6433 Standard was applied for the field condition survey of the distress and the calculating of the Pavement Condition Index. Next, the deterioration curves where created by using a multivariate statistical analysis of the data obtained. 21. Having found the deterioration curves and the equation that includes the uncertainty factor, an useful tool is obtained, which can generate a deterioration model of the roads, allowing the department in charge to establish the optimal timing of pavement preventive maintenance, the adequate maintenance activities according to the level of distress and a proper distribution of the public resources.

Micromechanical analysis of asphalt behaviour

Resumen 11. Las recientes teorías clasifican el asfalto como una matriz continua, donde asociaciones de moléculas polares (asfaltenos y resinas) se dispersan en un fluido de moléculas de menor peso molecular y polaridad (aromáticos y saturados). Para entender mejor el comportamiento del asfalto se realizó una revisión de literatura, donde se pudo observar que la metodología más innovadora es la aplicación del microscopio de fuerza atómica, el cual permite caracterizar los materiales a escala nanomecánicas. 12. La técnica del AFM se ha venido utilizando en los últimos 20 años, como una de las herramientas que combina las potentes capacidades de la última generación de dispositivos de espectroscopía de fuerza atómica con toda la variedad de formación de imágenes disponibles en sus modos de medición: contacto, no contacto y fuerza pulsada. A raíz de esto, se han logrado obtener excelentes resultados de la morfología del ligante asfáltico, donde distintos investigadores han llegado a caracterizar un asfalto multi-fase definido como: la para-fase, la catana-fase, la perfase y la sal-fase. La revisión bibliográfica se realizó con el propósito de enriquecer el conocimiento acerca del comportamiento micromecánico del ligante asfáltico, lo cual servirá de base posteriormente para determinar y aplicar la técnica de indentación, la cual consiste en determinar el valor del módulo de rigidez. Por tanto el análisis del comportamiento micromecánico es una herramienta importante para las futuras investigaciones, las cuales deberían orientarse en el análisis de las propiedades del ligante asfáltico.

Abstract 16. Recent theories asphalt classified as a continuous matrix, which associations of polar molecules (asphaltenes and resins) dispersed in a fluid of molecules of lower molecular weight and polarity (aromatic and saturated). To better understand the behavior of asphalt a literature review, where it was observed that the most innovative methodology is the application of atomic force microscope, which allows to characterize materials nanomechanical scale was performed. 17. AFM technique has been used in the last 20 years as one of the tools that combines the powerful capabilities of the latest generation of devices with atomic force spectroscopy full range of imaging modes available on its measurement: contact, noncontact and down force. Following this, they have achieved excellent results in the morphology of the asphalt binder, where different researchers have come to characterize a multi-phase asphalt defined as: to stage the katana-phase, perfase and salt-phase. The literature review was conducted in order to enrich the knowledge of the micromechanical behavior of asphalt binder, which then serve as the basis for determining and applying the indentation technique, which involves determining the value of stiffness modulus. Therefore micromechanical behavior analysis is an important tool for future research, which should focus on analyzing the properties of asphalt binder.