Infraestructura Vial

Modificación del asfalto con orujo de uva roja como material antioxidante

Resumen El presente estudio evaluó las propiedades antioxidantes del orujo de uva roja y si este aportaba algún beneficio al adicionarlo al asfalto. Se modificó asfalto con orujo de uva roja en porcentajes de 1%, 2% y 3% como agente antioxidante. Las muestras preparadas se expusieron a oxidación natural a la intemperie durante 12 semanas. Adicionalmente, las muestras se envejecieron en un horno de radiación ultravioleta (UV) para comparar con el envejecimiento experimentado a la intemperie. El grado de oxidación se estimó a partir de espectroscopía infrarroja, tomándose tres grupos funcionales como parámetros de referencia: índice de carbonilos, índice de dobles enlaces carbono-carbono e índice de sulfóxidos. El asfalto modificado con 3% de orujo tuvo el menor incremento del índice de carbonilos con respecto a los otros asfaltos, indicando que este porcentaje logra retardar la oxidación en comparación con el asfalto sin modificar. Los índices asociados al material colocado en la intemperie resultan ser mayores que los obtenidos en el horno UV, por lo que se concluye que este método aún no simula correctamente la oxidación en la intemperie. Por estos motivos, se recomienda realizar una investigación con porcentajes de orujo mayores al 3% para determinar el efecto del aditivo a mayores concentraciones y realizar modificaciones el método de oxidación con radiación UV en laboratorio.

Abstract This study evaluated the antioxidant properties of red grape pomace and its benefits as an additive for asphalt binder. The samples were modified using red grape pomace as an antioxidant agent in concentrations of 1%, 2% and 3%. These samples were left outdoors to undergo natural oxidation for 12 weeks. Another set of samples were aged in an ultraviolet radiation (UV) chamber to compare the results between both oxidation methods. Three functional groups were taken in consideration to measure the degree of oxidation: the carbonyl, the carbon-carbon double bond and the sulfoxide indexes. The asphalt modified with 3% red grape pomace had the lowest increase in carbonyl index, showing that the additive works as an agent to delay the oxidation process in asphalt. The indexes obtained for the field aged samples were significantly larger than the ones associated to the UV chamber, consequently aging in a UV chamber did not properly reproduce environmental conditions. Further research analyzing higher percentages of red grape pomace (greater than 3%) to understand the effect of larger contents of additive is recommended, as well as to perform modifications to the oxidation processes with UV radiation on laboratory.

Uso del caucho granulado en mezclas asfálticas: Una revisión literaria

Resumen Cada año se producen millones de toneladas de neumáticos desechados, lo cual presenta un grave problema ambiental. Debido a esto, en la actualidad se está usando el caucho granulado (CR) en el diseño de mezclas asfálticas, ya que proporcionan propiedades fundamentales en ello, como la durabilidad y la resistencia. En la presente recopilación literaria se analizaron diferentes artículos con el objetivo de descifrar los procesos y métodos que se emplean con el uso del CR, identificar los porcentajes óptimos y la mejora que éste proporciona en las mezclas asfálticas. Se halló que los porcentajes óptimos de CR en las mezclas asfálticas varían en un rango de 1%-20% en peso de la mezcla total. Asimismo, utilizar el CR aporta diferentes beneficios a la mezcla tales como: resistencia a la tracción indirecta, a la susceptibilidad, a la humedad, a la formación de surcos, a la permeabilidad y al envejecimiento; aumenta la vida útil de las mezclas a la fatiga y disminuye el ruido. Se revisaron 50 artículos indexados en la base de datos Scopus entre los años 2006 y 2020 sobre el uso de CR en mezclas asfálticas, daño por humedad, resistencia a la formación de surcos, resistencia a la fatiga y resistencia a baja temperatura.

Abstract Millions of tons of discarded tires are produced each year, presenting a serious environmental problem. Due to this, granulated rubber (CR) is currently being used in the design of asphalt mixtures, since they provide fundamental properties in it, such as durability and resistance. In this research, different articles were analyzed with the aim of deciphering the processes and methods used with the use of CR, identifying the optimal percentages and the improvement it provides in asphalt mixtures. It was found that the optimum percentages of CR in the asphalt mixtures vary in a range of 1% -20% by weight of the total mixture. Likewise, using CR provides different benefits to the mixture such as: resistance to indirect traction, susceptibility, humidity, grooving, permeability, and aging; increases the useful life of the mixtures to fatigue; and reduces noise. Fifty articles indexed in the Scopus database between 2006 and 2020 were reviewed on the use of CR in asphalt mixtures, moisture damage, resistance to furrow formation, resistance to fatigue and resistance to low temperature.

Análisis de la variabilidad asociada a ensayos de fatiga en mezclas asfálticas

Resumen El presente artículo sintetiza el análisis de la variabilidad asociada a ensayos de fatiga, realizado en tres tipos de mezclas asfálticas en caliente y producidas en plantas asfálticas de Costa Rica. Los ensayos estudiados fueron: overlay (Tex-248-F), prueba de curva semi-circular (SCB, ASTM D8044-16) y la prueba de viga sometida a flexión en 4 puntos (AASHTO T321-17). El problema radica en que existe mucha variabilidad en los resultados de los ensayos mencionados, generando que el análisis de dichos resultados sea cuestionado. Se debe tener en cuenta que el análisis de fatiga en mezclas asfálticas para carreteras en Costa Rica está regulado por el Manual de Especificaciones Generales para la Construcción de Carreteras, Caminos y Puentes de Costa Rica (CR-2010), del Ministerio de Obras Públicas y Transportes (MOPT), y este se basa en la metodología Superpave y el ensayo AASHTO T 321. Por lo tanto, el trabajo se desarrolló, con el fin de generar insumos, para evaluar distintos ensayos y su aplicabilidad en los procesos de diseño y construcción de carreteras de Costa Rica. Esto podría permitir en un futuro redefinir la legislación y regulaciones en este tema en Costa Rica. El estudio requirió, una recolección de información bibliográfica, una fase experimental, que incluía la caracterización de los materiales y especímenes, y las pruebas de fatiga. Con esto, se realizó el análisis de la variabilidad de los resultados; buscando encontrar factores de sensibilidad, tendencias en el comportamiento de las mezclas, así como ventajas y desventajas de los métodos. Se verificó que la variabilidad depende de diferentes factores, en mayor medida de las propiedades de la mezcla. También, se identificó que el ensayo más variable fue el de la viga a flexo-tracción en cuatro puntos y que la prueba semi-circular requirió el menor tiempo y esfuerzo comparado con las demás pruebas.

Abstract This research paper synthesizes the analysis of the variability associated with fatigue tests on three types of hot asphalt mixtures and produced in plants in Costa Rica. The tests studied were: overlay (Tex-248-F), semi-circular curve test (SCB, ASTM D8044-16) and the beam test subjected to 4 point bending (AASHTO T321-17). These tests present a lot of variability in the results, which causes the analysis of the results could be questioned. It should be considered that the fatigue analysis in asphalt mixtures for highways in Costa Rica is regulated by the General Specifications Manual for the Construction of Highways, Roads and Bridges of Costa Rica (CR-2010) of the Ministry of Public Works and Transport (MOPT, by its acronym in Spanish), and that it is based on the Superpave methodology and the AASHTO T 321 test. Therefore, the work was developed to generate inputs to evaluate different tests and their applicability in the design and construction processes of Costa Rica highways. This could allow redefining national specifications on this topic, in the future. The study required a collection of bibliographic information, an experimental phase, which included the characterization of the materials and specimens, and fatigue tests. Then, the analysis of the variability of the results was carried out, looking forward to sensitivity factors, trends in the behavior of mixtures, as well as advantages and disadvantages of the methods. It was verified that the variability depends on different factors to a greater extent on the properties of the mixture. Finally, it was identified that the most variable test was the four-point bending-traction beam test and the semi-circular test required the least time and effort compared to the other tests.