Infraestructura Vial

Equipment to determine storage times of modified asphalts at critical conditions

Resumen: Teniendo el objetivo de estudiar el comportamiento del asfalto modificado durante su almacenamiento, se diseña un tanque para tal propósito dimensionado para su uso en laboratorio. El diseño del tanque pretende mantener la escala dimensional similar a las presentes en los tanques utilizados en la industria para este fin y, a la vez, propiciar la separación de sus fases para analizar el almacenamiento bajo condiciones críticas. Por este motivo, se realiza una comparativa de tanques disponibles comercialmente y sus relaciones dimensionales, además de un estudio sobre las teorías de la sedimentación y separaciones de fase. El principal objetivo de este documento es el diseño mecánico de un tanque de almacenamiento elaborable con materiales de fácil obtención, que permite la toma de muestras necesarias para estudiar el almacenamiento del asfalto modificado a condiciones críticas. Paralelamente, se establecen las bases para el planteamiento de un modelo que aporte en la determinación de tiempos de almacenamiento máximo con la pretensión de verificar la calidad del diseño del asfalto modificado.

Abstract: This paper attempts to design a storage tank sized for laboratory use, aiming to study the stability of modified asphalt during storage. The tank design seeks to maintain similar dimensions to those of industrial tanks for asphalt storage. Also, it aims to promote phase separation to analyze the storage under critical conditions. For this reason, this research carries out a comparison of commercially available tanks and their dimensional ratios, as well as studying the theories of sedimentation and phase separation. The main objective of this document is to provide a mechanical design of a storage tank that can be manufactured with accessible materials, which allow to perform the necessary sampling to examine the stability of modified asphalt under critical conditions of storage. In addition, the document establishes bases for the approach of a model that contributes to the determination of maximum storage time. It pretends to verify the quality of the modified asphalt design.

Performance evaluation of modified asphalt mix with blister PVC waste

Resumen La modificación de mezclas asfálticas con polímeros de desecho brinda diversos beneficios. Entre los más importantes se encuentra la optimización del desempeño de la mezcla y el incremento en su vida útil. Esto sin considerar, una reducción en la cantidad de residuos plásticos que no poseen un adecuado manejo de desecho. El presente artículo muestra los resultados obtenidos de una investigación en donde se incorporó a una mezcla asfáltica un material de desecho tipo blíster (compuesto por polímeros como el PVC) por medio de la vía seca. Método en donde, previo a la adhesión del asfalto, se incorpora a la mezcla el modificante en sustitución de parte del agregado fino. Esto con el propósito de evaluar el desempeño de esta mezcla y comparar su comportamiento mecánico con el de una mezcla convencional. Para la ejecución del proyecto se caracterizó el modificante (blíster) y se seleccionó el porcentaje adecuado para que el diseño de la mezcla modificada cumpliera con las especificaciones de la metodología Superpave. Con el diseño definido se realizaron los especímenes de ensayo y se evaluó su desempeño con las pruebas de: fatiga a cuatro puntos, rueda de Hamburgo, resistencia retenida a la tensión diametral y módulo dinámico. Como se identificó un adecuado comportamiento de la mezcla modificada, se evaluó su sensibilidad en una estructura de pavimento; identificando en qué capas de la mezcla asfáltica sería conveniente utilizarla.

Abstract The modification of asphalt mix with waste polymers provides several benefits. Among the most important is the optimization of the performance of the mix and the increase in its useful life. Not to mention a reduction in the amount of plastic waste that does not have an adequate waste management. This article shows the results obtained from a study where a blister type waste material (composed of polymers such as PVC) was incorporated into an asphalt mixture by the dry method. Method in which, prior to the asphalt adhesion, the modifier is incorporated to the mix in substitution of part of the fine aggregate. The purpose of the study was to evaluate the performance of the mix and compare its mechanical behavior with a conventional mix. For the project development, the modifier was characterized, and the appropriate percentage was selected so that the design of the modified mixture would comply with Superpave requirements. With the optimized design, the test specimens were prepared, and their performance was evaluated based on the following tests: four-point beam bending, Hamburg wheel, retained tensile strength (moisture damage) and dynamic modulus. Since an adequate behavior of the modified mix was observed, its sensitivity was evaluated in a pavement structure; identifying in which layers of the asphalt mix should the material be used.

Measurement of quality-of-life perception regarding satisfaction with public transport in Costa Rica

Resumen El tema de movilidad es cada vez de mayor importancia en Costa Rica, por tanto, se vuelve cada vez más relevante mejorar el sistema del transporte público en el país. Para determinar cuáles elementos del sistema de transporte público en Costa Rica afectan la calidad de vida según la percepción del usuario es necesario conocer su opinión respecto a las condiciones en que se le proporciona el servicio. Para la identificación de los componentes de la estructura del sistema de transporte público en Costa Rica que tienen una mayor afectación en la calidad de vida de sus usuarios, se analizaron los resultados de una Encuesta de percepción sobre el efecto del uso del transporte público en la calidad de vida, este estudio se llevó a cabo por medio de un cuestionario aplicado a funcionarios y estudiantes de la Universidad de Costa Rica (UCR). Se utilizó como herramienta de análisis los Modelos de Ecuaciones Estructurales (SEM), los cuales son una herramienta estadística multivariada que permite estudiar la relación que hay entre variables latentes y observadas. Se verificó con el modelo de ecuaciones estructurales que la satisfacción con el uso del transporte público es un dominio que afecta la satisfacción con la calidad de vida, es decir, para los costarricenses la percepción de estar satisfechos con su calidad de vida se ve influenciada por la percepción de satisfacción que tengan del uso del transporte público.

Abstract The issue of mobility is increasingly important in Costa Rica; therefore, it becomes relevant to improve the public transport system in the country. To determine which elements of the public transport system in Costa Rica affect the quality of life according to the users′ perception, it is essential to know their opinion regarding the conditions in which the service is provided. To identify the components of the structure of the public transport system in Costa Rica that have a greater impact on the quality of life of its users, the results of a survey on the effect of the use of public transport on quality of life were analysed. The data were collected by means of a questionnaire applied to workers and students at the University of Costa Rica (UCR). Structural Equation Models (SEM) were used as an analysis tool, which are a multivariate statistical tool that allows studying the relationship between latent and observed variables. The SEM allowed verifying that satisfaction with the use of public transport is a domain that affects satisfaction with the quality of life, in other words, for Costa Ricans, the perception of being satisfied with their quality of life is influenced by the perception of satisfaction they have with the use of public transport.

Improving reliability in the bitumen bond strength test on pavement materials

Resumen El estudio de las propiedades mecánicas de los materiales usados en pavimentos forma parte esencial de su caracterización inicial. Por ello, la reproducibilidad y la constante mejora de ensayos permite obtener resultados confiables, reduciendo errores que se puedan dar durante la preparación del material. Es por esto que el presente estudio permite establecer criterios y valores nominales para un adecuado acabado del agregado usado en pavimentos, con el fin de reducir la desviación de los resultados del ensayo de tracción uniaxial en base seca, realizados con ligante asfáltico virgen. Para el ensayo, se expuso a las muestras de agregado a un proceso de pulido por 60 segundos con un número de 10 pasadas, para lo cual se utilizaron bandas abrasivas de distintos números de grano, hasta el #320. Se pudo obtener un esfuerzo de tracción de 2,39 (0,29) MPa, donde el valor entre paréntesis corresponde a la desviación estándar y el mismo corresponde a las condiciones donde se obtuvo un mejor esfuerzo de tracción, aunado a una disminución de desviación estándar. Adicionalmente, un modelo lineal entre los factores de preparación de superficie y el valor de resistencia de enlace adhesivo (POTS por sus siglas en inglés) obtenido por un diseño factorial 24, mostró que los efectos principales aportan hasta un 84 % de correlación con el esfuerzo de tracción y hasta un 78 % con su desviación estándar, lo cual es considerado satisfactorio, ya que su valor p, el cual es una medida directa de la probabilidad de aceptar las condiciones recomendadas en este documento, es de 6,56·10-4, demostrando una adecuada significancia estadística.

Abstract The study of mechanical properties of pavement materials is an essential part for their initial characterization. Therefore, the reproducibility and constant improvement of the tests involved allow to obtain faithful results, reducing the potential errors and variability that might occur during sample preparation. For this reason, this study focuses in establishing criteria and nominal values to obtain an adequate finish in the aggregate sources. This intends to reduce the standard deviation of the uniaxial tensile test, carried out by means of the bitumen bond strength test on dry conditions. The aggregates were treated by a sanding process for 60 seconds, repeating such cycles 10 times per sample. Also, abrasive bands of varying grain numbers were used. A Pull-Off Tensile Strength (POTS) of 2.39 (0.29) MPa was achieved, where the value in parentheses corresponds to the standard deviation. This value was selected due to the best conditions found in the experiment. Furthermore, a linear model obtained by a factorial design demonstrated the main effects provide up to 84 % correlation with the pneumatic stress and up to 78 % with its standard deviation, which is considered satisfactorily since the p-value defined in this research as the approval probability for the recommended conditions is 6,56·10-4, demonstrating statistical significance.

Mechanical performance analysis of an asphalt mixture modified with bamboo fibre

Resumen Las organizaciones internacionales como la ONU reconocen la importancia de efectuar acciones contra el cambio climático. Por esta razón, Costa Rica se plantea alcanzar la meta de carbono-neutralidad en los próximos años. A raíz de lo anterior, se ha visto incrementado el uso de materiales biodegradables en diferentes aplicaciones. Al respecto, este artículo presenta una alternativa sostenible a los aditivos de mezclas asfálticas al plantear el uso de bambú para tal fin. Por tanto, uno de los objetivos de esta investigación es potenciar el uso de este cultivo, que genera múltiples beneficios al ambiente como: fijación de carbono, evita erosión en los suelos, genera fuentes de empleo para su cultivo entre otras. Cabe mencionar que las fibras del culmo se utilizan en esta investigación como producto final y no como residuo por lo que, una vez cultivada, la planta vuelve a crecer generando así un ciclo sostenible. Esta investigación presenta el análisis y desempeño mecánico de una mezcla asfáltica modificada con fibra de bambú de la especie guadua angustifolia. El objetivo principal fue evaluar su comportamiento mecánico con la metodología SUPERPAVE. Como resultado se obtuvo una mejoría en la resistencia de la mezcla a la fatiga y al daño por humedad, lo cual es prometedor y abre una posibilidad al uso de fibras en estos materiales.

Abstract International organizations such as the UN recognize the importance of acting against climate change. For this reason, several countries such as Costa Rica, plan to achieve carbon neutrality in the coming years. As a result, the use of biodegradable materials in different applications has increased. In this regard, this article presents a sustainable alternative to asphalt mixture additives: the use of bamboo fibres. Therefore, one of the objectives of this research is to promote the use of bamboo, which holds multiple benefits to the environment such as: carbon fixation, avoids soil erosion, generates job opportunities related to cultivation, among others. It is worth mentioning that the culm fibres are used in this research as a final product and not as a waste, this way the plant grows again after harvesting, generating a sustainable cycle. This research presents the analysis and mechanical performance of an asphalt mixture modified with bamboo fibres of the guadua angustifolia species. The main objective was to evaluate its mechanical behavior of the resulting mixture by means of the SUPERPAVE methodology. As a result, an improvement in the resistance of the mixture to fatigue and moisture damage was obtained, which is promising and opens a possibility to the use of fibres in these materials.

Performance evaluation of rigid pavements in Costa Rica

Resumen Se reconoce la necesidad de conocer los deterioros típicos de los pavimentos rígidos en Costa Rica, ya que no existen técnicas de diseño ni información a nivel constructivo que tomen en cuenta las variables climatológicas ni de tránsito del país. Con el objetivo de complementar la información existente, se propone una evaluación para determinar los deterioros típicos de los pavimentos rígidos en Costa Rica. La evaluación de los pavimentos rígidos se basó en una auscultación visual y en un levantamiento automático mediante el Geo 3D. Inicialmente, se realizó el levantamiento de los deterioros de cada uno de los siete proyectos, los cuales se utilizaron para calcular el PCI (del inglés Pavement Condition Index) de cada uno y determinar los deterioros típicos. Luego, se identificaron las características climatológicas y de tránsito de cada proyecto y se relacionaron con los deterioros. Finalmente, se crearon los modelos iniciales de predicción de deterioros con las relaciones obtenidas. Se observó que los deterioros típicos de Costa Rica son el daño de sello de junta (21,22 %), desprendimiento de agregados (13,58 %), pulimiento de agregado (13,10 %) y agrietamiento lineal (7,08 %), además los deterioros se relacionan con la precipitación, temperatura y ejes equivalentes. Por lo tanto, se recomienda tomar como base los resultados de esta investigación para futuros modelos de predicción de deterioros.

Abstract The need to understand the typical deterioration of rigid pavements in Costa Rica is recognized, since there are no design techniques or information at a constructive level that considers the country's climatological and traffic variables. To complement the existing information, an evaluation is proposed to determine the typical deterioration of rigid pavements in Costa Rica. The evaluation of rigid pavements was based on a visual auscultation and an automatic survey using Geo 3D. Initially, the deterioration of each of the seven projects was surveyed and used to calculate their PCI (Pavement Condition Index) and to determine the typical deterioration. Then, the climatological and traffic characteristics of each project were identified and related to the deteriorations. Finally, the relationships obtained were used to create the initial deterioration prediction models. It was observed that the typical deteriorations in Costa Rica are joint seal damage (21,22 %), aggregate spalling (13,58 %), aggregate polishing (13,10 %) and linear cracking (7,08 %). In addition, the deteriorations are related to precipitation, temperature, and equivalent axis. Therefore, it is recommended that the results of this research serve as a basis for future deterioration prediction models.

Effect of distractions due to the use of the cell phone while driving

Resumen La conducción distraída es uno de los factores humanos más importantes en la seguridad del transporte y, por ende, es un riesgo que se está convirtiendo en una creciente preocupación para la seguridad vial. La investigación establece que el uso del teléfono celular puede ser la fuente de distracción más importante para los conductores dentro del vehículo, dado que su uso añade demandas cognitivas, físicas o visuales al conductor hacia una tarea secundaria que desvía la atención de las actividades críticas para una conducción segura y, por tanto, puede afectar negativamente el comportamiento y desempeño del conductor. El objetivo de la presente investigación fue estudiar los efectos de las distracciones debido al uso del teléfono celular en las respuestas del conductor durante la tarea de conducción y su vínculo con la ocurrencia de accidentes de tránsito. Los resultados sugieren que el uso del teléfono celular, independientemente de las tareas y modalidad utilizada tienen un efecto negativo en el comportamiento y desempeño de los conductores y, por tanto, los usuarios que usan el teléfono celular mientras conducen corren un mayor riesgo de estar involucrado en un accidente de tránsito, principalmente los conductores mayores y los jóvenes, siendo estos últimos los que están sujetos a una mayor exposición y altos riesgos ante esta distracción.

Abstract Distracted driving is one of the most important human factors in transportation safety and it is, therefore, a risk that is becoming a growing concern for road safety. Research establishes that cell phone use may be the most important source of distraction for drivers inside the vehicle since its use adds cognitive, physical, or visual demands on the driver towards a secondary task that diverts attention from critical activities for a safe driving, and then, can adversely affect driver behavior and performance. The objective of this research was to study the effects of distractions due to cell phone use on the driver's responses during the driving task and its link with the occurrence of traffic accidents. The results suggest that cell phone use, regardless of the tasks and modality used, has a negative effect on the behavior and performance of drivers and, therefore, users who use cell phones while driving are at greater risk of being involved. in a traffic accident, mainly older and younger drivers, the latter being those who are subject to greater exposure and high risks in the face of this distraction.

Effect of polymers and waste cooking oil on asphalt performance range

Resumen Este estudio busca estudiar el uso de aceite reciclado de cocina (WCO), por sus siglas en inglés) para mejorar el desempeño en fatiga y deformación permanente del asfalto modificado con polímeros comerciales. Se seleccionaron y caracterizaron los materiales a utilizar con este fin. La metodología consistió en realizar pruebas previas para determinar el comportamiento del asfalto con el WCO. Luego, se modificó el asfalto a distintas dosificaciones de WCO y de polímero comercial (SBS o RET). Por último, se acondicionaron las muestras, se midió el grado de desempeño (PG) y se evaluó su resistencia a la deformación y a la fatiga mediante ensayos avanzados de reología. Se encontró que el aceite disminuye el grado superior e inferior del PG. Además, se evidenció que la presencia del WCO afectó la interacción del asfalto con el SBS. No obstante, con la incorporación del RET al asfalto con aceite, el límite superior de PG aumentó 2 grados sin afectar las temperaturas intermedia y baja. El análisis estadístico determinó que el polímero utilizado en cada muestra (SBS o RET) fue el factor que generó diferencias más significativas en la resistencia a deformación permanente y fatiga. La dosificación de cada polímero influenció mayormente en la recuperación elástica. Además, se determinó que la diferencia en la cantidad de WCO utilizado en las muestras del diseño experimental no generó cambios significativos en las variables medidas. Por último, se determinaron los rangos de dosificación de polímero y WCO necesarios para alcanzar los PG requeridos en Costa Rica. Generalmente, las guías de diseño de asfalto utilizadas en el país se establecen para suplir distintos requerimientos a los presentes en las carreteras nacionales. Por lo que este estudio permite sentar las bases de una metodología que oriente en el proceso de modificación de asfaltos y brinde mayor detalle de cómo garantizar un buen desempeño de los asfaltos nacionales.

Abstract Permanent deformation and fatigue are the main problems on Costa Rica's highways, and these are directly related to the asphalt binder. This study seeks to define dosage ranges for polymers and Waste Cooking Oil (WCO) to improve the performance of modified asphalt by improving resistance to fatigue and permanent deformation. The used materials were then characterized. Tests were carried out to determine how the binder would interact with the WCO. Then, the different dosage combinations of both WCO and commercial polymer, SBS or RET in each sample of modified asphalt were selected based on the experimental design. Finally, the sample performance grades (PG) were measured, and their resistance to deformation was evaluated by advanced rheology testing. Waste cooking oil was found to lower the upper and lower limit of the PG. It was also evidenced that the presence of the WCO affects the interaction of the asphalt with the SBS. However, the upper limit of PG increased 2 degrees without affecting the intermediate and low temperatures for the samples modified with RET and oil. Based on the statistical analysis it was determined that the polymer used in each sample (SBS or RET) was the factor that generated the most significant differences in resistance to permanent deformation and fatigue. The elastic recovery was mostly influenced by the polymer dosage. It was also determined that the difference in the amount of WCO used in the samples of the experimental design did not generate significant changes in the measured variables. Finally, the polymer and WCO dosage ranges needed to reach the PGs required in Costa Rica were determined. Generally, the asphalt design guidelines used in the country are established to meet different requirements to those present in Costa Rica. Therefore, this study allows to lay the foundations of a guideline for the asphalt modification process and provides more detail on how to guarantee a good performance of national asphalt.