Effect of the Solvents Content on the Mechanical Response and Compactability of Asphalt Mixtures Fabricated Using Castilla’s Paving-Heavy Crude Oils
Fecha
2020-11-11
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Editor
Universidad EAFIT
Resumen
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 líquidosnaturales compuestos por un alto contenido de cemento asfáltico y unaporción de solventes. Estos materiales han sido empleados en Colombiadesde los años90s para mejorar vías de bajo volumen de tránsito. Laexistencia de solventes en los CPPs permite que éstos sean mezcladoscon los agregados en frío. Posteriormente, para garantizar su adecuadodesempeño, estas mezclas asfálticas requieren de curado (i.e., proceso depérdida parcial de solventes de los CPPs), previo a su compactación. Noobstante, a la fecha no existe consenso sobre la pérdida de solventes aespecificar en el proceso de curado de mezclas fabricadas con CPPs. Dadaesta situación, el presente estudio evalúa el efecto del contenido parcial de solventes sobre la respuesta mecánica y la compactabilidad de mezclasasfálticas elaboradas con el CPP del campo de Castilla (CA); materialde amplio uso en el oriente colombiano. El estudio incluyó la ejecucióny análisis de ensayos de caracterización convencional de los materialesconstitutivos de la mezcla, ensayos de energía superficial libre de másticosy agregado, diseño de mezclas, y caracterización de la respuesta mecánicay compactabilidad de mezclas asfálticas fabricadas con el CA y un asfaltode control. Los resultados permitieron identificar y cuantificar mejorasprogresivas en la calidad de la adhesión de las interfases mástico-agregadoy en la respuesta mecánica de la mezcla asfáltica en función de la reduccióndel contenido de solventes. Estos resultados sugieren la convenienciade compactar las mezclas asfálticas fabricadas con el CA después depermitir la pérdida del 50%de solventes extraíbles del CA vía destilaciónatmosférica a 360◦C.
Los crudos pesados de pavimentación (CPPs) son asfaltos líquidosnaturales compuestos por un alto contenido de cemento asfáltico y unaporción de solventes. Estos materiales han sido empleados en Colombiadesde los años90s para mejorar vías de bajo volumen de tránsito. Laexistencia de solventes en los CPPs permite que éstos sean mezcladoscon los agregados en frío. Posteriormente, para garantizar su adecuadodesempeño, estas mezclas asfálticas requieren de curado (i.e., proceso depérdida parcial de solventes de los CPPs), previo a su compactación. Noobstante, a la fecha no existe consenso sobre la pérdida de solventes aespecificar en el proceso de curado de mezclas fabricadas con CPPs. Dadaesta situación, el presente estudio evalúa el efecto del contenido parcial de solventes sobre la respuesta mecánica y la compactabilidad de mezclasasfálticas elaboradas con el CPP del campo de Castilla (CA); materialde amplio uso en el oriente colombiano. El estudio incluyó la ejecucióny análisis de ensayos de caracterización convencional de los materialesconstitutivos de la mezcla, ensayos de energía superficial libre de másticosy agregado, diseño de mezclas, y caracterización de la respuesta mecánicay compactabilidad de mezclas asfálticas fabricadas con el CA y un asfaltode control. Los resultados permitieron identificar y cuantificar mejorasprogresivas en la calidad de la adhesión de las interfases mástico-agregadoy en la respuesta mecánica de la mezcla asfáltica en función de la reduccióndel contenido de solventes. Estos resultados sugieren la convenienciade compactar las mezclas asfálticas fabricadas con el CA después depermitir la pérdida del 50%de solventes extraíbles del CA vía destilaciónatmosférica a 360◦C.