Estudio del desempeño interfacial en el sistema emulsión-agregado de una mezcla asfáltica en frío

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Date
2023-04-23Authors
Cuarán Cuarán, Zuleny IrenePublisher
Pontificia Universidad Javeriana
Faculty
Facultad de Ingeniería
Program
Doctorado en Ingeniería
Obtained title
Doctor en Ingeniería
Type
Tesis/Trabajo de grado - Monografía - Doctorado
COAR
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Citación
Metadata
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English Title
Study of the interfacial performance in the emulsion-aggregate system of a cold mix asphaltResumen
Teniendo en cuenta el bajo desempeño de una mezcla asfáltica en frío (MAF) en comparación al que ofrece una mezcla asfáltica en caliente, el presente proyecto de investigación evaluó el desempeño interfacial en el sistema emulsión-agregado de una MAF con materiales de la zona central de Colombia y a diferentes escalas: a escala micro, con potencial zeta y energía superficial libre (ESL), y a escala macro con valores de resistencia, para identificar parámetros cuantitativos que definan el estado compatible del sistema emulsión-agregado como base para la selección de la combinación de materiales en la elaboración de MAF. Para ello, fue necesario determinar la polaridad superficial a tres emulsiones asfálticas (para este estudio catiónicas de rompimiento lento) y tres agregados comúnmente utilizados en infraestructura vial, en términos de potencial zeta y ESL para evaluar el desempeño interfacial del sistema emulsión-agregado a escala micro. A escala macro, se elaboraron MAF con el método de inmersión-comprensión para evaluar el desempeño en términos de resistencia. De esta manera, se relacionaron las escalas micro y macro para identificar los parámetros de compatibilidad. Finalmente, se propuso simular el desempeño interfacial del sistema emulsión-agregado con el Método de Elementos Discretos (DEM), para analizar y visualizar el desempeño de interacción evaluado experimentalmente. Con lo anterior, se logró representar el proceso de rompimiento de la emulsión asfáltica de acuerdo con el desempeño interfacial desarrollado en cada sistema emulsión-agregado.
Abstract
Base on low performance of cold mix asphalt (CMA) compared to that offered from hot mix asphalt, this research project evaluated the interfacial performance in the emulsion-aggregate system of CMA with materials from the central zone of Colombia and at different scales: at micro scale, with zeta potential and surface free energy (SFE), and at macro scale with resistance values, to identify quantitative parameters that define the compatible state of the emulsion-aggregate system as basis to select the materials combination to elaborate CMA. For this, it was necessary to determine the superficial polarity of three asphalt emulsions (slow-breaking cationic) and three aggregates commonly used in road infrastructure, in terms of zeta potential and SFE to evaluate the interfacial performance of the emulsion-aggregate system at micro scale. At macro scale, CMA were elaborated with the immersion-compression method to evaluate the performance in terms of resistance. In this way, the micro and macro scales were related to identify the compatibility parameters. Finally, the interfacial performance of the emulsion-aggregate system was simulated with the Discrete Element Method (DEM), to analyze and visualize the interfacial interaction of the emulsion-aggregate system according to the experimental results. With the above, it was possible to represent the breaking process of the asphalt emulsion according to the interfacial performance developed in each emulsion-aggregate system.
Keywords
Interacción interfacialSistema emulsión-agregado
Emulsión asfáltica
Método de elementos discretos
Potencial zeta
Energía superficial libre
Mezcla asfáltica en frío
Keywords
Interfacial interactionEmulsion-aggregate system
Asphalt emulsion
Discrete element method
Zeta potential
Surface free energy
Cold mix asphalt
Themes
Doctorado en ingeniería - Tesis y disertaciones académicasMezclas de emulsión asfáltica
Pavimentos de asfalto
Resistencia de materiales
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