caracterizaciÓn de la microestructura de una …

~ i ~

CARACTERIZACIÓN DE LA MICROESTRUCTURA DE UNA

MUESTRA ASFÁLTICA POROSA MEDIANTE ANÁLISIS DE

IMAGENES

Estudio realizado por

DANIEL YESID FRANCO TRIGOS

Presentado a la

La Universidad de los Andes, Colombia,

En cumplimiento parcial de los requisitos para el grado de

INGENIERO CIVIL

Diciembre de 2014.

Tema principal: Ingeniería Civil

Sub tema: Ingeniería de Pavimentos

~ ii ~

CARACTERIZACIÓN DE LA MICROESTRUCTURA DE UNA

MUESTRA ASFÁLTICA POROSA MEDIANTE ANÁLISIS DE

IMAGENES

Estudio realizado por

DANIEL YESID FRANCO TRIGOS

Presentado a la

La Universidad de los Andes, Colombia,

en cumplimiento parcial de los requisitos para el grado de

INGENIERO CIVIL

Aprobado por:

Profesor Asistente SILVIA CARO SPINEL, Doctor of Philosophy, Magíster en

Ingeniería Civil, Ingeniera Civil.

Diciembre de 2014.

Tema principal: Ingeniería Civil

Sub tema: Ingeniería de Pavimento

~ iii ~

ABSTRACT

Characterization of a permeable friction course mixtures by using image analysis

(December 2014)

Daniel Yesid Franco Trigos, Civil Engineer,

Universidad de los Andes

(Bogotá, Colombia)

Porous Asphalt Mixtures, PFC (Permeable Friction Courses) or OGFC (Open-Graded Friction

Courses), are asphalt mixtures whose contents of air voids (AV) are high enough to allow rapid and

efficient filtration of water and absorption of noise. These AV content must be at least 18 percent,

for the drainage capacity to be significant over an extended period of time. In addition to its

draining qualities, thit amount of AV dramatically improve the visibility conditions during raining

events, and it also reduces noise pollution. These characteristics and good surface friction provided

by PFC mixtures, as compared to dense-graded HMA, make these pavements a safe, clean and quiet

alternative. It is not surprising then that its use worldwide has increased dramatically at the same

time that has increased the number of cases where its primary failure mode, named raveling, is

present.

The high costs of rehabilitation and maintenance of pavements made of porous asphalt mixtures,

has generated interest among the engineering community to understand and solve the phenomena of

deterioration that affect these pavements. This requires the development of a micromechanical

model where the performance of porous mixtures is revealed. These models need to be fed with

close to reality data, obtained from image analysis on samples reproduced in laboratory.

This is where this research becomes important, because it introduces a methodology with the

guidelines to obtain real information of the internal composition of the mixture by applying image

analysis techniques obtained from computed tomography, such as: granulometry, orientation of the

aggregates, and Stone-on-stone contact. This information will feed micro mechanical models that

are intended to reach a better understanding of the major phenomena of failure of porous mixtures

or raveling.

This research combines work conducted in the laboratory, sample-scanning using computed

tomography, image analysis techniques and a comprehensive literature review, where valuable

information was extracted and allowed the development of the methodologies presented here.

~ iv ~

DEDICATORIA

A mi madre por el amor y apoyo que me brinda cada día, y a mi padre que desde algún lugar se

debe estar sintiendo muy orgulloso por este logro más en mi vida.

Son ustedes mi ejemplo.

~ v ~

TABLA DE CONTENIDO

ABSTRACT .............................................................................................................................................. iii

DEDICATORIA ....................................................................................................................................... iv

ANEXOS .................................................................................................................................................... x

1. INTRODUCCIÓN ............................................................................................................................ 1

1.1. Información general ................................................................................................................. 1

1.2. Definición del problema y objetivo de la investigación ......................................................... 1

1.3. Esquema de la tesis ................................................................................................................... 3

2. FABRICACIÓN DE LA MEZCLA E INTRODUCCIÓN AL PROCESAMIENTO DE

IMAGENES ............................................................................................................................................... 5

2.1. Introducción.............................................................................................................................. 5

2.2. Componentes de la mezcla ....................................................................................................... 5

2.2.1. Granulometría .................................................................................................................. 5

2.2.2. Agregados ......................................................................................................................... 6

2.2.3. Asfalto ............................................................................................................................... 7

2.2.4. Porcentaje de vacíos ó AV (Air Voids) ........................................................................... 7

2.2.5. Contenido óptimo de asfalto ó OAC (Optimum Asphalt Content) ............................. 8

2.3. Fabricación de la muestra ....................................................................................................... 8

2.3.1. Procedimiento para determinar la gravedad específica máxima de la mezcla. ........ 10

2.3.2. Determinación de la gravedad especifica bulk y verificación de contenido de AV. . 10

2.4. Análisis de imágenes a partir de tomografía axial computariza ........................................ 11

2.4.1. Pruebas en el centro radiológico. .................................................................................. 12

3. PROPIEDADES VOLUMETRICAS DE UNA MEZCLA POROSA MEDIANTE ANALISIS

DE IMAGEN. .......................................................................................................................................... 15

3.1. Introducción............................................................................................................................ 15

3.2. Objetivo y metodología .......................................................................................................... 15

3.2.1. Obtención de vacíos ....................................................................................................... 16

3.2.2. Obtención de granulometría ......................................................................................... 18

3.3. Resultados ............................................................................................................................... 18

3.3.1. Resultados de contenido de AV en cortes horizontal .................................................. 18

3.3.2. Resultados de contenido de AV en cortes verticales ................................................... 21

3.3.3. Resultados de granulometría. ....................................................................................... 23

~ vi ~

4. DEFINICIÓN DE LA ORIENTACIÓN DE AGREGADOS MEDIANTE

TOMOMOGRAFIA COMPUTARIZADA Y ANALISIS DE IMAGE ............................................. 25

4.1. Introducción............................................................................................................................ 25

4.2. Objetivo y metodología. ......................................................................................................... 25

4.3. Resultados ............................................................................................................................... 26

5. METODOLOGÍA PARA DEFINIR STONE-ON-STONE CONTACT ................................... 28

5.1. Introducción............................................................................................................................ 28

5.2. Objetivo y metodología .......................................................................................................... 28

5.3. Resultados ............................................................................................................................... 31

6. CONCLUSIONES Y DISCUSIONES .......................................................................................... 35

BIBLIOGRAFÍA .................................................................................................................................... 37

ANEXOS ..................................................................................................................................................... I

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LISTA DE ECUACIONES

Ecuación 1. AV a partir de la ración entre Gmb y Gmm. ........................................................................... 8

Ecuación 2. Relación entre Gmb y Gmm. .................................................................................................. 8

Ecuación 3. Densidad mediante análisis dimensional. ................................................................................ 8

Ecuación 4. Masa de agregados en términos de Densidad y volumen de la muestra.................................. 8

Ecuación 5. Gravedad Específica máxima de la mezcla Gmm. .................................................................. 9

Ecuación 6. Masa de agregados en términos de Densidad y volumen de la muestra................................ 11

Ecuación 7. Contenido de vacíos mediante análisis de imagen ................................................................ 15

~ viii ~

LISTA DE FIGURAS

Figura 1. Mezcla densa (arriba) y mezcla abierta (abajo) (slidesharecdn, 2014) ........................................ 1

Figura 2. Raveling (coldmix, 2014) .......................................................................................................... 2

Figura 3. Esquema del presente estudio ...................................................................................................... 4

Figura 4. Tomografía computarizada vista en 3d sobre muestra tipo ......................................................... 5

Figura 5. Fabricación de la muestras de pfc. ............................................................................................... 9

Figura 6. Ensayo para el cálculo de la gravedad específica máxima (gmm) de la mezcla de pfc. .............. 10

Figura 7. Ensayo para el cálculo de la gravedad específica bulk (gmb). .................................................... 11

Figura 8. Corte con sierra de la muestra. .................................................................................................. 12

Figura 9. Funcionamiento de las tomografías computarizadas ................................................................. 13

Figura 10. Reconstrucción tridimensional de la muestra. ......................................................................... 14

Figura 11. Cortes en sentido horizontal con cara completa. ..................................................................... 16

Figura 12. Cortes en sentido horizontal subdividida en anillos ................................................................ 17

Figura 13. Cortes en sentido vertical ........................................................................................................ 17

Figura 14. Obtención de la granulometría mediante análisis de imagen................................................... 18

Figura 15.Contenido de av sobre caras completas paralelas a la base [a] ................................................. 19

Figura 17. Contenido de AV sobre caras paralelas a la base [A] .............................................................. 20

Figura 16. Curva de ajuste 1 ..................................................................................................................... 20


Figura 19. Contenido de av sobre caras perpendiculares a la base ........................................................... 22


Figura 21. Vacíos extras ........................................................................................................................... 23

Figura 22.Distribución de frecuencia de áreas de las partículas ............................................................... 24

Figura 23. Comparación de curvas granulométricas ................................................................................. 24

Figura 24. Histograma de frecuencia de orientación ................................................................................ 27

Figura 25. Ajuste de orientación de los agregados ................................................................................... 27

Figura 26. Mejoramiento de imagen ......................................................................................................... 29

Figura 27. Análisis de Stone-on-stone contact .......................................................................................... 30

Figura 28. Longitud del contacto. ............................................................................................................. 31

Figura 29. Distribución de frecuencia de numero de contactos y Stone-on-stone contact........................ 33

~ ix ~

LISTA DE TABLAS

Tabla 1. Granulometría sugerida por .......................................................................................................... 6

Tabla 2. Especificaciones técnicas sobre los agregados para una mezcla porosa ....................................... 6

Tabla 3. Características del asfalto, SUPERPAVE ...................................................................................... 7

Tabla 4. Resultados obtenidos para la preparación de la muestra ............................................................... 9

Tabla 5. Dimensiones de los anillos.......................................................................................................... 16

Tabla 6. Distribución de frecuencias orientación ..................................................................................... 26

Tabla 7. Stone-on-stone contact sobre las primeras 45 partículas analizadas. .......................................... 32

~ x ~

ANEXOS

Anexo 1. Contenido de vacíos en sentido horizontal sobre caras completas ............................................... I

Anexo 2. Contenido de vacíos en sentido horizontal sobre caras completas, corte 1 a 6. ......................... II

Anexo 3 Contenido de vacíos en sentido horizontal sobre caras completas, corte 7 a 12. ....................... III

Anexo 4. Contenido de vacíos en sentido vertical sobre caras completas, ............................................... IV

ANEXO 5. ORIENTACIÓN DE LOS AGREGADOS, PRIMERA PARTE. ................................................................ V

Anexo 6. ORIENTACIÓN DE LOS AGREGADOS, SEGUNDA PARTE................................................................ VI

Anexo 7. ORIENTACIÓN DE LOS AGREGADOS, TERCERA PARTE. ............................................................. VII

~ xi ~

NOMENCLATURA

AASHTO American Association of State Highway and Transportation Officials

AV Porcentaje de vacíos (Air Voids)

ForidaDOT Centros de Investigación del Departamento de Transporte de Florida (Florida

Department of Transportation Research Center).

Gmb Gravedad específica Bulk (Bulk Specific Gravity of the Compacted Mixture)

Gmm Gravedad específica máxima teórica (Theoretical Maximum Specific Gravity

of the Mixture)

HMA Mezcla de asfalto en caliente (Hot Mix Asphalt)

NAPA Asociación Nacional de pavimentos asfalticos (National Asphalt Pavement

Association)

OAC Contenido óptimo de asfalto (Optimum Asphalt Content)

OGFC Pavimento poroso (Open-Graded Friction Course)

PFC Pavimento permeable (Permeable Friction Course.)

PG Performance Grade (Grado de Desempeño)

X-ray CT X-ray Computed Tomography

~ 1 ~

1. INTRODUCCIÓN

1.1. Información general

Las mezclas asfálticas porosas, PFC (Permeable Friction Courses) o OGFC (Open-Graded Friction

Courses), son mezclas asfáltica cuyo contenidos de vacíos (Air Voids AV) es suficientemente altos

para permitir una rápida y eficiente filtración de agua lluvia . Dicho contenido de vacíos debe ser

mínimo del 18% para que su capacidad drenante sea apreciable durante un periodo de tiempo

prolongado. (Montejo, 2006). Además de sus cualidades drenantes, que mejoran dramáticamente la

visibilidad en condiciones de lluvia, el ejemplo de estos materiales reduce la contaminación

auditiva, ya que parte del aire producido es el rodamiento de las llantas, causante de ruido, es

conducido por los vacíos del pavimento poroso, mitigando así los niveles de ruido.

El comportamiento mecánico de éste tipo de mezclas (PFC ó OGFC) difiere del de una mezcla

tradicional en caliente o HMAC (Hot Mix Asphalt concrete). En esta última la resistencia de la

mezcla está basada principalmente en la cohesión proporcionada por el mortero asfáltico, mientras

que en las mezclas porosas (PFC ó OGFC), al no contar con suficientes agregados finos, la

resistencia de la mezcla no está dada por la cohesión, proporcionada por el mortero, sino por la

interacción o estructura de contacto entre agregados gruesos, tal como se aprecia en la Figura 1.

Una medida usualmente implementada para suplir los requerimientos de adhesión entre los

agregados, es la implementación de aditivos que mejoren las propiedades ligantes del asfalto.

FIGURA 1. MEZCLA DENSA (ARRIBA) Y MEZCLA ABIERTA (ABAJO) (SLIDESHARECDN, 2014)

1.2. Definición del problema y objetivo de la investigación

Los pavimento con mezclas porosas como se nombraba anteriormente tienen un déficit de adhesión

entre sus agregados gruesos (tamaños superiores al tamiz #4), si se lo compara con las muestras

tradicionales o HMAC , lo que los hace altamente sensibles a las fuerza tangenciales producidas por

el paso de los vehículos, especialmente en eventos de frenado. Esta situación, causa que los

pavimentos que contienen mezclas porosas desarrollen un fenómeno de desprendimiento de

~ 2 ~

agregados superficiales bastante acelerado, el cual es conocido como raveling (Figura 2). Éste es un

problema de la mezcla asociado a la calidad del contacto agregado-agregado (Stone-on-Stone

Contact) el cual se ve afectado por la cantidad de mortero, matriz y proporción de vacíos en la

muestra.

FIGURA 2. RAVELING (COLDMIX, 2014)

Los altos costos de rehabilitación y mantenimiento de los pavimentos con mezclas porosas han

generado un interés creciente en, entender y dar solución al principal fenómeno de deterioro que

afectan estos pavimentos; es decir, por entender, caracterizar y prevenir procesos de raveling. Para

ello es necesario desarrollar de un modelo-micro mecánico donde se estudie el funcionamiento de

las mezclas porosas. Dichos modelos requieren ser alimentados con datos cercanos a la realidad

relacionados con la microestructura de las mezclas. Obtenidos mediante análisis de imagen sobre

muestras reproducidas en laboratorio.

En este contexto, esta investigación cobra importancia, presenta una metodología que establece las

directrices para la obtención de información real de la microestructura de en términos de; su

granulometría, la orientación de los agregados y contacto agregado-agregado, a partir de análisis de

imágenes conseguidas mediante tomografía axial computarizada. Esta es fundamental para

alimentar los modelos micro mecánicos con los que se pretenden llegar a una mejor comprensión

del fenómeno de raveling.

Como parte del desarrollo de la metodología para caracterizar las microestructuras de estas mezclas,

se hicieron pruebas sobre muestras reales, con una composición granulométrica, porcentaje de

asfalto y vacíos proporcionados por el centro de investigación del Departamento de Transporte de

Florida (Florida Department of Transportation Research Center).

~ 3 ~

1.3. Esquema de la tesis

Ésta tesis combina trabajo realizado en laboratorio, análisis de imágenes y una exhaustiva revisión

bibliográfica de donde se extrajo información valiosa que permitió desarrollar las metodología de

estudio que aquí se presenta. Los artículos científicos que respaldan esta investigación están

avalados por la base de datos ScienceDirect, fuente líder en el mundo para la investigación

científica, técnica y médica. El documento está organizado en cuatro secciones como se describe a

continuación. Cada una de las secciones incluidas está soportada por al menos un articulo

relacionado con el tema correspondiente y con Normas Técnicas Colombianas.

La Sección 1 presenta una introducción que incluye información general, definición del

problema de investigación, objetivo de la investigación, y el esquema de la tesis. En ésta se

establecen los alcances del presente estudio.

La Sección 2 contiene un paso a paso de los procedimientos llevados a cabo en el

laboratorio para la elaboración de las muestras, incluyendo las especificaciones técnicas que rigen

cada uno de los ensayos realizados. Además de las especificaciones establecidas por el Florida

Department of Transportation Research Center sobre la mezcla. Finalmente se hace una breve

introducción a las técnicas de procesamiento de imágenes y su obtención mediante tomografías

computarizadas.

La Sección 3 corresponde al desarrollo de la metodología para la determinación de las

propiedades volumétricas de una mezcla porosa (obtención de granulometría y AV) mediante el

análisis de las imágenes obtenidas de la tomografía, soportada por el articulo Internal structure of

compacted permeable friction course mixtures, publicado en Journal of Testing and Evaluation

(2009) por los autores Alvarez et al.

La Sección 4 expone la metodología desarrollada para definir la orientación de agregados,

mediante el análisis de las imágenes obtenidas de la tomografía. Dicha metodología está soportada

por el paper Internal structure of compacted permeable friction course mixtures, publicado en

Journal of Testing and Evaluation (2009) por los autores Alvarez et al.

La Sección 5 presenta información del articulo Stone-on-stone contact of Permeable

Friction Course Mixtures (2013) desarrollada por los autores Alvarez, et al. y el articulo

Investigation into material optimization and development for improved ravelling resistant porous

asphalt concrete, desarrollado por Mo et al., que permitió plantear una metodología con la que se

pretende cuantificar el contacto agregado-agregado más conocido como Stone-on-stone contact.

La sección 6 presenta recomendaciones y conclusiones de la presente investigación. La

metodología general que se planteó para llevar a cabo este estudio se resume en la siguiente figura

~ 4 ~

FIGURA 3. ESQUEMA DEL PRESENTE ESTUDIO

~ 5 ~

2. FABRICACIÓN DE LA MEZCLA E INTRODUCCIÓN

AL PROCESAMIENTO DE IMAGENES

2.1. Introducción

La producción de una mezcla asfáltica porosa ó PFC, implica

una modificación en la granulometría que asegure un

espaciamiento entra los agregados, generando los micro canales

por donde será conducida el agua y el aire, para reducir

problemas de relacionados con almacenamiento de agua en la

superficie y de ruido, debido al paso de vehículos a altas

velocidades, tales vacios se pueden ver claramente en la figura

3. Con respecto a las mezclas densas en caliente ó HMA (Hot

Mix Asphalt) el contenido de arenas es reducido

substancialmente, pasando de un 35% y 60% para los HMA a

menos de 20% para los PFC, esto implica que el funcionamiento

mecánico de estos dos pavimentos es totalmente distinto

(Montejo, 2006).

Debido a que las mezclas porosas tienen un reducido contenido de finos, su capacidad de resistencia no

se basa en la cohesión que proporciona una matriz fina, como si lo hacen las HMA, puesto que hace falta

la presencia de dicho mortero. La resistencia entonces, es brindada por el rozamiento interno y el

contacto de sus agregados gruesos. Esta falta de cohesión de la mezcla hace que el pavimento presente

dificultades de deterioro prematuro ante esfuerzos tangenciales producidos por el paso de vehículos.

La obtención de la mezcla con un adecuado contenido de porosidad y una aceptable resistencia a

esfuerzos tangenciales, requiere un diseño cuidadoso, eligiendo meticulosamente los agregados y las

cualidades del bitumen que servirá como ligante. En ocasiones, debido al déficit de cohesión entre las

partículas de la mezcla, se hace necesario el uso de aditivos que aumenten el potencial adhesivo del

asfalto.

2.2. Componentes de la mezcla

Las especificaciones para el diseño de la mezcla fueron proporcionadas por el centro de investigación

del Departamento de Transporte de Florida (Florida Department of Transportation Research Center

ForidaDOT). Dicho centro sugirió una composición granulométrica con un porcentaje de grueso

(material retenido hasta el Tamiz No. 4) de 80.2 % y un restante 19.8 % de finos.

2.2.1. Granulometría

Existe un sin número de estudios relacionados sobre la composición granulométrica de mezclas porosas.

Entre las más destacados se encuentran las recomendaciones de The Franklin Institute y el National

Asphalt Pavement Association (NAPA, 2010) este último presenta una envolvente de los valores

correspondientes al porcentaje de agregados que pasa determinado tamiz. A continuación se presentan

las recomendaciones establecidas por The Franklin Institute, NAPA y la granulometría adoptada para el

FIGURA 4. TOMOGRAFÍA COMPUTARIZADA

VISTA EN 3D SOBRE MUESTRA TIPO

~ 6 ~

presente estudio correspondiente a la sugerida por Florida Department of Transportation Research

Center.

TABLA 1. GRANULOMETRÍA SUGERIDA POR

FLORIDA DOT COMPARADA Y SIMILARES

Número de

Tamiz

Porcentaje que pasa

The Franklin

Institute

(Thelen, 1978)

National Asphalt

Pavement Association

(NAPA, 2010)

ForidaDOT

3/4" (19.0 mm) 100 100 100.0

1/2" (12.5 mm) 85-100 95.4

3/8" (9.5 mm) 95 55-75 72.6

# 4 (4.75 mm) 35 10-25 19.8

# 8 (2.36 mm) 15 5-10 9.0

# 16 (1.18 mm) 10 6.6

# 30 (600 µm) 4.9

# 50 (300 µm) 3.9

# 100 (150 µm) 3.2

#200 (75 µm) 2 2-4 2.8

2.2.2. Agregados

Para la selección de la proporción de los agregados y de la calidad de los mismos, se tuvieron en

cuenta propiedades físicas de los áridos seleccionados, incluyendo, abrasión (AASHTO T 96,

ASTM C131 or FDOT equivalent standard), degradación (AASHTO TP 58, ASTM D6928 or

FDOT equivalent standard), solidez ó soundness (AASHTO T 104, ASTM C88 or FDOT

equivalent standard), y absorción de agua (AASHTO T 85 and ASTM C127 or FDOT equivalent

standard).

TABLA 2. ESPECIFICACIONES TÉCNICAS SOBRE LOS AGREGADOS PARA UNA MEZCLA POROSA

ENSAYO PROPIEDAD ESPECIFICACIONES COMENTARIOS

AASHTO

T 96

Porcentaje de abrasión.

Abrasión máquina de los

los Ángeles

Máximo 40% de

abrasión.

No hay ninguna especificación estándar para

Abrasión de Los Ángeles para el diseño de la

mezcla por Superpave; Las especificaciones

suelen establecerse por las agencias estatales o

locales. Típicamente especificaciones estatales de

Estados Unidos limitan la abrasión de agregado

grueso para PFC utilizar un máximo de 25 a 55

por ciento, para el caso del estado de Florida la el

límite superior está entre 40 y 45 por ciento.

(Pavement Interactive, 2012)

AASHTO

TP 58

Degradación.

Degradación por micro -

Deval

Máximo porcentaje de

perdida 20%

Este ensayo es conocido como Standard Test

Method for Resistance of Coarse Aggregate

to Degradation by Abrasion in the Micro-Deval

Apparatus y es un procedimiento desarrollado

mediante la prueba de micro - Deval . El

equivalente colombiano a esta reglamentación es

la Norma INVIAS INV E-238-07

AASHTO Solidez ó Soundness Promedio de 10 piezas: Si alguna pieza individual posee un valor

~ 7 ~

T104 Menor a 17.5% superior a 25%, 10 piezas adicionales deben ser

estudiadas. Si la segunda serie estudiada también

exhibe dichas condiciones, la muestra debe ser

rechazada. (National Cooperative Highway

Research Program, 2013)

AASHTO

T85

Absorción de agua Promedio de 10 piezas:

Menor a 17.5%

Si alguna partícula exhibe una absorción mayor a

3% de su peso, 10 partículas adicionales deben

ser probadas. Si la segunda serie estudiada

también exhibe dichas condiciones, la muestra

debe ser rechazada. (National Cooperative

Highway Research Program, 2013)

2.2.3. Asfalto

Las cualidades del asfalto sugerido por la fabricación de la mezcla asfáltica por el ForidaDOT

corresponden a asfalto clasificado como grado de desempeño o Performance Grade (PG) 76-22,

como se ilustra en la siguiente tabla. Sin embargo debido a las dificultades de conseguir este tipo de

asfalto en Colombia el utilizado corresponde al asfalto 60-70, comercializado por Ecopetrol. Cabe

anotar que para el objetivo principal del presente estudio, correspondiente a la micro-

caracterización de la muestra mediante análisis de imagen, no es un problema el uso de otro tipo de

asfalto, ya que el cambio en las propiedades mecánicas que genera el empleo de un ligante diferente

no son perceptibles o relevantes en las imágenes con las que se trabajarán.

TABLA 3. CARACTERÍSTICAS DEL ASFALTO, SUPERPAVE

CARACTERÍSTICAS NORMA MÉTODO DE PRUEBA

Al Asfalto Original

Viscosidad rotacional a 135 C. máximo, Pa. 3 ASTM D4402

Separación, diferencia anillo y esfera; C máximo 3 M-MMP-4-05-022

Recuperación elástica por torsión 25 C, %mínimo 40 M-MMP-4-05-024

Punto de Inflamación Cleveland; C, mínimo 230 M-MMP-4-05-024

Módulo de Corte a 76 C, G*/seno δ (KPa), mínimo 1.0 ASTM D7175

Asfalto después de RTFO

Pérdida por Calentamiento (%), a 163 C, máximo 1.0 ASTM D2872

Módulo de Corte a 76 C, G*/senoδ (KPa), mínimo 2.2 ASTM D2872

Asfalto después de PAV

Módulo de corte a 31 C, G*/senod (KPa), máximo 5000 ASTM D6521

Propiedades Reológicas BBR después de PAV

Rigidez a carga constante (MPas), máximo, temp. -12 C* 300 ASTM D6648

Relación logarítmica Rigidez/tiempo valor, mínimo, temp. -12

C*

0.300 ASTM D6648

2.2.4. Porcentaje de vacíos ó AV (Air Voids)

El contenido de vacíos en una mezcla PFC debe ser suficientemente alto para permitir una rápida y

eficiente filtración del agua. Como se ha mencionado previamente, este contenido de vacíos debe

ser mínimo del 18%, para que su capacidad drenarte sea apreciable durante un periodo de tiempo

~ 8 ~

prolongado. Este fue el criterio seleccionado para determinar el rango de porcentaje de AV. El

límite superior convencional, cercano al 22%, está restringido por la pedida de contacto entre

partículas. Para la fabricación de la muestra tipo, el porcentaje utilizado fue de 22%.

2.2.5. Contenido óptimo de asfalto ó OAC (Optimum Asphalt Content)

El porcentaje óptimo de asfalto sugerido por ForidaDOT fue de 5,7% sin embargo debido a que su

diseño de mezcla original, incluía fibras minerales que no serán utilizadas en la muestra tipo, y cuya

función además de aumentar la interconectividad de los agregados es la de absorber el exceso de

asfalto. Por esta razón el OAC que se decidió utilizar fue de 5.6%. Es importante aclarar que dicha

la omisión, no afecta el objetivo del presente estudio, el cual pretende obtener propiedades

volumétricas, geométricas y contactos de las muestras, los cuales no se ven afectados por la

presencia ó ausencia de este elemento.

2.3. Fabricación de la muestra

Esta sección presenta un recuento de las actividades relacionadas con la fabricación del espécimen,

incluyendo una descripción de los métodos empleados para el cálculo de la máxima gravedad específica

teórica (Gmm), la gravedad específica bulk (Gmb) y el porcentaje de vacíos presentes en la muestra.

Conociendo los factores fundamentales de la mezcla tales como, granulometría, OAC, AV, y

dimensiones de probeta de la muestra (15 centímetros de diámetro por 12 centímetros de alto), se

procedió a determinar la cantidad de material necesario para garantizar que la porosidad de la mezcla

fuese la requerida. Para ello se utilizó la relación existente entre la gravedad especifica máxima de la

mezcla Gmm y la Gravedad específica bulk (Gmb).

(1-1)

ECUACIÓN 1. AV A PARTIR DE LA RACIÓN ENTRE GMB Y GMM.

(1-2)

ECUACIÓN 2. RELACIÓN ENTRE GMB Y GMM.

El método para determinar Gmb es conocido como análisis dimensional, en el cual se utiliza el cálculo

del volumen total suponiendo que el espécimen es un cilindro regular de caras lisas. La gravedad

específica Gmb es una comparación de la densidad de una substancia con la densidad del agua cuyo

valor es adimensional y numéricamente coincide con la densidad.. A continuación se expresa la ecuación

con la que se calcula el Gmb.

(1-3)

ECUACIÓN 3. DENSIDAD MEDIANTE ANÁLISIS DIMENSIONAL.

(1-4)

ECUACIÓN 4. MASA DE AGREGADOS EN TÉRMINOS DE DENSIDAD Y VOLUMEN DE LA MUESTRA.

Finalmente se calculó la gravedad especifica máxima de la mezcla Gmm de acuerdo a las especificaciones

de INVIAS (I.N.V. E – 733 – 07) las cuales son un reflejo de la norma estadunidense. Más

http://enciclopedia_universal.esacademic.com/34338/agua

~ 9 ~

específicamente la norma Tex-227-F, Test procedure for theoretical maximum specific gravity of

bituminous mixtures.

(1-5)

ECUACIÓN 5. GRAVEDAD ESPECÍFICA MÁXIMA DE LA MEZCLA GMM.

En donde A, corresponde a masa en el aire de la muestra seca en el horno, D a la masa del recipiente

lleno con agua a 25° C (77° F), y E a la masa del recipiente lleno con agua y muestra a 25° C (77° F). En

la siguiente tabla se pueden observar los resultados obtenidos.

TABLA 4. RESULTADOS OBTENIDOS PARA LA PREPARACIÓN DE LA MUESTRA

ECUACIÓN ECUACIÓN CON VALORES REEMPLAZADOS RESULTADO

2.8062 g/g

Gmb= 1.7789g/g- g/cm3

1.7789*(pi*7.5cm2*12cm) 3772.30 g

Finalmente la mezcla se preparó con 3561,05 gramos de agregados provenientes de la zona, (con la

granulometría especificada en la Tabla 1) y 211,25 gramos de asfalto PG 76-22 correspondientes al

5,6% de la mezcla, para un total de 3772,30 gramos de mezcla. Una vez homogeneizado el material se

compactó empleado en un compactador giratorio Superpave, donde a partir de una densidad Gmb se

fabricaron las probetas. El cálculo de la densidad Gmb se hizo a partir la densidad gravedad específica

máxima de la mezcla Gmm.

FIGURA 5. FABRICACIÓN DE LA MUESTRAS DE PFC.

A continuación se presenta los ensayos de gravedad especifica máxima de la mezcla (Gmm) y Gravedad

específica bulk (Gmb) utilizados para la fabricación los especímenes, además de una verificación del

contenido de vacíos de la muestra a partir de la relación de Gmm y Gmb.

~ 10 ~

2.3.1. Procedimiento para determinar la gravedad específica máxima de la

mezcla.

Se preparan aproximadamente 1500 gramos de mezcla asfáltica con la granulometría y el porcentaje de

asfalto (5,6%) especificados. Una vez homogenizada completamente la mezcla, con cada uno de los

agregados cubiertos por el asfalto, se procede a extenderla sobre una bandeja. La muestra asfáltica fría y

suelta, se pesa para verificar que no hayan pérdidas significativas y se dispone en un frasco de vacío

tarado. Se agrega suficiente agua a una temperatura de 25º C (77º F), hasta cubrir todo el material, se

asegura que el recipiente este completamente sellado y se agita vigorosamente para eliminar las

moléculas más grandes de aire atrapadas entre los agregados. A continuación se aplica vacío

gradualmente para reducir la presión residual en el frasco a 4.0 kPa (30.0 mm de Hg) y se sostiene por

un período de 15.0 ± 2 min, durante los cuales se sigue vibrando el recipiente para agilizar el proceso de

expulsión de burbuja de aire .

Al final del período de aplicación del vacío, éste se retira gradualmente. El volumen de la muestra de

mezcla asfáltica es obtenido llenando el frasco con agua hasta el nivel de enrase y pesándolo. Para el

cálculo de Gmm se utiliza la ecuación 1-5. La norma que rige este procedimiento corresponde a I.N.V. E

– 733 – 07 de INVIAS, equivalente a la norma Tex-227-F de los Estados Unidos. (INVIAS, 2014)

FIGURA 6. ENSAYO PARA EL CÁLCULO DE LA GRAVEDAD ESPECÍFICA MÁXIMA (GMM) DE LA MEZCLA DE

PFC.

2.3.2. Determinación de la gravedad especifica bulk y verificación de contenido

de AV.

Una vez compactada la probeta de mezcla asfáltica es posible hacer una verificación de contenido de

vacíos de la muestra mediante el cálculo experimental de la gravedad específica Bulk. Para ello se pesa

el especimen seco en una balanza,. Luego de registrado este valor, la probeta de mezcla asfáltica, se

sumerge en un baño de agua a 25°C y se calcula su peso dentro del agua. Al sacarla, se seca

rápidamente la superficie de la probeta con un trapo y se pesa de nuevo. La diferencia entre las dos

masas se emplea para medir la masa de un volumen igual de agua a 25°C. Factores de corrección son

proporcionados para convertir la masa del agua a la temperatura de referencia a 25°C, si la

determinación de la masa se efectuó a una temperatura diferente a ésta, en este caso no fue requerido.

Para el cálculo de la gravedad específica bulk del espécimen, se emplea la siguiente expresión:

~ 11 ~

(1-6)

ECUACIÓN 6. MASA DE AGREGADOS EN TÉRMINOS DE DENSIDAD Y VOLUMEN DE LA MUESTRA

En donde A, corresponde a la masa del espécimen seco en el aire, la diferencia entre B y C corresponde

masa del volumen de agua propio del espécimen a 25°C, B es masa en el aire del espécimen saturado y

con superficie seca y C es la masa del espécimen en agua. A continuación se presentan tres de los

procedimientos empleados para el cálculo del Gmb.

FIGURA 7. ENSAYO PARA EL CÁLCULO DE LA GRAVEDAD ESPECÍFICA BULK (GMB).

Por último se verifica si el contenido de vacíos de la muestra AV corresponde al porcentaje asignado

originalmente. Para ello se utiliza la relación existente entre Gmb y Gmm.

100 (1-1)

En este caso el porcentaje de AV fue de 19,73%, 2,28% inferior al valor original sugerido por ,

correspondiente a 22,00%, ésta diferencia de resultados entre el valor teórico de vacíos (AV) impuesto

inicialmente y valor de AV calculado como la relación expuesta en la ecuación 1, indica que puede

existir un problema de calibración del compactador giratorio y/o dificultades con el ensayo de Gmb, en el

cual no se aclara cuanto debe ser el tiempo de seco superficial del espécimen, los cual es uno de los

factores que contribuyen, junto a las pérdidas de material y segregación, al error hallado. .

2.4. Análisis de imágenes a partir de tomografía axial

computarizada

Las mezclas asfálticas porosas están compuestas de partículas discretas, por lo que la volumetría de la

mezcla puede afectar directamente todas las propiedades del esta capa del pavimento.

La evaluación y el control de la volumetría de las capas de pavimento de mezcla porosa es cada vez más

importante, debido al incremento masivo de su uso y la frecuente aparición de patologías tempranas,

fundamentalmente de raveling.

Las propiedades mecánicas de una mezcla PFC dependen fuertemente de la gradación de agregados que

componen el esqueleto mineral de la muestra, y que dan lugar a una composición específica de AV. Es

~ 12 ~

posible lograr una representación fiable de la distribución granulométrica, organización y orientación de

las partículas mediante imágenes tomadas sobre rebanadas de especímenes de PFC obtenidas mediante

corte con sierra (de forma destructiva). Sin embargo la obtención de dichas rebanadas implican una

manipulación agresiva sobre la muestra, la cual modifica sustancialmente la organización de las

partículas en la zona a analizar, como se puede observar en la siguiente figura, el paso de la sierra alisa

la superficie de la muestra, cerrando muchos de los vacíos existentes. Es por esta razón por la que se

emplea la tomografía computarizada ó X-rayCT en sus siglas en inglés (X-ray competed tomoraphy), ya

que al no intervenir de manera directa la muestra, las imágenes a analizar corresponderán a la más fiel

representación de lo que ocurre dentro del espécimen.

FIGURA 8. CORTE CON SIERRA DE LA MUESTRA.

2.4.1. Pruebas en el centro radiológico.

Para la obtención de la imágenes se hizo un escaneo sobre las muestras con un equipo de

tomografía axial computarizada i-CAT FLX MV con una resolución de 455 x 455 pixeles, en un

centro radiológico de Bogotá con la asesoría del Doctor especialista en radiología Álvaro Castro

Delgado.

2.4.1.1. Tecnología X-RayTC

La tomografía axial computarizada X-RayTC es una es una técnica radiográfica que proporciona

imágenes de planos perpendiculares al eje del cuerpo (centro), que mediante una serie de finos haz

de rayos que atraviesan la muestra de PFC a distintos ángulos para obtener imágenes seccionadas

detalladas, a las que se les conoce como tomogramas.

La Tomografía Axial Computarizada es un tipo evolucionado de tomografía, ayudado por una

computadora que crea imágenes tomográficas, gracias a la detección de la radiación que, al igual

que la tomografía convencional, atraviesa el objeto en distintos ángulos y después reconstruye una

sección del mismo. En la actualidad se está utilizando esta tecnología con ayuda de softwares como

el Scamlamb, el Dentascann o como ente caso Vison, que tienen una particular capacidad para

producir imágenes exactas y seleccionadas. A este proceso se le denomina reformación multiplanar

que hace posible mostrar múltiples cortes del objeto estudiado. El corte puede hacerse a intervalos

cortos 0.25 mm por lo que la información proporciona es inestimable (Profesor Molina, 2012)

~ 13 ~

FIGURA 9. FUNCIONAMIENTO DE LAS TOMOGRAFÍAS COMPUTARIZADAS

2.4.1.2. Imágenes obtenidas de X-RayTC y post procesamiento

Se seleccionó la muestra de PFC producida en el laboratorio con dimensiones 15 centímetros de

diámetro por 12 centímetros, con el contenido granulométrico, OAC y AV mencionados en la sección

2.2. La cual fue sometida a radiación de rayos X en un tomógrafo iCAT cone beam computerized

tomographer cuya información fue procesada por el Software Visión que a partir de la cantidad de haz

de Rayos X captados por los detectores reprodujo imágenes de los cortes transversales de la muestra a

cada 0,25mm.

Cada una de estas imágenes es utilizada para identificar elementos físicos de la mezcla asfáltica

porosa en cortes de dos dimensiones transversales, tales como Granulometría, contenido de vacíos,

orientación de los agregados, contacto entre los agregados (stone-on-stone contact), segregación,

esbeltez, angularidad y porosidad de los agregados, entre otras. Puesto que el presente trabajo hace

parte un estudio adelantado por la el grupo de investigación en geomateriales y Sistemas de

Infraestructura de la Universidad de los Andes, que pretende entender el principal mecanismo de

falla de los pavimentos con mezcla asfáltica porosa, los elementos de interés que se analizarán en

este documento, corresponden únicamente a la definición de propiedades volumétricas

(granulometría y contenido de vacíos), orientación de los agregados y contacto entre agregados ó

stone-on-stone contact. En el siguiente capítulo, se presentan los resultados obtenidos de este

proceso.

Las siguientes figuras muestran la reconstrucción tridimensional de la muestra y un corte realizados

sobre la cara superior.

~ 14 ~

FIGURA 10. RECONSTRUCCIÓN TRIDIMENSIONAL DE LA MUESTRA.

~ 15 ~

3. PROPIEDADES VOLUMETRICAS DE UNA MEZCLA

POROSA MEDIANTE ANALISIS DE IMAGEN.

3.1. Introducción

Como se ha mencionado previamente, el comportamiento mecánico de las mezclas porosas, PFC ó

OGFC está afectado por la composición granulométrica de la mezcla, incluyendo la calidad del

ligante, la características de los agregados y la acomodados los mismos; Dicha combinación de

factores da lugar a los micro-canales o vacíos interconectados (los cuales dependen de la cantidad

de vacíos totales de la mezcla, o AV) por donde serán conducida el agua, que cumplirán la función

drenarte del pavimente.

A continuación se presentan los resultados de la captura, procesamiento y análisis de imágenes que

permitieron la caracterización de microestructuras de una mezcla típica PFC.

3.2. Objetivo y metodología

El objetivo general de este capítulo es la evaluación de técnicas basadas en el análisis de imagen

para cuantificar el contenido de vacíos (AV) de una mezcla de PFC y reproducir su granulometría.

Todo esto soportado por trabajo realizado por Alvares et al. (2013).

A continuación se presentara la metodología implementada para la obtención de información sobre

granulometría y AV correspondientes a las imágenes obtenidas de la tomografía axial

computarizada X-RayTC sobre una muestra tipo que permita alimentar los modelos mencionados.

El espécimen de PFC es sometido a un proceso de tomografía obtener imágenes computarizadas en

escala de grises, las cuales son representaciones de planos sobre las caras perpendiculares a la base

y paralelas a la misma espaciadas cada 0,25 mm. Estas imágenes son transformadas a un nuevo

formato de escala de color binario, utilizando el programa especializado en análisis de imagen

ImageJ. Una vez modificada la imagen se extrae información sobre el área de los agregados,

contabilizando sus pixeles representados en negro. El área de vacíos (AAV) es calculados como la

diferencia entre el área de la cara de corte del espécimen (AT) y el área de agregados. (Álvarez et al,

2013) ( E. Alvarez, Epps Martin, & Estakhri, 2009)

(1-7)

ECUACIÓN 7. CONTENIDO DE VACÍOS MEDIANTE ANÁLISIS DE IMAGEN

El análisis sobre el contenido de vacíos de la muestra se hizo en sentido horizontal, con cortes

paralelos a la base, y vertical con cortes perpendiculares a la base, con el fin de verificar el

comportamiento de los vacíos en relación a la compactación diferencial dentro de la muestra.

~ 16 ~

3.2.1. Obtención de vacíos

3.2.1.1. Cortes en sentido horizontal

Para la primera parte del análisis, en sentido horizontal, se procesaron las imágenes completas de

cada cara y se calculó el porcentaje de vacíos con la ecuación 1-7, esperando encontrar una

diferenciación de contenido de AV en los extremos superior e inferior de la muestra.

FIGURA 11. CORTES EN SENTIDO HORIZONTAL CON CARA COMPLETA.

La segunda parte correspondió a un análisis radial evaluando el contenido de AV en la muestra, a

medida que nos acercamos al núcleo. Para ello, se subdividió la imagen en anillo como se muestra

en la figura 12, el tamaño de los anillo se eligió de tal forma que se evidenciara con mayor claridad

la diferencia de compactación de la muestra al interior del espécimen respecto a la periferia. Dicha

diferenciación de compactación resulta en, un contenido de AV menor en el centro de la muestra.

Este fenómeno de sobre-compactación de las partículas ubicadas hacia el interior de la probeta, es

provocado por el peso de los agregados que se van acumulando y la presión ejercida por las paredes

del molde de fundición del espécimen. (Montejo, 2006)

Los diámetros seleccionados para cada uno de los anillos fueron los siguientes.

TABLA 5. DIMENSIONES DE LOS ANILLOS

Diámetro

Externo

Diámetro

Interno

Anillo 1 150 mm 118,252 mm

Anillo 2 105,767 mm 72,0571 mm

Núcleo 55,2913 mm -

~ 17 ~

FIGURA 12. CORTES EN SENTIDO HORIZONTAL SUBDIVIDIDA EN ANILLOS

3.2.1.2. Cortes en sentido vertical

El procesamiento de la información para el análisis de vacíos en sentido vertical se realizó

siguiendo el mismo procedimiento de análisis de AV que el descrito para por cortes en el sentido

horizontal, pretendiendo encontrar una correlación entre porcentaje de vacíos y la posición del

corte. En esta oportunidad, se espera obtener un contenido de vacíos inferior en los cortes centrales

de la muestra debido a que dichas caras cuentan con una mayor superficie de partículas ubicadas en

el núcleo del especimen debido a los principios bajo los cuales funciona el compactador giratorio

(e.g.,) Alvarez et al., 2009, Arambula et al., 2008, entre otros). La Figura 13 muestra un ejemplo el

procedimiento de análisis realizado.

FIGURA 13. CORTES EN SENTIDO VERTICAL

~ 18 ~

3.2.2. Obtención de granulometría

Para determinar la composición granulométrica de la mezcla se utilizó el programa AutoCAD 2014,

donde se digitalizó la imagen obtenida de la tomografía axial computarizada. Ésta digitalización

consistió en un representación de las partículas mediante polilíneas, de las cual se obtuvo

información sobre el área de las mismas. Mediante una tabla de frecuencias de las áreas de todas las

partículas se logró determinar la curva granulométrica de la imagen bi-dimensional analizada, tal

como se observa en la Figura 12. La imagen analizada corresponde a un corte de muestra vertical

justo en el centro, a 75 mm de los 150 mm de diámetro del espécimen. Se eligió este corte ya que

es el que cuenta con el mayor número de partículas.

FIGURA 14. OBTENCIÓN DE LA GRANULOMETRÍA MEDIANTE ANÁLISIS DE IMAGEN.

3.3. Resultados

Esta sección presenta resultados y conclusiones sobre contenido de vacíos en sentido horizontal

(cortes paralelos a la base a la base) con cara completa [A] y seccionada en anillos [B], contenido

de vacíos en sentido vertical (cortes transversales a la base) y granulometría obtenidas mediante

análisis de imagen sobre la muestra tipo.

3.3.1. Resultados de contenido de AV en cortes horizontal

A. ANÁLISIS SOBRE CARA COMPLETAS

A continuación se puede observar los resultados del contenido de AV respecto a la profundidad del

corte. Las caras paralelas a la base analizadas pertenecen a cortes cada 10 milímetros sobre el total

de la altura del espécimen correspondiente a 120mm. . Esto se realiza con el fin verificar que el

contenido de vacíos en la parte superior de la muestra es más elevado que al contenido de vacíos

presente en la base. Dado que un corte justo sobre la base (corte 12) y sobre la cara superior (corte

0) del espécimen no atraviesa ninguna partícula, se hizo el análisis a 5 milímetros arriba de la base y

debajo de la cara correspondiente

~ 19 ~

La siguiente gráfica muestra el comportamiento de los vacíos respecto a la profundidad de corte.

Los resultados del contenido de vacíos de cada cara se encuentran detallados en el Anexo 1.

FIGURA 15.CONTENIDO DE AV SOBRE CARAS COMPLETAS PARALELAS A LA BASE [A]

Finalmente se determinó que existe una relación entre la profundidad y el contenido de vacíos,

como lo han demostrado varios trabajos publicados en la literatura científica, debido a que los

núcleos de un espécimen cilíndrico de mezcla asfáltica, presentan un menor contenido de vacíos

debido a una sobre compactación relacionada con el efecto combinado de las presiones radiales

inducidas por la paredes del molde y efectos gravitacionales producidos por la acumulación de

partículas. Respecto a lo vacíos encontrados mediante la relación de Gmm y Gmb (AV 19,733%), y el

presente análisis de imagen (AV 18,383%) se puede observar que los dos arrojan resultados muy

similares, corroborando así la confiablidad de los dos procedimientos. Para este último se obtuvo

una desviación estándar de los datos de 2,773%.

Se encontró además que la curva que mejor se ajusta a esta serie de datos, correspondiente a la

ecuación polinómica de cuarto orden y = 0,0001x4 - 0,0024x3 + 0,0193x2 - 0,0747x + 0,2978 con

un factor de ajuste R2 de 0,9878 Dicha ecuación alimentará los modelos micro mecánicos con los

que se pretenden llegar a una mejor comprensión del principal fenómeno de ravelling de las

mezclas porosas.

~ 20 ~

B. ANÁLISIS RADIAL DE CONTENIDO DE AV EN ANILOS

Más adelante se puede observar los resultados del contenido de AV respecto a la profundidad del

corte, combinado con el efecto de la ubicación radial. Este estudio se hizo sobre las mismas caras

utilizadas para el análisis anterior, tomando cortes cada 10 milímetros sobre el total de la altura del

espécimen y en los extremos, cortes a 5 milímetros de distancia de cada cara respectiva. Esto se

realizó con el fin de verificar que la distribución vertical de vacíos en el especimen y para confirmar

que a media que se hay un acercamiento al núcleo de la muestra, el material se encuentra más

compactado y, por lo tanto, el contenido de vacíos sería menor. A continuación se pude observar el

comportamiento de los vacíos a medida que se avanza verticalmente o en profundidad sobre la

muestra. Los resultados del contenido de vacíos de cada cara se encuentran detallados en el Anexo

2.

FIGURA 17. CONTENIDO DE AV SOBRE CARAS PARALELAS A LA BASE [A]

FIGURA 16. CURVA DE AJUSTE 1

Avance del corte

~ 21 ~

Respecto a los resultado obtenido, se puede concluir que sí existe una relación entre la profundidad

y la distancia radial al centro del especimen y el contenido de vacíos, siendo esta última más

evidente si se observan los cortes a 5 y a 115 milímetros, con un contenido de vacíos promedio de

los tres anillos analizados de 34.81% y 24.07% respectivamente, lo que corresponde a un 10,74%

más de vacíos.

Finalmente se encontró la curva que mejor se ajusta al promedio a esta serie de datos [curva 2],

correspondiente a ecuación polinómica de cuarto orden y = 0,0001x4 - 0,0043x3 + 0,0448x2 -

0,1869x + 0,4272 con un factor de ajuste R² igual a 0,9709. Al igual que la ecuación encontrada en

la sección anterior, esta ecuación alimentará los modelos micro-mecánicos que se emplearán para el

estudio de raveling en mezclas porosas.

3.3.2. Resultados de contenido de AV en cortes verticales

Por último se analizó el contenido de vacíos en cortes perpendiculares a la base (verticales)

espaciados cada 15 milímetros. En la siguiente gráfica se pude observar el comportamiento de los

vacíos a medida que se avanza horizontalmente sobre la muestra. Los resultados del contenido de

vacíos de cada cara se encuentran detallados en el Anexo 3.


Avance del corte

~ 22 ~

FIGURA 19. CONTENIDO DE AV SOBRE CARAS PERPENDICULARES A LA BASE

Como era de esperarse, el contenido de vacíos fue inferior en los corte centrales de la muestra, que

cuentan con una mayor superficie de partículas ubicadas en el núcleo del espécimen.

Se encontró además que la curva que mejor se ajusta [Curva 3] a esta serie de datos, corresponde a

ecuación polinómica de sexto orden y = -8E-12x6 + 4E-09x5 - 6E-07x4 + 5E-05x3 - 0,0018x2 +

0,0293x + 0,1474 con un valor de ajuste de R² igual a 0,9977 Se espera que ésta ecuación sea útil

para alimentar los modelos micro-mecánicos con los que se pretenden lograr una mejor

comprensión del raveling, principal fenómeno de falla de las mezclas porosas.

Cabe anotar que el contenido promedio de AV en los cortes horizontales de cara completa y radiales

son entre 5,13% y 6,14% más elevado que en los cortes verticales, dicho aumento de vacíos se debe

al área extra de AV que se está contabilizando en la superficie del cada corte (Achurada en azul en

la en la ilustración 18) la cual no es notoria en las imágenes horizontales. Ésta problema se puede

sobre llevar, limitando la imagen analizada hasta el límite inferior donde se empiezan a presentar

tipo de vacíos (Línea punteada roja de la ilustración 18), correspondiente a la macro textura del

pavimento. Sin embargo en éste estudio se decidió mantenerlos porque se considera que si hacen


Avance del corte

~ 23 ~

parte de la estructura del pavimento y son canales fundamentales que encaminan con mayor

eficiencia la filtración del agua.

FIGURA 21. VACÍOS EXTRAS EN LA PARTE SUPERIOR DE LOS CORTES VERTICALES DE LA MUESTRA

3.3.3. Resultados de granulometría en cortes.

A continuación se puede observar una comparación de los resultados de la granulometría obtenida

mediante análisis de imagen y la granulometría utilizada en la fabricación de la muestra

proporcionada por FroridaDOT.

Las tablas de frecuencia son útiles para describir conjuntos de datos que tienen un número alto de

elementos, a medida que los datos se hacen más grandes es conveniente dividirlos en clases, cada

una de ella representando un rango de valores. Para la construcción de la tabla de frecuencia se

siguieron los pasos descritos en el libro Introducción a la Estadística de Sheldon M. Ross. (Ross,

2005)(Sheldom, 2005)

1. Definir el tamaño de la muestra.

2. Determinar el valor máximo y mínimo de la muestra

3. Definir el rango mediante la ley de Sturges. El número de clases es definido como

C=1+3.322*Log M, donde M corresponde al tamaño de la muestra, este valor es

redondeado al entero más cercano.

4. Construir tabla de frecuencia, contabilizando la cantidad de valores que se encuentre dentro

del rango de cada clase.

5. Graficar el histograma de frecuencia. (Rango Vs Valor del conteo)

La Figura 19 muestra la distribución de frecuencias de la granulometría encontradas para el corte

central de la muestra en sentido vertical a 75 milímetros.

~ 24 ~

FIGURA 22.DISTRIBUCIÓN DE FRECUENCIA DE ÁREAS DE LAS PARTÍCULAS

FIGURA 23. COMPARACIÓN DE CURVAS GRANULOMÉTRICAS

Se puede concluir que la granulometría obtenida mediante análisis de imagen (curva en naranja) se

ajusta muy bien a la curva granulométrica dada (curva azul) con un R2 de 0,9312. Sin embargo. Los

resultados muestran que existe una diferencia en los agregados fino los cuales, por su reducido

tamaño, no se logran identificar muy bien en las imágenes; incluso, algunos de ellos se adhieren a la

superficie de las partículas más grandes y otros forman grumos llamados matriz asfáltica fina. En

otras palabras este análisis es útil para identificar la composición granulométrica en mezclas con

alto porcentaje de granulares gruesos, las partículas finas al mezclarse con el asfalto se vuelven

imperceptibles.

~ 25 ~

4. DEFINICIÓN DE LA ORIENTACIÓN DE AGREGADOS

MEDIANTE TOMOMOGRAFIA COMPUTARIZADA Y

ANALISIS DE IMAGE

4.1. Introducción

Las mezclas tipo PFC, como todo material heterogéneo, presenta un comportamiento mecánico que

es influenciado por las propiedades y la forma de sus agregados, además de las propiedades de

distribución espacial dentro de la muestra, tales como posición y orientación.

Se ha observado que el proceso de raveling en estos materiales está fuertemente afectado por la

orientación de los agregados en la muestra. Dado que el proceso de raveling es la pérdida de

agregados debido a la concentración de esfuerzos tangenciales sobre unidades de agregados

individuales, dicho evento se hace más crítico cuando la fuerza tangencial se aplica sobre agregados

con un mayor ángulo de inclinación sobre la horizontal, fundamentalmente sobre partículas

aplanadas. Cabe anotar que tal fenómeno también depende que la cantidad y calidad de los puntos

de contacto que tenga la partícula con las partículas vecinas, conocido como stone-on-stone contact.

4.2. Objetivo y metodología.

El objetivo de esta sección es definir la orientación de las partículas dentro de una muestra de PFC

mediante el procesamiento de imágenes obtenidas a partir de tomografía axial computarizada.

La orientación se definirá en este estudio como sugiere la investigación adelantada por Bessa et al.

(2013). Dicho estudio establece la orientación de los agregados como el ángulo que existe entre las

líneas conformadas por el eje mayor de la partícula y el eje horizontal x. En una imagen digitalizada

esta línea es definida como la mayor distancia entre los dos puntos más alejados sobre el contorno

de la partícula (perímetro) (Bessa et al. 2013). A continuación se observa una demostración del

procedimiento realizado. (Bessa, Castelo Branco, & B., 2013).

~ 26 ~

ILUSTRACIÓN 1. METODOLOGÍA PARA EL CÁLCULO DE LA ORIENTACIÓN DE LAS PARTÍCULAS DE LA

MUESTRA DE PFC.

4.3. Resultados

Los resultados de las orientaciones encontradas fueron computados en una tabla de frecuencia, esto

con el fin de poder evidenciar la distribución de los valores de inclinación de la muestra de PFC.

Dado que la metodología adoptada para el cálculo de la orientación define la orientación tomada de

izquierda a derecha, los valores de inclinación solo se pueden encontrar dentro del rango de menos

Pi cuartos y Pi cuartos [-90,90]. La tabla 7 muestra los resultados obtenidos para el corte central de

la muestra en sentido vertical a 75 milímetros.

Tabla 6. Distribución de frecuencias orientación

A continuación se puede observar el histograma de frecuencia de las orientaciones que adopta cada

agregado sobre uno de los cortes de la muestra de PFC.

VARIABLE VALOR

n (tamaño de muestra)354

Clasesfrecuencia

absoluta (ni)

frecuencia relativa

(hi)

fcuencia absoluta

acum (NI)

frecuencia

relativa

acum (HI)

marcas de

clase

Max 90 -85,0000 -67,5000 24 0,06779661 24 0,06779661 -76,25

Min -85 -67,5000 -50,0000 21 0,059322034 45 0,12711864 -58,75

Rango 175 -50,0000 -32,5000 36 0,101694915 81 0,22881356 -41,25

m(número de clases) 10 Ley de sturges -32,5000 -15,0000 49 0,138418079 130 0,36723164 -23,75

C(tamaño de clases) 17,5 -15,0000 2,5000 51 0,144067797 181 0,51129944 -6,25

2,5000 20,0000 55 0,155367232 236 0,66666667 11,25

20,0000 37,5000 49 0,138418079 285 0,80508475 28,75

37,5000 55,0000 29 0,081920904 314 0,88700565 46,25

55,0000 72,5000 18 0,050847458 332 0,93785311 63,75

72,5000 90,0000 22 0,062146893 354 1 81,25

90,0000 107,5000 0 0 354 1 98,75

TABLA DISTRIBUCIÓN DE FRECUENCIAS ORIENTACIÓN

~ 27 ~

FIGURA 24. HISTOGRAMA DE FRECUENCIA DE ORIENTACIÓN

Se puede observar que los agregados tienen a tomar posiciones horizontales, esto se puedo demostrar ya

que más del 60 por ciento de los agregados tuvieron una orientación media entre 37 grados y -37 grados.

Con una desviación estándar de 36 grados.

Por último se encontró que el comportamiento de la orientación de los agregados en la muestra de

PFC elaborada en el laboratorio de la Universidad de los Andes, se ajustan a la ecuación y =

0,1554x4 - 3,3898x

3 + 22,905x

2 - 48,655x + 52,75 con un R

2 de 0.9739.

-67,50 -50,00 -32,50 -15,00 2,50 20,00 37,50 55,00 72,50 90,00

-85,00 -67,50 -50,00 -32,50 -15,00 2,50 20,00 37,50 55,00 72,50

Conteo 24 21 36 49 51 55 49 29 18 22

0

10

20

30

40

50

60

Frcu

en

cia

Rango en grados

FIGURA 25.AJUSTE DE ORIENTACIÓN DE LOS AGREGADOS

Avance del corte

~ 28 ~

5. METODOLOGÍA PARA DEFINIR STONE-ON-STONE

CONTACT

5.1. Introducción

El contacto agregado-agregado o stone-on-stone contact es una de las principales características que

debe tener un pavimento asfáltico poroso para garantizar una buena resistencia ante deformaciones

permanentes (ahuellamiento) y al raveling. Unas condiciones pobres de Stone-on-stone contact

pueden estar relacionadas con una inapropiada selección de la granulometría de la mezcla, del

mismo modo que una densidad mu baja de la misma. Una baja densidad implica una deficiente

interconexión de los agregados haciendo la mezcla más vulnerable ante esfuerzos tangenciales

producidos por el paso de los vehículos. Sin embargo una muy alta densidad reduce los

espaciamientos por donde se filtrará el agua y el aire, reduciendo las capacidades drenantes y

mitigadoras de ruido del pavimento.

Usualmente la determinación del contacto agregado-agregado en mezclas asfálticas porosas es

calculado como una comparación de los vacíos de la mezcla (VCA) en condición seca suelta

(VCADRC ) y el VCA en la mezcla compactada (VCAmix .- Se considera que la mezcla de PFC

alcanza un buen stone-on-stone contact cuando la relación VCADRC / VCAmix (VCAratio) es igual o

menor a uno (E. Alvarez et al, 2013). (E. Alvarez, Mahmoud, & Epps Martin, 2013).

Otro forma de calcular el stone-on-stone contact de forma más precisa y mejor orientada a la

compresión del fenómeno de deterioro de raveling corresponde a la implementada en la

investigación sobre optimización de materiales y desarrollo para mejorar la resistencia poroso

concreto asfáltico enmarañando (Investigation into material optimization and development for

improved ravelling resistant porous asphalt concrete) desarrollada por Mo et al. En el año 2013. En

dicha investigación se cuantifica el contacto agregado-agregado como una longitud de contacto

entre los agregados que se encuentren a una distancia determinada.

5.2. Objetivo y metodología

El objetivo general de este capítulo es la evaluación de técnicas basadas en el análisis de imagen

para medir el contacto agregado-agregado de una mezcla de PFC soportado por el trabajo realizado

por Mo et al en 2013.

A continuación se presentara la metodología implementada para la obtención de información sobre

contacto agregado-agregado a partir de las imágenes obtenidas de la tomografía axial

computarizada X-RayTC sobre una muestra tipo.

~ 29 ~

Como se ha mencionado con anterioridad, el especimen de PFC es sometido a una tomografía para

obtener imágenes computarizadas en escala de grises, las cuales son representaciones de planos

sobre las caras perpendiculares a la base y paralelas a la misma espaciadas cada 0,25 mm. Estas

imágenes son mejoradas mediante filtros especiales que permitan identificar con mayor claridad

elementos de la muestra (Figura 24). En el caso el tratamiento de la imagen es fundamental para

identificar con mayor claridad los contactos.

FIGURA 26.MEJORAMIENTO DE IMAGEN

Una vez mejorada la imagen se digitaliza en AutoCAD, dibujando el contorno de cada partícula. A

continuación se traza una línea a lo largo de la zona de contacto de la partícula. Dicha zona contacto

es fácil de identificar ya que se encuentra en un tono grisáceo como se muestra en la siguientes

imagen y generalmente tienen una separación inferior a 0.2 milímetros.

~ 30 ~

FIGURA 27. ANÁLISIS DE STONE-ON-STONE CONTACT

Finalmente se registra el número de contactos de cada partícula, contabilizando en cuantos lugares

se encuentra unido a otros agregados, representados en rojo en la figura anterior, finalmente se

evalúa la calidad de dichos contactos calculando el porcentaje de superficie de unión entre

partículas, como la relación de la longitud de contacto y la superficial total de cada partícula. Es

claro que a mayor cantidad y calidad de apoyos de las partículas mejor será el desempeño de la

mezcla de PFC respecto a las fuerzas tangenciales provocada por el paso de los vehículos. A

continuación se presenta un resumen de los resultados obtenidos del análisis de imagen realizado

sobre un corte vertical en el centro de la muestra a 75 milímetros.

~ 31 ~

5.3. Resultados

Los resultados del número de contactos y porcentaje de la partícula que se encuentra unida a otra

fueron organizados en una siguiente tabla, de la siguiente manera, la columna (1) se enuncia la

partícula seleccionada de manera aleatoria, la columna (2) expresa el número de puntos de

contactos que tiene cada partícula con el resto de agregados, la columna (3) muestra el perímetro de

la partícula, la columna (4) compuesta por sub-columnas enumeradas del 1 al 8, muestran el

número de contactos con su respectiva longitud, en este caso, solo se muestran partículas con un

máximo de 8 contactos. En cuanto a la longitud de cada contacto esta fue definida como se muestra

en la figura 28. Finalmente en la columna (5) se consignó el total de la longitud de contacto y en la

columna (6) el porcentaje del contacto de la partícula respecto al total de su perímetro.

FIGURA 28. LONGITUD DEL CONTACTO.

~ 32 ~

TABLA 7. STONE-ON-STONE CONTACT SOBRE LAS PRIMERAS 45 PARTÍCULAS ANALIZADAS.

(1) (2) (3) (4) (5) (6)

El conteo se hizo sobre muestra de145 partículas de un total de población de 661 partículas con una

desviación estándar del porcentaje de contactos del 15,2894 %. La elección de las partículas se hizo

de manera totalmente aleatoria seleccionando uniformemente la ubicación de las partículas, es decir

procurando estudiar el mismo número de partículas ubicadas en la zona superior, centro e inferior

1 2 3 4 5 6 7 8

1 1 7,9557 0,966 2,648 3,6136 45,42%

2 2 38,2767 1,342 0,72 1,622 3,6837 9,62%

3 3 13,9002 1,342 1,3419 9,65%

4 0 9,5261 0 0,00%

5 1 11,3035 0,945 0,9449 8,36%

6 1 6,183 0,601 0,6008 9,72%

7 3 13,9515 1,909 0,601 0,871 3,38 24,23%

8 3 25,4646 0,871 2,682 1,94 5,4924 21,57%

9 4 23,3924 2,682 3,148 1,184 2,918 9,9309 42,45%

10 2 8,3001 1,184 1,064 2,247 27,07%

11 2 5,8974 1,064 1,113 2,1763 36,90%

12 2 5,968 1,113 0,835 1,9475 32,63%

13 1 14,0766 0,835 0,8347 5,93%

14 3 26,2088 3,672 1,848 2,823 8,3439 31,84%

15 2 13,5058 2,823 0,578 3,401 25,18%

16 7 38,9969 1,848 1,566 1,241 0,329 0,481 2,339 3,892 11,6949 29,99%

17 2 6,0243 1,909 0,631 2,5393 42,15%

18 1 7,3216 1,94 1,9403 26,50%

19 5 19,9494 0,966 1,974 0,932 2,161 0,72 6,7526 33,85%

20 4 18,4037 1,974 0,945 1,375 2,06 6,3543 34,53%

21 4 11,2561 1,622 2,161 1,194 0,459 5,4359 48,29%

22 1 4,2544 0,459 0,4594 10,80%

23 4 15,0613 0,932 2,06 1,844 1,142 5,9775 39,69%

24 5 28,9377 1,375 1,142 0,631 1,166 3,693 8,0061 27,67%

25 5 21,0184 1,194 1,844 1,817 1,026 1,524 7,4052 35,23%

26 1 7,928 1,524 1,5244 19,23%

27 3 22,3656 3,693 3,083 0,56 7,3357 32,80%

28 5 22,8689 3,083 3,148 1,402 2,712 0,585 10,9303 47,80%

29 5 33,4057 2,918 2,087 3,672 0,883 1,605 11,1649 33,42%

30 3 33,0376 2,648 6,166 1 9,813 29,70%

31 4 34,3962 6,166 1,081 1,023 0,755 9,0243 26,24%

32 4 18,7896 1 1,081 1,353 0,587 4,0201 21,40%

33 2 10,0552 1,353 0,734 2,0865 20,75%

34 2 6,0742 0,944 0,587 1,53 25,19%

35 2 13,1049 0,734 2,344 3,0779 23,49%

36 4 18,5515 1,026 2,982 5,705 0,944 10,6561 57,44%

37 5 27,6381 1,817 1,166 2,982 0,763 2,777 9,5046 34,39%

38 5 32,6479 5,705 0,763 1,767 2,415 1,723 12,3715 37,89%

39 4 14,793 1,767 0,425 1,744 3,9359 26,61%

40 7 18,3132 2,777 0,56 0,585 0,694 1,292 0,704 1,744 8,355 45,62%

41 7 30,9676 2,415 0,868 1,69 1,47 1,858 1,462 1,12 10,8813 35,14%

42 7 29,7104 1,302 1,256 0,868 0,656 1,021 4,873 5,154 15,1312 50,93%

43 7 40,9947 5,543 1,141 3,273 4,997 2,938 5,373 1,09 24,3542 59,41%

44 8 35,6709 1,197 2,301 0,71 0,702 1,185 1,506 0,649 0,937 9,1878 25,76%

45 4 6,2899 0,852 0,704 1,114 1,391 4,06 64,55%

NÚMERO DE

CONTACTOSPARTICULA

CONTACTO TOTAL EN

CONTACTO mm

% EN

CONTACTO

PERIMETRO

mm

~ 33 ~

de la muestra tipo. En la siguiente grafica se ilustra la distribución de frecuencia el porcentaje de la

partícula que se encuentra en contacto con otra.

FIGURA 29. DISTRIBUCIÓN DE FRECUENCIA DE NUMERO DE CONTACTOS Y STONE-ON-STONE CONTACT

Es evidente que existe una correlación entre las variables número de contactos y porcentaje de la

partícula que se encuentra unida a otra (stone-on-stone contact). Sin embargo cabe anotar que

algunas partículas de uno o dos contactos contaban con mayor porcentaje de superficie de contacto

que otras (hasta 5 contactos).

Respecto al porcentaje de superficie en contacto de las partículas, se encontró que el número de

contacto que más recurrente es 3, con un 24,49% del total de las mediciones, también se encontró

que el 63,95% de las partículas tienen contacto con 2, 3 y 4 partículas más con una desviación

estándar de 1,95. Por otro lado, se determinó que la curva que mejor se ajusta a la serie de datos

corresponde a una exponencial de sexto orden Y= 0.0038X6-0.1505X

5+2.29864X

4-

16.689X3+56.044X

2-68.832X+31.564 con un R

2 de 0.9901.

ILUSTRACIÓN 2. CURVA DE AJUSTE NÚMERO DE CONTACTOS

~ 34 ~

Finalmente se analizó el porcentaje de perímetro que se encuentra en contacto con otros agregados.

Los resultados demuestran que el 90,20% de las cuentan con un contacto inferior a casi el 50 de la

superficie total de las particular, siendo el rango de contacto más recurrente del 26% a 35% del

perímetro total de las partículas, aproximadamente. Se determinó además que la curva que mejor se

ajusta a la serie de datos corresponde a una exponencial y = -0,0088x5 + 0,2665x4 - 2,7741x3 +

10,926x2 - 10,858x + 8,0303 y un R² igual a 0,9556

En conclusión, se puede afirmar que existe una relación directa entre el número de contactos y la

calidad del stone-on-stone contact definido como el porcentaje de la longitud que la partícula se

encuentra unida a otras partículas con respecto a la longitud total del perímetro de la partícula. El

número de contactos más recurrente para un agregado típico es de 2, 3 y hasta 4, lo que corresponde

a más del 60% de las partículas estudiadas en el corte realizado, las cuales cuentan con un contacto

superficie que en promedio no supera el 50% del perímetro de las partículas.

ILUSTRACIÓN 3. CURVA DE AJUSTE PORCENTAJE DE CONTACTO

~ 35 ~

6. CONCLUSIONES Y DISCUSIONES

Este documento presenta un estudio sobre la estructura interna de una mezcla asfáltica porosa a

partir, en términos de su contenido de vacíos, granulometría, orientación de agregados y contacto

entre agregados ò stone-on-stone contact, a partir de análisis de imagen. Las muestras fueron

producidas en el laboratorio usando un compactador giratorio (150 mm de diámetro y 118 ± 2 mm

de alto). Los resultados y análisis alcanzados en el presente estudio dejaron las siguientes

conclusiones:

El estudio del contenido de vacíos proporciona evidencia que existe una relación entre el

porcentaje de vacíos y la profundidad a la que se mida dentro de la muestra, lo cual se

encuentra en concordancia con diversos trabajos científicos que han obtenido distribuciones

similares sobre estas muestras. Prueba de esto fueron los resultados obtenidos de las

muestras analizadas tanto sobre cortes horizontales como verticales. Se encontró por

ejemplo que el contenido promedio de vacíos en cortes a 5 milímetros de la superficie

respecto a uno hecho a 115 milímetros (34.806% y 24.072% respectivamente) presentó

10,735% más de vacíos.

Se encontró que los agregados tienen a tomar posiciones horizontales dentro de la muestra.

Esto se puede afirmar ya que que más del 60 por ciento de los agregados tuvieron una

orientación media entre 37 grados y -37 grados, con una frecuencia máxima del rango

comprendido entre 2 y 20 grados.

Existe una relación directa entre el número de contactos y la calidad del stone-on-stone

contact definido como porcentaje del perímetro de un agregado que se encuentra unido a

otras partículas. El número de contactos más recurrente es de 2, 3 y hasta 4, los cuales

corresponden a más del 60% de las partículas estudiadas, las cuales cuentan con un

contacto que en promedio no supera el 50% del perímetro de las partículas.

La tomografía axial computarizada se hace más precisa cuando el cuerpo a escanear es de

menor volumen y menos densidad. Estudios demuestran que entre mayores sean las

dimensiones, conservando la misma densidad del espécimen a ser sometido a tomografía,

menor será la resolución de las imágenes (Liu et al, 2013). Puesto que no es viable variar la

densidad de las partículas, la cual es la solución para obtener mejores imágenes, una posible

alternativa sería cortar el espécimen y escanear las piezas por separado. Sin embargo, cabe

anota que las imágenes obtenidas de la probeta analizada con dimensiones de 150

milímetros de diámetro y 120 milímetros de alto fueron bastante buenas y suficientes para

lograr el objetivo del estudio. (Liu, Zhang, & Chen, 2013).

Las dificultades experimentadas por el investigador en el manejo de mezclas de PFC

producidas en el laboratorio estuvieron relacionadas con: (i) Pérdida de asfalto durante el

proceso de medición para la determinación de Gmm debido a la baja absorción de asfalto de

~ 36 ~

los agregados, en su mayoría gruesos y la no utilización de fibras minerales propuestas en la

granulometría; es importante aclarar que dicha omisión, no afecta el objetivo del presente

estudio, el cual pretende obtener propiedades volumétricas, geométricas y contactos de las

muestras, los cuales no se ven afectados por la presencia ó ausencia de este elemento, y (ii)

Una mayor tendencia de la muestra a formar acumulaciones de agregados gruesos, finos y

asfalto en forma de grumos ,comparado con las mezclas densas en caliente HMA.

~ 37 ~

Bibliografía

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~ I ~

ANEXOS

Definición de contenido de vacíos

sobre cortes completos paralelos a la

base, espaciados cada 10 milímetros

sobre el total de la altura del

espécimen de 120 milímetros.

ANEXO 1. CONTENIDO DE VACÍOS EN SENTIDO HORIZONTAL SOBRE CARAS COMPLETAS

ORIGINAL BINARIA AREA TOTAL mm2 AREA AGREGADOS %AGREGADOS % VACIOS

1 20

17485,365 13419,175 0,767451809 23,255%

2 30

17637,813 14009,153 0,794268144 20,573%

3 40

17587,542 14306,898 0,813467738 18,653%

4 50

17638,903 14421,46 0,817593929 18,241%

5 60

17581,684 14651,344 0,833329959 16,667%

6 70

17427,737 14614,31 0,838566132 16,143%

7 80

17639,039 14832,702 0,840901933 15,910%

8 90

17639,039 15008,855 0,850888475 14,911%

9 100

17797,618 14844,479 0,83407111 16,593%

10 110

17689,515 14410,435 0,814631436 18,537%

11 120

17690,332 13668,967 0,772680072 22,732%

CORTE (MM)

Por: Daniel Yesid Franco Trigos

~ II ~

Resultados del de contenido de vacíos sobre cortes paralelos a la base subdivididos en anillo, espaciados cada 10 milímetros sobre el total de la altura del espécimen de 120 milímetros.

ANEXO 2. CONTENIDO DE VACÍOS EN SENTIDO HORIZONTAL SOBRE CARAS COMPLETAS, CORTE 1 A 6.

AGREGADO ORIENTACIÓN

1 -84

2 75

3 -5

4 -22

5 44

6 -15

7 -10

8 23

9 63

10 -68

11 -83

12 -11

13 -13

14 18

15 35

16 0

17 25

18 4

19 68

20 18

Resultados del de contenido de vacíos sobre

cortes paralelos a la base subdivididos en

anillo, espaciados cada 10 milímetros sobre el

total de la altura del espécimen de 120

milímetros.


~ III ~

ANEXO 3 CONTENIDO DE VACÍOS EN SENTIDO HORIZONTAL SOBRE CARAS COMPLETAS, CORTE 7 A 12.


1 -84

2 75

3 -5

4 -22

5 44

6 -15

7 -10

8 23

9 63

10 -68

11 -83

12 -11

13 -13

14 18

15 35

16 0

17 25

18 4

19 68

20 18

Resultados del de contenido de

vacíos sobre cortes paralelos a la base

subdivididos en anillo, espaciados cada

10 milímetros sobre el total de la altura

del espécimen de 120 milímetros.


~ IV ~


1 -84

2 75

3 -5

4 -22

5 44

6 -15

7 -10

8 23

9 63

10 -68

11 -83

12 -11

13 -13

14 18

15 35

16 0

17 25

18 4

19 68

20 18

Definición de la orientación como la

línea más larga que se puede formar

los puntos más alejados del perímetro

del agregado y el eje horizontal X.

ORIGINAL BINARIA AREA TOTAL mm2 AREA AGREGADOS %AGREGADOS % VACIOS

1 15 11021,60 7645,186 0,693654572 31%

2 30 14732,26 11022,33566 0,748177089 25%

3 45 17214,74 13630 0,791763246 21%

4 60 19064,55 14964,41 0,784933817 22%

5 75 18594,13 14649,929 0,787879324 21%

6 90 18928,86 14979,712 0,791368988 21%

7 105 15994,04 12239,312 0,765242053 23%

8 120 14731,85 10267,124 0,696933928 30%

9 135 10925,97 7513,047 0,687632288 31%

CORTE (mm)


ANEXO 4. CONTENIDO DE VACÍOS EN SENTIDO VERTICAL SOBRE CARAS COMPLETAS,

~ V ~

ANEXO 5. ORIENTACIÓN DE LOS AGREGADOS DEL PRIMERA PARTE.

~ VI ~

Anexo 6. ORIENTACIÓN DE LOS AGREGADOS, SEGUNDA PARTE.

~ VII ~

Anexo 7. ORIENTACIÓN DE LOS AGREGADOS, TERCERA PARTE.

caracterizaciÓn de la microestructura de una …

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