Adhesion forces in asphalt mixtures at nanoscale

• Autores: Yuly Fernanda López Contreras, Alex Chaves Guerrero, Mustaka Akbulut, Zhengdong Cheng, Luis Javier Hoyos
• Localización: CT&F - Ciencia, tecnología y futuro, ISSN-e 0122-5383, Vol. 7, Nº. 1, 2017, págs. 59-72
• Idioma: inglés
• Títulos paralelos:
  • Forças de adesão em misturas asphalt na nano escala
  • Fuerzas de adhesión en mezclas asfálticas a escala nanométrica
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• Resumen
  • español

    RESUMEN Las fuerzas de adhesión entre asfalto y diferentes minerales fueron obtenidas empleando el microscopio de fuerza atómica (AFM). El AFM permite el estudio de la interacción entre dos moléculas en la misma superficie o en interfaces y su comportamiento. En esta investigación, varias muestras de asfalto con diferentes propiedades fueron puestas en contacto con puntas modificadas para el AFM. Estas puntas fueron fabricadas con minerales comúnmente encontrados en los agregados empleados en mezclas asfálticas, como son en dióxido de silicio (SiO2) y el carbonato de calcio (CaCO3). El trabajo de adhesión fue obtenido empleando curvas de fuerza - distancia para cada sistema asfalto-mineral. La medición directa de las fuerzas desarrolladas entre asfalto y agregado en la interface empleando técnicas nanoscopicas proveen un mejor entendimiento del sistema y sus características. Esto, sin duda alguna contribuirá en la selección de combinaciones asfalto - agregado empleadas en mezclas asfálticas que desarrollen enlaces más fuertes, produciendo sistemas más resistentes a las diferentes fallas relacionadas al fenómeno de adhesión que pueden generarse en pavimentos asfálticos.

  • English

    ABSTRACT The adhesion forces between bitumen and minerals were measured, using Atomic Force Microscopy (AFM). The AFM enables the study of the interactions between two molecules in a same surface or at interfaces and their behavior. In this case, bitumen samples with different properties were placed in contact with AFM modified tips. The tips were fabricated with minerals found in aggregates used in asphalt mixtures, like silicon dioxide (SiO2) and calcium carbonate (CaCO3). The work of adhesion was obtained measuring adhesion forces for each bitumen-mineral pair. The direct measurement of forces between asphalt and aggregates at interface level through nanoscopic techniques provides a better insight of the system and its characteristics. This will help to improve the selection of bitumen-aggregate combinations used in asphalt mixtures, obtaining systems with higher bond strength, therefore more resistant to failures.

  • português

    RESUMO As forças de adesão entre o asfalto e diversos minerais foram obtidas através microscópio de força atômica (AFM) O AFM possibilita o estudo entre duas moléculas na mesma superfície ou em interfaces e seu comportamento. Várias amostras de asfalto com diversas propriedades foram colocadas em contato com pontas modificadas para o AFM, nesta pesquisa. Essas pontas foram fabricadas com minerais geralmente encontrados nas adições empregadas em misturas asfálticas, tais como dióxido de silício (SiO2) e o carbonato de cálcio (CaCO3). O trabalho de adesão obteve-se empregando curvas de força (distância para cada sistema asfalto-mineral). A medição das forças desenvolvidas entre asfalto e adição na interface utilizando técnicas nanoscópicas dão uma melhor compreensão do sistema e suas características. Isso, sem dúvida nenhuma, irá contribuir na seleção de combinações asfalto - adições utilizadas em misturas asfálticas que desenvolvam ligações mais fortes, produzindo sistemas mais resistentes às diversas falhas relacionadas com o fenômeno de atrito que podem ser geradas em pavimentos asfálticos.