Effect of the Solvents Content on the Mechanical Response and Compactability of Asphalt Mixtures Fabricated Using Castilla’s Paving-Heavy Crude Oils

• Alvarez-Lugo, Allex E ^[1] ; Ovalles, Evelyn ^[2] ; Reyes-Ortiz, Oscar ^[3]
  1. [1] Universidad Industrial de Santander

     Universidad Industrial de Santander

     Colombia

     
  2. [2] Universidad del Magdalena

     Universidad del Magdalena

     Colombia

     
  3. [3] Universidad Militar Nueva Granada

     Universidad Militar Nueva Granada

     Colombia

     

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• Localización: Ingeniería y ciencia, ISSN-e 1794-9165, Vol. 16, Nº. 32, 2020, págs. 55-82
• Idioma: inglés
• Títulos paralelos:
  • Efecto del contenido de solventes en la respuesta mecánica y la compactabilidad de mezclas asfálticas elaboradas con crudo pesado de pavimentación de Castilla
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• Resumen
  • español

    Los crudos pesados de pavimentación (CPPs) son asfaltos líquidos naturales compuestos por un alto contenido de cemento asfáltico y una porción de solventes. Estos materiales han sido empleados en Colombia desde los años 90s para mejorar vías de bajo volumen de tránsito. La existencia de solventes en los CPPs permite que éstos sean mezclados con los agregados en frío. Posteriormente, para garantizar su adecuado desempeño, estas mezclas asfálticas requieren de curado (i.e., proceso de pérdida parcial de solventes de los CPPs), previo a su compactación. No obstante, a la fecha no existe consenso sobre la pérdida de solventes a especificar en el proceso de curado de mezclas fabricadas con CPPs. Dada esta situación, el presente estudio evalúa el efecto del contenido parcial de solventes sobre la respuesta mecánica y la compactabilidad de mezclas asfálticas elaboradas con el CPP del campo de Castilla (CA); material de amplio uso en el oriente colombiano. El estudio incluyó la ejecución y análisis de ensayos de caracterización convencional de los materiales constitutivos de la mezcla, ensayos de energía superficial libre de másticos y agregado, diseño de mezclas, y caracterización de la respuesta mecánica y compactabilidad de mezclas asfálticas fabricadas con el CA y un asfalto de control. Los resultados permitieron identificar y cuantificar mejoras progresivas en la calidad de la adhesión de las interfases mástico-agregado y en la respuesta mecánica de la mezcla asfáltica en función de la reducción del contenido de solventes. Estos resultados sugieren la conveniencia de compactar las mezclas asfálticas fabricadas con el CA después de permitir la pérdida del 50% de solventes extraíbles del CA vía destilación atmosférica a 360°C. 

  • English

    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.