Estudio de aplicabilidad del óxido de zinc como modificador del cemento asfáltico en una mezcla densa en caliente

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Universidad Distrital Francisco José de Caldas

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Resumen

Zinc oxide (ZnO) has important chemical properties such as high thermal conductivity, high melting point and low coefficient of expansion (Rondón-Quintana et al., 2023, 2024; Duan et al., 2022). The success in industrial uses and the study conducted by the research groups TOPOVIAL and Centro de Estudios en Pavimentos y Materiales Sostenibles (both belonging to the Universidad Distrital Francisco José de Caldas), indicate the possible effectiveness of this material as a modifier of asphalt binders. Therefore, the development of this project seeks to study the applicability of ZnO as a modifier of the properties of an Asphalt Cement (AC) in a Dense Hot Mix (HDM) through the development of three (3) methodological phases: (i) initially, the optimum parameters of temperature, speed and mixing time of the ZnO-modified AC were established based on the review of the reference literature; (ii) then the optimum percentage of AC was selected according to the standards for the design of MDC according to the Marshall Method (INVIAS, 2022); (iii) in the third phase, the resistance under monotonic load in Marshall and Indirect Tension tests, the susceptibility to moisture damage and the loss of wear by abrasion through the Cantabrian test were evaluated. Finally, the results obtained were analyzed and the conclusions of the project were formulated. Based on the results obtained, ZnO is presented as a promising material to modify and improve the properties of binders and MDC mixtures.

Descripción

El óxido de Zinc (ZnO) posee propiedades químicas importantes como su alta conductividad térmica, alto punto de fusión y bajo coeficiente de dilatación (Rondón-Quintana et al. 2023, 2024; Duan et al., 2022). El éxito en usos industriales y el estudio realizado por los grupos de investigación TOPOVIAL y Centro de Estudios en Pavimentos y Materiales Sostenibles (ambos pertenecientes a la Universidad Distrital Francisco José de Caldas), indican la posible efectividad de este material como modificador de ligantes asfálticos. Por lo tanto, el desarrollo de este proyecto busca estudiar la aplicabilidad del ZnO como modificador de las propiedades de un Cemento Asfáltico (CA) en una Mezcla Densa en Caliente (MDC) mediante el desarrollo de tres (3) fases metodológicas: i) inicialmente se establecieron los parámetros óptimos de temperatura, velocidad y tiempo de mezclado del CA modificado con el ZnO a partir de la revisión de la literatura de referencia; ii) luego fueron seleccionados el porcentaje de CA óptimo de acuerdo con los estándares para el diseño de MDC según el Método Marshall (INVIAS, 2022); iii) en la tercera fase se evaluó la resistencia bajo carga monotónica en ensayos Marshall y Tensión Indirecta, la susceptibilidad al daño por humedad y la pérdida de desgaste por abrasión a través del ensayo Cántabro. Por último, se analizaron los resultados obtenidos y se formularon las conclusiones del proyecto. Con base en los resultados obtenidos, el ZnO se presenta como un material prometedor para modificar y mejorar las propiedades de ligantes y mezclas MDC.

Palabras clave

Oxido de zinc, Cemento asfáltico, Mezcla densa en caliente, Resistencia mecánica, Resistencia al daño por humedad, Desgaste por abrasión

Materias

Ingeniería Topográfica -- Tesis y disertaciones académicas , Modificación de asfaltos con óxido de zinc , Propiedades de mezclas asfálticas modificadas , Evaluación de nuevos materiales para pavimentos

Citación