Correo Electrónico
DNINFOA - SIA
Bibliotecas
Convocatorias
Identidad U.N.
Publicado
Susceptibility to moisture damage in asphalt mixes with blast furnace dust as aggregate
Susceptibilidad al daño por humedad en mezclas asfálticas con polvo de alto horno como agregado
DOI:
https://doi.org/10.15446/dyna.v91n232.112736Palabras clave:
asphalt mixture; blast furnace dust; energy of compaction; moisture susceptibility; recycling (en)mezcla asfáltica; polvo de alto horno; energía de compactación; susceptibilidad a la humedad; reciclaje (es)
Descargas
One of the ongoing challenges in engineering is mitigating the degradation of road infrastructure caused by water in asphalt mixes. This study aims to assess the impact of blast furnace dust, a byproduct of the steel manufacturing process, on moisture-induced damage in asphalt mixes. Three asphalt mixes were developed following the Marshall methodology: one comprising conventional crushed aggregates, while the others substituted 50% and 100% of the conventional fine aggregate with blast furnace dust. Material characterization procedures and chemical analysis of the blast furnace dust were conducted. Once compliance with the specified material requirements was verified and analyzed, water susceptibility was evaluated through an indirect tensile test across various void content levels. Similarly, leveraging the Superpave gyratory compactor, several compaction indices were determined to estimate the compaction behavior of each mix. Based on the findings, the inclusion of blast furnace dust in an asphalt mix proved satisfactory due to its contributions in enhancing tensile strength, consequently leading to a reduction in moisture-induced damage within the asphalt mix, as well as exhibiting improved compaction behavior. Additionally, this utilization contributed to diminishing the environmental impact linked to the steel production process, where substantial quantities of this residue accumulate.
Uno de los desafíos constantes que enfrenta la ingeniería es reducir el deterioro de la infraestructura vial debido al agua en las mezclas asfálticas. La presente investigación busca evaluar la incidencia del polvo de horno alto, un subproducto del proceso del acero, en el daño por humedad en las mezclas asfálticas. Se diseñaron tres mezclas asfálticas bajo la metodología Marshall: una está compuesta por agregados convencionales triturados, las otras sustituyendo el 50% y 100% del agregado fino convencional por polvo de horno alto. Se llevaron a cabo los procedimientos de caracterización de materiales respectivos y la caracterización química del polvo de horno alto. Una vez verificado y analizado el cumplimiento de los requisitos establecidos para los materiales, se evaluó la susceptibilidad al agua utilizando una prueba de tracción indirecta para diferentes contenidos de vacíos. Del mismo modo, y aprovechando el compactador giratorio Superpave, se determinaron algunos índices de compactación y así se estimó el comportamiento de compactación de cada mezcla. Basándose en los resultados, el uso del polvo de horno alto en una mezcla asfáltica es satisfactorio debido a sus contribuciones para mejorar la resistencia a la tracción, lo que resultó en una reducción del daño por humedad en la mezcla asfáltica, así como un mejor comportamiento en la compactación. Además, se contribuyó a reducir el impacto ambiental causado por el proceso del acero, donde se acumulan grandes cantidades de este residuo.
Referencias
Lobato, N.C.C., Villegas, E.A., and Mansur,M.B., Management of solid wastes from steelmaking and galvanizing processes: a brief review, Resour. Conserv. Recycl., 102, pp. 49–57, 2015. DOI: https://doi.org/10.1016/j.resconrec.2015.05.025. DOI: https://doi.org/10.1016/j.resconrec.2015.05.025
Hu,T., Sun,T., Kou, J., Geng, C., Wang, X., and Chen, C., Recovering titanium and iron by co-reduction roasting of seaside titanomagnetite and blast furnace dust, Int. J. Miner. Process., 165, pp. 28–33, 2017. DOI: https://doi.org/10.1016/j.minpro.2017.06.003. DOI: https://doi.org/10.1016/j.minpro.2017.06.003
Reyes, F.A. y Figueroa, A.S., Análisis de la susceptibilidad al daño por humedad de una mezcla asfáltica a partir del ensayo mist y del programa ipas 2d ®, Rev. Infraestruct. Vial - LanammeUCR, 17, (2215–3705), pp. 31–39, 2016. DOI: https://doi.org/10.15517/iv.v17i30.22926
Hernández, R., Limón, P., Sandoval, I. y Cremades, I., Análisis de la susceptibilidad a la humedad de varios tipos de mezclas asfálticas mediante el módulo dinámico, in Expo-Asfalto 2017.
C. Instituto Nacional de Vías, Art. 410-13 Suministro de Cemento Asafáltico, Bogotá, 2022.
INVIAS, Artículo 450-22 Mezclas asfálticas en caliente de gradación continua, Bogotá, 2022.
Asmerican Society for Testing and Materials, ASTM D6927-15 Standard test method for Marshall stability and flow of asphalt mixtures, Philadelphia, [Online]. 2015. Available at: https://doi.org/10.1520/D6927-15. DOI: https://doi.org/10.1520/D6927-15
Kehagia, F., Skid resistance performance of asphalt wearing courses with electric arc furnace slag aggregates, Waste Manag. Res., 27, (3), pp. 288–294, 2009. DOI: https://doi.org/10.1177/0734242X08092025. DOI: https://doi.org/10.1177/0734242X08092025
Xie, J., Chen, J., Wu, S., Lin, J., and Wei, W., Performance characteristics of asphalt mixture with basic oxygen furnace slag, Constr. Build. Mater., 38, pp. 796–803, 2013. DOI: https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2012.09.056. DOI: https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2012.09.056
Sorlini, S., Sanzeni, A., and Rondi, L., Reuse of steel slag in bituminous paving mixtures, J. Hazard. Mater., (209–210), pp. 84–91, 2012. DOI: https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2011.12.066. DOI: https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2011.12.066
Ameri, M., Hesami, S., and Goli, H., Laboratory evaluation of warm mix asphalt mixtures containing electric arc furnace (EAF) steel slag, Constr. Build. Mater., 49, pp. 611–617, 2013. DOI: https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2013.08.034. DOI: https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2013.08.034
Wang, G., Determination of the expansion force of coarse steel slag aggregate, Constr. Build. Mater., 24, (10), pp. 1961–1966, 2010. DOI: https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2010.04.004. DOI: https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2010.04.004
Chen, Z., Wu, S., Wen, J., Zhao, M., Yi, M., and Wan, J., Utilization of gneiss coarse aggregate and steel slag fine aggregate in asphalt mixture, Constr. Build. Mater., 93, pp. 911–918, 2015. DOI: https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2015.05.070. DOI: https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2015.05.070
Xie, J., Wu, S., Lin, J., Cai, J., Chen, Z., and Wei, W., Recycling of basic oxygen furnace slag in asphalt mixture: Material characterization & moisture damage investigation, Constr. Build. Mater., 36, pp. 467–474, 2012. DOI: https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2012.06.023. DOI: https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2012.06.023
Hesami, S., Ameri, M., Goli, H., and Akbari, A., Laboratory investigation of moisture susceptibility of warm-mix asphalt mixtures containing steel slag aggregates, Int. J. Pavement Eng., 16, (8), pp. 745–759, 2015. DOI: https://doi.org/10.1080/10298436.2014.953502. DOI: https://doi.org/10.1080/10298436.2014.953502
Fatin, A., and Mahmoud, F., Wisconsin highway research program using the gyratory compactor to measure mechanical stability of asphalt mixtures, October, 2004.
Tedla, T.A., Singh, D., and Showkat, B., Effects of air voids on comprehensive laboratory performance of cold mix containing recycled asphalt pavement, Constr. Build. Mater., 368, (November), 2022, art. 130416, 2023. DOI: https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2023.130416. DOI: https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2023.130416
Kim, Y., Im, S., and Lee, D.H., Impacts of curing time and moisture content on engineering properties of cold in-place recycling mixtures using foamed or emulsified asphalt, J. Mater. Civ. Eng., 23, (5), pp. 542–553, 2011. DOI: https://doi.org/10.1061/(ASCE)MT.1943-5533.0000209. DOI: https://doi.org/10.1061/(ASCE)MT.1943-5533.0000209
Delrio-Prat, M., Vega-Zamanillo, A., Castro-Fresno, D., and Calzada-Pérez, M.Á., Energy consumption during compaction with a Gyratory Intensive Compactor Tester. Estimation models, Constr. Build. Mater., 25, (2), pp. 979–986, 2011. DOI: https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2010.06.083. DOI: https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2010.06.083
ASTM D 4867/D4867M, Standard Test Method for Effect of Moisture on Asphalt Concrete Paving Mixtures 1, Annu. B. Am. Soc. Test. Mater. ASTM Stand., pp. 1–5, 2006. DOI: https://doi.org/10.1520/D4867.
Garnica, A.P., Flores, F.M., y Alamilla, D.H., Caracterización geomecánica de mezclas asfálticas, Inst. Mex. del Transp., (267), 2005, 105 P.
Ling, C., Hanz A., and Bahia, H., Measuring moisture susceptibility of Cold Mix Asphalt with a modified boiling test based on digital imaging, Constr. Build. Mater., (105), pp. 391–399, 2016. DOI: https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2015.12.093. DOI: https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2015.12.093
Cucalon, L.G., Yin, F.A., Martin, E., Arambula, E., Estakhri, C., and Park, E.S., Evaluation of moisture susceptibility minimization strategies for warm-mix asphalt: case study, J. Mater. Civ. Eng., 28, (2,) 2016. DOI: https://doi.org/10.1061/(asce)mt.1943-5533.0001383. DOI: https://doi.org/10.1061/(ASCE)MT.1943-5533.0001383
Figueroa, A.S., and Reyes, F.A., Influence of water in asphalt binders and its impact on stripping of asphalt mixtures, Mater. Sci. Eng., [Online]. 2012. Available at: https://www.semanticscholar.org/paper/A-5-EE-278-INFLUENCE-OF-WATER-IN-ASPHALT-BINDERS-ON-Figueroa-Reyes/f17e186e277650836e0ad14893b7610fd87694eb
Chaturabong, P., and Bahia, H.U., Effect of moisture on the cohesion of asphalt mastic ond bonding with surface of aggregates, Road Mater. Pavement Des., 19, pp. 741–753, 2018. DOI: https://doi.org/10.1080/14680629.2016.1267659. DOI: https://doi.org/10.1080/14680629.2016.1267659
Cómo citar
IEEE
ACM
ACS
APA
ABNT
Chicago
Harvard
MLA
Turabian
Vancouver
Descargar cita
Licencia
Derechos de autor 2024 DYNA
Esta obra está bajo una licencia internacional Creative Commons Atribución-NoComercial-SinDerivadas 4.0.
El autor o autores de un artículo aceptado para publicación en cualquiera de las revistas editadas por la facultad de Minas cederán la totalidad de los derechos patrimoniales a la Universidad Nacional de Colombia de manera gratuita, dentro de los cuáles se incluyen: el derecho a editar, publicar, reproducir y distribuir tanto en medios impresos como digitales, además de incluir en artículo en índices internacionales y/o bases de datos, de igual manera, se faculta a la editorial para utilizar las imágenes, tablas y/o cualquier material gráfico presentado en el artículo para el diseño de carátulas o posters de la misma revista.
