Estudio para la mejora de mezclas asfálticas porosas con una selección multicriterio de aditivos y un nuevo betún modificado con polímeros

Abstract

RESUMEN Las mezclas de asfalto porosas son más silenciosas y seguras debido a su alta reducción de ruido y características de resistencia al deslizamiento que mezclas densas graduadas. Sin embargo, estas mezclas son más propensas a sufrir daños, como desgaste, formación de baches, etc. A pesar de sus muchos beneficios, las limitaciones de las mezclas de asfalto poroso limitan su uso. Por ello, se realizan continuas investigaciones para potenciar la resistencia mecánica de las mezclas asfálticas porosas para que su uso pueda ser más extendido. Se está estudiando si la adición directa de aditivos o la incorporación de betún modificado puede ser útil para mejorar la resistencia al desgaste y la capacidad portante de las mezclas asfálticas porosas. En el presente estudio, se pretende encontrar soluciones novedosas y sostenibles para contribuir a la mejora de las mezclas asfálticas porosas. En la primera fase de esta investigación, se calculó la influencia de variedad de aditivos en el desempeño mecánico, hidrológico, económico y ambiental de las mezclas asfálticas porosas. En la segunda fase, se preparó un nuevo betún experimental para satisfacer los requisitos de las mezclas asfálticas porosas y se evaluaron sus propiedades físicas y reológicas. Además, se realizó un análisis multi-criterio para la toma de decisiones entre los distintos aditivos utilizados en el estudio, asignando un valor unificado considerando el desempeño general. Como principales conclusiones destacan la completa caracterización de las mejoras que ofrecen varios aditivos a las mezclas bituminosas porosas y el desarrollo de un nuevo betún modificado.

ABSTRACT Porous asphalt (PA) mixtures are more environmentally friendly but have lower durability than dense-graded mixtures. Additives can be incorporated into PA mixtures to enhance their mechanical strength; however, they may compromise the hydraulic characteristics, increase the total cost of pavement, and negatively affect the environment. In this thesis, mixtures were produced with many additives such as aramid fibers, glass fibers, hydrated lime etc. Additionally, a new experimental bitumen was fabricated with high vinyl SBS content. The performances were compared with the reference mixtures containing virgin bitumen and commercial polymer-modified bitumen. The performance of all mixes was assessed using: mechanical, hydraulic, economic, and environmental indicators. Then, the Delphi and CRITIC method were applied to compute the relative weights for the parameters in multi-criteria decision-making methods. It was found that the most promising fibers with considerable impact on the abrasion resistance were aramid pulp, which almost halved the particle loss. The lowest environmental impact was caused by the incorporation of cellulose fibers. Meanwhile, the experimental bitumen prepared using high-vinyl SBS copolymer had higher stiffness, better fatigue behavior and higher creep recovery than the commercially used polymer modified bitumen.