Computational evaluation of asphalt mixtures with encapsulated rejuvenators
La autorreparación de mezclas asfálticas mediante rejuvenecedores encapsulados es una técnica novedosa que permite el sellado autónomo de grietas mediante la liberación de agentes rejuvenecedores contenidos en cápsulas. Sin embargo, para que esta técnica sea efectiva es necesario asegurar que: i) la...
- Autores:
-
Viana Sepúlveda, Angélica María
- Tipo de recurso:
- Fecha de publicación:
- 2021
- Institución:
- Universidad de los Andes
- Repositorio:
- Séneca: repositorio Uniandes
- Idioma:
- eng
- OAI Identifier:
- oai:repositorio.uniandes.edu.co:1992/53921
- Acceso en línea:
- http://hdl.handle.net/1992/53921
- Palabra clave:
- Mezclas de emulsiones asfálticas
Asfalto
Método de elementos finitos
Ingeniería
- Rights
- openAccess
- License
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La autorreparación de mezclas asfálticas mediante rejuvenecedores encapsulados es una técnica novedosa que permite el sellado autónomo de grietas mediante la liberación de agentes rejuvenecedores contenidos en cápsulas. Sin embargo, para que esta técnica sea efectiva es necesario asegurar que: i) la adición de cápsulas a la mezcla no comprometa su desempeño mecánico, y ii) que un número mínimo de cápsulas podrá alcanzar la activación (es decir, la potencial ruptura de la cápsula para liberar el agente rejuvenecedor) con el fin de iniciar el proceso de autorreparación de manera eficiente. Esta tesis evalúa la respuesta mecánica de mezclas asfálticas autorreparables con rejuvenecedores encapsulados utilizando mecánica computacional a través de Elementos Finitos (EF). Los modelos, que consisten en microestructuras aleatorias capaces de capturar la heterogeneidad del material, permitieron analizar el impacto de la adición de cápsulas de diferente tamaño y cantidad, y calcular el número de cápsulas con potencial de activación. El estudio permitió concluir que la adición de cápsulas no impacta el módulo dinámico axial de las mezclas asfálticas autorreparables. Asimismo, los resultados mostraron que la proporción de cápsulas con potencial de activación en relación con el número total de cápsulas agregadas a la mezcla es alta y que existe un impacto menor de la heterogeneidad de las microestructuras, lo cual se observa en valores bajos del coeficiente de variabilidad de los parámetros evaluados. Con base en los resultados, se recomienda usar cápsulas de 1.5 mm de diámetro y 1.00 por peso total de la mezcla para la fabricación de mezclas asfálticas autorreparables, ya que garantizan un buen desempeño mecánico y un alto número de cápsulas con potencial de activación. |
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Sin embargo, para que esta técnica sea efectiva es necesario asegurar que: i) la adición de cápsulas a la mezcla no comprometa su desempeño mecánico, y ii) que un número mínimo de cápsulas podrá alcanzar la activación (es decir, la potencial ruptura de la cápsula para liberar el agente rejuvenecedor) con el fin de iniciar el proceso de autorreparación de manera eficiente. Esta tesis evalúa la respuesta mecánica de mezclas asfálticas autorreparables con rejuvenecedores encapsulados utilizando mecánica computacional a través de Elementos Finitos (EF). Los modelos, que consisten en microestructuras aleatorias capaces de capturar la heterogeneidad del material, permitieron analizar el impacto de la adición de cápsulas de diferente tamaño y cantidad, y calcular el número de cápsulas con potencial de activación. El estudio permitió concluir que la adición de cápsulas no impacta el módulo dinámico axial de las mezclas asfálticas autorreparables. Asimismo, los resultados mostraron que la proporción de cápsulas con potencial de activación en relación con el número total de cápsulas agregadas a la mezcla es alta y que existe un impacto menor de la heterogeneidad de las microestructuras, lo cual se observa en valores bajos del coeficiente de variabilidad de los parámetros evaluados. Con base en los resultados, se recomienda usar cápsulas de 1.5 mm de diámetro y 1.00 por peso total de la mezcla para la fabricación de mezclas asfálticas autorreparables, ya que garantizan un buen desempeño mecánico y un alto número de cápsulas con potencial de activación.Self-healing of asphalt mixtures by means of encapsulated rejuvenators is a novel technique that allows the autonomous sealing of cracks through the release of healing agents, such as vegetable oils, which are contained in capsules. However, for this technique to be effective it is necessary to assure that: i) the addition of these capsules to the mixture does not compromise its mechanical performance, and ii) that a minimum number of capsules will be able to reach activation (i.e., fracture of the capsule to release the rejuvenating agent) in order to initiate the healing process effectively. This work evaluates the mechanical response of self-healing asphalt mixtures with encapsulated rejuvenators using computational mechanics through Finite Elements (FE). The models, which consist of random microstructures that are able to capture the heterogeneity of the material, permitted to analyze the impact of the addition of capsules with different size and quantity, and to compute the number of capsules with activation potential. The study allowed to conclude that the addition of capsules does not impact the axial dynamic modulus of the self-healing asphalt mixtures. Also, the results showed, that the proportion of capsules with activation potential is high regarding the total number of capsules added in the mixture and that there is a minor impact of the heterogeneity of the microstructures, which is observed in low values of the coefficient of variation of the parameters evaluated. Based on the results, it is recommended to select capsules of 1.5mm in diameter and 1.00 by total weight of the mixture to the manufacture of self-healing asphalt mixtures, because they have a good mechanical performance and a high number of capsules with activation potential.Magíster en Ingeniería CivilMaestría39 páginasapplication/pdfengUniversidad de los AndesMaestría en Ingeniería CivilFacultad de IngenieríaDepartamento de Ingeniería Civil y AmbientalComputational evaluation of asphalt mixtures with encapsulated rejuvenatorsTrabajo de grado - Maestríainfo:eu-repo/semantics/masterThesishttp://purl.org/coar/version/c_970fb48d4fbd8a85Texthttp://purl.org/redcol/resource_type/TMMezclas de emulsiones asfálticasAsfaltoMétodo de elementos finitosIngeniería201515432Publicationhttps://scholar.google.es/citations?user=t7RUs70AAAAJvirtual::15018-10000-0003-2726-3575virtual::15018-1https://scienti.minciencias.gov.co/cvlac/visualizador/generarCurriculoCv.do?cod_rh=0000250490virtual::15018-1329a9b3d-09fa-4f21-a1cd-3173c3d38137virtual::15018-1329a9b3d-09fa-4f21-a1cd-3173c3d38137virtual::15018-1TEXT24966.pdf.txt24966.pdf.txtExtracted texttext/plain73343https://repositorio.uniandes.edu.co/bitstreams/4ff4999c-6bb7-427c-aa80-eab53996b3e6/downloadebff164e7e50f53025430afaa312924fMD54ORIGINAL24966.pdfapplication/pdf2993358https://repositorio.uniandes.edu.co/bitstreams/d661ab07-4a3b-4706-ac6b-eb7cfd721f1f/downloadf4282b197f6bf79326864d7bf7b22073MD51THUMBNAIL24966.pdf.jpg24966.pdf.jpgIM Thumbnailimage/jpeg6772https://repositorio.uniandes.edu.co/bitstreams/9fe2a76f-11ca-4165-aac4-080d5ea135d9/downloadafef57b0b347a58cb0d88fee0c1cac02MD551992/53921oai:repositorio.uniandes.edu.co:1992/539212024-03-13 15:21:00.696https://repositorio.uniandes.edu.co/static/pdf/aceptacion_uso_es.pdfopen.accesshttps://repositorio.uniandes.edu.coRepositorio institucional Sénecaadminrepositorio@uniandes.edu.co |