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

Main Article Content

Allex E Alvarez-Lugo https://orcid.org/0000-0001-9010-7642
Evelyn Ovalles https://orcid.org/0000-0001-9817-4364
Oscar Reyes-Ortiz http://orcid.org/0000-0002-2001-2450

Keywords

Crudo pesado, mezclas asfálticas, solventes, energía superficial libre, vías de bajo volumen de tránsito

Abstract

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. 

Downloads

Download data is not yet available.
Abstract 47 | PDF Downloads 27

References

[1] C. A. Murillo, “Desafíos para el desarrollo de la red terciaria en el posconflicto,” Revista de Ingeniería, no. 45, pp. 32–38, 2017. https://ojsrevistaing.uniandes.edu.co/ojs/index.php/revista/article/view/939

[2] Departamento Nacional de Planeación, Documento CONPES 3857, Lineamientos de Política para la Gestión de la Red Terciaria. Bogotá D.C.: DNP, 2016.

[3] Corporación Andina de Fomento-CAF, Soluciones e Innovaciones Tecnológicas de Mejoramiento de Vías de Bajo Tránsito, 2010. http://scioteca.caf.com/handle/123456789/401

[4] S. Caro y B. Caicedo, “Tecnologías para Vías Terciarias: Perspectivas y Experiencias desde la Academia,” Revista de Ingeniería, no. 45, pp. 12–21, 2017. https://ojsrevistaing.uniandes.edu.co/ojs/index.php/revista/
article/view/936

[5] J. J. Peña, “Mezclas en Frío, Pavimentación con Crudos Pesados Aplicación del Crudo de Castilla,” 1999.

[6] A. Montejo, D. González y R. Tomás, “Aplicación del Crudo de Castilla (Colombia) en la Pavimentación Asfáltica,” Revista Técnica de la Asociación Española de la Carretera, no. 103, pp. 12–28, 1999.

[7] L. Sanabria, G. Garzón, J. Maldonado y L. Carvajal, Caracterización y Evaluación del Asfalto Producido con los Crudos Castilla y Gaván. Cartagena de Indias: presentado en: Décimo Primer Simposio Colombiano Sobre Ingeniería de Pavimentos, 1997.

[8] Alvarez Lugo Allex Eduardo, Ovalles Evelyn, Rodríguez Maria Camila, Rodríguez Andrés Felipe, Castillo Pablo Jhon, Rivas Julia Carolina, Reyes Ortíz Oscar y Rincón Morantes Jhon Fredy, “Calidad de Adhesión y Propiedades Reológicas de Asfaltos Residuales, no Modificados y Nano-Modificados, Obtenidos de Crudos Pesados de Pavimentación,” vol. 86, no. 209, pp. 357–366, 2019. https://doi.org/10.15446/dyna.v86n209.73588

[9] A.E. Alvarez Lugo, Ovalles Evelyn, Leenden Gary, Martins Angela, Rivas Julia, Castillo Pablo, Rodríguez María, Rodríguez Andrés, Rodríguez Andrea y Reyes, Oscar, “Evaluación de mezclas asfálticas fabricadas con crudo
pesado de pavimentación original y nano-modificado.” XX Congreso Ibero-Latinoamericano del Asfalto-CILA, Guadalajara, 12 2019.

[10] Peña J., Herrera B. y Navas R., Evaluación de las Vías Secundarias Estabilizadas con Crudos Pesados. Cartagena de Indias: presentado en Décimo Primer Simposio Colombiano Sobre Ingeniería de Pavimentos, 1997.

[11] L. Sanabria-Grajales y J. Correa-Avello, “Mejoramiento de Vías Secundarias y Terciarias con Crudos Pesados,” Asfaltos y Pavimentos, vol. 14, pp. 13–18, 2006.

[12] Corasfaltos, Proyecto de Investigación en Crudos Pesados y Asfaltos Naturales para la Construcción de Vías Secundarias y Terciarias, Documento de Transferencia de Tecnología, Bucaramanga, 2004. https://hdl.handle.net/11404/6007

[13] P. Morales, L. Carreño y J. Maldonado, Caracterización por Análisis SARA y HPLC de la Fracción Maltenos de Crudos con Altos Porcentajes de Asfalto. Cartagena de Indias: presentado en: Décimo Primer Simposio Colombiano Sobre Ingeniería de Pavimentos, 1997.

[14] H. Rondón y F. Reyes, “Pavimentos, Materiales, Construcción y Diseño,” Ecoe Ediciones, pp. 69–78, 2015.

[15] Asphalt Institute, Asphalt Cold Mix Manual. Manual Series No. 14 (MS-14), 1989.

[16] Y. Chaves, N. Hernandez y C. M. Ricaurte, Estudio Patológico en la Base Estabilizada con Crudo de Castilla del K0+230 al K2+330 de la Vía de Acceso a la Vereda la Argentina del Municipio de Villavicencio-Meta. Villavicencio: Especialización patología de la construcción, Universidad Santo Tomás, 2018.

[17] S. Mesa, N. H. Peñuela y V. M. Trejos, Análisis de Lesiones a la Estabilización con Crudo de Castilla de la Vía que Conduce a la Vereda El Caney, en el Departamento del Meta. Villavicencio: Especialización patología de la construcción, Universidad Santo Tomás, 2018.

[18] INVIAS, Especificaciones Generales de Construcción de Carreteras y Normas de Ensayo para Carreteras, Bogotá D.C, 2013.

[19] C. Van Oss, Interfacial Forces in Aqueous Media. New York: Marcel Dekker Inc, 1994.

[20] A. Hefer, A. Bhasin, and D. N. Little, “Bitumen Surface Energy Characterization Using a Contact Angle Approach,” Journal of Materials in Civil Engineering, vol. 18, no. 6, pp. 759–767, 2006. https://doi.org/10.1061/(ASCE)0899-1561(2006)18:6(759)

[21] A. Bhasin and D. N. Little, “Characterization of Aggregate Surface Energy Using the Universal Sorption Device,” Journal of Materials in Civil Engineering, vol. 19, no. 8, pp. 634–641, 2007. https://doi.org/10.1061/(ASCE)0899-1561(2007)19:8(634)

[22] A. Bhasin, E. Masad, D. Little, and R. Lytton, “Limits on Adhesive Bond Energy for Improved Resistance of Hot Mix Asphalt to Moisture Damage,” Transportation Research Record, vol. 1970, no. 1, pp. 2–13, 2006. https://doi.org/10.1177/0361198106197000101

[23] H. Gholam and N. Fereidoon, “Using Energy Parameters based on the Surface Free Energy Concept to Evaluate the Moisture Susceptibility of Hot Mix Asphal,” Road Mat. and Pav. Design, no. 2, pp. 239–255, 2015.
https://doi.org/10.1080/14680629.2014.990049

[24] A. E. Alvarez, E. Ovalles, M. C. Rodríguez, P. J. Castillo, A. F. Rodríguez y J. C. Rivas , “ Comparación de Asfaltos Residuales del Crudo Pesado de Pavimentación de Castilla, Obtenidos Empleando Dos Métodos de Extracción de Solventes,” Medellín, 2018

[25] Texas Department of Transportation, “TxDoT designation: Tex-241-F: Test Procedure for Compacting Bituminous Specimens using the Superpave Gyratory Compactor (SGC),” Austin, TX, 2015.

[26] E. Masad, E. Kassem, and A. Chowdhury, Application of Imaging Technology to Improve the Laboratory and Field Compaction of HMA. Texas Transportation Institute-Texas A&M University, College Station, TX Report No FHWA/TX-09/0-5261-1, 2009.

[27] A. Bhasin, J. Howson, E. Masad, D. N. Little, and R. L. Lytton, “Effect of Modification Processes on Bond Energy of Asphalt Binders,” in Transportation Research Board 86th Annual Meeting, vol. 1998, no. 1, pp. 1–14, 2007. https://doi.org/10.3141/1998-04

[28] L. Cong, Q. Wang, and L. Cao, “Rutting Resistance Ability related to Asphalt-Aggregate Bonding Based on Surface Energy Analysis,” Geotechnical Special Publication GSP - ASCE, Pavement Materials, Structures, and Performance, vol. 239, pp. 189–199, 2014. https://doi.org/10.1061/9780784413418.020