Caracterización hidráulica de mezclas asfálticas abiertas mediante la técnica de Espectroscopia de impedancia electroquímica (EIS)

Abstract

En el presente trabajo se evaluaron las características hidráulicas de mezclas asfálticas abiertas, por medio de la interpretación de los parámetros eléctricos obtenidos del ensayo de espectroscopia de impedancia electroquímica EIS. La principal motivación para la realización del trabajo consistió en explorar nuevas herramientas de caracterización del comportamiento hidráulico de este tipo de materiales, ya que los métodos actuales son intuitivos en su mayoría y suponen las características de la estructura interna de las mezclas asfálticas. Para esos fines, se efectuó un amplio trabajo experimental que incluyó la elaboración de muestras de mezcla asfáltica preparada y compacta bajo condiciones controladas en laboratorio. Sobre estas muestras se realizaron pruebas de caracterización física, mecánica y de espectroscopia de impedancia electroquímica. La interpretación de los resultados de la técnica EIS con los ensayos de caracterización básica, proporcionó información acerca de la estructura interna de las mezclas asfálticas, lo que permitió conocer de manera más acertada aquellos parámetros que afectan la permeabilidad, tales como conectividad, contenido, tamaño y forma de los poros. Como resultado de los análisis, se demostró de manera exitosa, la relación existente entre el comportamiento eléctrico de las mezclas asfálticas con la capacidad que tienen para el drenaje; así mismo facilitó el reconocimiento de los parámetros que afectan la permeabilidad en un medio poroso, asociado a la estructura interna de las mezclas asfálticas. En conclusión, la técnica de espectroscopia de impedancia electroquímica mostró ser una herramienta útil y con un gran potencial de aplicación para evaluar el comportamiento hidráulico de mezclas asfálticas abiertas durante procesos de diseño y producción de mezclas, que incluso, promete ser útil para controlar la eficiencia del drenaje durante la vida útil en los llamados pavimentos drenantes.

Abstract. In the present work the hydraulic characteristics of open asphalt mixtures were evaluated through the interpretation of the electrical parameters obtained from the EIS electrochemical impedance spectroscopy test. The motivation of the work was to explore new tools to characterize the hydraulic behavior of this type of material, since most of the current methods are intuitive and often assume the characteristics of the internal structure of the asphalt mixtures. For these purposes, extensive experimental work was carried out, including the preparation of samples from prepared and compacted asphalt mixtures under controlled conditions in the laboratory. On these samples, physical, mechanical and electrochemical impedance spectroscopy tests were carried out. The interpretation of the results of the EIS technique with the basic characterization tests provided information about the internal structure of the asphalt mixtures, which allowed to know more correctly those parameters that affect the permeability, such as connectivity, content, size and shape of the pores. As a result of the analyzes, the relationship between the electric behavior of the asphalt mixtures and the capacity of the drainage system was successfully demonstrated; Also facilitated the recognition of the parameters that affect the permeability in a porous medium, associated with the internal structure of the asphalt mixtures. In conclusion, the technique of EIS has proved to be a useful tool with a great potential application to evaluate the hydraulic behavior of open asphalt mixtures during design and production processes of mixtures, which even promises to be useful to control the efficiency of the drainage during the useful life in the calls draining floors.