Evaluation of the durability of asphalt mixtures depending on the physical properties of aggregates

Abstract

This study aims to assess the durability of asphalt mixtures through their performance versus damage by aging and water sensibility, depending on the physical properties of aggregates. Twelve types of asphalt mixtures were analyzed, using 3 types of aggregates (different shape and mineralogy), and 4 types of asphalt binders (2 conventional, 1 high modulus and 1 modified). The characterization of the aggregates is carried out following the protocol proposed by Zingg and the particle index (PI) according to ASTM-D3398. Both parameters have been correlated with the performance of the aggregate in the mixture. The performance of the mixtures is analyzed by the parameters of FENIX test, such as peak tensile load, stiffness rate and deformation capacity in 3 aging conditions and under wet conditions. The water sensitivity was also evaluated according to the UNE-EN12697-12. The results show that the physical characterization of the aggregates through Zingg method is not enough to predict the behavior of the mixtures studied because it considers only the coarse fraction. In turn, the results show that the angularity and surface texture of the fine fraction aggregates, analyzed through the PI parameter, has a significant effect on the performance versus moisture damage and aging of the asphalt mixtures tested.Key words: Aggregates, physical properties, durability, asphalt mixtures, aging, moisture. ResumenEste estudio propone evaluar la durabilidad de mezclas asfálticas respecto de su desempeño frente al daño por envejecimiento y susceptibilidad al agua, en función de las propiedades físicas de los áridos. Se evaluaron 12 mezclas asfálticas, empleando 3 tipos de áridos (diferente forma y mineralogía), y 4 tipos de asfaltos (2 convencionales, 1 de alto módulo y 1 modificado con polímeros). La caracterización de los áridos se realiza siguiendo el protocolo propuesto por Zingg y de acuerdo al Índice de Partícula (PI) según el protocolo ASTM-D3398, parámetros que han sido correlacionados con el desempeño del árido en la mezcla. La evaluación del desempeño de las mezclas se hace a través del ensayo FENIX analizando parámetros como la carga máxima a tracción, el índice de rigidez y la capacidad de deformación; en 3 condiciones de envejecimiento y un tratamiento de inmersión. Se analizó también la sensibilidad al agua según la norma UNE-EN12697-12. Los resultados muestran que la caracterización física de los áridos por el método Zingg no es suficiente para predecir el comportamiento de las mezclas estudiadas, ya que considera sólo la fracción gruesa. A su vez, este estudio se observó que la angularidad y textura superficial de la fracción fina de los áridos, analizada a través del parámetro PI, tiene un efecto importante en el desempeño frente al daño por humedad y al envejecimiento de las mezclas evaluadas.

Evaluation of typical wma additives on design parameters of SMA mixtures

“…The production of an asphalt mixture with high durability is related to its sustainability. Higher durability results in a better use of energy resources during production and replacement (Valdés, Miró, & Martínez, 2015;Valdés Vidal, Calabi-Floody, & Sanchez-Alonso, 2017).…”