Hacia una Evaluación de Compactación de Pavimento Libre de Núcleo: Un Método Innovador que Relaciona la Permitividad del Asfalto con la Densidad
Autores: Hoegh, Kyle; Roberts, Roger; Dai, Shongtao; Zegeye Teshale, Eyoab
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2019
Acceso abierto
Artículo científico
2019
Hacia una Evaluación de Compactación de Pavimento Libre de Núcleo: Un Método Innovador que Relaciona la Permitividad del Asfalto con la Densidad
Categoría
Ciencias Naturales y Subdisciplinas
Subcategoría
Ciencias de la Tierra y Geología
Palabras clave
Compactación de pavimento asfáltico
Radar de penetración terrestre
Constante dieléctrica
Contenido de vacíos de aire
Compactador giratorio Superpave
Modelo Hoegh-Dai
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 16
Citaciones: Sin citaciones
El control de calidad y la garantía de calidad (QC/QA) de la compactación del pavimento asfáltico se basan tradicionalmente en núcleos perforados destructivos y/o resultados de medidores nucleares, que son mediciones puntuales que representan significativamente menos del 1 por ciento del pavimento en servicio. El radar de penetración terrestre (GPR) está surgiendo como una herramienta que se puede utilizar para la evaluación continua no destructiva de la calidad de la compactación del pavimento asfáltico mediante la medición de la constante dieléctrica del pavimento. Estudios previos han establecido que las mediciones de la constante dieléctrica del pavimento asfáltico son inversamente proporcionales al contenido de vacíos de aire para una mezcla asfáltica dada. Sin embargo, actualmente se requieren núcleos de campo para calibrar la constante dieléctrica medida con la densidad del pavimento. En este documento, se propone un método para eliminar la necesidad de núcleos de calibración de campo midiendo la constante dieléctrica de especímenes de asfalto compactados a varios contenidos de vacíos de aire. Esto se puede lograr con un compactador giratorio superpave (SGC), que se utiliza rutinariamente en la industria del pavimento para fabricar especímenes de 6 pulgadas (15.2 cm) de diámetro. Sin embargo, esto plantea dificultades con la altura de la antena GPR, el acoplamiento directo y la zona de Fresnel en relación con la limitación de dimensiones del espécimen de asfalto. Estos desafíos se superan empleando un espaciador de plástico con una constante dieléctrica conocida entre el espécimen SGC y la antena. El propósito del espaciador es reducir la velocidad de las ondas GPR para que la señal reflejada del espécimen se separe de los efectos de acoplamiento directo a una altura de antena donde la zona de Fresnel del GPR no se ve afectada por la dimensión del espécimen. La constante dieléctrica del espécimen se puede medir utilizando el método de reflexión superficial basado en el coeficiente de reflexión (SR) o el método de tiempo de vuelo basado en la velocidad del pulso (TOF). Además, se demuestra que el modelo Hoegh-Dai (modelo HD) predice razonablemente la densidad del pavimento basado en los resultados de mediciones de campo y la validación correspondiente de núcleos, especialmente en comparación con el modelo exponencial convencional. Se presentan resultados de múltiples días de pavimentación en un proyecto, así como un solo día de pavimentación en un proyecto con propiedades de mezcla significativamente diferentes. El acuerdo entre el modelo HD, la predicción sin núcleos y los núcleos de campo muestra la promesa para la implementación de la evaluación de compactación del asfalto basada en la constante dieléctrica sin la necesidad de calibración destructiva de núcleos de campo.
Descripción
El control de calidad y la garantía de calidad (QC/QA) de la compactación del pavimento asfáltico se basan tradicionalmente en núcleos perforados destructivos y/o resultados de medidores nucleares, que son mediciones puntuales que representan significativamente menos del 1 por ciento del pavimento en servicio. El radar de penetración terrestre (GPR) está surgiendo como una herramienta que se puede utilizar para la evaluación continua no destructiva de la calidad de la compactación del pavimento asfáltico mediante la medición de la constante dieléctrica del pavimento. Estudios previos han establecido que las mediciones de la constante dieléctrica del pavimento asfáltico son inversamente proporcionales al contenido de vacíos de aire para una mezcla asfáltica dada. Sin embargo, actualmente se requieren núcleos de campo para calibrar la constante dieléctrica medida con la densidad del pavimento. En este documento, se propone un método para eliminar la necesidad de núcleos de calibración de campo midiendo la constante dieléctrica de especímenes de asfalto compactados a varios contenidos de vacíos de aire. Esto se puede lograr con un compactador giratorio superpave (SGC), que se utiliza rutinariamente en la industria del pavimento para fabricar especímenes de 6 pulgadas (15.2 cm) de diámetro. Sin embargo, esto plantea dificultades con la altura de la antena GPR, el acoplamiento directo y la zona de Fresnel en relación con la limitación de dimensiones del espécimen de asfalto. Estos desafíos se superan empleando un espaciador de plástico con una constante dieléctrica conocida entre el espécimen SGC y la antena. El propósito del espaciador es reducir la velocidad de las ondas GPR para que la señal reflejada del espécimen se separe de los efectos de acoplamiento directo a una altura de antena donde la zona de Fresnel del GPR no se ve afectada por la dimensión del espécimen. La constante dieléctrica del espécimen se puede medir utilizando el método de reflexión superficial basado en el coeficiente de reflexión (SR) o el método de tiempo de vuelo basado en la velocidad del pulso (TOF). Además, se demuestra que el modelo Hoegh-Dai (modelo HD) predice razonablemente la densidad del pavimento basado en los resultados de mediciones de campo y la validación correspondiente de núcleos, especialmente en comparación con el modelo exponencial convencional. Se presentan resultados de múltiples días de pavimentación en un proyecto, así como un solo día de pavimentación en un proyecto con propiedades de mezcla significativamente diferentes. El acuerdo entre el modelo HD, la predicción sin núcleos y los núcleos de campo muestra la promesa para la implementación de la evaluación de compactación del asfalto basada en la constante dieléctrica sin la necesidad de calibración destructiva de núcleos de campo.