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Asphalt Binder Cracking Device

Dispositivo de agrietamiento del ligante asfáltico

La sencillez y la precisión son las ventajas únicas del dispositivo de agrietamiento de ligantes asfálticos en la tecnología de pruebas de ligantes a baja temperatura.

VENTAJAS PRINCIPALES

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Lecturas directas

El agrietamiento térmico a baja temperatura puede determinarse directamente, sin necesidad de hacer suposiciones y cálculos complicados.

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Emula las condiciones reales

La prueba crea condiciones similares a las del campo para los aglutinantes probados, ya que se impide que la muestra se contraiga.

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Procedimiento sencillo

La preparación de un juego de cuatro probetas requiere unas tres horas y el enfriamiento en la cámara de refrigeración para determinar la temperatura de agrietamiento, unas cuatro horas.

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Cálculos sencillos

La temperatura de agrietamiento se determina directamente a partir del gráfico en tiempo real de la temperatura del ligante y la deformación en función del tiempo.

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Más fiable

Los moldes de silicona reducen la manipulación de la muestra para disminuir los resultados erróneos. Los moldes también mantienen la flexibilidad a temperaturas más bajas para que no se aplique un exceso de tensión a la muestra durante el ensayo, lo que permite que la muestras se contraigan.

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Pruebas fáciles y de múltiples muestras

La prueba es indulgente y la simplicidad de la prueba es fácil de dominar, lo que reduce las posibilidades de error. La cámara de ensayo actual puede albergar 16 muestras a la vez, lo que permite ensayar diferentes muestras de aglutinantes simultáneamente.

PROBLEMA

SOLUCIÓN

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El agrietamiento térmico a baja temperatura es uno de los principales modos de fallo de los pavimentos de asfalto. El agrietamiento térmico del asfalto a baja temperatura supone un gasto de miles de millones de dólares anuales en la reparación de pavimentos en Estados Unidos. Para minimizar los fallos prematuros debidos al agrietamiento térmico, es esencial clasificar adecuadamente los ligantes asfálticos para el entorno climático previsto. Sin embargo, las especificaciones actuales de los ligantes asfálticos (AASHTO M-320) no pueden clasificar correctamente los ligantes asfálticos para el potencial de agrietamiento a baja temperatura, especialmente para los ligantes asfálticos modificados con polímeros. Las especificaciones de la AASHTO estiman la temperatura de agrietamiento b comparando el desarrollo de la tensión térmica y la resistencia. Sin embargo, no existe ningún método fiable para medir la resistencia de los ligantes asfálticos a bajas temperaturas.

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Las condiciones similares a las del campo creadas durante el ensayo ABCD eliminan la necesidad de medir los módulos y la resistencia. El ensayo ABCD también elimina la necesidad de realizar largos cálculos y suposiciones utilizados en las especificaciones de la AASHTO, como el coeficiente de expansión térmica y la función de cambio de temperatura en el tiempo. En el ensayo ABCD, la muestra de ligante se coloca fuera de un anillo ABCD de 2 pulgadas de diámetro que tiene una contracción térmica casi nula. La muestra de ensayo se coloca en una cámara de enfriamiento donde la temperatura se reduce constantemente. A medida que se reduce la temperatura, la muestra de aglutinante se contrae y comprime el anillo ABCD. Los sensores instalados en el interior del anillo ABCD miden y registran las temperaturas y las deformaciones. Cuando la muestra de aglutinante se agrieta, la tensión se alivia bruscamente y la temperatura en ese momento es la temperatura de agrietamiento ABCD. Las temperaturas de agrietamiento se correlacionan con los ensayos de campo mucho mejor que los métodos actuales de la AASHTO.

CÓMO FUNCIONA

Una vez preparadas las muestras de aglutinante, se colocan en una pequeña cámara ambiental que enfría las muestras a una velocidad predeterminada. Se recomienda tomar al menos tres muestras del mismo espécimen para cada prueba. Durante el proceso de enfriamiento y registro de datos, el programa informático realiza todo el trabajo de la prueba. El programa registra las lecturas de tensión y temperatura a intervalos de diez segundos. En el software de adquisición de datos se registra un gráfico en tiempo real de la deformación y la temperatura del aglutinante y el ensayo finaliza cuando las muestras se agrietan. La temperatura de agrietamiento se registra como la temperatura en la que aparece un salto repentino de deformación en el gráfico de deformación frente a la temperatura. La resistencia del ligante asfáltico también puede determinarse a partir de la magnitud del salto de tensión. Una vez más, sólo el ABCD puede medir con precisión y simultáneamente la tensión térmica y la temperatura de agrietamiento de los ligantes asfálticos.

ESTÁNDAR

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AASHTO t 387-19

  • Método de prueba estándar para determinar la temperatura de agrietamiento del ligante asfáltico utilizando el dispositivo de agrietamiento del ligante asfáltico (ABCD)

CARACTERÍSTICAS PRINCIPALES

  • Construcción sencilla: A diferencia de otros dispositivos de prueba, el ABCD no tiene un componente de carga mecánica que deba calibrarse y mantenerse regularmente.
  • Sin nitrógeno líquido, sin baño de temperatura líquida
  • Procedimiento de prueba sencillo: La intervención del operador es muy mínima, lo que reduce el error causado por la manipulación de las muestras.
  • No hay problema de alineación: En el ensayo ABCD, la muestra de aglutinante se moldea directamente en el anillo ABCD y no se altera hasta que se completa el ensayo.
  • Prueba robusta: Las pruebas de robustez en el North Central Superpave Center, la Universidad de Wisconsin – Madison, y EZ Asphalt, indican que las discrepancias en la preparación de las muestras no afectan significativamente a los resultados de la prueba.
  • Pruebas simultáneas de múltiples muestras: El número de probetas por ensayo puede ser flexible. El modelo ABCD actual puede ensayar hasta 4 u 8 especímenes simultáneamente. El modelo ABCD personalizado puede ensayar hasta 16 o más especímenes simultáneamente.

PRINCIPALES APLICACIONES

  • Para probar la susceptibilidad al agrietamiento a baja temperatura de los ligantes asfálticos

  • Control de calidad

APLICACIONES DE INVESTIGACIÓN

  • Fomentamos la colaboración con institutos de investigación de todo el mundo para ayudarles a alcanzar sus objetivos de investigación, por muy avanzados que sean. Si está interesado en realizar una investigación en un campo nuevo y apasionante, llámenos, ¡nos gustan los retos!

software

Gráfico en tiempo real durante el ensayo ABCD que muestra cuatro probetas que se ensayan en la cámara de refrigeración. La temperatura disminuye continuamente. La deformación del ligante asfáltico se mantiene relativamente constante durante los primeros 90 minutos, luego el ligante comienza a contraerse (la deformación disminuye), y la deformación salta cuando el ligante se agrieta. La temperatura de agrietamiento se registra en el momento en que salta la deformación. Tras la prueba, los datos se analizan y se presentan en forma de gráfico de deformación frente a la temperatura y en una tabla resumen en una hoja de cálculo de Excel para facilitar su incorporación en informes y presentaciones. La tabla resumen muestra las temperaturas de agrietamiento, los saltos de deformación, las medias y las desviaciones estándar.

DESTACADOS
  • Software intuitivo y fácil de usar
  • Parcelas en tiempo real
  • Análisis de datos

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El sistema ABCD se entrega con los siguientes componentes:

  • Una cámara ambiental capaz de enfriar una muestra a un ritmo constante hasta temperaturas de -60ºC.
  • Un ordenador y un sistema de adquisición de datos, que registra las lecturas de tensión y temperatura en tiempo real.
  • Los moldes de silicona para muestras se utilizan para preparar y mantener las muestras de ligante asfáltico para los ensayos.
  • Los anillos ABCD se colocan en el interior del molde de la muestra y proporcionan una sujeción cuando el ligante asfáltico se contrae durante el proceso de enfriamiento.
  • Accesorios de prueba: dispositivo de vertido con control de temperatura y mesas giratorias para ayudar al recorte.
  • Número de anillos ABCD: 4

  • Número de moldes de muestra de silicona: 4

  • Sensores en el anillo: RTD y banda extensométrica biaxial

 

  • Conversión A/D: 8 canales (dos por anillo) estándar.
  • Software de funcionamiento: Software compilado LabView Software para análisis de datos y salidas tabulares/gráficas en formato Microsoft Excel Fuente de alimentación, cables, conectores
  • Contiene un estante para hasta 4 anillos ABCD
  • Volumen interior: 1,2 pies cúbicos (34 litros)
  • Dimensiones exteriores: 42″ de ancho x 25″ de fondo x 28″ de alto (1,1m x 0,6m x 0,7m)
  • Peso: aproximadamente 300 libras
  • Electricidad: Se requiere un servicio de 115 voltios, monofásico, de 60 Hz, de 20 amperios.
  • Capacidad de carga viva: aproximadamente 175 vatios
  • Rechazo de calor: 5500 BTU/hora como máximo (durante el funcionamiento de refrigeración)
  • Rango de temperatura: de -73 °C a +190 °C
  • Estabilidad de la temperatura: 0,5 °C de -50 °C a +190 °C, ±1 °C por debajo de -50 °C, en condiciones estables tras la estabilización

    Important Notice

     

    Dr. Sang-Soo Kim, the founder of EZ Asphalt Technology and inventor of the (patented) Asphalt Binder Cracking Device, has effective immediately handed over all ABCD production and sales worldwide to Cooper Research Technology Limited.

    Research Publications
    1. Michael Elwardany, Jean-Pascal Planche, and Gayle King. “Proposed Changes to Asphalt Binder Specifications to Address Binder Quality-Related Thermally Induced Surface Damage”  Transportation Research Record: Journal of the Transportation Research Board, Volume 2676, Issue 5, 2022, pp 176-191. https://doi.org/10.1177/03611981211065428
    2. Michael Elwardany, Jean-Pascal Planche, and Gayle King. “Universal and practical approach to evaluate asphalt binder resistance to thermally-induced surface damage” Construction and Building Materials, Volume 255, Issue 0, 2020, 119331 https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2020.119331
    3. Ashkan Bozorgzad, Beom Jun Chon, Anand Sampath, YongJoo Kim, and Hosin David Lee. “Impacts of WMA Additives on Viscosity and Cracking of Asphalt Binder” Advances in Civil Engineering Materials, Volume 7, Issue 1, 2018, pp 496-506 https://doi.org/10.1520/ACEM20180052
    4. Amir Golalipour and David J Mensching. “Investigation of Long Term Aging and Its Effects on Cracking Potential of Asphalt Binder” Transportation Research Board 97th Annual Meeting, 2018, 8p
    5. Mohsen Radi, Moses Akentuna, and Sang Soo Kim. “Effects of Cooling Rate and Physical Hardening on Strength and Low-Temperature Cracking of Asphalt Binder” Transportation Research Board 97th Annual Meeting, 2018, 15p
    6. Mohd Rosli Mohd Hasan, Zhanping You, Xu Yang, and Patricia A Heiden. “Quantification of Physicochemical Properties, Activation Energy, and Temperature Susceptibility of Foamed Asphalt Binders” Construction and Building Materials, Volume 153, Issue 0, 2017, pp 557-568 https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2017.07.123
    7. Sang Soo Kim, Moses Akentuna, Munir Nazzal, and Ala Abbas. “Effect of Asphalt Binder Modification Type on Low Temperature Performance Determined Using Asphalt Concrete Cracking Device (ACCD)” Journal of the Association of Asphalt Paving Technologists, Issue 85, 2016, pp 641-658
    8. Farrar, M., Kim, S. Pauli, P., Planche, J.P. (2015) “An Advanced Low Temperature Rheological and Fracture Test Method for Bitumen Purchase Specifications and Pavement Performance Prediction: 4-mm DSR/ABCD.” 8th RILEM International Symposium on Testing and Characterization of Sustainable and Innovative Bituminous Materials, RILEM Bookseries 11 https://link.springer.com/chapter/10.1007/978-94-017-7342-3_3
    9. Sang-Soo Kim, Munir Nazzal, Ala R Abbas, Moses Akentuna, and Mir Shahnewaz Arefin. Evaluation of Low Temperature Cracking Resistance of WMA. Ohio DOT Report FHWA/OH-2015/11, 2015, 121p
    10. W S Mogawer, A J Austerman, and S S Kim. “Effect of Binder Type, Mastic, and Aggregate Type on the Low-Temperature Characteristics of Modified Hot Mix Asphalt”  Journal of Testing and Evaluation, Volume 41, Issue 6, 2013, 10p https://doi.org/10.1520/JTE20120181
    11. Hosin David Lee, Thomas Glueckert, Taha Ahmed, Yongjoo Kim, Cheolmin Baek, and Sung-Do Hwang. “Laboratory evaluation and field implementation of Polyethylene Wax-based warm mix asphalt additive in USA” International Journal of Pavement Research and Technology, Volume 6, Issue 5, 2013, pp 547-553 https://doi.org/10.6135/ijprt.org.tw/2013.6(5).547
    12. Sang Soo Kim. “Research Pays Off: The Asphalt Binder Cracking Device Test” TR News, Issue 284, 2013, pp 51-53 http://onlinepubs.trb.org/onlinepubs/trnews/trnews284RPO.pdf
    13. Jellema, E., Scholten, E., De Vries, S., Kim, S., Kluttz, R. “Comparing cold performance results using Fracture Toughness test, Asphalt Binder Cracking Device, Fraass Breaking point and Bending Beam Rheometer” 5th Eurasphalt & Eurobitume Congress, 13-15th June 2012, Istanbul
    14. Juanyu Liu and Peng Li. “Low Temperature Performance of Sasobit-Modified Warm-Mix Asphalt” Journal of Materials in Civil Engineering, Volume 24, Issue 1, 2012, pp 57-63 https://doi.org/10.1061/(ASCE)MT.1943-5533.0000347
    15. Zhanping You, Julian Mills-Beale, Elham Fini, Shu Wei Goh, and Baron Colbert. “Evaluation of Low-Temperature Binder Properties of Warm-Mix Asphalt, Extracted and Recovered RAP and RAS, and Bioasphalt”  Journal of Materials in Civil Engineering, Volume 23, Issue 11, 2011, pp 1569-1574 https://doi.org/10.1061/(ASCE)MT.1943-5533.0000295
    16. Baron Colbert, Julian Mills-Beale, and Zhanping You. “Low Temperature Cracking Potential of Aged Asphalts Using Simulated Aging Techniques” 11th International Conference of Chinese Transportation Professionals (ICCTP), 2011, pp 4113-4120 https://doi.org/10.1061/41186(421)410
    17. Raul Velasquez, Hassan Tabatabaee, and Hussain Bahia. “Low Temperature Cracking Characterization of Asphalt Binders by Means of the Single-Edge Notch Bending (SENB) Test” Journal of the Association of Asphalt Paving Technologists, Volume 80, 2011, pp 583-614
    18. Sang Soo Kim. Asphalt Binder Cracking Device to Reduce Low Temperature Asphalt Pavement Cracking. Federal Highway Administration Highways for LIFE Technology Partnerships Program Final Report FHWA-HIF-11-029, 2010, 36p   https://rosap.ntl.bts.gov/view/dot/54273  Phase I Report:  https://www.fhwa.dot.gov/hfl/partnerships/asphalt/phase1/phase1.pdf
    19. Sang Soo Kim. Development of an Asphalt Binder Cracking Device. NCHRP-IDEA 99 Program Project Final Report, 2007, 38p http://onlinepubs.trb.org/onlinepubs/archive/studies/idea/finalreports/highway/NCHRP99Final_Report.pdf
    20. Sang-Soo Kim, Zachary D Wysong, and Jonathan Kovach. “Low-Temperature Thermal Cracking of Asphalt Binder by Asphalt Binder Cracking Device”  Transportation Research Record: Journal of the Transportation Research Board, Issue 1962, 2006, pp 28-35 https://doi.org/10.3141/1962-04
    21. Sang-Soo Kim. “Direct Measurement of Asphalt Binder Thermal Cracking” Journal of Materials in Civil Engineering, Volume 17 Issue 6, pp 632-639. 2005 https://doi.org/10.1061/(ASCE)0899-1561(2005)17:6(632)

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