Laboratory Investigation of the Performance of Fiber-Modified Asphalt Mixes in Cold Regions

Abstract

Esta investigación se realizó en tres fases individuales, las cuales se relacionan de una u otra forma con cada artículo preparado durante la investigación: agrietamiento a baja temperatura, falla por ahuellamiento, susceptibilidad a la humedad y agrietamiento por fatiga. La primera fase de la investigación se centró en la evaluación de la resistencia al agrietamiento de mezclas asfálticas a temperaturas intermedias y bajas temperaturas (0°C, -10°C y -20°C). La segunda fase consistió en la evaluación de la resistencia al ahuellamiento y la susceptibilidad a la humedad a altas temperaturas. La tercera fase consistió en la evaluación de la resistencia a la fatiga de mezclas asfálticas modificadas con fibras sintéticas Además, la investigación también incluyó una sección relacionada con el análisis de costos de la adición de fibras a la mezcla asfáltica en caliente. Se realizó una comparación de costos de agregar fibras a la mezcla asfáltica, considerando los resultados de los diferentes ensayos en el laboratorio. Finalmente, se realizó la evaluación de la dispersión de fibras en mezclas asfálticas utilizando el Microscopio estereoscópico Zeiss Stemi 508 en las instalaciones del Laboratorio de Nanotecnología de la Universidad de Alberta.

This research focuses on the evaluation of the effectiveness of the addition of polymeric fibers to HMA to increase resistance to cracking at intermediate and low temperatures, and rutting resistance and moisture susceptibility at high temperatures, and evaluation of the effect of the addition of polymer fibers on fatigue failure of HMA. For this purpose, three different types of polymeric fibers, including uncoated aramid (Aromatic polyamide), polyethylene terephthalate (PET), and polyacrylonitrile (PAN), were added to conventional hot asphalt mixes. The resulting samples were compacted, and the mechanical properties of the fiber-modified HMA were compared to conventional HMA samples in the laboratory. Based on the results obtained, the addition of fiber showed, in most cases, a consistent trend compared to conventional HMA samples. This included improvements in rutting control, cracking resistance, and fatigue life. Finally, a material cost comparison was conducted for use as a reliable source of information when selecting materials to employ as a cost-effective solution, while fulfilling minimum industry specifications.