Assessment of microwave heating self-healing as a sustainable technique for asphalt pavement maintenance
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Date
2021
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Abstract
Buscando alcanzar un desarrollo sustentable, varias alternativas han surgido para reducir el impacto de las actividades humanas. Siendo el transporte carretero y la industria de la construcción elementos fundamentales para el desarrollo, conllevando un alto impacto ambiental, económico y social, surge la tecnología de auto reparación mediante el calentamiento por microondas (ARMW) para pavimentos asfálticos como una alternativa hacia una infraestructura vial sustentable. Diversos estudios han probado su factibilidad técnica, sin embargo, hasta el momento no se ha realizado una evaluación completa que cuantifique su potencial efecto positivo en la sustentabilidad como alternativa de mantenimiento. Este trabajo tiene como objetivo investigar la sustentabilidad de la inclusión de la técnica de ARMW de pavimentos asfálticos en alternativas de mantenimiento en comparación con el mantenimiento tradicional. En la primera etapa de la investigación a partir de un estudio experimental y analítico, se propone una metodología que permite a través del parámetro de mecánica de fracturas Jc obtenido en laboratorio, establecer la extensión de vida de fatiga del pavimento al ser sometido a la ARMW. Se estima que esta técnica permitiría alcanzar un 20% de extensión de la vida de fatiga del pavimento. Luego a partir de los resultados de extensión de vida de fatiga y modelación con el software HDM-4 se establecen criterios para estrategias de mantenimiento de pavimentos asfálticos que incluyan la técnica de ARMW. Finalmente, se realizó un análisis de ciclo de vida ambiental, económico y social comparativo entre el mantenimiento tradicional y alternativas de mantenimiento incluyendo ARMW. Los resultados muestran que el mantenimiento utilizando ARMW en pavimentos asfálticos finos con mezclas convencionales tiene el potencial de reducir entre 28% y 52% el impacto en el cambio climático, al menos un 40% el consumo de materias primas y entre un 29% y 51% el consumo energético. También se identificaron efectos positivos a nivel socio-económico con potenciales reducciones en costos en el ciclo de vida (incluyendo inversión y costos de usuarios) de entre 17% y 42%, sumado a reducciones en niveles de ruido, accidentalidad, congestión y otros efectos que resultarían en una mejora en la calidad de vida de los usuarios de la vía y la comunidad circundante.
Description
Tesis (Master of Science in Engineering)--Pontificia Universidad Católica de Chile, 2021