ADHESION FORCES IN ASPHALT MIXTURES AT NANOSCALE

Abstract

espanolRESUMEN Las fuerzas de adhesion entre asfalto y diferentes minerales fueron obtenidas empleando el microscopio de fuerza atomica (AFM). El AFM permite el estudio de la interaccion entre dos moleculas en la misma superficie o en interfaces y su comportamiento. En esta investigacion, varias muestras de asfalto con diferentes propiedades fueron puestas en contacto con puntas modificadas para el AFM. Estas puntas fueron fabricadas con minerales comunmente encontrados en los agregados empleados en mezclas asfalticas, como son en dioxido de silicio (SiO2) y el carbonato de calcio (CaCO3). El trabajo de adhesion fue obtenido empleando curvas de fuerza - distancia para cada sistema asfalto-mineral. La medicion directa de las fuerzas desarrolladas entre asfalto y agregado en la interface empleando tecnicas nanoscopicas proveen un mejor entendimiento del sistema y sus caracteristicas. Esto, sin duda alguna contribuira en la seleccion de combinaciones asfalto - agregado empleadas en mezclas asfalticas que desarrollen enlaces mas fuertes, produciendo sistemas mas resistentes a las diferentes fallas relacionadas al fenomeno de adhesion que pueden generarse en pavimentos asfalticos. EnglishABSTRACT The adhesion forces between bitumen and minerals were measured, using Atomic Force Microscopy (AFM). The AFM enables the study of the interactions between two molecules in a same surface or at interfaces and their behavior. In this case, bitumen samples with different properties were placed in contact with AFM modified tips. The tips were fabricated with minerals found in aggregates used in asphalt mixtures, like silicon dioxide (SiO2) and calcium carbonate (CaCO3). The work of adhesion was obtained measuring adhesion forces for each bitumen-mineral pair. The direct measurement of forces between asphalt and aggregates at interface level through nanoscopic techniques provides a better insight of the system and its characteristics. This will help to improve the selection of bitumen-aggregate combinations used in asphalt mixtures, obtaining systems with higher bond strength, therefore more resistant to failures. portuguesRESUMO As forcas de adesao entre o asfalto e diversos minerais foram obtidas atraves microscopio de forca atomica (AFM) O AFM possibilita o estudo entre duas moleculas na mesma superficie ou em interfaces e seu comportamento. Varias amostras de asfalto com diversas propriedades foram colocadas em contato com pontas modificadas para o AFM, nesta pesquisa. Essas pontas foram fabricadas com minerais geralmente encontrados nas adicoes empregadas em misturas asfalticas, tais como dioxido de silicio (SiO2) e o carbonato de calcio (CaCO3). O trabalho de adesao obteve-se empregando curvas de forca (distância para cada sistema asfalto-mineral). A medicao das forcas desenvolvidas entre asfalto e adicao na interface utilizando tecnicas nanoscopicas dao uma melhor compreensao do sistema e suas caracteristicas. Isso, sem duvida nenhuma, ira contribuir na selecao de combinacoes asfalto - adicoes utilizadas em misturas asfalticas que desenvolvam ligacoes mais fortes, produzindo sistemas mais resistentes as diversas falhas relacionadas com o fenomeno de atrito que podem ser geradas em pavimentos asfalticos.