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El presente Trabajo Final de Máster (TFM) se centra en el estudio y diseño conceptual de materiales asfálticos multifuncionales, con el objetivo de plantear un criterio de dosificación que permita determinar las proporciones adecuadas de adiciones conductoras y sus otros componentes para obtener mezclas asfálticas conductoras de electricidad (ECA, por sus siglas en inglés). Se realizó una revisión exhaustiva del estado actual del conocimiento sobre el desarrollo de ECA, centrándose en las adiciones de polvo de grafito (PGR), fibras de carbono (FC) y escorias siderúrgicas (SS). El objetivo fue identificar aspectos claves para el desarrollo de ECA. Para este proyecto, en el marco de la sostenibilidad y la industrialización, se emplearon subproductos industriales como PGR reciclado, FC reciclado y áridos SS. En el presente TFM se enfatizó en la aplicación de la teoría de percolación para determinar las cantidades precisas de adiciones conductoras, y en la modificación adecuada del esqueleto granular para incorporar estos aditivos sin afectar la cantidad de bitumen en las mezclas. Esto se hizo con el objetivo de obtener propiedades volumétricas equiparables a las mezclas convencionales y garantizar propiedades mecánicas apropiadas. Para lograr un diseño adecuado de ECA, resulta esencial evaluar el impacto de las adiciones conductoras y los demás componentes de las mezclas en las resistividades eléctricas resultantes. Con este fin, se implementó un programa experimental de tres campañas para evaluar tanto las propiedades eléctricas como físico-mecánicas. Adicionalmente, se analizó el efecto de la generación de calor en las ECA en relación con su resistividad eléctrica. Como resultado de la investigación, se logró obtener ECA capaces de conducir electricidad y generar calor al introducir corriente eléctrica. Se identificó una clara correlación entre los distintos componentes de las mezclas, la temperatura generada en las ECA y su resistividad eléctrica. This Master's Thesis focuses on the study and conceptual design of multifunctional asphalt materials, with the aim of proposing a dosage criterion that allows determining the appropriate proportions of conductive additions and their other components to obtain electrically conductive asphalt mixtures (ECA). A comprehensive review of the current state of knowledge on ECA development was carried out, focusing on additions of graphite powder (PGR), carbon fibers (CF) and steel slag (SS). The objective was to identify key aspects for the development of ECA. For this project, within the framework of sustainability and industrialization, industrial by-products such as recycled PGR, recycled FC and SS aggregates were used. In the present TFM, emphasis was placed on the application of percolation theory to determine the precise amounts of conductive additions, and on the appropriate modification of the granular skeleton to incorporate these additives without affecting the amount of bitumen in the mixtures. This was done with the objective of obtaining volumetric properties comparable to conventional mixes and ensuring appropriate mechanical properties. In order to achieve an adequate ECA design, it is essential to evaluate the impact of the conductive additives and the other components of the mixes on the resulting electrical resistivities. To this purpose, a three campaign experimental program was implemented to evaluate both electrical and physical-mechanical properties. Additionally, the effect of heat generation in the ECA was analyzed in relation to their electrical resistivity. As a result of the research, ECA capable of conducting electricity and generating heat upon introduction of electric current were obtained. A clear correlation was identified between the different components of the mixtures, the temperature generated in the ECA and their electrical resistivity. |
