Publicado:

2023-12-01

Número:

Vol. 17 Núm. 2 (2023)

Sección:

Visión Investigadora

Characterization model of asphalt mixtures using digital image processing

Modelo de caracterización de mezclas asfálticas usando herramientas digitales

Autores/as

  • Juan S. Useche-Castelblanco Universidad Militar Nueva Granada
  • Oscar J. Reyes Ortiz Universidad Militar Nueva Granada https://orcid.org/0000-0002-2001-2450
  • Marcela Mejía Universidad Militar Nueva Granada

Palabras clave:

Kohonen, Pavements, Characterization models, Digital image processing (en).

Palabras clave:

Kohonen, Pavimentos, Modelo de caracterización, Procesamiento digital de imágenes (es).

Resumen (en)

The construction of roads and highways are the central axis for the development of cultural, economic, and social growth of a country. There are different types of structural materials used for the construction of these roads, among which the use of asphalt mixtures for the creation of flexible pavements stands out. Este work shows the development of to characterization model for asphalt mixtures through the implementation of different digital tools to know, through an image, a detailed description of the asphalt mixture, allowing to simplifying decision making in the field, optimizing the process of construction and quality of pavements. For the development, digital image processing algorithms, discrete Fourier transform, and Kohonen self-organizing maps are implemented. The results Show the obtaining of the different characteristics, the error less than 4% of the digital granulometry with respect to the one used in the laboratory and the relationship of the segregation with the mechanical behavior of the mixtures. in future work, the validation of the incidence of the other parameters calculated with the mechanical properties of the material es projected.

Resumen (es)

La construcción de vías y carreteras son el eje central para el desarrollo y crecimiento cultural, económico y social de un país. Existen diferentes tipos de materiales estructurales usados para la construcción de estas vías, dentro de los cuales se resalta el uso de mezclas asfálticas para la creación de pavimentos flexibles. Este trabajo muestra el desarrollo de un modelo de caracterización para mezclas asfálticas mediante la implementación de diferentes herramientas digitales con el objetivo de conocer mediante una imagen, una descripción detallada de la mezcla asfáltica, permitiendo simplificar la toma de decisiones en campo, optimizando el proceso de construcción y calidad de los pavimentos. Para el desarrollo se implementan algoritmos de procesamiento digital de imágenes, trasformada discreta de Fourier y mapas auto organizativos de Kohonen. Los resultados muestran las diferentes características obtenidas, el error menor al 4% en la construcción de la granulometría digital con respecto a la usada en el laboratorio y finalmente, la relación de la segregación con el comportamiento mecánico de las mezclas. Como investigación futura se proyecta la validación de la incidencia de los otros parámetros calculados en este trabajo, con propiedades mecánicas del material.

Referencias

H. Li et al., "Performance and inorganic fume emission reduction of desulfurized rubber powder/styrene-butadiene-styrene composite modified asphalt and its mixture," J. Clean. Prod., vol. 364, p. 132690, Sep. 2022. https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2022.132690

W. Xia, X. Zhou, and X. Yang, "Suppressive effects of composite flame retardant on smoke release, combustion soot and residue constituents of asphalt mixture," J. Energy Inst., vol. 103, pp. 60-71, Aug. 2022. https://doi.org/10.1016/j.joei.2022.05.008

L. Gao, H. Kong, X. Deng, and Z. Wang, "Multi-scale finite element simulation of asphalt mixture anti-cracking performance," Theor. Appl. Fract. Mech., vol. 121, p. 103490, oct. 2022. https://doi.org/10.1016/j.tafmec.2022.103490

Q. Yu, J. Liu, and H. Xia, "Analysis of influence of surfactant on the properties of diluted asphalt mixtures," Case Stud. Constr. Mater., p. e01335, Jul. 2022. https://doi.org/10.1016/j.cscm.2022.e01335

R. Guo, H. Zhang, and Y. Tan, "Influence of salt dissolution on durable performance of asphalt and Self-ice-melting asphalt mixture," Constr. Build. Mater., vol. 346, p. 128329, Sep. 2022. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2022.128329

Z. Sun, H. Qi, S. Li, Y. Tan, Z. Yue, and H. Lv, "Estimating the effect of coarse aggregate meso-structure on the thermal contraction of asphalt mixture by a hierarchical prediction approach," Constr. Build. Mater., vol. 342, Aug. 2022. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2022.128048

D. Liu, H. Zhang, T. Yu, J. Sun, Z. Shan, and D. He, "Meso-structural characteristics of porous asphalt mixture based on temperature-stress coupling and its influence on aggregate damage," Constr. Build. Mater., vol. 342, p. 128064, Aug. 2022. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2022.128064

L. Shi, X. Xiao, X. Wang, H. Liang, and D. Wang, "Mesostructural characteristics and evaluation of asphalt mixture contact chain complex networks," Constr. Build. Mater., vol. 340, p. 127753, jul. 2022. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2022.127753

J. Tang, Y. Fu, T. Ma, B. Zheng, Y. Zhang, and X. Huang, "Investigation on low- temperature cracking characteristics of asphalt mixtures: A virtual thermal stress restrained specimen test approach," Constr. Build. Mater., vol. 347, p. 128541, Sep. 2022. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2022.128541

INVIAS, "Especificaciones de construcción de carreteras y normas de ensayos para materiales de carreteras," Inst. Nac. Vías - Minist. Transp., 2013.

F. Castellanos, "Evaluación de la respuesta mecánica y dinámica de mezclas asfálticas con diferentes llenantes minerales y tasas de aporte," Universidad Militar Nueva Granada, 2016.

N. Mejia, "Comportamiento mecánico y dinámico de mezclas abiertas modificadas con fibras," Universidad Militar Nueva Granada, 2016.

J. Martínez, "Evaluación de mezclas asfálticas fabricadas con rap en diferentes porcentajes y aceite quemado como rejuvenecedor," Universidad Militar Nueva Granada, 2016.

G. Mojica-Leyva, "Evaluación de la respuesta mecánica y dinámica de mezclas asfálticas fabricadas con asfaltita," Universidad Militar Nueva Granada, 2016.

O. J. Reyes-Ortiz, M. Mejia, and J. S. Useche-Castelblanco, "Aggregate segmentation of asphaltic mixes using digital image processing," Bull. POLISH Acad. Sci. Tech. Sci., vol. 67, no. 2, pp. 1-9, 2019.

S. M. E. Harb, N. Ashidi, M. Isa, and S. A. Salamah, "Improved image magnification algorithm based on Otsu," Comput. Electr. Eng. J., vol. 46, pp. 338-355, 2015. https://doi.org/10.1016/j.compeleceng.2015.03.025

X. Bai, "Morphological center operator based infrared and visible image fusion through correlation coefficient," Infrared Phys. Technol., vol. 76, pp. 546-554, 2016. https://doi.org/10.1016/j.infrared.2016.04.015

V. C. Janoo, "Quantification of shape, angularity, and surface texture of base course materials," 1998.

T. M. Al Rousan, "Characterization of aggregate shape properties using a computer automated system," Texas A&M University, 2004. http://txspace.di.tamu.edu/bitstream/handle/1969.1/1485/etd-tamu-2004C-ENGR-AL.pdf?sequence=1

E. Masad, T. M. Al Rousan, J. Button, and D. Little, Test Methods for Characterizing Aggregate Shape, Texture, and Angularity. United States of America, 2007. https://doi.org/10.17226/14017

Y. Kim and L. T. Souza, Effects of Aggregate Angularity on Mix Design Characteristics and Pavement Performance. Nebraska: Nebraska Department of Roads Research Reports, 2009.

P. Thiran, P. "Kohonen Self-Organizing Map with quantized weights". In Kohonen Maps pp. 145-156, 1999. https://doi.org/10.1016/B978-044450270-4/50011-5

T. Kohonen, and T. Honkela. "Kohonen network". In Scholarpedia., Vol. 2, Issue 1, p. 1568, 2007. https://doi.org/10.4249/scholarpedia.1568

J. Jela•nek. "Kohonen Map Modification for Classification Tasks". In Proceedings of the 11th International Conference on Agents and Artificial Intelligence. 11th International Conference on Agents and Artificial Intelligence. SCITEPRESS - Science and Technology Publications, 2019. https://doi.org/10.5220/0007361405840591

T. Kohonen, S. Kaski, K. Lagus, J. Salojärvi, Honkela J., V. Paatero, and A. Saarela. Self- organization of a massive text document collection. In Kohonen Maps., pp. 171-182, 1999. https://doi.org/10.1016/B978-044450270-4/50013-9

L. Monteiro, L. Zerbinatti, and J. Chaui-Berlinck. Is Kohonen under Nyquist rules? In Anais do 7. Congresso Brasileiro de Redes Neurais. 7. Congresso Brasileiro de Redes Neurais. SBRN, 2016. https://doi.org/10.21528/CBRN2005-070

E. Oja, and S. Kaski. "Preface. In Kohonen Maps", p. V-VI, 1999. https://doi.org/10.1016/B978-044450270-4/50000-0

A. Scherer. "Kohonen-Netze". In Neuronale Netze, pp. 93-107, 1997. https://doi.org/10.1007/978-3-322-86830-5_7

T. Kohonen, T. "THE HYPERMAP ARCHITECTURE". In Artificial Neural Networks, 1992.

Cómo citar

APA

Useche-Castelblanco, J. S., Reyes Ortiz, O. J., y Mejía, M. (2023). Characterization model of asphalt mixtures using digital image processing. Visión electrónica, 17(2). https://revistas.udistrital.edu.co/index.php/visele/article/view/21879

ACM

[1]
Useche-Castelblanco, J.S. et al. 2023. Characterization model of asphalt mixtures using digital image processing. Visión electrónica. 17, 2 (dic. 2023).

ACS

(1)
Useche-Castelblanco, J. S.; Reyes Ortiz, O. J.; Mejía, M. Characterization model of asphalt mixtures using digital image processing. Vis. Electron. 2023, 17.

ABNT

USECHE-CASTELBLANCO, Juan S.; REYES ORTIZ, Oscar J.; MEJÍA, Marcela. Characterization model of asphalt mixtures using digital image processing. Visión electrónica, [S. l.], v. 17, n. 2, 2023. Disponível em: https://revistas.udistrital.edu.co/index.php/visele/article/view/21879. Acesso em: 7 dic. 2024.

Chicago

Useche-Castelblanco, Juan S., Oscar J. Reyes Ortiz, y Marcela Mejía. 2023. «Characterization model of asphalt mixtures using digital image processing». Visión electrónica 17 (2). https://revistas.udistrital.edu.co/index.php/visele/article/view/21879.

Harvard

Useche-Castelblanco, J. S., Reyes Ortiz, O. J. y Mejía, M. (2023) «Characterization model of asphalt mixtures using digital image processing», Visión electrónica, 17(2). Disponible en: https://revistas.udistrital.edu.co/index.php/visele/article/view/21879 (Accedido: 7 diciembre 2024).

IEEE

[1]
J. S. Useche-Castelblanco, O. J. Reyes Ortiz, y M. Mejía, «Characterization model of asphalt mixtures using digital image processing», Vis. Electron., vol. 17, n.º 2, dic. 2023.

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Useche-Castelblanco, Juan S., et al. «Characterization model of asphalt mixtures using digital image processing». Visión electrónica, vol. 17, n.º 2, diciembre de 2023, https://revistas.udistrital.edu.co/index.php/visele/article/view/21879.

Turabian

Useche-Castelblanco, Juan S., Oscar J. Reyes Ortiz, y Marcela Mejía. «Characterization model of asphalt mixtures using digital image processing». Visión electrónica 17, no. 2 (diciembre 1, 2023). Accedido diciembre 7, 2024. https://revistas.udistrital.edu.co/index.php/visele/article/view/21879.

Vancouver

1.
Useche-Castelblanco JS, Reyes Ortiz OJ, Mejía M. Characterization model of asphalt mixtures using digital image processing. Vis. Electron. [Internet]. 1 de diciembre de 2023 [citado 7 de diciembre de 2024];17(2). Disponible en: https://revistas.udistrital.edu.co/index.php/visele/article/view/21879

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