Modelado de propiedades mecánicas de mezclas asfálticas espumadas recicladas mediante regresión no lineal y redes neuronales artificiales y clasificación de diferentes diseños utilizando el método TOPSIS

Resumen

Las mezclas de asfalto espumado, creadas utilizando pavimento asfáltico reciclado (RAP, por sus siglas en inglés) y betún espumado, ofrecen ahorros de energía, reducción del uso de materiales vírgenes y menores costos de transporte, combinando las características de pavimentos rígidos y flexibles. Este estudio evaluó el rendimiento mecánico de las mezclas de asfalto espumado con diferentes contenidos de betún (1–3 %) y contenidos de cemento (0–2 %) para identificar la combinación óptima para aplicaciones en pavimentos. Se realizaron pruebas de resistencia a la compresión uniaxial (UCS, por sus siglas en inglés), resistencia a la tracción indirecta (ITS, por sus siglas en inglés), módulo resiliente (RM, por sus siglas en inglés) y relación de resistencia a la tracción (TSR, por sus siglas en inglés) en condiciones de laboratorio. Para predecir los resultados se utilizó un modelo de regresión no lineal y una red neuronal artificial (ANN, por sus siglas en inglés). El modelo de ANN demostró una mayor precisión con errores de predicción significativamente menores en comparación con el modelo de regresión no lineal. Luego, se empleó el método de Técnica para el Orden de Preferencia por Similaridad a la Solución Ideal (TOPSIS) para seleccionar la combinación óptima de materiales. TOPSIS prioriza las mezclas con la distancia geométrica más corta a la solución ideal positiva (mejores valores para todos los atributos) y la distancia más larga de la solución ideal negativa. Los resultados mostraron que UCS y RM aumentaron a medida que el contenido de betún aumentaba del 1 % al 2 %, pero estas propiedades disminuyeron cuando el contenido de betún superó el 2 %. En contraste, ITS (seco y saturado) mostró una mejora continua con el aumento del contenido de betún del 1 % al 3 %. El análisis de TOPSIS identificó la mezcla con 3 % de betún y 2 % de cemento como la combinación óptima, logrando el mejor rendimiento general en las pruebas de UCS, ITS, RM y TSR. Este estudio destaca la utilidad de las mezclas de asfalto espumado para la construcción sostenible, demostrando que las predicciones de ANN y TOPSIS pueden guiar eficazmente la selección de materiales para lograr un rendimiento mecánico superior mientras se reduce el impacto ambiental.