Análisis Teórico del Polvo de Carretera Suspendido en Relación con las Características de Textura del Pavimento de Concreto
Autores: Yoo, Hojun; Yeon, Gyumin; Kim, Intai
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2025
Acceso abierto
Artículo científico
Categoría
Ciencias Naturales y Subdisciplinas
Subcategoría
Astronomía
Palabras clave
Material particulado
Polvo de carretera
Calidad del aire urbano
Interacciones entre neumáticos y pavimento
Pavimento de concreto
Profundidad Media de Textura
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 8
Citaciones: Sin citaciones
Las partículas en suspensión (PM) originadas del polvo de carretera son una preocupación creciente en la calidad del aire urbano, especialmente a medida que las emisiones no relacionadas con el escape de los neumáticos y la interacción con el pavimento ganan prominencia. Los modelos existentes a menudo se centran en variables meteorológicas y relacionadas con el tráfico, mientras simplifican en exceso las características de la superficie del pavimento, limitando su aplicabilidad en diversas condiciones espaciales y de tráfico. Este estudio investiga la influencia de la macrotextura del pavimento de concreto, específicamente la Profundidad Media de Textura (MTD) y la longitud de onda de la superficie, en la resuspensión de PM. Se recopilaron datos de campo utilizando un sensor DustTrak 8530 montado en un vehículo siguiendo el protocolo TRAKER, lo que permitió el monitoreo en tiempo real cerca de la interfaz neumático-pavimento. Se utilizó un modelo de regresión lineal multivariable para evaluar los efectos de la MTD, la longitud de onda y la interacción entre la carga de limo (sL) y el contenido de PM, logrando un alto R ajustado de 0.765. La longitud de onda de la superficie y la interacción sL-PM fueron estadísticamente significativas (< 0.01). Las concentraciones de PM aumentaron con la MTD hasta un umbral de aproximadamente 1.4 mm, después del cual la tendencia se estabilizó. Una longitud de onda corta (30 mm), probablemente debido a los efectos de bombeo de aire mejorados causados por un contacto más frecuente con los agregados. Entre los tipos de pavimento, el Tineado Transversal (T.Tining) mostró las mayores emisiones debido a su alta MTD y corta longitud de onda, mientras que el Pavimento de Concreto de Agregado Expuesto (EACP) y la Superficie de Concreto de Nueva Generación (NGCS) mostraron emisiones más bajas con una MTD moderada (1.0-1.4 mm) y una longitud de onda más larga. Mecanísticamente, una MTD baja significa que hay una falta de vacíos suficientes para la retención de polvo, pero genera menos turbulencia, produciendo emisiones moderadas. En contraste, una MTD alta combinada con una longitud de onda muy corta intensifica el contacto del neumático y el bombeo de aire localizado, aumentando las emisiones. Por lo tanto, una configuración de MTD intermedia y longitud de onda moderada parece ser óptima, equilibrando la retención de polvo con la turbulencia minimizada. Estos hallazgos ofrecen un marco informado por la textura para integrar las características de la superficie del pavimento en los modelos de emisión de PM, apoyando un diseño de pavimento sostenible y consciente de las emisiones.
Descripción
Las partículas en suspensión (PM) originadas del polvo de carretera son una preocupación creciente en la calidad del aire urbano, especialmente a medida que las emisiones no relacionadas con el escape de los neumáticos y la interacción con el pavimento ganan prominencia. Los modelos existentes a menudo se centran en variables meteorológicas y relacionadas con el tráfico, mientras simplifican en exceso las características de la superficie del pavimento, limitando su aplicabilidad en diversas condiciones espaciales y de tráfico. Este estudio investiga la influencia de la macrotextura del pavimento de concreto, específicamente la Profundidad Media de Textura (MTD) y la longitud de onda de la superficie, en la resuspensión de PM. Se recopilaron datos de campo utilizando un sensor DustTrak 8530 montado en un vehículo siguiendo el protocolo TRAKER, lo que permitió el monitoreo en tiempo real cerca de la interfaz neumático-pavimento. Se utilizó un modelo de regresión lineal multivariable para evaluar los efectos de la MTD, la longitud de onda y la interacción entre la carga de limo (sL) y el contenido de PM, logrando un alto R ajustado de 0.765. La longitud de onda de la superficie y la interacción sL-PM fueron estadísticamente significativas (< 0.01). Las concentraciones de PM aumentaron con la MTD hasta un umbral de aproximadamente 1.4 mm, después del cual la tendencia se estabilizó. Una longitud de onda corta (30 mm), probablemente debido a los efectos de bombeo de aire mejorados causados por un contacto más frecuente con los agregados. Entre los tipos de pavimento, el Tineado Transversal (T.Tining) mostró las mayores emisiones debido a su alta MTD y corta longitud de onda, mientras que el Pavimento de Concreto de Agregado Expuesto (EACP) y la Superficie de Concreto de Nueva Generación (NGCS) mostraron emisiones más bajas con una MTD moderada (1.0-1.4 mm) y una longitud de onda más larga. Mecanísticamente, una MTD baja significa que hay una falta de vacíos suficientes para la retención de polvo, pero genera menos turbulencia, produciendo emisiones moderadas. En contraste, una MTD alta combinada con una longitud de onda muy corta intensifica el contacto del neumático y el bombeo de aire localizado, aumentando las emisiones. Por lo tanto, una configuración de MTD intermedia y longitud de onda moderada parece ser óptima, equilibrando la retención de polvo con la turbulencia minimizada. Estos hallazgos ofrecen un marco informado por la textura para integrar las características de la superficie del pavimento en los modelos de emisión de PM, apoyando un diseño de pavimento sostenible y consciente de las emisiones.