Proyecto
El Autopista R21 (designada M18 hasta 2018), o Autopista de Kola, es una importante autopista rusa que conecta San Petersburgo con Murmansk. San Petersburgo es la segunda ciudad más grande de Rusia. Murmansk es la ciudad más grande del mundo al norte del Círculo Polar Ártico. La autopista de 1592 km forma parte de la ruta europea E105. Es la principal ruta de transporte por carretera en el República de Karelia y el Óblast de Murmansk.
La autopista de Kola se construyó originalmente en 1986. Para 2006, el pavimento había llegado al final de su vida útil prevista. Fue necesaria la reconstrucción de muchos tramos.
Opciones de diseño
Para las capas base se consideraron dos opciones de diseño de pavimento flexible: granular sin ligar y ligado.
Opción de diseño 1: granular sin límites
La opción de diseño granular no ligado consistió en una base de piedra triturada (2 capas, 23 cm en total) sobre una subbase de arena. La profundidad total fue de 59 cm a 79 cm para lograr la resistencia y el módulo resiliente requeridos según BCH 46-83. El coste indicativo fue de 3820 rublos/m2.
Opción de diseño 2 - Encuadernado
Las variantes de diseño aglomerado consistían en una capa base/subbase de arena media aglomerada con cemento y mejorada con un aditivo de Renolith (también conocido como NTS o 'NanoTerraSoil').
Los espesores de las capas se calcularon para lograr la resistencia y el módulo resiliente requeridos de acuerdo con ODN 218.046-2002. Se diseñaron variaciones de la capa de base, dependiendo de las condiciones del tráfico en cada tramo. El coste de la capa de base se estimó en 1229 rublos/m.2 a 1955 rublos/m2, dependiendo del grosor y el grado de resistencia.
4.1.1 La resistencia del material tratado y del suelo reforzado en el diseño La edad se caracteriza por la marca. La relación entre el grado de resistencia y la resistencia a la compresión y la resistencia a la tracción por flexión debe cumplir con los requisitos especificados [a continuación].
Se ofrecían diversas opciones de desgaste:
- Grava negra sobre emulsión de pizarra bituminosa reciclada con doble procesamiento superficial.
- Tratamiento de triple superficie
- Hormigón asfáltico denso
Evaluación
Se formó un grupo de trabajo integrado por expertos eminentes para evaluar la tecnología. El grupo de trabajo examinó el pavimento de prueba construido en el campo de pruebas MADI en Moscú. https://renolith.com.au/madi-trials/
Decisión de diseño
La opción de diseño aglomerado (arena + cemento + Renolith) fue seleccionada por varias razones:
- importantes ahorros en los costos de construcción (~50% en total),
- Costes de mantenimiento reducidos
- mayor vida útil prevista del pavimento
- Alta resistencia a las heladas, debido a una absorción de agua extremadamente baja.
- Capacidad para continuar la construcción a bajas temperaturas (tan bajas como -10 °C).
Construcción
Se aprobó que la construcción de la base procediera de acuerdo con Norma GOST 81329147-012-2008 Disposición de bases reforzadas con mezcla de cemento polimérico con aditivo polimérico “Nano Terra Soil” [Renolith], que especificaba:
- Suelo apto para la producción de la mezcla de hormigón de cemento polimérico: conforme a las normas GOST 8736, GOST 25100 y GOST 23735. Según la norma GOST 23558, el suelo no debe contener más de 21 TP3T de humus, más de 101 TP3T de yeso ni terrones de arcilla de más de 5 mm en peso.
- El cemento debe cumplir con los requisitos de la norma GOST 10178, con grados no inferiores a 300 para bases y 400 para recubrimientos, y pertenecer a los tipos PC 300, PC 400, PC 400-D0-N, PC 400-D20-N, PC 500-D0-N y PC 500-D20-N.
- El agua debe cumplir con los requisitos de la norma GOST 23732. El contenido máximo de sales no debe ser superior a 10000 mg/l, incluidos los iones SO4 – 2700 mg/l y Cl – 3500 mg/l.
- Aditivo NTS (también conocido como Renolith) que cumple con los requisitos de la norma internacional GOST WTO 01393728-011-2008. Aditivo de polímero Nano Terra Soil – Especificación. El aditivo se utiliza únicamente a temperaturas positivas.
- Para la producción de la mezcla de hormigón de cemento polimérico, se debe instalar una planta de mezclado automatizada Bertoli ECOTECH 150 de acción continua con mezclador forzado.
- La producción de trabajos de colocación de la mezcla de hormigón polimérico-cementado puede comenzar una vez que se establezcan temperaturas medias positivas constantes en la zona de construcción, descongelándose y secándose la capa de trabajo de la base de la carretera. Los trabajos finalizan aproximadamente 18 días antes de que se establezcan temperaturas negativas constantes. En cualquier caso, antes de la congelación, el material reforzado debe alcanzar la resistencia de diseño 70%.
La construcción se llevó a cabo generalmente de acuerdo con GOST 81329147-012-2008, teniendo en cuenta lo siguiente:
- Se desarrolló y utilizó una variante de "doble concentración" (con menor contenido de agua) del aditivo NTS/Renolith para reducir los costos logísticos (transporte). Posteriormente, la fórmula de doble concentración se comercializó como "NTS-50" y luego como "Renolith 2.0".
- En un momento dado durante la construcción se registró una temperatura de -25 grados centígrados. No se observaron daños en el pavimento recién colocado.
En servicio
A fecha de 2023, la autopista de Kola sigue en servicio y, en general, en buen estado.
Conclusión
Para la reconstrucción de la autopista de Kola, se seleccionó un diseño de pavimento flexible que incorpora una capa de base/subbase ligada y una capa de rodadura de asfalto delgada. Este enfoque redujo los costos de construcción y del ciclo de vida. La inclusión del aditivo NTS (también conocido como Renolith) fue esencial para alcanzar los criterios de resistencia a la tracción, módulo y resistencia a las heladas del diseño. La construcción fue exitosa, a pesar de las temperaturas extremadamente bajas. El pavimento permanece en servicio sin signos significativos de deterioro después de más de 14 años.
Extractos de las Pruebas, Normas y Certificados específicos de NTS/Renolith en Rusia (traducción al inglés)
Norma Internacional GOST WTO 01393728-011-2008 – Aditivo polimérico Nano Terra Soil – Especificación, 2008
Esta norma se aplica al polímero aditivo “Nano Terra Soil” – NTS. [también conocido como Renolith] (en adelante denominado aditivo), destinado a la estabilización (fortalecimiento) de suelos mediante el uso de cemento y agua, de acuerdo con las soluciones de diseño para la construcción, reconstrucción y reparación:
– carreteras y estructuras construidas sobre ellas;
– aeródromos;
– áreas para diversos fines;
– Caminos y emplazamientos temporales durante las obras de construcción e instalación.
Los requisitos de esta norma deberán observarse en el desarrollo del diseño y la documentación tecnológica para la fabricación y el uso del aditivo.
El aditivo se compone de polímeros: una mezcla de látex y celulosa disuelta en agua, y es un aditivo ecológico y no tóxico para su uso en procesos de movimiento de tierras para mejorar, fortalecer y estabilizar el suelo con ligantes hidráulicos.
La mezcla de hormigón de cemento polimérico (en adelante, PCGS) con el aditivo polimérico “Nano Terra Soil” – NTS [también conocido como Renolith] (en adelante, el aditivo), se utiliza para la construcción de las bases de los pavimentos de carreteras. Es posible utilizar el PCGS como capa inferior del revestimiento, siempre que se proteja la capa de desgaste y se garantice la calidad del comportamiento de la calzada en términos de transporte. Además:
– aeródromos;
– áreas para diversos fines;
– Caminos y emplazamientos temporales para la realización de trabajos de construcción e instalación.
Certificado de Conformidad, Aditivo polimérico Nano Terra Soil, 2009
Producto
Aditivo de polímero Nano Terra Soil [también conocido como Renolith]
Fabricado de acuerdo con la documentación normativa del fabricante.
Cumple con los requisitos de los documentos normativos.
STO 81329147.01-2008, GOST 23558-94
Certificado de Conformidad, Mezcla de suelo de cemento polimérico con aditivo polimérico Nano Terra Soil, 2009
Producto
Mezcla de suelo de cemento polimérico con aditivo polimérico Nano Terra Soil [también conocido como Renolith]
Fabricado según STO 81329147.01-2008, STO 81329147.02-2008 Número de serie
Cumple con los requisitos de los documentos normativos.
STO 81329147.01-2008, STO 81329147.02-2008, GOST 23558-94 y GOST 30491-97
Certificación del Esquema 3
Lista de tipos específicos de producción para los que es válido el certificado de conformidad:
- Marca M20, material: arena gruesa
- Marca M40, material: arena gruesa
- Marca M60, material: arena gruesa
- Marca M20, material: arena fina y sólida
- Marca M40, material: arena fina y sólida
- Marca M60, material: arena fina y sólida
- Marca M20, material: suelo arcilloso ligero
- Marca M40, material: suelo arcilloso ligero
- Marca M60, material: suelo arcilloso ligero
- Marca M20, material: mezcla de grava y arena.
- Marca M40, material: mezcla de grava y arena.
- Marca M60, material: mezcla de grava y arena.
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