Resumen ejecutivo
Existe una necesidad global urgente de mejorar la resiliencia y la sostenibilidad de las redes viales. El reciclaje y la estabilización de pavimentos con ligantes de bajo contenido de carbono constituyen un método de construcción vial intrínsecamente sostenible. Sin embargo, parte de la maquinaria necesaria es especializada y suele requerir una gran inversión de capital, lo que puede dificultar su adopción. Es posible sustituir la maquinaria óptima por alternativas de bajo costo. Si bien este enfoque puede no ajustarse a las mejores prácticas, resulta viable en la mayoría de los casos. La combinación de maquinaria económica y la nanotecnología Renolith 2.0 abre el potencial para un sistema de construcción de pavimentos de bajo costo, rápidamente escalable y altamente sostenible. Dicho sistema sería adecuado para su implementación en numerosos mercados, como países en desarrollo y comunidades remotas.
Introducción
La estabilización es la mejora de un suelo o material de pavimento, generalmente mediante la adición de un ligante. Las técnicas de estabilización in situ han sido utilizadas durante mucho tiempo por ingenieros en Australia y en muchos lugares del mundo para la construcción y rehabilitación de pavimentos (generalmente carreteras). Históricamente, los administradores de pavimentos han elegido estas técnicas debido a sus importantes ventajas en cuanto a costos. Beneficios económicos y de sostenibilidad del reciclaje y la estabilización in situ. son convincentes. Sin embargo, los métodos de construcción de pavimentos más costosos y perjudiciales para el medio ambiente siguen siendo habituales.
El reciclaje/estabilización de pavimentos con ligantes cementicios y aditivo Renolith 2.0 permite un bajo costo, bajas emisiones de carbono método de construcción pavimentos resistentes. Existen diversos métodos de buenas prácticas, como los publicados por AustStab, Austroads y las autoridades viales estatales.
La maquinaria necesaria para el reciclaje y la estabilización de pavimentos, según las mejores prácticas, es especializada y suele requerir una gran inversión de capital. Esto puede suponer un obstáculo para su adopción, especialmente en los países en desarrollo.
Este artículo explora la necesidad y la oportunidad de construir pavimentos utilizando equipos de bajo costo.
El cumquibus
La red vial mundial es extensa y está en constante crecimiento. Una proporción significativa de las carreteras del mundo no son aptas para su uso, se encuentran en mal estado y se deterioran rápidamente. Esta situación es insostenible.
Figura 1: El sistema mundial de construcción de carreteras es insostenible.
El Proyecto de Inventario Global de Carreteras (GRIP) Se recopilaron, armonizaron e integraron cerca de 60 conjuntos de datos geoespaciales sobre infraestructura vial en un conjunto de datos vial global, que abarca 222 países y más de 21 millones de kilómetros de carreteras. De estas carreteras, solo 351 TP3T están pavimentadas y 501 TP3T tienen acceso durante todo el año. La mayoría de las restantes se beneficiarían de un enfoque de construcción/rehabilitación vial sencillo, de bajo costo y con una inversión mínima.
Apuntar
Este artículo describe el potencial de sustituir plantas óptimas por alternativas de bajo costo. Este enfoque, junto con la nanotecnología de Renolith, podría facilitar la rápida adopción de prácticas de construcción de carreteras más sostenibles en mercados con acceso limitado a servicios, como los países en desarrollo.
Mejores prácticas
Departamento de Transporte y Carreteras Principales del Gobierno de Queensland Especificación técnica, MRTS07B Pavimento estabilizado in situ con cemento o mezclas cementicias Es un ejemplo de una especificación de estabilización moderna, integral y basada en las mejores prácticas. La planta especificada se enumera en la tabla a continuación.
Tabla 1: MRTS07B – Requisitos mínimos y número de plantas específicas
El costo de capital para esta planta mínima específica normalmente superaría los 140.000 millones de dólares estadounidenses. Dicha inversión solo es viable para grandes organizaciones y contratistas especializados en estabilización.
Estabilización - Factores críticos de éxito
El reciclaje y la estabilización de pavimentos son muy eficaces cuando se realizan correctamente, pero pueden fracasar estrepitosamente si se hacen mal. Por consiguiente, para mitigar los riesgos, las mejores prácticas imponen controles sobre:
- Composición del suelo/agregados
- Tipo, cantidad y calidad de la carpeta
- Métodos de mezcla
- Contenido de agua
- Secuencia y cronograma de construcción
- Métodos de compactación y rendimiento
- Control de calidad del proceso
A menudo, el aspecto más complejo es optimizar la cantidad de aglutinante. Una cantidad insuficiente de aglutinante resultará en un rendimiento inadecuado del material; un exceso puede provocar fisuras por retracción inaceptables. En Australia, las capas base estabilizadas suelen diseñarse con una baja resistencia a la compresión (UCS 28d de 1-2 MPa) para mitigar los efectos de las fisuras por retracción. El aditivo Renolith 2.0 permite crear capas con alta resistencia a la compresión y bajo riesgo de fisuras por retracción. Esto facilita significativamente el proceso de construcción.
- También son viables los pavimentos más delgados, que pueden mezclarse y compactarse con maquinaria más ligera.
- Se ha flexibilizado el límite máximo de cantidad de aglutinante, lo que permite una mayor flexibilidad en el diseño de la mezcla y el control de calidad de la construcción.
El aditivo Renolith 2.0 también lubrica la mezcla, reduciendo el esfuerzo de compactación necesario. Por lo tanto, se puede utilizar maquinaria de compactación más ligera.
Planta de presupuesto
Los estabilizadores pueden ser autopropulsados o remolcados por tractor, ligeros o pesados, de marcas premium o económicas. Existe una gran diferencia en los costos de inversión.
Figura 2: Estabilizadores premium frente a estabilizadores de bajo presupuesto
Un estabilizador de tractor sencillo con toma de fuerza (TDF) y ajuste hidráulico de altura mediante enganche de tres puntos se puede adquirir por menos de 14200 USD. Esta máquina no cumple con la especificación MRTS07B y tiene una tasa de producción baja en comparación con un estabilizador pesado. No obstante, probablemente sea suficiente para la construcción de carreteras sencillas. El ritmo de trabajo debería limitarse para garantizar una mezcla homogénea. A menudo, las etapas de mezcla son el factor limitante en la tasa de producción de pavimento, por lo que la operación simultánea de dos o más tractores con estabilizadores podría ser óptima.
También se encuentran disponibles implementos comerciales estándar (COTS) para tractores, que complementan la maquinaria necesaria para la construcción de pavimentos estabilizados. Esto reduce considerablemente la inversión inicial. Se pueden adquirir, arrendar o alquilar tractores adecuados (con una potencia nominal de 150 CV o superior y toma de fuerza) según las necesidades del proyecto.
Figura 3: Remolque esparcidor de cemento
Varios fabricantes producen esparcidoras automáticas de aglutinante cementicio remolcadas por tractor. El precio de lista típico en Alibaba.com es de USD $10,000-$15,000 (8 m3 capacidad).
Figura 4: Carro de agua
Muchos fabricantes producen carros cisterna. El precio típico en Alibaba.com oscila entre 5000 y 8000 USD (capacidad aproximada de 5 toneladas). Los carros adecuados requerirían modificaciones, como la instalación de un sistema de rociado o goteo con control preciso del flujo y la dispersión.
Figura 5: Accesorio de tractor con rodillo de acero vibratorio
Los rodillos vibratorios de tambor liso no son equipos de estabilización especializados y suelen estar disponibles fácilmente. En caso contrario, un rodillo vibratorio de acero acoplado a un tractor puede ser una opción. El precio típico en Alibaba.com para un rodillo vibratorio autopropulsado económico de 8 toneladas o un accesorio equivalente para tractor es de entre 10 000 y 15 000 USD.
Para un pavimento de carretera típico de 200 mm, un rodillo de patas de cabra no es esencial. carreteras sin pavimentar, La compactación con rodillo de pata de cabra no es recomendable porque las hendiduras a menudo no se eliminan por completo con el recorte. Un rodillo de pata de cabra solo podría ser necesario para pavimentos profundos de materiales arcillosos pesados.
Los rodillos neumáticos multineumáticos pueden ser útiles para mejorar el acabado del pavimento. Sin embargo, para minimizar el equipo necesario y la inversión inicial, un rodillo neumático se considera opcional.
A El rodillo de acero vibratorio es la opción de compactación más versátil. y debería ser suficiente para la mayoría de los casos.
Diversos estudios (Savan y otros, Mazumber y otros) han demostrado que los sistemas de compactación inteligente (IC) pueden mejorar la productividad de la construcción y reducir el costo total de propiedad para los propietarios de activos viales. Los sistemas integrados multisensor de última generación, como el Kit de compactación inteligente SPARC El costo es del orden de USD $50,000, lo que hace que el caso de negocio sea desafiante para la adquisición de IC en un escenario de bajo capital. Una búsqueda superficial en línea no encontró ningún presupuesto (.
Figura 6: Motoniveladora remolcada por un tractor
Las motoniveladoras no son maquinaria especializada para la estabilización del terreno y suelen estar disponibles fácilmente. Como alternativa, existen diversas cuchillas y accesorios para motoniveladoras de tractor. El precio de lista en Alibaba.com para el accesorio mencionado anteriormente es de aproximadamente 14000 USD.
La tabla que figura a continuación resume la maquinaria necesaria. La inversión total es una fracción de la requerida para un conjunto típico de maquinaria pesada de estabilización.
Tabla 2: Requisitos mínimos y número de plantas específicas – opción de presupuesto
Conclusión
La planta mínima para el reciclaje y la estabilización de pavimentos pesados es especializada y requiere una gran inversión de capital, generalmente de 1 a 4 billones de dólares (1 millón de USD). Es posible sustituir la planta óptima por alternativas más económicas. Si bien este enfoque puede no ajustarse a las mejores prácticas, resulta viable en la mayoría de los casos. La combinación de una planta económica y el aditivo Renolith 2.0 abre el potencial para un sistema de construcción de pavimentos de bajo costo, rápidamente escalable y altamente sostenible. Dicho sistema sería adecuado para su adopción en numerosos mercados, como países en desarrollo y comunidades remotas.
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