1. Tecnología de fondo
Actualmente, los sistemas WIM basados en sensores de pesaje de cuarzo piezoeléctricos se utilizan ampliamente en proyectos como monitoreo de sobrecarga para puentes y alcantarillas, control de sobrecarga fuera del sitio para vehículos de carga en carreteras y control tecnológico de sobrecarga. Sin embargo, para garantizar la precisión y la vida útil, dichos proyectos requieren la reconstrucción del pavimento de cemento y hormigón para el área de instalación del sensor de pesaje de cuarzo piezoeléctrico con el nivel tecnológico actual. Pero en algunos entornos de aplicación, como tableros de puentes o carreteras troncales urbanas con mucha presión de tráfico (donde el tiempo de curado del cemento es demasiado largo, lo que dificulta el cierre de carreteras a largo plazo), tales proyectos son difíciles de implementar.
La razón por la que los sensores de pesaje de cuarzo piezoeléctricos no se pueden instalar directamente en pavimento flexible es: Como se muestra en la Figura 1, cuando la rueda (especialmente bajo carga pesada) viaja sobre el pavimento flexible, la superficie de la carretera tendrá un hundimiento relativamente grande. Sin embargo, al alcanzar el área del sensor de pesaje de cuarzo piezoeléctrico rígido, las características de hundimiento del sensor y el área de interfaz del pavimento son diferentes. Además, el sensor de pesaje rígido no tiene adherencia horizontal, lo que provoca que el sensor de pesaje se rompa rápidamente y se separe del pavimento.
(1 rueda, 2 sensores de pesaje, 3-capa base blanda, 4-capa base rígida, 5-pavimento flexible, 6-área de hundimiento, 7-almohadilla de espuma)
Debido a las diferentes características de hundimiento y a los diferentes coeficientes de fricción del pavimento, los vehículos que pasan por el sensor de pesaje piezoeléctrico de cuarzo experimentan vibraciones severas, lo que afecta significativamente la precisión general del pesaje. Después de la compresión prolongada del vehículo, el sitio es propenso a sufrir daños y grietas, lo que provoca daños en los sensores.
2. Solución actual en este campo: reconstrucción de pavimentos de hormigón y cemento
Debido al problema de que los sensores de pesaje de cuarzo piezoeléctricos no pueden instalarse directamente en el pavimento asfáltico, la medida predominante adoptada en la industria es la reconstrucción del pavimento de cemento y hormigón para el área de instalación de los sensores de pesaje de cuarzo piezoeléctricos. La longitud general de la reconstrucción es de 6 a 24 metros, con un ancho igual al ancho de la carretera.
Aunque la reconstrucción del pavimento de cemento y hormigón cumple con los requisitos de resistencia para la instalación de sensores de pesaje de cuarzo piezoeléctricos y garantiza la vida útil, varios problemas limitan gravemente su promoción generalizada, específicamente:
1) La reconstrucción extensa del pavimento original mediante endurecimiento con cemento requiere una cantidad sustancial de costos de construcción.
2) La reconstrucción con hormigón de cemento requiere un tiempo de construcción extremadamente largo. Sólo el período de curado del pavimento de cemento necesita 28 días (requisito estándar), lo que sin duda provoca un impacto significativo en la organización del tráfico. Especialmente en algunos casos en los que los sistemas WIM son necesarios pero el flujo de tráfico en el sitio es extremadamente alto, la construcción del proyecto suele ser difícil.
3) Destrucción de la estructura vial original, afectando la apariencia.
4) Los cambios bruscos en los coeficientes de fricción pueden provocar fenómenos de derrape, especialmente en condiciones de lluvia, que pueden provocar fácilmente accidentes.
5) Los cambios en la estructura de la carretera provocan vibraciones en los vehículos, lo que afecta en cierta medida la precisión del pesaje.
6) La reconstrucción con cemento y hormigón no se puede implementar en algunas carreteras específicas, como los puentes elevados.
7) Actualmente, en el ámbito del tráfico rodado, la tendencia es del blanco al negro (convirtiendo pavimento de cemento en pavimento asfáltico). La solución actual es pasar del negro al blanco, lo que no se ajusta a las exigencias pertinentes, y las unidades constructivas suelen ser resistentes.
3. Contenido del esquema de instalación mejorado
El propósito de este esquema es resolver la deficiencia de los sensores de pesaje de cuarzo piezoeléctricos que no pueden instalarse directamente en pavimentos de concreto asfáltico.
Este esquema coloca directamente el sensor de pesaje de cuarzo piezoeléctrico sobre la capa base rígida, evitando el problema de incompatibilidad a largo plazo causado por la incrustación directa de la estructura rígida del sensor en el pavimento flexible. Esto prolonga enormemente la vida útil y garantiza que la precisión del pesaje no se vea afectada.
Además, no es necesario realizar la reconstrucción del pavimento de hormigón y cemento sobre el pavimento asfáltico original, lo que ahorra una cantidad significativa de costos de construcción y acorta en gran medida el período de construcción, lo que brinda viabilidad para la promoción a gran escala.
La Figura 2 es un diagrama esquemático de la estructura con el sensor de pesaje de cuarzo piezoeléctrico colocado sobre la capa base blanda.
(1 rueda, 2 sensores de pesaje, 3-capa base blanda, 4-capa base rígida, 5-pavimento flexible, 6-área de hundimiento, 7-almohadilla de espuma)
4. Tecnologías clave:
1) Excavación previa al tratamiento de la estructura base para crear una ranura de reconstrucción, con una profundidad de ranura de 24-58 cm.
2) Nivelar el fondo de la ranura y verter material de relleno. Se vierte una proporción fija de arena de cuarzo + resina epoxi de arena de acero inoxidable en el fondo de la ranura, se llena uniformemente, con una profundidad de relleno de 2-6 cm y se nivela.
3) Verter la capa base rígida e instalar el sensor de pesaje. Vierta la capa base rígida e incruste el sensor de pesaje en ella, utilizando una almohadilla de espuma (0,8-1,2 mm) para separar los lados del sensor de pesaje de la capa base rígida. Después de que la capa base rígida se solidifique, utilice una amoladora para moler el sensor de pesaje y la capa base rígida en el mismo plano. La capa base rígida puede ser una capa base rígida, semirrígida o compuesta.
4) Colado de la capa superficial. Utilice material compatible con la capa base flexible para verter y rellenar la altura restante de la ranura. Durante el proceso de vertido, utilice una pequeña máquina compactadora para compactar lentamente, asegurando el nivel general de la superficie reconstruida con otras superficies de la carretera. La capa base flexible es una capa superficial de asfalto granular medio fino.
5) La relación de espesor de la capa base rígida a la capa base flexible es 20-40:4-18.
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Hora de publicación: 08-abr-2024
