Especialistas del Politécnico de Perm (PNIPU) y de la Universidad de Minería de San Petersburgo han desarrollado un método para calcular la máxima densidad y la humedad óptima para mezclas de areniscas y argilitas. Así lo informó el servicio de prensa del Ministerio de Ciencia y Educación Superior de la Federación Rusa. La metodología permite formar in situ una mezcla compactada estable con propiedades específicas, apta para la construcción de carreteras. Los constructores se esfuerzan por utilizar al máximo los suelos locales, pero en su forma pura no suelen ser adecuados para las bases, por lo que se mezclan con cemento o cal importados. La nueva metodología proporciona una receta precisa para dicha mezcla.
¿Cómo encontró el PNIPU la proporción óptima?
Las argilitas son rocas duras, similares a la piedra, formadas a partir de arcilla. Los científicos probaron una serie de muestras en las que la arenisca y la argilita se mezclaban en diferentes proporciones. Cada mezcla se compactó según la metodología GOST 22733, que simula el proceso de apisonamiento del suelo en condiciones reales, durante la construcción de un terraplén o una calzada. Se midieron los indicadores clave: la humedad óptima y la densidad máxima.
Los resultados mostraron que existe una proporción óptima en la que se observa la máxima densidad para la mezcla. Este efecto se consigue con un contenido de argilita del 40% al 50%. Esto se explica porque las pequeñas partículas de arcilla rellenan los huecos entre las partículas más grandes de arenisca. Se obtiene una masa densa y homogénea
La precisión de la predicción de la densidad según la metodología desarrollada supera el 99%.
Efecto económico y aplicación práctica
Según cálculos preliminares, para un gran proyecto de infraestructura vial de 50 km de longitud, los constructores podrán ahorrar entre 300 y 400 millones de rublos en gastos de transporte gracias a la menor importación de grava y otros materiales. El ahorro se consigue utilizando suelos locales (argilita y arenisca) en la proporción óptima, lo que reduce la necesidad de componentes importados.
Tradicionalmente, en la construcción de carreteras, los suelos in situ a menudo no cumplen con los requisitos de densidad y deben ser reemplazados por suelos importados o reforzados con cemento o cal. La nueva metodología proporciona a los ingenieros una herramienta precisa para calcular una mezcla de materiales locales que, después de la compactación, tendrá las características deseadas. Esto es especialmente relevante para las regiones remotas, donde la entrega de grava y cemento representa una parte importante del presupuesto.
Para la industria vial, la introducción del método significa una reducción en el costo de construcción del 10-15% al reemplazar los materiales importados con materias primas locales. Además, se reduce la carga sobre la logística de transporte y se disminuye el volumen de extracción en canteras. Una precisión de más del 99% permite diseñar bases de carreteras con parámetros garantizados, lo que aumenta la durabilidad del pavimento. La metodología ya se puede utilizar en el diseño de carreteras en regiones donde prevalecen las rocas arenosas y arcillosas: en los Urales, en Siberia y en el Lejano Oriente.
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