1. Tecnologia di base
Attualmente, i sistemi WIM basati su sensori di pesatura piezoelettrici al quarzo sono ampiamente utilizzati in progetti come il monitoraggio del sovraccarico per ponti e tombini, il controllo del sovraccarico fuori sede per i veicoli merci autostradali e il controllo tecnologico del sovraccarico. Tuttavia, per garantire precisione e durata, tali progetti richiedono la ricostruzione della pavimentazione in calcestruzzo per l'area di installazione dei sensori di pesatura piezoelettrici al quarzo, con l'attuale livello tecnologico. Tuttavia, in alcuni ambienti applicativi, come gli impalcati dei ponti o le strade principali urbane con un'elevata pressione di traffico (dove i tempi di maturazione del cemento sono troppo lunghi, rendendo difficoltose le chiusure stradali a lungo termine), tali progetti risultano di difficile implementazione.
Il motivo per cui i sensori di pesatura piezoelettrici al quarzo non possono essere installati direttamente su pavimentazioni flessibili è il seguente: come mostrato in Figura 1, quando la ruota (specialmente sotto carico elevato) percorre la pavimentazione flessibile, la superficie stradale subisce un cedimento relativamente significativo. Tuttavia, quando si raggiunge l'area del sensore di pesatura al quarzo piezoelettrico rigido, le caratteristiche di cedimento del sensore e dell'area di interfaccia della pavimentazione sono diverse. Inoltre, il sensore di pesatura rigido non ha aderenza orizzontale, causandone la rapida rottura e il distacco dalla pavimentazione.
(1-ruota, 2-sensore di pesatura, 3-strato di base morbido, 4-strato di base rigido, 5-pavimentazione flessibile, 6-area di cedimento, 7-cuscinetto di schiuma)
A causa delle diverse caratteristiche di cedimento e dei diversi coefficienti di attrito della pavimentazione, i veicoli che attraversano il sensore di pesatura piezoelettrico al quarzo subiscono forti vibrazioni, che influiscono significativamente sulla precisione complessiva della pesatura. Dopo una compressione prolungata del veicolo, il sito è soggetto a danni e crepe, con conseguente danneggiamento del sensore.
2. Soluzione attuale in questo campo: ricostruzione della pavimentazione in cemento
A causa dell'impossibilità di installare direttamente i sensori di pesatura piezoelettrici al quarzo sulla pavimentazione in asfalto, la soluzione più diffusa nel settore è la ricostruzione della pavimentazione in calcestruzzo cementizio nell'area di installazione dei sensori di pesatura piezoelettrici al quarzo. La lunghezza di ricostruzione tipica è di 6-24 metri, con una larghezza pari alla larghezza della strada.
Sebbene la ricostruzione della pavimentazione in calcestruzzo cementizio soddisfi i requisiti di resistenza per l'installazione di sensori di pesatura piezoelettrici al quarzo e ne garantisca la durata utile, diversi problemi ne limitano gravemente la promozione su larga scala, in particolare:
1) L'ampia ricostruzione della pavimentazione originale mediante indurimento del cemento richiede notevoli costi di costruzione.
2) La ricostruzione del calcestruzzo cementizio richiede tempi di costruzione estremamente lunghi. Il solo periodo di maturazione della pavimentazione in cemento richiede 28 giorni (requisito standard), con un impatto indubbiamente significativo sull'organizzazione del traffico. Soprattutto in alcuni casi in cui sono necessari sistemi WIM ma il flusso di traffico in loco è estremamente elevato, la costruzione del progetto risulta spesso difficoltosa.
3) Distruzione della struttura stradale originale, con conseguente compromissione dell'aspetto.
4) Le variazioni improvvise dei coefficienti di attrito possono causare fenomeni di slittamento, soprattutto in condizioni di pioggia, che possono facilmente portare ad incidenti.
5) Le modifiche alla struttura stradale causano vibrazioni del veicolo, che influiscono in una certa misura sulla precisione della pesatura.
6) La ricostruzione in calcestruzzo non può essere effettuata su alcune strade specifiche, come i ponti sopraelevati.
7) Attualmente, nel settore del traffico stradale, la tendenza è quella di passare dal bianco al nero (conversione della pavimentazione in cemento in asfalto). La soluzione attuale è quella di passare dal nero al bianco, il che non è conforme ai requisiti pertinenti e le unità edilizie sono spesso resistenti.
3. Contenuto dello schema di installazione migliorato
Lo scopo di questo schema è quello di risolvere la carenza dei sensori di pesatura piezoelettrici al quarzo, che non possono essere installati direttamente sulla pavimentazione in asfalto.
Questo schema posiziona direttamente il sensore di pesatura al quarzo piezoelettrico sullo strato di base rigido, evitando il problema di incompatibilità a lungo termine causato dall'integrazione diretta della struttura rigida del sensore nella pavimentazione flessibile. Ciò prolunga notevolmente la durata utile e garantisce che la precisione della pesatura non venga compromessa.
Inoltre, non è necessario eseguire la ricostruzione della pavimentazione in calcestruzzo di cemento sulla pavimentazione in asfalto originale, con un notevole risparmio sui costi di costruzione e una notevole riduzione del periodo di costruzione, il che rende fattibile una promozione su larga scala.
La figura 2 è uno schema della struttura con il sensore di pesatura al quarzo piezoelettrico posizionato sullo strato di base morbido.
(1-ruota, 2-sensore di pesatura, 3-strato di base morbido, 4-strato di base rigido, 5-pavimentazione flessibile, 6-area di cedimento, 7-cuscinetto di schiuma)
4. Tecnologie chiave:
1) Scavo di pretrattamento della struttura di base per creare una fessura di ricostruzione, con una profondità di 24-58 cm.
2) Livellamento del fondo della fessura e colata del materiale di riempimento. Un rapporto fisso di sabbia di quarzo + sabbia di acciaio inossidabile e resina epossidica viene versato sul fondo della fessura, riempito uniformemente, con uno spessore di riempimento di 2-6 cm e livellato.
3) Versare lo strato di base rigido e installare il sensore di pesatura. Versare lo strato di base rigido e incorporarvi il sensore di pesatura, utilizzando un cuscinetto in schiuma (0,8-1,2 mm) per separare i lati del sensore di pesatura dallo strato di base rigido. Una volta che lo strato di base rigido si è solidificato, utilizzare una smerigliatrice per levigare il sensore di pesatura e lo strato di base rigido sullo stesso piano. Lo strato di base rigido può essere rigido, semirigido o composito.
4) Getto dello strato superficiale. Utilizzare materiale compatibile con lo strato di base flessibile per colare e riempire l'altezza rimanente della fessura. Durante il getto, utilizzare una piccola macchina compattatrice per compattare lentamente, assicurando il livello complessivo della superficie ricostruita rispetto alle altre superfici stradali. Lo strato di base flessibile è uno strato superficiale di asfalto a granulometria medio-fine.
5) Il rapporto di spessore tra lo strato di base rigido e quello flessibile è 20-40:4-18.
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Data di pubblicazione: 08-04-2024
