Autostrăzi digitale: Cum tehnologia Cat MDP duce compactarea solului la un alt nivel

Chiar și pentru ochiul neinstruit al omului de rând, un proiect major de infrastructură rutieră se profilează ca o inițiativă complexă.

Pentru un rezultat de succes, fiecare etapă a lucrării – stabilizarea solului, compactarea, nivelarea, livrarea de materiale, asfaltarea – trebuie executată cu eficiență maximă și cu respectarea strictă a termenelor.

Desigur, această combinație de complexitate și presiune a termenelor limită poate duce la o atenție redusă acordată unor aspecte esențiale ale proiectului, care, în realitate, ar necesita o atenție sporită.

Un drum este suma părților sale

Într-un nou proiect rutier, compactarea solului este una dintre primele etape de execuție și, totodată, una dintre cele mai neglijate. Însă erorile din această fază pot conduce la o calitate finală inferioară, la nevoia potențială de întreținere suplimentară și la o durată mai mică de exploatare a suprafeței rutiere.

O compactare deficitară poate avea consecințe grave: cilindrii de asfalt vor trebui să efectueze mai multe treceri, vor consuma mai mult combustibil, iar finalizarea proiectului ar putea întârzia. Aceste aspecte impactează negativ productivitatea și profitabilitatea proiectului, generând în același timp nemulțumirea clientului.

Specialistul Caterpillar, Rolf af Klinteberg, consideră că, pe un șantier rutier, faza de compactare a stratului de fundație primește rareori atenția necesară.

„Există tendința de a folosi operatori mai puțin experimentați pe utilaje”, spune el, „și adesea ajung să lucreze mai mulți operatori pe același utilaj și să compacteze aceeași zonă, pe parcursul zilei de lucru. În general, există numeroși factori de inconsecvență care se văd în rezultatele compactării finale.”

O abordare superficială a compactării solului, nu irosește doar timp și energie, dar poate conduce și la eșecul testelor de densitate sau al coeficienților de rigiditate. În final, nevoia de a reveni la planșa proiectului de compactare ar putea avea implicații serioase pentru următoarele faze de construcție și pentru succesul general al lucrării.

O abordare științifică

O gestionare corectă a compactării solului poate aduce câștiguri substanțiale într-un proiect rutier.

Rolf af Klinteberg subliniază că succesul depinde în mare măsură de un anumit grad de experiență a inginerilor de proiect în domeniul caracteristicilor geotehnice ale pământurilor – sau, cel puțin, ale tipurilor de sol – în măsura în care să poată selecta utilajele și metodele corecte pentru compactarea optimă a stratului de bază al drumului.

Deși solurile se împart în două categorii principale – coezive și necoezive – s-ar putea crede că procesul de compactare a suprafețelor terenurilor de fundație, pentru a crește densitatea înainte de construcție, este relativ simplu. Nu chiar…

„Fiecare tip de sol se comportă diferit”, spune Rolf af Klinteberg, „deci este extrem de important să alegeți tipul de utilaj și dimensiunea sa corectă pentru o anumită lucrare. Folosirea unui utilaj nepotrivit pentru o anumită aplicație ar putea însemna nu doar supra-compactarea sau sub-compactarea unei zone, ci și creșterea riscului de deteriorare a materialului.”

Pământurile necoezive, de exemplu, sunt ușor de modelat, dar sunt și mai predispuse la fragmentare, motiv pentru care, cel mai bun tip de compactare pentru acest tip de sol este compactarea cu vibrații.

„Datorită sistemului său vibratoriu și încărcăturii liniare statice ridicate a tamburului, utilajul creează o forță de compactare mai mare decât a unui utilaj care se bazează doar pe forța gravitațională [pe un sistem non-vibratoriu].”

Potrivit lui Rolf af Klinteberg, „Acest lucru se datorează faptului că o masă în mișcare are viteză, care este convertită în energie în momentul impactului. Acest impact creează o undă de presiune care se propagă în pământ de la suprafață.

Un cilindru compactor vibrator poate fi utilizat pentru toate tipurile de sol, de obicei cu un tambur neted pentru pământuri necoezive sau granulare și un tambur cu crampoane pe pământuri semi-coezive sau coezive.

Lasă efortul în seama tehnologiei

Tehnologia digitală joacă un rol esențial în construcția drumurilor, inclusiv în compactarea pământurilor de fundare.

Caterpillar a încercat, recent, să echilibreze balanța cu o serie de produse digitale, permițând constructorilor să testeze inițial terenul cu tehnologie entry-level, înainte de implementarea completă.

Sistemul Machine Drive Power (MDP) este o tehnologie simplă, dar eficientă de asistență pentru operator, care funcționează pe principiul rezistenței la rulare.

Sistemul de măsurare pe baza valorii scalate de energie, unic la Caterpillar, corelează compactarea cu rezistența la rulare pentru a oferi un indice al gradului de rigiditate al solului. În plus, o opțiune de sistem de cartografiere permite operatorilor să vizualizeze procesul, pe măsură ce acesta avansează.

Rolf af Klinteberg face o analogie simplă pentru a descrie funcționarea de bază a sistemului MDP. „Imaginați-vă că împingeți o roabă plină pe un trotuar de beton”, spune el, „iar apoi pe pământul moale din grădină.”

„Este nevoie de un efort minim pentru a împinge roaba pe o suprafață de beton, dar se impune un efort consistent pentru a o împinge pe pământul afânat din grădină. Acest lucru se datorează faptului că betonul este mai rigid și are o rezistență mai mare la sarcină, susținând ferm roata roabei, mai degrabă decât să se afunde sub greutatea sa.

Sistemul Machine Drive Power (MDP) măsoară cantitatea de putere necesară pentru ca cilindrul compactor de sol să se propulseze la nivelul suprafeței terenului, indicând gradul de rezistență portantă.”

În acest fel, cu valorile de compactare afișate în timp real pe display-ul din cabina utilajului, sistemul MDP poate ajuta operatorii să obțină o compactare uniformă din mai puține treceri, reducând consumul de combustibil, precum și uzura generală a mașinii.

În plus, valorile sunt colectate și documentate de un sistem de mapare ce poate contribui la asigurarea compactării optime în proiectele viitoare.

Sistemul MDP din cabina operatorului este un upgrade inteligent și extrem de simplu al metodelor tradiționale de compactare, care implică, practic, contorizarea numărului de treceri și utilizarea metodelor externe de măsurare, precum  accelerometrele.

Operatorul, ca monitor al procesului

Pentru antreprenorii care doresc să utilizeze o tehnologie mai avansată, Caterpillar oferă Cat Command for Compact, un sistem semiautonom asistat de operator care automatizează procesul de compactare, pe baza setarilor operatorului.

„Sistemul Cat Command controlează viteza, direcția, virajele și sistemul de vibrații al compactorului de sol, pentru a asigura consistența de compactare”, spune Rolf af Klinteberg. Acest sistem se bazează pe numărul de treceri necesare pentru a finaliza compactarea, mai degrabă decât pe o valoare a rigidității solului.

Funcționarea este simplă: operatorul setează zona care trebuie compactată și numărul de treceri; din acel punct, utilajul este semi-autonom.

Operatorul folosește chiar utilajul pentru a delimita suprafața pe care acesta o va compacta – practic, apasă un buton pe monitor pentru a înregistra, înainte de a manevra utilajul de-a lungul liniilor de delimitare.

Singurele setări necesare sunt numărul de treceri, viteza la sol și suprapunerea necesară. Odată ce operatorul rulează programul, sistemul de comandă va controla singur viteza, direcția, virajele și vibrațiile compactorului.

Potrivit lui Rolf af Klinteberg, „Caterpillar a continuat să investească în integrarea straturilor critice în procesul de automatizare, pentru a ajuta clienții să facă față provocărilor pe care le întâmpină și a le asigura succesul în proiecte.”

În momentul de față, tehnologia Cat are avantaje evidente pentru antreprenorii care folosesc prin rotație mai mulți operatori pe o singură zonă de compactare sau care au în echipă operatori mai puțin experimentați. Tehnologia Cat Command for Compact, de exemplu, este concepută pentru a ajuta la menținerea unei compactări uniforme, chiar și atunci când solul necesită mai multe treceri.

În cele din urmă, nivelul de tehnologie și expertiză adus în faza de compactare a terenului, în cadrul unui proiect rutier, este o alegere personală. Cu toate acestea, este de notat faptul că va influența rezultatul final și, implicit, perspectivele pentru proiecte din ce în ce mai reușite în viitor  – la fel cum se întâmplă și în procesului de asfaltare.

Sursa: KHL Content Studio, în colaborare cu experți ai Caterpillar Inc.