El reciclaje de rocas de túneles es un método para procesar los restos de rocas de los túneles hacia otras necesidades utilizables. El más común es para agregados de hormigón o como subbase para la construcción de carreteras. Las trituradoras y cribadoras que se utilizan normalmente en las canteras están estacionadas en el sitio del túnel con el propósito de triturar y cribar los escombros de roca para su uso posterior. La instalación de reciclaje de roca de túnel más grande jamás creada fue para la construcción del Túnel de Base de San Gotardo, que tomó 17 años y terminó en 2016. 1/5 de los escombros de roca excavados para el túnel se reciclaron y se usaron como agregados para el revestimiento de concreto en el interior. el tunel.
En un proyecto de túnel promedio, la roca excavada se considera en su mayoría como desperdicio. En la mayoría de los casos, se regala o se usa en un vertedero. Poner en marcha una instalación para reciclar los escombros de rocas es enormemente caro. Aunque para un proyecto grande, como por ejemplo un túnel de doble barril de más de 20 km, es factible. El túnel de base de San Gotardo era un túnel de 57 km de largo.
Posibilidades
La roca excavada utilizada como agregado de concreto es beneficiosa tanto económica como ambientalmente. Podría generar más valor en comparación con el uso de la roca excavada como relleno sanitario o el llenado de antiguas canteras . Además, la necesidad de transportar agregados podría reducirse significativamente ya que la utilización de la roca podría ubicarse cerca de una instalación de procesamiento y una planta de procesamiento por lotes de concreto. El costo de inversión de esta instalación se reembolsaría a largo plazo, ya que el proyecto estaría cerca de autoabastecerse en agregados de construcción. [1]
Métodos de tunelización
Hay dos tipos principales de tunelización: Drill & Blast (D&B) y Tunnel Boring Machine (TBM). Ambos métodos permiten el reciclaje, si se aprueba la calidad de la roca. Ambos métodos requieren algún tipo de procesamiento. Las tuneladoras crean partículas de roca con cantidades excesivas de finos; este es un problema que afecta la calidad tanto de la subbase como del agregado de concreto. Cuando se utiliza el método de excavación de túneles D&B, las partículas pueden alcanzar hasta 800 mm y hay una fracción mucho más gruesa, demasiado grande para la subbase y el agregado de concreto. La instalación de procesamiento tiene las siguientes opciones para manipular la masa rocosa: reducir el tamaño de la roca, eliminar los finos, reducir el contenido de humedad, agregar grava comercial y arena para mezclarla con los escombros reciclados del túnel.
Proyectos de túneles que tienen roca de túnel reciclada
Para 2018, hay siete proyectos confirmados en todo el mundo que han logrado el reciclaje de roca de túnel (TBM) a nivel industrial. Todos estos proyectos están ubicados en Europa Occidental y en hard rock. El hormigón se ha utilizado como hormigón proyectado o como elementos de hormigón en la construcción de túneles TBM .
Proyecto | País | Año | Km | Millones de toneladas (métrico) | Reciclaje[%] | Diámetro (mm) | Referencia |
---|---|---|---|---|---|---|---|
Zugwald | Suiza | NA- 1998 | 9.5 | 1.2 | dieciséis% | > 16 | [2] |
Túnel de base del San Gotardo | Suiza | 1999-2016 | 57,1 | 28,7 | 23% | > 0 | [3] |
Koralm KAT2 | Austria | 2013-2023 | 21 | 8,6 | 17% | > 16 | [4] |
Línea de follo | Noruega | 2016-2021 | 19,5 | 9 | 10% * | > 20 | [5] [6] |
Lötschberg | Suiza | 1999-2007 | 34,6 | dieciséis | 29,1% | > 0 | [7] |
Linthal | Suiza | 2010-2015 | 3,7 | 1 | 100% | > 0 | [8] |
Nant de Drance | Suiza | 2008-2016 | 5.5 | 1,14 | 25% | > 0 |
Conclusión
Según los datos de la tabla anterior, en promedio es posible reciclar el 20% de los escombros del túnel. La razón del bajo porcentaje de material reciclado se debe en gran parte a la gran parte de relleno que se crea durante la perforación. En las recetas de hormigón industrial no hay necesidad de todo este relleno, ya que destruiría el flujo del hormigón en su estado fresco.
Procesamiento de escombros de túneles en agregados
Aplastante
El papel principal en el procesamiento de la roca del túnel es triturar las rocas en tamaños más pequeños. La trituración de rocas se divide en dos métodos basados en la compresión o el impacto que dan como resultado diferentes tipos de fragmentación del material. Las trituradoras se utilizan en la industria de agregados y minerales y también se pueden dividir en plantas estacionarias y móviles. La configuración de las trituradoras, el tamaño de alimentación y las velocidades juegan un papel importante en la producción de agregados de construcción de alta calidad . [9] En una determinada etapa de la trituración , el material rocoso se fragmenta en granos de minerales libres como, por ejemplo, minerales libres de Mica o Cuarzo . En la Figura siguiente, se enumeran los diferentes tipos de trituradoras. Para la cubificación de la roca, el impactador de eje vertical (VSI) es una trituradora adecuada. La tecnología permite que las rocas choquen entre sí y se dividan en las líneas de división naturales. Esto es favorable tanto para la subbase como para el agregado de concreto.
Poner en pantalla
En la máquina perforadora de túneles (TBM) , el cribado mecánico de túneles (cribador de raspado) es normalmente la primera etapa del procesamiento de la roca del túnel. El cribador elimina las partículas de roca de menos de 16 o 20 mm de diámetro. Esto es para eliminar las altas cantidades de finos que se crean cuando la tuneladora excava en roca dura. Demasiados finos en los agregados de concreto no son deseados.
Clasificación y deshidratación
Si un proyecto de túnel desea crear agregados de concreto en fracciones de 0/8 mm o 0/4 mm, se requiere una instalación de procesamiento más avanzada. La clasificación cubre el control de tamaño de partículas <1 mm. Las cribadoras y trituradoras convencionales no son aplicables por debajo de este tamaño. [10] Se puede utilizar una variedad de métodos para la clasificación, aunque todos se basan en ciertos fundamentos. Estos utilizan la fuerza gravitacional natural y el comportamiento correspondiente de las partículas para separar las partículas en fracciones o dividir un líquido de las partículas (deshidratación / clarificación). Un tipo de clasificador es el clasificador de aire . La precisión de la clasificación será importante ya que los agregados de concreto tienen límites de acuerdo con la distribución del tamaño de las partículas (clasificación) en el relleno (materiales) en la fracción de arena. [11] Las partículas en este rango de tamaño también tienden a agruparse. Estos fenómenos se denominan aglomeración y son desafortunados en términos de dosificación de hormigón. La eliminación de los finos a menudo se realiza con agua involucrada, esto requiere una planta de tratamiento de agua para limpiar el agua. Esto se puede hacer con tanques de sedimentación y filtros prensa , que requieren bastante espacio. El agua que se limpia puede volver a eliminar más finos de la roca del túnel y el ciclo es continuo.
Creando hormigón con áridos reciclados
El reciclaje de roca para producir agregado de concreto es un procedimiento complejo y requerirá un laboratorio en el lugar del proyecto del túnel. El agregado de concreto tiene un requisito estricto que debe ser probado, esto puede requerir en algunos casos entre 5 y 15 pruebas de laboratorio diferentes, en cuanto a resistencia mecánica, clasificación e impurezas.
Los requisitos del agregado de la roca del túnel se prueban y miden al mismo nivel que el agregado de concreto de las canteras.
Debido a la variación del flujo de agua a través de un macizo rocoso, normalmente no se sabe con certeza cuál será el contenido de humedad del material rocoso. Esto debe medirse porque afectará el agua libre agregada durante la mezcla del concreto, un alto contenido de humedad requerirá que se agregue menos agua libre.
Roca | Medición |
---|---|
Fuerza | - Índice de carga puntual - Consumo de energía requerido por TBM |
Calificación | Analisis granulometrico |
Triturabilidad / Desgaste | LCPC Micro-Deval |
Fragmentación | Abrasión de Los Ángeles (mecánica) |
Forma | Índice de descamación Índice de alargamiento |
Impurezas | Reacción álcali-sílice contenido de mica shist Contenido de azufre contenido de humedad |
Referencias
- ^ https://brage.bibsys.no/xmlui/handle/11250/2454109
- ^ Materialbewirtschaftung Zugwald-Tunnel 1987. 2001, Amberg Ingenieurbüro
- ^ H. Ehrbar, LR Gruber y A. Sala, Tunneling the Gotthard, Capítulo 8. 2016, Esslingen, Suiza: Sociedad suiza de tunelización
- ^ H. Wagner, La aplicación exitosa de diferentes métodos de excavación en el ejemplo de los lotes de túneles de Koralm KAT1 y KAT2. Ferrocarriles Federales de Austria.
- ^ "Innovación" . AGJV.
- ^ https://brage.bibsys.no/xmlui/bitstream/id/321874/Follobanen_st%C3%B8rst%20urban%20utfordrende%20raskere.pdf
- ^ A. Delisio, J. Zhao y EHH, Análisis y predicción del rendimiento de la tuneladora en condiciones de rocas en bloque en el túnel base de Lötschberg. 2012.
- ^ B. Raderbauer y A. Wyss, Material de excavación de túneles como recurso para plantas de energía subterráneas y construcciones de presas de hormigón. 2014
- ^ Rothery, Ken; Mellor, Steve (2007). Trituración y cribado . Instituto de Canteras. ISBN 9780953800360.
- ^ [1]
- ^ [2]