Att återvända Arizona motorvägen till Portland cementbetong kan bara bevisa fördelen med att använda diamantslipning som ett alternativ till standardslipning och fyllning. Utsikterna visar att under en 30-årsperiod kommer underhållskostnaderna att minska med 3,9 miljarder USD.
Den här artikeln är baserad på ett webbseminarium som ursprungligen hölls under International Grooving and Grinding Association (IGGA) tekniska konferens i december 2020. Se hela demon nedan.
Invånare i Phoenix-området vill ha jämna, vackra och tysta vägar. Men på grund av explosiv befolkningstillväxt i området och otillräckliga medel för att hänga med, har väglaget i området minskat under det senaste decenniet. Arizona Department of Transportation (ADOT) studerar kreativa lösningar för att underhålla sitt motorvägsnät och tillhandahålla de typer av vägar som allmänheten förväntar sig.
Phoenix är den femte mest folkrika staden i USA, och den växer fortfarande. Stadens 435 mil långa nätverk av vägar och broar underhålls av Arizona Department of Transportation (ADOT) centrala område, varav de flesta består av fyrfiliga motorvägar med ytterligare körfält för höga fordon (HOV). Med en byggbudget på 500 miljoner USD per år genomför regionen vanligtvis 20 till 25 byggprojekt på ett högtrafikerat vägnät varje år.
Arizona har använt betongbeläggningar sedan 1920-talet. Betong kan användas i årtionden och behöver bara underhållas vart 20-25:e år. För Arizona gjorde 40 års framgångsrik erfarenhet att den kunde användas under byggandet av statens stora motorvägar på 1960-talet. På den tiden innebar att asfaltera vägen med betong att man gjorde en avvägning när det gäller vägbuller. Under denna period avslutas betongytan med förtenning (att dra en metallkratta på betongytan vinkelrätt mot trafikflödet), och däck som kör på den förtennade betongen kommer att producera ett bullrigt, sammanhängande gnäll. År 2003, för att lösa bullerproblemet, en 1-in. Asfaltgummifriktionsskikt (AR-ACFC) applicerades ovanpå Portland Cement Concrete (PCC). Detta ger ett konsekvent utseende, tyst ljud och bekväma resor. Att bevara ytan på AR-ACFC har dock visat sig vara en utmaning.
Designlivslängden för AR-ACFC är cirka 10 år. Arizonas motorvägar har nu överskridit sin designlivslängd och åldras. Stratifiering och relaterade frågor ställer till problem för förare och transportministeriet. Även om delaminering vanligtvis bara resulterar i en förlust på cirka 1 tum av vägdjupet (eftersom den 1 tum tjocka gummiasfalten har separerat från betongen nedanför), betraktas delamineringspunkten som ett potthål av den resande allmänheten och betraktas som en allvarlig problem.
Efter att ha testat diamantslipning, nästa generations betongytor och efterbearbetning av betongytan med en slipslip eller mikrofräsning, fastställde ADOT att den längsgående strukturen som erhålls genom diamantslipning ger ett tilltalande manchesterutseende och god körprestanda (som visas av låga IRI) siffror ) och låga bulleremissioner. Randy Everett och Arizona Department of Transportation
Arizona använder International Roughness Index (IRI) för att mäta vägförhållanden, och antalet har minskat. (IRI är ett slags statistisk data för ojämnhet, som nästan universellt används av nationella institutioner som en prestationsindikator för deras beläggningssystem. Ju lägre värde, desto mindre grovhet, vilket är önskvärt). Enligt IRI-mätningar som genomfördes 2010 är 72 % av de mellanstatliga motorvägarna i regionen i gott skick. År 2018 hade denna andel sjunkit till 53 %. Nationella motorvägsvägar visar också en nedåtgående trend. Mätningar 2010 visade att 68 % av vägarna var i gott skick. År 2018 hade denna siffra sjunkit till 35 %.
När kostnaderna ökade – och budgeten inte kunde hänga med – i april 2019 började ADOT leta efter bättre lagringsalternativ än i den tidigare verktygslådan. För beläggningar som fortfarande är i gott skick inom 10 till 15-åriga designlivslängden - och det blir allt viktigare för avdelningen att hålla den befintliga beläggningen i gott skick - inkluderar alternativen spricktätning, spraytätning (applicera en tunn lager av ljus, långsamt stelnad asfaltemulsion), eller reparera enskilda gropar. För beläggningar som överskrider designlivslängden är ett alternativ att slipa bort den försämrade asfalten och lägga en ny gummiasfaltbeläggning. Men på grund av omfattningen av området som behöver repareras visar detta sig vara för kostsamt. Ett annat hinder för en lösning som kräver upprepad slipning av asfaltytan är att sliputrustningen oundvikligen kommer att påverka och skada den underliggande betongen, och förlusten av betongmaterial vid fogarna är särskilt allvarlig.
Vad skulle hända om Arizona återvände till den ursprungliga PCC-ytan? ADOT vet att betongmotorvägarna i staten är designade för att ge långlivad strukturell stabilitet. Avdelningen insåg att om de kunde använda den underliggande PCC för att förbättra dess ursprungliga tandade yta för att bilda en tyst och åkbar väg, kan den reparerade vägen hålla längre och kräva underhåll. Det är också mycket mindre än asfalt.
Som en del av projektet på SR 101 norr om Phoenix har AR-ACFC-skiktet tagits bort, så ADOT installerade fyra testsektioner för att utforska framtida lösningar som kommer att utnyttja befintlig betong samtidigt som den säkerställer jämnhet, tyst körning och bra vägutseende. Avdelningen granskade diamantslipning och Next Generation Concrete Surface (NGCS), en struktur med en kontrollerad jordprofil och övergripande negativ eller nedåtriktad textur, som har utvecklats som en betongbeläggning med särskilt låg ljudnivå. ADOT överväger också att använda en glidande slipmaskin (en process där en maskin styr kullager till vägytan för att förbättra friktionsegenskaperna) eller mikrofräsning för att avsluta betongytan. Efter att ha testat varje metod fastställde ADOT att den längsgående texturen som erhålls genom diamantslipning ger ett tilltalande manchesterutseende samt en bra körupplevelse (som indikeras av det låga IRI-värdet) och lågt ljud. Diamantslipningsprocessen har också visat sig vara skonsam nog för att skydda betongområden, särskilt runt fogarna, som tidigare skadats av fräsning. Diamantslipning är också en kostnadseffektiv lösning.
I maj 2019 beslutade ADOT att diamantslipa en liten del av SR 202 som ligger i det södra området av Phoenix. Den 15 år gamla AR-ACFC-vägen var så lös och skiktad att lösa stenar kastades på vindrutan och förare klagade över att vindrutan skadades av flygande stenar varje dag. Andelen skadeersättningar i denna region är högre än i andra regioner i landet. Trottoaren är också mycket bullrig och svårkörd. ADOT valde diamantfinish för de två högra körfälten längs SR 202 en halv mil lång. De använde en lastskopa för att ta bort det befintliga AR-ACFC-skiktet utan att skada betongen nedanför. Avdelningen testade framgångsrikt denna metod i april när de brainstormade sätt att återvända till PCC-vägen. Efter att projektet avslutats märkte ADOT-representanten att föraren skulle flytta från AR-ACFC-banan till den diamantslipade betongbanan för att uppleva de förbättrade kör- och ljudegenskaperna.
Även om inte alla pilotprojekt har slutförts, indikerar preliminära resultat om kostnader att besparingarna i samband med användningen av betongbeläggning och diamantslipning för att optimera utseende, jämnhet och ljud kan minska underhållet med så mycket som 3,9 miljarder dollar under ett år. Under en 30-årsperiod. Randy Everett och Arizona Department of Transportation
Runt denna tid släppte Maricopa Government Association (MAG) en rapport som bedömer lokalt motorvägsbuller och körbarhet. Rapporten erkänner svårigheten att underhålla vägnätet och fokuserar på vägens bulleregenskaper. En viktig slutsats är att eftersom bullerfördelen med AR-ACFC försvinner så snabbt, bör "diamantmarkbehandling övervägas istället för gummiasfaltbeläggning." En annan samtidig utveckling är ett underhållsupphandlingskontrakt som tillåter diamantslipning. Entreprenören togs in för underhåll och byggnation.
ADOT anser att det är dags att ta nästa steg och planerar att starta ett större diamantslipningsprojekt på SR 202 i februari 2020. Projektet omfattar en fyra mil lång, fyra-fils bred sektion, inklusive sluttande sektioner. Området var för stort för att använda en lastare för att ta bort asfalten, så en fräs användes. Avdelningen kapar remsor i gummiasfalt som fräsentreprenören ska ha som vägledning under fräsningen. Genom att göra det lättare för operatören att se PCC-ytan under locket kan fräsutrustningen justeras och skador på den underliggande betongen minimeras. Den slutliga diamantslipade ytan på SR 202 uppfyller alla ADOT-standarder - den är tyst, slät och attraktiv - jämfört med asfaltytor, var IRI-värdet mycket fördelaktigt på 1920- och 1930-talen. Dessa jämförbara bulleregenskaper kan erhållas eftersom även om den nya AR-ACFC-beläggningen är cirka 5 dB tystare än diamantmarken, när AR-ACFC-beläggningen används i 5 till 9 år, är dess mätresultat jämförbara eller högre. dB-nivån. Inte bara är ljudnivån på den nya SR 202 diamantmarken mycket låg för förare, utan trottoaren genererar också mindre buller i närliggande samhällen.
Framgången med deras tidiga projekt fick ADOT att starta tre andra pilotprojekt för diamantslipning. Diamantslipningen av Loop 101 Price Freeway har slutförts. Diamantslipningen av Loop 101 Pima Freeway kommer att utföras i början av 2021, och bygget av Loop 101 I-17 till 75th Avenue förväntas genomföras under de kommande fem åren. ADOT kommer att spåra prestandan för alla föremål för att kontrollera fogarnas stöd, om betongen har lossnat och underhållet av ljud och åkkvalitet.
Även om inte alla pilotprojekt har slutförts, motiverar de insamlade uppgifterna hittills övervägandet av diamantslipning som ett alternativ till standardslipning och fyllning. De preliminära resultaten av kostnadsutredningen visar att de besparingar som är förknippade med att använda betongbeläggning och diamantslipning för att optimera utseende, jämnhet och ljud kan minska underhållskostnaderna med upp till 3,9 miljarder dollar under en 30-årsperiod.
Genom att använda den befintliga betongbeläggningen i Phoenix kan inte bara underhållsbudgeten utökas och fler vägar hålls i gott skick, utan betongens hållbarhet säkerställer att störningar relaterade till vägunderhåll minimeras. Det viktigaste är att allmänheten kommer att kunna njuta av en jämn och tyst köryta.
Randy Everett är en senior avdelningsadministratör för Department of Transportation i centrala Arizona.
IGGA är en ideell branschorganisation som grundades 1972 av en grupp dedikerade branschfolk, dedikerade till utvecklingen av diamantslipnings- och spårslipningsprocesser för portlandcementbetong och asfaltytor. 1995 gick IGGA med i ett dotterbolag till American Concrete Pavement Association (ACPA), och bildade dagens IGGA/ACPA Concrete Pavement Protection Partnership (IGGA/ACPA CP3). Idag är detta partnerskap en teknisk resurs och industriledare inom global marknadsföring av optimerade beläggningsytor, betongbeläggningsreparation och beläggningsskydd. IGGA:s uppdrag är att bli den ledande teknik- och marknadsföringsresursen för acceptans och korrekt användning av diamantslipning och -spårning, samt PCC-konservering och restaurering.
Posttid: 2021-08-08