Повернення до використання портландцементного бетону на автомагістралі Аризони може довести перевагу використання алмазного шліфування як альтернативи стандартному шліфуванню та заповненню. Прогноз показує, що протягом 30-річного періоду витрати на технічне обслуговування скоротяться на 3,9 мільярда доларів США.
Ця стаття базується на вебінарі, який вперше відбувся під час технічної конференції Міжнародної асоціації з обробки канавок та шліфування (IGGA) у грудні 2020 року. Перегляньте повну демонстрацію нижче.
Мешканці району Фінікса хочуть мати рівні, красиві та тихі дороги. Однак через стрімке зростання населення в цьому районі та недостатнє фінансування для підтримки належного стану доріг, стан доріг у цьому районі погіршується протягом останнього десятиліття. Департамент транспорту Аризони (ADOT) вивчає креативні рішення для підтримки своєї мережі автомагістралей та забезпечення тих типів доріг, яких очікує громадськість.
Фінікс є п'ятим за чисельністю населення містом у Сполучених Штатах, і воно продовжує зростати. 435-мильна мережа доріг і мостів міста обслуговується центральним районом Департаменту транспорту Аризони (ADOT), більша частина якого складається з чотирисмугових автомагістралей з додатковими смугами для транспортних засобів з високим рівнем руху (HOV). З бюджетом будівництва в 500 мільйонів доларів США на рік, регіон зазвичай виконує від 20 до 25 будівельних проектів на дорожній мережі з високим рівнем руху щороку.
В Аризоні бетонні покриття використовуються з 1920-х років. Бетон можна використовувати десятиліттями, і його обслуговування потребує лише кожні 20-25 років. Для Аризони 40 років успішного досвіду дозволили використовувати його під час будівництва головних автомагістралей штату в 1960-х роках. У той час мощення дороги бетоном означало компроміс з точки зору дорожнього шуму. У цей період бетонну поверхню обробляють луженням (протягування металевими граблями по бетонній поверхні перпендикулярно до потоку транспорту), і шини, що їздять по лудженому бетону, видають гучний, зв'язний свист. У 2003 році, щоб вирішити проблему шуму, поверх портландцементного бетону (PCC) було нанесено 1-дюймовий шар фрикційного асфальтобетону з гуми (AR-ACFC). Це забезпечує стабільний зовнішній вигляд, тихий звук і комфортну їзду. Однак збереження поверхні AR-ACFC виявилося складним завданням.
Розрахунковий термін служби AR-ACFC становить приблизно 10 років. Автомагістралі Аризони вже перевищили свій розрахунковий термін служби та старіють. Розшарування та пов'язані з ним проблеми створюють проблеми для водіїв та Міністерства транспорту. Хоча розшарування зазвичай призводить до втрати лише близько 1 дюйма глибини дороги (оскільки гумовий асфальт товщиною 1 дюйм відокремився від бетону знизу), місце розшарування розглядається пасажирами як вибоїна та вважається серйозною проблемою.
Після випробування алмазного шліфування, бетонних поверхонь наступного покоління та обробки бетонної поверхні за допомогою шліфувальної машини або мікрофрезерування, ADOT визначив, що поздовжня текстура, отримана алмазним шліфуванням, забезпечує приємний вельветовий вигляд та хороші ходові характеристики (як показано низькими показниками IRI) та низький рівень шуму. Ренді Еверетт та Департамент транспорту Аризони
Аризона використовує Міжнародний індекс шорсткості (IRI) для вимірювання стану доріг, і це число зменшується. (IRI – це різновид статистичних даних про шорсткість, який майже повсюдно використовується національними установами як показник ефективності їхньої системи управління дорожнім покриттям. Чим нижче значення, тим менша шорсткість, що є бажаним). Згідно з вимірюваннями IRI, проведеними у 2010 році, 72% міжштатних автомагістралей у регіоні перебувають у хорошому стані. До 2018 року ця частка впала до 53%. Маршрути національної системи автомагістралей також демонструють тенденцію до зниження. Вимірювання у 2010 році показали, що 68% доріг перебувають у хорошому стані. До 2018 року це число знизилося до 35%.
Оскільки витрати зростали, а бюджет не міг встигати за цим, у квітні 2019 року ADOT почав шукати кращі варіанти зберігання, ніж у попередньому наборі інструментів. Для дорожніх покриттів, які все ще перебувають у хорошому стані протягом 10-15 років проектного терміну служби, а для департаменту стає все більш важливим підтримувати існуюче покриття в хорошому стані, варіанти включають герметизацію тріщин, герметизацію напиленням (нанесення тонкого шару легкої, повільно затвердіючої асфальтової емульсії) або ремонт окремих вибоїн. Для дорожніх покриттів, термін служби яких перевищує проектний, одним із варіантів є шліфування пошкодженого асфальту та укладання нового гумоасфальтового покриття. Однак через розмір ділянки, яку потрібно відремонтувати, це виявляється занадто дорогим. Ще однією перешкодою для будь-якого рішення, яке вимагає повторного шліфування асфальтової поверхні, є те, що шліфувальне обладнання неминуче вплине та пошкодить нижній бетон, а втрата бетонного матеріалу в місцях стиків є особливо серйозною.
Що станеться, якщо Аризона повернеться до оригінального покриття з полімерного коксу (PCC)? ADOT знає, що бетонні автомагістралі в штаті розроблені для забезпечення довговічної структурної стабільності. Департамент зрозумів, що якби вони могли використовувати нижній PCC для покращення його оригінальної зубчастої поверхні, щоб утворити тиху та зручну для їзди дорогу, відремонтована дорога могла б прослужити довше та потребувати обслуговування. Вона також набагато дешевша за асфальт.
В рамках проекту на SR 101 на північ від Фінікса шар AR-ACFC було видалено, тому ADOT встановив чотири тестові секції для дослідження майбутніх рішень, які використовуватимуть існуючий бетон, забезпечуючи водночас плавність, тиху їзду та гарний зовнішній вигляд дороги. Департамент розглянув алмазне шліфування та бетонну поверхню наступного покоління (NGCS) – текстуру з контрольованим профілем ґрунту та загальною негативною або спрямованою вниз текстурою, яка була розроблена як особливо тихе бетонне покриття. ADOT також розглядає можливість використання ковзного шліфувального верстата (процес, в якому машина направляє кулькові підшипники на поверхню дороги для покращення характеристик тертя) або мікрофрезерування для обробки бетонної поверхні. Після тестування кожного методу ADOT визначив, що поздовжня текстура, отримана алмазним шліфуванням, забезпечує приємний вельветовий вигляд, а також хороші враження від їзди (про що свідчить низьке значення IRI) та низький рівень шуму. Процес алмазного шліфування також виявився достатньо дбайливим для захисту бетонних ділянок, особливо навколо стиків, які раніше були пошкоджені фрезеруванням. Алмазне шліфування також є економічно ефективним рішенням.
У травні 2019 року ADOT вирішив провести алмазне шліфування невеликої ділянки дороги SR 202, розташованої в південній частині Фінікса. 15-річна дорога AR-ACFC була настільки пухкою та шаруватою, що на лобове скло кидалося вільне каміння, а водії щодня скаржилися на пошкодження лобового скла летючим камінням. Частка претензій щодо збитків у цьому регіоні вища, ніж в інших регіонах країни. Тротуар також дуже шумний і важкий для проїзду. ADOT обрав алмазне шліфування для двох правих смуг руху вздовж SR 202 довжиною півмилі. Вони використали ківш навантажувача, щоб видалити існуючий шар AR-ACFC, не пошкоджуючи бетон під ним. Департамент успішно випробував цей метод у квітні, коли шукав способи повернення на дорогу PCC. Після завершення проекту представник ADOT помітив, що водій переїжджав зі смуги AR-ACFC на смугу з алмазним шліфуванням бетону, щоб відчути покращені характеристики їзди та шуму.
Хоча не всі пілотні проекти завершено, попередні результати щодо витрат свідчать про те, що економія, пов'язана з використанням бетонного покриття та алмазного шліфування для оптимізації зовнішнього вигляду, гладкості та звуку, може зменшити витрати на технічне обслуговування на цілих 3,9 мільярда доларів на рік. Протягом 30-річного періоду. Ренді Еверетт та Департамент транспорту Аризони
Приблизно в цей час Асоціація уряду Марікопи (MAG) опублікувала звіт про оцінку місцевого шуму та прохідності автомагістралей. У звіті визнається складність обслуговування дорожньої мережі та зосереджена увага на шумових характеристиках дороги. Ключовий висновок полягає в тому, що оскільки шумова перевага AR-ACFC зникає так швидко, «слід розглянути можливість алмазної обробки ґрунту замість гумоасфальтового покриття». Ще одним одночасним розвитком є контракт на закупівлю робіт з технічного обслуговування, який дозволяє алмазне шліфування. Підрядника було залучено для технічного обслуговування та будівництва.
ADOT вважає, що настав час зробити наступний крок, і планує розпочати масштабніший проект алмазного шліфування на SR 202 у лютому 2020 року. Проект охоплює ділянку довжиною чотири милі та шириною чотири смуги, включаючи похилі ділянки. Ділянка була занадто великою, щоб використовувати навантажувач для видалення асфальту, тому було використано фрезерну машину. Відділ нарізає смужки гумового асфальту, які підрядник з фрезерування використовує як орієнтир під час процесу фрезерування. Завдяки тому, що оператору легше бачити поверхню PCC під покриттям, фрезерне обладнання можна регулювати, а пошкодження підстилаючого бетону мінімізувати. Остаточна алмазно-шліфована поверхня SR 202 відповідає всім стандартам ADOT – вона тиха, гладка та приваблива – порівняно з асфальтовими поверхнями, значення IRI було дуже сприятливим у 1920-х та 1930-х роках. Ці порівнянні шумові характеристики можна отримати, оскільки, хоча нове покриття AR-ACFC приблизно на 5 дБ тихіше, ніж алмазне шліфування, коли покриття AR-ACFC використовується протягом 5-9 років, результати його вимірювань порівнянні або вищі за рівень у дБ. Рівень шуму нового алмазного майданчика SR 202 не тільки дуже низький для водіїв, але й тротуар також створює менше шуму в сусідніх населених пунктах.
Успіх їхніх ранніх проектів спонукав ADOT розпочати ще три пілотні проекти алмазного шліфування. Алмазне шліфування автостради Loop 101 Price Freeway завершено. Алмазне шліфування автостради Loop 101 Pima Freeway буде проведено на початку 2021 року, а будівництво автостради Loop 101 I-17 до 75-ї авеню очікується протягом наступних п'яти років. ADOT відстежуватиме роботу всіх елементів, щоб перевірити опору стиків, чи не відшаровувався бетон, а також підтримку звуку та якості їзди.
Хоча не всі пілотні проекти завершено, зібрані на сьогодні дані виправдовують розгляд алмазного шліфування як альтернативи стандартному шліфуванню та заповненню. Попередні результати дослідження витрат показують, що економія, пов'язана з використанням бетонного покриття та алмазного шліфування для оптимізації зовнішнього вигляду, гладкості та звуку, може зменшити витрати на обслуговування до 3,9 мільярда доларів протягом 30-річного періоду.
Використовуючи існуюче бетонне покриття у Фініксі, можна не лише збільшити бюджет на обслуговування та підтримувати більше доріг у хорошому стані, але й завдяки довговічності бетону мінімізувати перебої, пов'язані з обслуговуванням доріг. Найголовніше, що громадськість зможе насолоджуватися гладкою та тихою дорожньою поверхнею.
Ренді Еверетт — старший адміністратор відділу Департаменту транспорту Центральної Аризони.
IGGA – це некомерційна торгова асоціація, заснована в 1972 році групою відданих своїй справі фахівців галузі, що займається розробкою процесів алмазного шліфування та нарізання канавок для портландцементних бетонних та асфальтових поверхонь. У 1995 році IGGA приєдналася до філії Американської асоціації бетонних покриттів (ACPA), утворивши сьогоднішнє Партнерство IGGA/ACPA із захисту бетонних покриттів (IGGA/ACPA CP3). Сьогодні це партнерство є технічним ресурсом та лідером галузі у світовому маркетингу оптимізованих поверхонь дорожніх покриттів, ремонту бетонних покриттів та захисту дорожніх покриттів. Місія IGGA – стати провідним технологічним та просувальним ресурсом для прийняття та правильного використання алмазного шліфування та нарізання канавок, а також для збереження та відновлення PCB.
Час публікації: 08 вересня 2021 р.