Повернення автомагістралі Арізона до портландцементного бетону може просто підтвердити переваги використання алмазного шліфування як альтернативи стандартному шліфуванню та заповненню. Прогноз показує, що протягом 30 років витрати на технічне обслуговування скоротяться на 3,9 мільярда доларів США.
Ця стаття заснована на вебінарі, який спочатку проводився під час технічної конференції Міжнародної асоціації обробки канавок і шліфування (IGGA) у грудні 2020 року. Перегляньте повну демонстрацію нижче.
Мешканці району Фенікс хочуть рівних, красивих і тихих доріг. Однак через різке зростання чисельності населення в цьому районі та недостатню кількість коштів, стан доріг у цьому районі погіршився протягом останнього десятиліття. Департамент транспорту штату Арізона (ADOT) вивчає креативні рішення для підтримки своєї мережі автомагістралей і забезпечення типів доріг, яких очікує громадськість.
Фінікс є п'ятим за чисельністю населення містом у Сполучених Штатах, і воно продовжує зростати. 435-мильну мережу доріг і мостів міста обслуговує центральний район Департаменту транспорту Арізони (ADOT), більшість з яких складається з чотирисмугових автомагістралей з додатковими смугами для транспортних засобів з великою кількістю транспортних засобів (HOV). З бюджетом будівництва в 500 мільйонів доларів США на рік регіон зазвичай виконує від 20 до 25 будівельних проектів на інтенсивній дорожній мережі щороку.
Арізона використовує бетонні тротуари з 1920-х років. Бетон можна використовувати десятиліттями і потребує обслуговування лише кожні 20-25 років. Для Арізони 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 шуму дороги. У цей період виконується лудіння бетонної поверхні (перетягування металевими граблями по бетонній поверхні перпендикулярно транспортному потоку), а шини, що їдуть по лудженому бетону, будуть видавати гучне, зв'язне скиглиння. У 2003 році, щоб вирішити проблему шуму, 1-in. Гумовий фрикційний шар асфальту (AR-ACFC) було нанесено поверх портландцементного бетону (PCC). Це забезпечує незмінний зовнішній вигляд, тихий звук і комфортну подорож. Однак збереження поверхні AR-ACFC виявилося складним завданням.
Розрахунковий термін служби AR-ACFC становить приблизно 10 років. Автомагістралі Арізони перевищили свій проектний термін експлуатації та старіють. Стратифікація та пов’язані з нею проблеми створюють проблеми для водіїв та Міністерства транспорту. Хоча розшарування зазвичай призводить лише до втрати приблизно 1 дюйма глибини дороги (оскільки гумовий асфальт товщиною 1 дюйм відокремився від бетону під ним), місце розшарування розцінюється мандрівниками як вибоїна та розглядається як серйозна проблема.
Після тестування алмазного шліфування, бетонних поверхонь наступного покоління та фінішної обробки бетонної поверхні за допомогою шліфувальної машини або мікрофрезерування, ADOT визначив, що поздовжня текстура, отримана алмазним шліфуванням, забезпечує приємний вельветовий вигляд і хороші робочі характеристики (як показано низькими показниками IRI). ) і низький рівень шуму. Ренді Еверетт і Департамент транспорту Арізони
Арізона використовує Міжнародний індекс шорсткості (IRI) для вимірювання стану доріг, і ця цифра зменшується. (IRI — це різновид статистичних даних шорсткості, які майже повсюдно використовуються національними установами як індикатор ефективності їхньої системи управління дорожнім покриттям. Чим менше значення, тим менша шорсткість, що є бажаним). Згідно з вимірюваннями IRI, проведеними в 2010 році, 72% міждержавних доріг в регіоні знаходяться в хорошому стані. До 2018 року ця частка впала до 53%. Маршрути національної системи автомобільних доріг також демонструють тенденцію до зниження. Заміри 2010 року показали, що 68% доріг були в хорошому стані. До 2018 року ця цифра впала до 35%.
У квітні 2019 року, коли витрати зросли, а бюджет не витримав, компанія ADOT почала шукати кращі варіанти зберігання, ніж у попередньому наборі інструментів. Для тротуарів, які все ще знаходяться в хорошому стані протягом 10-15-річного вікна розрахункового терміну експлуатації, і для департаменту стає все більш важливим підтримувати існуюче покриття в хорошому стані, варіанти включають ущільнення тріщин, ущільнення розпиленням (нанесення тонкого покриття шар легкої, повільно твердої асфальтової емульсії), або ремонт окремих вибоїн. Для тротуарів, термін служби яких перевищує проектний, одним із варіантів є шліфування зношеного асфальту та укладання нового гумоасфальтного покриття. Однак через масштаби площі, яку необхідно відремонтувати, це виявляється надто дорогим. Ще одна перешкода для будь-якого рішення, яке потребує повторного шліфування асфальтової поверхні, полягає в тому, що шліфувальне обладнання неминуче впливатиме та пошкоджуватиме бетон, що лежить під ним, а втрата бетонного матеріалу на стиках є особливо серйозною.
Що станеться, якщо Арізона повернеться на початкову поверхню PCC? ADOT знає, що бетонні автомагістралі в штаті розроблені таким чином, щоб забезпечити структурну стабільність протягом тривалого терміну служби. У департаменті зрозуміли, що якби вони могли використати базовий PCC для покращення початкової зубчастої поверхні, щоб створити тиху та зручну для їзди дорогу, відремонтована дорога могла б прослужити довше та вимагати технічного обслуговування. Це теж набагато менше асфальту.
У рамках проекту на SR 101 на північ від Фенікса було видалено шар AR-ACFC, тому ADOT встановив чотири тестові секції, щоб дослідити майбутні рішення, які використовуватимуть існуючий бетон, забезпечуючи плавність, тиху їзду та гарний вигляд дороги. Департамент переглянув алмазне шліфування та бетонну поверхню наступного покоління (NGCS), текстуру з контрольованим профілем ґрунту та загальною негативною текстурою або текстурою, яка була спрямована вниз, яка була розроблена як бетонне покриття з особливо низьким рівнем шуму. ADOT також розглядає можливість використання ковзаючої шліфувальної машини (процес, під час якого машина спрямовує шарикопідшипники до поверхні дороги для покращення характеристик тертя) або мікрофрезерування для обробки бетонної поверхні. Після тестування кожного методу ADOT визначила, що поздовжня текстура, отримана алмазним шліфуванням, забезпечує приємний вельветовий вигляд, а також хороші враження від їзди (на що вказує низьке значення IRI) і низький рівень шуму. Процес алмазного шліфування також виявився достатньо щадним для захисту бетонних ділянок, особливо навколо швів, які раніше були пошкоджені фрезеруванням. Алмазне шліфування також є економічно ефективним рішенням.
У травні 2019 року ADOT вирішила відшліфувати невелику ділянку SR 202, розташовану в південній частині Фінікса. 15-річна дорога AR-ACFC була настільки рихлою та шаруватою, що на лобове скло було кинуто каміння, а водії скаржилися, що лобове скло щодня пошкоджується камінням, що летить. Частка позовів про збитки в цьому регіоні вища, ніж в інших регіонах країни. На тротуарі також дуже шумно і важко проїхати. Компанія ADOT вибрала обробку з алмазним покриттям для двох правих смуг уздовж SR 202 довжиною півмилі. Вони використовували ковш навантажувача, щоб видалити існуючий шар AR-ACFC, не пошкоджуючи бетон під ним. Департамент успішно випробував цей метод у квітні, коли вони обмірковували шляхи повернення на дорогу PCC. Після завершення проекту представник ADOT помітив, що водій переміститься зі смуги AR-ACFC на смугу з алмазним шліфуванням, щоб відчути покращені характеристики їзди та звуку.
Хоча не всі пілотні проекти були завершені, попередні висновки щодо витрат показують, що економія, пов’язана з використанням бетонного покриття та алмазного шліфування для оптимізації зовнішнього вигляду, гладкості та звуку, може скоротити витрати на технічне обслуговування на цілих 3,9 мільярда доларів США за рік. Протягом 30 років. Ренді Еверетт і Департамент транспорту Арізони
Приблизно в цей час Урядова асоціація Марікопа (MAG) опублікувала звіт про оцінку шуму місцевого шосе та керованості. У звіті визнається складність утримання дорожньої мережі та зосереджується на шумових характеристиках дороги. Ключовий висновок полягає в тому, що оскільки шумова перевага AR-ACFC зникає так швидко, «слід розглянути питання про обробку алмазним ґрунтом замість покриття гумовим асфальтом». Ще одна одночасна розробка – контракт на закупівлю технічного обслуговування, який дозволяє алмазне шліфування. Підрядник був залучений для технічного обслуговування та будівництва.
ADOT вважає, що настав час зробити наступний крок, і планує розпочати більш масштабний проект із шліфування алмазів на SR 202 у лютому 2020 року. Проект охоплює ділянку довжиною чотири милі та шириною в чотири смуги, включно з похилими ділянками. Ділянка була занадто великою, щоб використовувати навантажувач для зняття асфальту, тому використовували фрезу. Відділ нарізає стрічки гумового асфальту для використання підрядником у якості орієнтира під час фрезерування. Завдяки тому, що оператору легше бачити поверхню PCC під кришкою, фрезерне обладнання можна налаштувати та звести до мінімуму пошкодження бетону, що лежить під ним. Остаточна алмазно-шліфована поверхня SR 202 відповідає всім стандартам ADOT — вона тиха, гладка та приваблива — у порівнянні з асфальтовими поверхнями значення IRI було дуже сприятливим у 1920-х і 1930-х роках. Ці порівняльні шумові характеристики можна отримати, тому що, незважаючи на те, що нове покриття AR-ACFC приблизно на 5 дБ тихіше, ніж алмазне покриття, коли тротуар AR-ACFC використовується від 5 до 9 років, результати його вимірювань є порівнянними або вищими за рівнем дБ. Мало того, що рівень шуму від нового алмазного ґрунту SR 202 є дуже низьким для водіїв, але тротуар також створює менше шуму в сусідніх громадах.
Успіх їхніх перших проектів спонукав ADOT розпочати три інші пілотні проекти зі шліфування алмазів. Завершено алмазне шліфування Loop 101 Price Freeway. Алмазне шліфування автостради Loop 101 Pima буде виконано на початку 2021 року, а будівництво петлі 101 I-17 до 75-ї авеню, як очікується, буде здійснено протягом наступних п’яти років. ADOT відстежуватиме роботу всіх елементів, щоб перевірити опору з’єднань, чи не відшаровувався бетон, а також підтримку звуку та якості їзди.
Хоча не всі пілотні проекти були завершені, зібрані на даний момент дані виправдовують розгляд алмазного шліфування як альтернативи стандартному шліфуванню та наповнюванню. Попередні результати дослідження витрат показують, що економія, пов’язана з використанням бетонного покриття та алмазного шліфування для оптимізації зовнішнього вигляду, гладкості та звуку, може знизити витрати на технічне обслуговування до 3,9 мільярдів доларів США протягом 30-річного періоду.
Використовуючи існуюче бетонне покриття у Фініксі, можна не тільки збільшити бюджет на технічне обслуговування та підтримувати більше доріг у хорошому стані, але й довговічність бетону гарантує мінімізацію збоїв, пов’язаних з утриманням доріг. Найважливіше те, що публіка зможе насолоджуватися гладкою та тихою дорогою.
Ренді Еверетт — старший адміністратор відділу Департаменту транспорту Центральної Арізони.
IGGA – це некомерційна торгова асоціація, заснована в 1972 році групою відданих своїй справі професіоналів галузі, яка займається розробкою процесів алмазного шліфування та канавок для портландцементних бетонних і асфальтових поверхонь. У 1995 році IGGA приєдналася до філії Американської асоціації бетонних тротуарів (ACPA), утворивши сьогоднішнє партнерство IGGA/ACPA Concrete Pavement Protection Partnership (IGGA/ACPA CP3). Сьогодні це партнерство є технічним ресурсом і лідером у галузі глобального маркетингу оптимізованих поверхонь тротуарів, ремонту бетонних покриттів і захисту тротуарів. Місія IGGA полягає в тому, щоб стати провідним технологічним і рекламним ресурсом для прийняття та правильного використання алмазного шліфування та нарізання канавок, а також збереження та відновлення PCC.
Час публікації: 08 вересня 2021 р