At returnere Arizona-motorvejen til Portland cementbeton kan blot bevise fordelen ved at bruge diamantslibning som et alternativ til standardslibning og -fyldning. Udsigterne viser, at over en 30-årig periode vil vedligeholdelsesomkostningerne blive reduceret med USD 3,9 mia.
Denne artikel er baseret på et webinar, der oprindeligt blev afholdt under International Grooving and Grinding Association (IGGA) tekniske konference i december 2020. Se hele demoen nedenfor.
Beboere i Phoenix-området ønsker glatte, smukke og rolige veje. Men på grund af eksplosiv befolkningstilvækst i området og utilstrækkelige midler til at følge med, har vejforholdene i området været faldende i det seneste årti. Arizona Department of Transportation (ADOT) studerer kreative løsninger for at vedligeholde sit motorvejsnetværk og levere de vejtyper, som offentligheden forventer.
Phoenix er den femte mest folkerige by i USA, og den vokser stadig. Byens 435-mile netværk af veje og broer vedligeholdes af Arizona Department of Transportation (ADOT) centrale område, hvoraf det meste består af fire-sporede motorveje med yderligere high-vehicle-vehicle (HOV) baner. Med et anlægsbudget på 500 millioner USD om året udfører regionen typisk 20 til 25 anlægsprojekter på et stærkt trafikeret vejnet hvert år.
Arizona har brugt betonbelægninger siden 1920'erne. Beton kan bruges i årtier og skal kun vedligeholdes hvert 20.-25. år. For Arizona gjorde 40 års succesrig erfaring det muligt at bruge det under konstruktionen af statens store motorveje i 1960'erne. Dengang betød belægning af vejen med beton, at man gjorde en afvejning i forhold til vejstøj. I denne periode afsluttes betonoverfladen ved fortinning (hvis man trækker en metalrive på betonoverfladen vinkelret på trafikstrømmen), og dæk, der kører på den fortinnede beton, vil frembringe en støjende, sammenhængende klyngen. I 2003 blev der for at løse støjproblemet en 1-in. Asfaltgummifriktionslag (AR-ACFC) blev påført oven på Portland Cementbeton (PCC). Dette giver et ensartet udseende, stille lyd og behagelig rejse. Det har dog vist sig at være en udfordring at bevare overfladen af AR-ACFC.
Designlevetiden for AR-ACFC er cirka 10 år. Arizonas motorveje har nu overskredet deres designlevetid og ældes. Stratificering og relaterede spørgsmål giver problemer for chauffører og transportministeriet. Selvom delaminering normalt kun resulterer i et tab på ca. 1 tomme af vejdybden (fordi den 1 tomme tykke gummiasfalt er adskilt fra betonen nedenfor), betragtes delamineringspunktet som et hullet af den rejsende og betragtes som et alvorligt problem.
Efter at have testet diamantslibning, næste generation af betonoverflader og efterbehandling af betonoverfladen med en slibemaskine eller mikrofræsning, fastslog ADOT, at den langsgående tekstur opnået ved diamantslibning giver et behageligt fløjlsfiberudseende og en god køreevne (som vist ved lave IRI) tal ) og lav støjemission. Randy Everett og Arizona Department of Transportation
Arizona bruger International Roughness Index (IRI) til at måle vejforhold, og antallet har været faldende. (IRI er en slags statistiske ruhedsdata, som næsten universelt bruges af nationale institutioner som en præstationsindikator for deres belægningsstyringssystem. Jo lavere værdi, jo mindre ruhed, hvilket er ønskeligt). Ifølge IRI-målinger udført i 2010 er 72 % af de mellemstatslige motorveje i regionen i god stand. I 2018 var denne andel faldet til 53 %. Nationale motorvejsruter viser også en nedadgående tendens. Målinger i 2010 viste, at 68 % af vejene var i god stand. I 2018 var dette tal faldet til 35 %.
Da omkostningerne steg – og budgettet ikke kunne følge med – begyndte ADOT i april 2019 at lede efter bedre opbevaringsmuligheder end i den tidligere værktøjskasse. For belægninger, der stadig er i god stand inden for det 10 til 15-årige designlivsvindue - og det bliver mere og mere vigtigt for afdelingen at holde den eksisterende belægning i god stand - omfatter mulighederne revneforsegling, sprayforsegling (påføring af en tynd lag af lys, langsomt størknet asfaltemulsion), eller reparer individuelle huller. For belægninger, der overskrider designlevetiden, er en mulighed at slibe den forringede asfalt af og lægge en ny gummiasfaltbelægning. Men på grund af omfanget af det område, der skal repareres, viser det sig at være for dyrt. En anden hindring for enhver løsning, der kræver gentagen slibning af asfaltoverfladen, er, at slibeudstyret uundgåeligt vil påvirke og beskadige den underliggende beton, og tabet af betonmateriale ved fugerne er særligt alvorligt.
Hvad ville der ske, hvis Arizona vendte tilbage til den oprindelige PCC-overflade? ADOT ved, at betonmotorvejene i staten er designet til at give strukturel stabilitet med lang levetid. Afdelingen indså, at hvis de kunne bruge den underliggende PCC til at forbedre dens oprindelige tandoverflade til at danne en stille og køreklar vej, kunne den reparerede vej holde længere og kræve vedligeholdelse. Det er også meget mindre end asfalt.
Som en del af projektet på SR 101 nord for Phoenix er AR-ACFC-laget blevet fjernet, så ADOT installerede fire testsektioner for at udforske fremtidige løsninger, der vil udnytte eksisterende beton og samtidig sikre glathed, stille kørsel og et godt vejudseende. Afdelingen gennemgik diamantslibning og Next Generation Concrete Surface (NGCS), en tekstur med en kontrolleret jordprofil og overordnet negativ eller nedadgående tekstur, som er udviklet som en særlig støjsvag betonbelægning. ADOT overvejer også at bruge en glidende slibemaskine (en proces, hvor en maskine fører kuglelejer til vejoverfladen for at forbedre friktionsegenskaberne) eller mikrofræsning for at afslutte betonoverfladen. Efter at have testet hver metode, fastslog ADOT, at den langsgående tekstur opnået ved diamantslibning giver et tiltalende udseende af fløjlsbukser samt en god køreoplevelse (som angivet ved den lave IRI-værdi) og lav støj. Diamantslibningsprocessen har også vist sig at være skånsom nok til at beskytte betonområder, især omkring fugerne, som tidligere blev beskadiget ved fræsning. Diamantslibning er også en omkostningseffektiv løsning.
I maj 2019 besluttede ADOT at diamantslibe en lille del af SR 202 beliggende i det sydlige område af Phoenix. Den 15 år gamle AR-ACFC-vej var så løs og lagdelt, at løse sten blev kastet på forruden, og bilister klagede over, at forruden blev beskadiget af flyvende sten hver dag. Andelen af skadeserstatninger i denne region er højere end i andre regioner i landet. Fortovet er også meget støjende og svært at køre. ADOT valgte diamantbehandlede finish til de to højre vejbaner langs SR 202 en halv kilometer lang. De brugte en læssespand til at fjerne det eksisterende AR-ACFC-lag uden at beskadige betonen nedenfor. Afdelingen testede med succes denne metode i april, da de brainstormede måder at vende tilbage til PCC-vejen på. Efter at projektet var afsluttet, bemærkede ADOT-repræsentanten, at chaufføren ville bevæge sig fra AR-ACFC-banen til den diamantslebne betonbane for at opleve de forbedrede køre- og lydegenskaber.
Selvom ikke alle pilotprojekter er afsluttet, indikerer foreløbige resultater om omkostninger, at besparelserne forbundet med brugen af betonbelægning og diamantslibning for at optimere udseende, glathed og lyd kan reducere vedligeholdelsen med så meget som $3,9 milliarder på et år. Over en 30-årig periode. Randy Everett og Arizona Department of Transportation
Omkring dette tidspunkt udgav Maricopa Government Association (MAG) en rapport, der vurderer lokal motorvejsstøj og køreegenskaber. Rapporten anerkender vanskeligheden ved at vedligeholde vejnettet og fokuserer på vejens støjkarakteristika. En nøglekonklusion er, at fordi støjfordelen ved AR-ACFC forsvinder så hurtigt, "bør diamantbehandling overvejes i stedet for gummiasfaltbelægning." En anden samtidig udvikling er en vedligeholdelsesindkøbskontrakt, der tillader diamantslibning. Entreprenøren blev hentet til vedligeholdelse og konstruktion.
ADOT mener, at det er på tide at tage det næste skridt og planlægger at starte et større diamantslibeprojekt på SR 202 i februar 2020. Projektet dækker en fire mil lang, fire-sporet bred sektion, inklusive skrå sektioner. Området var for stort til at bruge en læssemaskine til at fjerne asfalten, så der blev brugt en fræser. Afdelingen skærer bånd i gummiasfalt til, som fræseentreprenøren kan bruge som vejledning under fræseprocessen. Ved at gøre det nemmere for operatøren at se PCC-overfladen under dækslet, kan fræseudstyret justeres, og skader på den underliggende beton kan minimeres. Den endelige diamantslebne overflade på SR 202 opfylder alle ADOT-standarder - den er stille, glat og attraktiv - sammenlignet med asfaltoverflader var IRI-værdien meget gunstig i 1920'erne og 1930'erne. Disse sammenlignelige støjegenskaber kan opnås, fordi selvom den nye AR-ACFC-belægning er omkring 5 dB mere støjsvag end diamantgrunden, når AR-ACFC-belægningen bruges i 5 til 9 år, er dens måleresultater sammenlignelige eller højere. Ikke alene er støjniveauet i den nye SR 202 diamantgrund meget lavt for chauffører, men fortovet genererer også mindre støj i nærliggende samfund.
Succesen med deres tidlige projekter fik ADOT til at starte tre andre diamantslibning pilotprojekter. Diamantslibningen af Loop 101 Price Freeway er afsluttet. Diamantslibningen af Loop 101 Pima Freeway vil blive udført i begyndelsen af 2021, og byggeriet af Loop 101 I-17 til 75th Avenue forventes at blive udført i de næste fem år. ADOT vil spore ydelsen af alle emner for at kontrollere støtten af leddene, om betonen er skallet af, og opretholdelsen af lyd og kørekvalitet.
Selvom ikke alle pilotprojekter er afsluttet, begrunder de indsamlede data indtil videre overvejelserne om diamantslibning som et alternativ til standardslibning og -fyldning. De foreløbige resultater af omkostningsundersøgelsen viser, at besparelserne forbundet med at bruge betonbelægning og diamantslibning til at optimere udseende, glathed og lyd kan reducere vedligeholdelsesomkostningerne med op til 3,9 milliarder dollars over en 30-årig periode.
Ved at bruge den eksisterende betonbelægning i Phoenix kan ikke kun vedligeholdelsesbudgettet forlænges og flere veje holdes i god stand, men betonens holdbarhed sikrer, at forstyrrelser i forbindelse med vejvedligeholdelse minimeres. Vigtigst af alt vil offentligheden kunne nyde en jævn og rolig køreflade.
Randy Everett er en senior afdelingsadministrator for Department of Transportation i det centrale Arizona.
IGGA er en non-profit brancheforening etableret i 1972 af en gruppe dedikerede branchefolk, dedikeret til udviklingen af diamantslibning og rilleprocesser til Portland cementbeton og asfaltoverflader. I 1995 sluttede IGGA sig til et datterselskab af American Concrete Pavement Association (ACPA), og dannede nutidens IGGA/ACPA Concrete Pavement Protection Partnership (IGGA/ACPA CP3). I dag er dette partnerskab en teknisk ressource og industrileder inden for global markedsføring af optimerede belægningsoverflader, reparation af betonbelægninger og belægningsbeskyttelse. IGGA's mission er at blive den førende teknologi- og reklameressource til accept og korrekt brug af diamantslibning og -riller samt PCC-konservering og -restaurering.
Indlægstid: 08-09-2021