At give Arizonas motorvej tilbage til Portlandcementbeton kan vise sig at være fordelen ved at bruge diamantslibning som et alternativ til standardslibning og spartling. Udsigterne viser, at vedligeholdelsesomkostningerne vil blive reduceret med 3,9 milliarder USD over en 30-årig periode.
Denne artikel er baseret på et webinar, der oprindeligt blev afholdt under International Grooving and Grinding Association (IGGA) Technical Conference i december 2020. Se hele demoen nedenfor.
Beboerne i Phoenix-området ønsker glatte, smukke og rolige veje. Men på grund af eksplosiv befolkningstilvækst i området og utilstrækkelige midler til at holde det ved lige, er vejforholdene i området blevet forværret i det seneste årti. Arizonas transportministerium (ADOT) undersøger kreative løsninger for at vedligeholde sit motorvejsnet og tilbyde de typer veje, som offentligheden forventer.
Phoenix er den femtest befolkede by i USA, og den vokser stadig. Byens 700 kilometer lange netværk af veje og broer vedligeholdes af Arizona Department of Transportation (ADOT) i det centrale område, hvoraf det meste består af firesporede motorveje med yderligere vejbaner for højtrafik (HOV). Med et byggebudget på 500 millioner amerikanske dollars om året udfører regionen typisk 20 til 25 byggeprojekter på et vejnet med høj trafik hvert år.
Arizona har brugt betonbelægninger siden 1920'erne. Beton kan bruges i årtier og kræver kun vedligeholdelse hvert 20.-25. år. For Arizona gjorde 40 års succesfuld erfaring det muligt at bruge det under anlæggelsen af statens større motorveje i 1960'erne. Dengang betød belægning af veje med beton, at man måtte gå på kompromis med hensyn til vejstøj. I denne periode færdiggøres betonoverfladen ved fortinning (ved at trække en metalrive på betonoverfladen vinkelret på trafikstrømmen), og dæk, der kører på den fortinnede beton, vil producere en støjende, sammenhængende hylen. I 2003 blev der for at løse støjproblemet påført et 1-tommer asfaltgummifriktionslag (AR-ACFC) oven på Portlandcementbeton (PCC). Dette giver et ensartet udseende, stille lyd og komfortabel kørsel. Det har dog vist sig at være en udfordring at bevare overfladen på AR-ACFC.
AR-ACFC's designlevetid er cirka 10 år. Arizonas motorveje har nu overskredet deres designlevetid og er ved at ældes. Lagdeling og relaterede problemer skaber problemer for bilister og Transportministeriet. Selvom delaminering normalt kun resulterer i et tab på ca. 2,5 cm vejdybde (fordi den 2,5 cm tykke gummiasfalt har skilt sig fra betonen nedenunder), betragtes delamineringspunktet som et hul i vejen af de rejsende og betragtes som et alvorligt problem.
Efter test af diamantslibning, næste generations betonoverflader og efterbehandling af betonoverfladen med en slipsliber eller mikrofræsning, fastslog ADOT, at den langsgående tekstur, der opnås ved diamantslibning, giver et behageligt corduroy-udseende og god køreegenskaber (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 vejforholdene, og tallet er faldende. (IRI er en form for statistiske data om ruhed, som næsten universelt bruges af nationale institutioner som en præstationsindikator for deres vejbelægningssystem. Jo lavere værdien er, desto mindre er ruheden, hvilket er ønskeligt). Ifølge IRI-målinger udført i 2010 er 72 % af motorvejene i regionen i god stand. I 2018 var denne andel faldet til 53 %. Ruter i det nationale motorvejssystem 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 den designmæssige levetid på 10 til 15 år – og det bliver mere og mere vigtigt for afdelingen at holde den eksisterende belægning i god stand – omfatter mulighederne revneforsegling, sprøjtetætning (påføring af et tyndt lag let, langsomt størknet asfaltemulsion) eller reparation af individuelle huller. For belægninger, der overskrider den designmæssige levetid, er én mulighed at slibe den nedbrudte asfalt af og lægge et nyt gummiasfaltlag. På grund af omfanget af det område, der skal repareres, viser dette sig dog 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 samlingerne er særligt alvorligt.
Hvad ville der ske, hvis Arizona vendte tilbage til den oprindelige PCC-belægning? ADOT ved, at betonvejene i staten er designet til at give strukturel stabilitet med lang levetid. Departementet indså, at hvis de kunne bruge den underliggende PCC til at forbedre dens oprindelige tandbelægning og danne en stille og kørevenlig vej, ville den reparerede vej muligvis holde længere og kræve vedligeholdelse. Den 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 undersøge fremtidige løsninger, der vil udnytte eksisterende beton, samtidig med at sikre glathed, støjsvag kørsel og et godt vejudseende. Afdelingen gennemgik diamantslibning og Next Generation Concrete Surface (NGCS), en tekstur med en kontrolleret jordprofil og en samlet negativ eller nedadgående tekstur, som er blevet udviklet som en særligt støjsvag betonbelægning. ADOT overvejer også brugen af en glideslibemaskine (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, der opnås ved diamantslibning, giver et behageligt corduroy-udseende samt en god køreoplevelse (som indikeret af den lave IRI-værdi) og lav støj. Diamantslibningsprocessen har også vist sig at være skånsom nok til at beskytte betonområder, især omkring samlingerne, som tidligere blev beskadiget af fræsning. Diamantslibning er også en omkostningseffektiv løsning.
I maj 2019 besluttede ADOT at diamantslibe en lille del af SR 202 i den sydlige del 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 skader i denne region er højere end i andre regioner af landet. Fortovet er også meget støjende og vanskeligt at køre på. ADOT valgte diamantbelagte overflader til de to højre baner langs SR 202, der er en halv mil lang. De brugte en læsseskovl til at fjerne det eksisterende AR-ACFC-lag uden at beskadige betonen nedenunder. Afdelingen testede med succes denne metode i april, da de brainstormede måder at vende tilbage til PCC-vejen. Efter projektet var afsluttet, bemærkede ADOT-repræsentanten, at bilisten 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, tyder foreløbige resultater af omkostningerne på, at besparelserne forbundet med brugen af betonbelægning og diamantslibning for at optimere udseende, glathed og lyd kan reducere vedligeholdelsen med op til 3,9 milliarder dollars i årlige omkostninger. Over en 30-årig periode. Randy Everett og Arizona Department of Transportation
Omkring dette tidspunkt udgav Maricopa Government Association (MAG) en rapport, der vurderede den lokale motorvejsstøj og køreegenskaber. Rapporten anerkender vanskeligheden ved at vedligeholde vejnetværket og fokuserer på vejens støjkarakteristika. En vigtig konklusion er, at fordi støjfordelen ved AR-ACFC forsvinder så hurtigt, "bør diamantbehandling af jord overvejes i stedet for gummiasfaltbelægning." En anden samtidig udvikling er en vedligeholdelseskontrakt, der tillader diamantslibning. Entreprenøren blev hyret ind til vedligeholdelse og byggeri.
ADOT mener, at det er tid til at tage det næste skridt og planlægger at starte et større diamantslibningsprojekt på SR 202 i februar 2020. Projektet dækker en seks kilometer lang og firesporet strækning, inklusive skrånende sektioner. Området var for stort til at bruge en læsser til at fjerne asfalten, så der blev brugt en fræsemaskine. Afdelingen skærer strimler i gummiasfalt, som fræseentreprenøren kan bruge som vejledning under fræseprocessen. Ved at gøre det lettere for operatøren at se PCC-overfladen under dækslet, kan fræseudstyret justeres, og skader på den underliggende beton kan minimeres. Den færdige diamantslebne overflade på SR 202 opfylder alle ADOT-standarder - den er støjsvag, glat og attraktiv - sammenlignet med asfaltoverflader var IRI-værdien meget gunstig i 1920'erne og 1930'erne. Disse sammenlignelige støjkarakteristika kan opnås, fordi selvom den nye AR-ACFC-belægning er omkring 5 dB mere støjsvag end diamantslebet, er dens måleresultater sammenlignelige eller højere, når AR-ACFC-belægningen bruges i 5 til 9 år. Ikke alene er støjniveauet på den nye SR 202 diamond ground meget lavt for bilister, men fortovet genererer også mindre støj i nærliggende områder.
Succesen med deres tidlige projekter fik ADOT til at starte tre andre pilotprojekter med diamantslibning. Diamantslibningen af Loop 101 Price Freeway er afsluttet. Diamantslibningen af Loop 101 Pima Freeway vil blive udført i begyndelsen af 2021, og konstruktionen af Loop 101 I-17 til 75th Avenue forventes at blive udført i løbet af de næste fem år. ADOT vil spore alle elementers ydeevne for at kontrollere samlingernes støtte, om betonen er skallet af, og om lyd- og kørekvaliteten opretholdes.
Selvom ikke alle pilotprojekter er afsluttet, berettiger de indsamlede data indtil videre overvejelsen af diamantslibning som et alternativ til standardslibning og spartling. 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 blot vedligeholdelsesbudgettet forlænges, og flere veje holdes i god stand, men betonens holdbarhed sikrer, at forstyrrelser relateret til vejvedligeholdelse minimeres. Vigtigst af alt vil offentligheden kunne nyde en jævn og rolig kørebane.
Randy Everett er ledende afdelingsadministrator for transportministeriet i det centrale Arizona.
IGGA er en non-profit brancheforening etableret i 1972 af en gruppe dedikerede branchefolk, dedikeret til udvikling af diamantslibnings- og rilleprocesser til Portlandcementbeton og asfaltoverflader. I 1995 sluttede IGGA sig til en filial af American Concrete Pavement Association (ACPA) og dannede dermed det nuværende IGGA/ACPA Concrete Pavement Protection Partnership (IGGA/ACPA CP3). I dag er dette partnerskab en teknisk ressource og brancheleder inden for global markedsføring af optimerede vejoverflader, reparation af betonbelægninger og beskyttelse af vejbelægninger. IGGAs mission er at blive den førende teknologi- og markedsføringsressource for accept og korrekt brug af diamantslibning og rillefræsning samt PCC-bevaring og restaurering.
Opslagstidspunkt: 8. september 2021