Η επιστροφή του αυτοκινητόδρομου της Αριζόνα στο σκυρόδεμα τσιμέντου Πόρτλαντ μπορεί απλώς να αποδείξει το όφελος από τη χρήση λείανσης διαμαντιών ως εναλλακτική λύση στην τυπική λείανση και πλήρωση.Οι προοπτικές δείχνουν ότι σε μια περίοδο 30 ετών, το κόστος συντήρησης θα μειωθεί κατά 3,9 δισεκατομμύρια δολάρια ΗΠΑ.
Αυτό το άρθρο βασίζεται σε ένα διαδικτυακό σεμινάριο που πραγματοποιήθηκε αρχικά κατά τη διάρκεια του Τεχνικού Συνεδρίου της Διεθνούς Ένωσης Grooving and Grinding (IGGA) τον Δεκέμβριο του 2020. Παρακολουθήστε την πλήρη επίδειξη παρακάτω.
Οι κάτοικοι στην περιοχή του Φοίνιξ θέλουν ομαλούς, όμορφους και ήσυχους δρόμους.Ωστόσο, λόγω της εκρηκτικής αύξησης του πληθυσμού στην περιοχή και των ανεπαρκών κονδυλίων για να συμβαδίσει, οι οδικές συνθήκες στην περιοχή έχουν μειωθεί την τελευταία δεκαετία.Το Τμήμα Μεταφορών της Αριζόνα (ADOT) μελετά δημιουργικές λύσεις για να διατηρήσει το δίκτυο αυτοκινητοδρόμων του και να παρέχει τους τύπους δρόμων που περιμένει το κοινό.
Το Phoenix είναι η πέμπτη πιο πυκνοκατοικημένη πόλη στις Ηνωμένες Πολιτείες και εξακολουθεί να αυξάνεται.Το δίκτυο δρόμων και γεφυρών μήκους 435 μιλίων της πόλης διατηρείται από την κεντρική περιοχή του Υπουργείου Μεταφορών της Αριζόνα (ADOT), το μεγαλύτερο μέρος της οποίας αποτελείται από αυτοκινητόδρομους τεσσάρων λωρίδων με πρόσθετες λωρίδες υψηλών οχημάτων (HOV).Με προϋπολογισμό κατασκευής 500 εκατομμυρίων δολαρίων ΗΠΑ ετησίως, η περιοχή εκτελεί συνήθως 20 έως 25 κατασκευαστικά έργα σε ένα οδικό δίκτυο υψηλής κυκλοφορίας κάθε χρόνο.
Η Αριζόνα χρησιμοποιεί πεζοδρόμια από σκυρόδεμα από τη δεκαετία του 1920.Το σκυρόδεμα μπορεί να χρησιμοποιηθεί για δεκαετίες και χρειάζεται συντήρηση μόνο κάθε 20-25 χρόνια.Για την Αριζόνα, 40 χρόνια επιτυχημένης εμπειρίας του επέτρεψαν να χρησιμοποιηθεί κατά την κατασκευή των μεγάλων αυτοκινητοδρόμων της πολιτείας τη δεκαετία του 1960.Εκείνη την εποχή, το στρώσιμο του δρόμου με σκυρόδεμα σήμαινε μια αντιστάθμιση όσον αφορά τον θόρυβο του δρόμου.Κατά τη διάρκεια αυτής της περιόδου, η επιφάνεια του σκυροδέματος τελειώνει με επικασσιτέρωση (τράβηγμα μεταλλικής τσουγκράνας στην επιφάνεια του σκυροδέματος κάθετα προς τη ροή της κυκλοφορίας) και τα ελαστικά που κινούνται πάνω στο επικασσιτερωμένο σκυρόδεμα θα παράγουν ένα θορυβώδες, συνεκτικό κλαψούρισμα.Το 2003, προκειμένου να λυθεί το πρόβλημα του θορύβου, ένα 1-in.Το ασφαλτικό στρώμα τριβής από καουτσούκ (AR-ACFC) εφαρμόστηκε πάνω από τσιμεντοκονίαμα Portland (PCC).Αυτό παρέχει σταθερή εμφάνιση, ήσυχο ήχο και άνετο ταξίδι.Ωστόσο, η διατήρηση της επιφάνειας του AR-ACFC έχει αποδειχθεί πρόκληση.
Η διάρκεια ζωής του AR-ACFC είναι περίπου 10 χρόνια.Οι αυτοκινητόδρομοι της Αριζόνα έχουν πλέον ξεπεράσει τη σχεδιαστική τους ζωή και γερνούν.Η διαστρωμάτωση και τα σχετικά ζητήματα δημιουργούν προβλήματα στους οδηγούς και το Υπουργείο Μεταφορών.Αν και η αποκόλληση συνήθως οδηγεί σε απώλεια περίπου 1 ίντσας βάθους δρόμου (επειδή η άσφαλτος από καουτσούκ πάχους 1 ίντσας έχει διαχωριστεί από το σκυρόδεμα κάτω), το σημείο αποκόλλησης θεωρείται ως λακκούβα από το ταξιδιωτικό κοινό και θεωρείται σοβαρό πρόβλημα.
Μετά από δοκιμή λείανσης διαμαντιών, επιφανειών σκυροδέματος επόμενης γενιάς και φινίρισμα της επιφάνειας του σκυροδέματος με μύλο ή μικροφρεζάρισμα, η ADOT διαπίστωσε ότι η διαμήκης υφή που λαμβάνεται με λείανση διαμαντιών παρέχει μια ευχάριστη κοτλέ εμφάνιση και καλή απόδοση οδήγησης (Όπως φαίνεται από τους χαμηλούς αριθμούς IRI) ) και χαμηλές εκπομπές θορύβου.Randy Everett και Τμήμα Μεταφορών της Αριζόνα
Η Αριζόνα χρησιμοποιεί τον Διεθνή Δείκτη Τραχύτητας (IRI) για να μετρήσει τις συνθήκες του δρόμου και ο αριθμός μειώνεται.(Το IRI είναι ένα είδος στατιστικών δεδομένων τραχύτητας, το οποίο χρησιμοποιείται σχεδόν παγκοσμίως από τα εθνικά ιδρύματα ως δείκτης απόδοσης του συστήματος διαχείρισης οδοστρώματος. Όσο χαμηλότερη είναι η τιμή, τόσο μικρότερη είναι η τραχύτητα, κάτι που είναι επιθυμητό).Σύμφωνα με μετρήσεις της IRI που πραγματοποιήθηκαν το 2010, το 72% των διακρατικών αυτοκινητοδρόμων στην περιοχή είναι σε καλή κατάσταση.Μέχρι το 2018, το ποσοστό αυτό είχε πέσει στο 53%.Οι διαδρομές του εθνικού συστήματος αυτοκινητοδρόμων παρουσιάζουν επίσης πτωτική τάση.Οι μετρήσεις το 2010 έδειξαν ότι το 68% των δρόμων ήταν σε καλή κατάσταση.Μέχρι το 2018, ο αριθμός αυτός είχε πέσει στο 35%.
Καθώς το κόστος αυξήθηκε —και ο προϋπολογισμός δεν μπορούσε να συμβαδίσει— τον Απρίλιο του 2019, η ADOT άρχισε να αναζητά καλύτερες επιλογές αποθήκευσης από ό,τι στην προηγούμενη εργαλειοθήκη.Για πεζοδρόμια που είναι ακόμα σε καλή κατάσταση εντός του παραθύρου ζωής σχεδιασμού 10 έως 15 ετών - και γίνεται όλο και πιο σημαντικό για το τμήμα να διατηρεί το υπάρχον οδόστρωμα σε καλή κατάσταση - οι επιλογές περιλαμβάνουν στεγανοποίηση ρωγμών, στεγανοποίηση με ψεκασμό (εφαρμογή λεπτού στρώμα φωτός, αργά στερεοποιημένο ασφαλτικό γαλάκτωμα), ή επισκευάστε μεμονωμένες λακκούβες.Για πεζοδρόμια που υπερβαίνουν τη διάρκεια ζωής του σχεδιασμού, μια επιλογή είναι να τρίψετε τη φθαρμένη άσφαλτο και να τοποθετήσετε μια νέα ασφαλτική επικάλυψη από καουτσούκ.Ωστόσο, λόγω της έκτασης της περιοχής που πρέπει να επισκευαστεί, αυτό αποδεικνύεται υπερβολικά δαπανηρό.Ένα άλλο εμπόδιο σε οποιαδήποτε λύση που απαιτεί επαναλαμβανόμενη λείανση της επιφάνειας ασφάλτου είναι ότι ο εξοπλισμός λείανσης αναπόφευκτα θα επηρεάσει και θα καταστρέψει το υποκείμενο σκυρόδεμα και η απώλεια υλικού σκυροδέματος στους αρμούς είναι ιδιαίτερα σοβαρή.
Τι θα συνέβαινε αν η Αριζόνα επέστρεφε στην αρχική επιφάνεια του PCC;Η ADOT γνωρίζει ότι οι αυτοκινητόδρομοι από σκυρόδεμα στην πολιτεία έχουν σχεδιαστεί για να παρέχουν δομική σταθερότητα μεγάλης διάρκειας ζωής.Το τμήμα συνειδητοποίησε ότι εάν μπορούσαν να χρησιμοποιήσουν το υποκείμενο PCC για να βελτιώσουν την αρχική του οδοντωτή επιφάνεια για να σχηματίσουν έναν ήσυχο και βατό δρόμο, ο επισκευασμένος δρόμος μπορεί να διαρκέσει περισσότερο και να απαιτήσει συντήρηση.Είναι επίσης πολύ λιγότερο από την άσφαλτο.
Ως μέρος του έργου στο SR 101 βόρεια του Phoenix, το στρώμα AR-ACFC έχει αφαιρεθεί, επομένως η ADOT εγκατέστησε τέσσερις δοκιμαστικές ενότητες για να εξερευνήσει μελλοντικές λύσεις που θα χρησιμοποιούν υπάρχον σκυρόδεμα διασφαλίζοντας ομαλότητα, αθόρυβη οδήγηση και καλή εμφάνιση στο δρόμο.Το τμήμα εξέτασε τη λείανση διαμαντιών και την επιφάνεια σκυροδέματος επόμενης γενιάς (NGCS), μια υφή με ελεγχόμενο προφίλ εδάφους και συνολική αρνητική ή καθοδική υφή, που έχει αναπτυχθεί ως οδόστρωμα από σκυρόδεμα ιδιαίτερα χαμηλού θορύβου.Η ADOT εξετάζει επίσης τη χρήση ενός συρόμενου μύλου (μια διαδικασία κατά την οποία ένα μηχάνημα καθοδηγεί τα ρουλεμάν στην επιφάνεια του δρόμου για να βελτιώσει τα χαρακτηριστικά τριβής) ή μικρο-άλεσης για το φινίρισμα της επιφάνειας του σκυροδέματος.Μετά τη δοκιμή κάθε μεθόδου, η ADOT προσδιόρισε ότι η διαμήκης υφή που λαμβάνεται με λείανση διαμαντιών παρέχει μια ευχάριστη κοτλέ εμφάνιση καθώς και μια καλή εμπειρία οδήγησης (όπως υποδεικνύεται από τη χαμηλή τιμή IRI) και χαμηλό θόρυβο.Η διαδικασία λείανσης διαμαντιών έχει επίσης αποδειχθεί αρκετά ήπια για να προστατεύει περιοχές από σκυρόδεμα, ειδικά γύρω από τις αρθρώσεις, οι οποίες προηγουμένως είχαν καταστραφεί από το φρεζάρισμα.Η λείανση διαμαντιών είναι επίσης μια οικονομικά αποδοτική λύση.
Τον Μάιο του 2019, η ADOT αποφάσισε να αλέσει με διαμάντια ένα μικρό τμήμα του SR 202 που βρίσκεται στη νότια περιοχή του Phoenix.Ο 15χρονος δρόμος AR-ACFC ήταν τόσο χαλαρός και πολυστρωμένος που πετάχτηκαν χαλαροί βράχοι στο παρμπρίζ και οι οδηγοί παραπονέθηκαν για ζημιά στο παρμπρίζ από βράχους που πετούσαν καθημερινά.Το ποσοστό των απαιτήσεων ζημιών σε αυτήν την περιοχή είναι υψηλότερο από ό,τι σε άλλες περιοχές της χώρας.Το πεζοδρόμιο είναι επίσης πολύ θορυβώδες και δύσκολο στην οδήγηση.Η ADOT επέλεξε φινιρίσματα με διαμάντια για τις δύο δεξιές λωρίδες κατά μήκος SR 202 μήκους μισού μιλίου.Χρησιμοποίησαν έναν κάδο φορτωτή για να αφαιρέσουν το υπάρχον στρώμα AR-ACFC χωρίς να καταστρέψουν το σκυρόδεμα από κάτω.Το τμήμα δοκίμασε με επιτυχία αυτή τη μέθοδο τον Απρίλιο, όταν εξέταζαν τρόπους για να επιστρέψουν στον δρόμο PCC.Μετά την ολοκλήρωση του έργου, ο εκπρόσωπος της ADOT παρατήρησε ότι ο οδηγός θα μετακινούνταν από τη λωρίδα AR-ACFC στη λωρίδα από σκυρόδεμα με διαμάντι για να βιώσει τα βελτιωμένα χαρακτηριστικά οδήγησης και ήχου.
Αν και δεν έχουν ολοκληρωθεί όλα τα πιλοτικά έργα, τα προκαταρκτικά ευρήματα σχετικά με το κόστος δείχνουν ότι η εξοικονόμηση που σχετίζεται με τη χρήση οδοστρώματος σκυροδέματος και λείανσης διαμαντιών για τη βελτιστοποίηση της εμφάνισης, της ομαλότητας και του ήχου θα μπορούσε να μειώσει το κόστος συντήρησης έως και 3,9 δισεκατομμύρια δολάρια το χρόνο.Σε μια περίοδο 30 ετών.Randy Everett και το Τμήμα Μεταφορών της Αριζόνα
Περίπου αυτή την περίοδο, η Κυβερνητική Ένωση Maricopa (MAG) δημοσίευσε μια έκθεση αξιολόγησης του θορύβου και της ικανότητας οδήγησης των τοπικών αυτοκινητοδρόμων.Η έκθεση αναγνωρίζει τη δυσκολία διατήρησης του οδικού δικτύου και εστιάζει στα χαρακτηριστικά θορύβου του δρόμου.Ένα βασικό συμπέρασμα είναι ότι επειδή το πλεονέκτημα του θορύβου του AR-ACFC εξαφανίζεται τόσο γρήγορα, «θα πρέπει να εξεταστεί το ενδεχόμενο επεξεργασίας εδάφους με διαμάντια αντί της επικάλυψης από καουτσούκ ασφάλτου».Μια άλλη ταυτόχρονη ανάπτυξη είναι μια σύμβαση προμήθειας συντήρησης που επιτρέπει την λείανση διαμαντιών. Ο ανάδοχος προσλήφθηκε για συντήρηση και κατασκευή.
Η ADOT πιστεύει ότι είναι καιρός να κάνει το επόμενο βήμα και σχεδιάζει να ξεκινήσει ένα μεγαλύτερο έργο λείανσης διαμαντιών στο SR 202 τον Φεβρουάριο του 2020. Το έργο καλύπτει ένα τμήμα μήκους τεσσάρων μιλίων, πλάτους τεσσάρων λωρίδων, συμπεριλαμβανομένων τμημάτων με κλίση.Η περιοχή ήταν πολύ μεγάλη για να χρησιμοποιηθεί φορτωτής για να αφαιρεθεί η άσφαλτος, γι' αυτό χρησιμοποιήθηκε φρέζα.Το τμήμα κόβει λωρίδες σε ελαστική άσφαλτο για να τις χρησιμοποιήσει ο εργολάβος φρεζαρίσματος ως οδηγός κατά τη διαδικασία άλεσης.Διευκολύνοντας τον χειριστή να βλέπει την επιφάνεια PCC κάτω από το κάλυμμα, ο εξοπλισμός φρεζαρίσματος μπορεί να ρυθμιστεί και να ελαχιστοποιηθεί η ζημιά στο υποκείμενο σκυρόδεμα.Η τελική επιφάνεια με διαμάντι του SR 202 πληροί όλα τα πρότυπα ADOT - είναι αθόρυβη, λεία και ελκυστική - σε σύγκριση με τις ασφαλτικές επιφάνειες, η τιμή IRI ήταν πολύ ευνοϊκή τη δεκαετία του 1920 και του 1930.Αυτά τα συγκρίσιμα χαρακτηριστικά θορύβου μπορούν να ληφθούν επειδή, παρόλο που το νέο οδόστρωμα AR-ACFC είναι περίπου 5 dB πιο αθόρυβο από το διαμαντένιο έδαφος, όταν το οδόστρωμα AR-ACFC χρησιμοποιείται για 5 έως 9 χρόνια, τα αποτελέσματα της μέτρησής του είναι συγκρίσιμα ή υψηλότερα Το επίπεδο dB.Όχι μόνο το επίπεδο θορύβου του νέου διαμαντιού SR 202 είναι πολύ χαμηλό για τους οδηγούς, αλλά και το πεζοδρόμιο δημιουργεί λιγότερο θόρυβο σε κοντινές κοινότητες.
Η επιτυχία των πρώτων έργων τους ώθησε την ADOT να ξεκινήσει τρία άλλα πιλοτικά έργα λείανσης διαμαντιών.Ολοκληρώθηκε η λείανση διαμαντιών του Loop 101 Price Freeway.Η λείανση διαμαντιών του Loop 101 Pima Freeway θα πραγματοποιηθεί στις αρχές του 2021 και η κατασκευή του Loop 101 I-17 στην 75th Avenue αναμένεται να πραγματοποιηθεί την επόμενη πενταετία.Το ADOT θα παρακολουθεί την απόδοση όλων των στοιχείων για να ελέγξει τη στήριξη των αρμών, εάν το σκυρόδεμα έχει ξεφλουδίσει και τη διατήρηση του ήχου και της ποιότητας κύλισης.
Παρόλο που δεν έχουν ολοκληρωθεί όλα τα πιλοτικά έργα, τα δεδομένα που έχουν συλλεχθεί μέχρι στιγμής δικαιολογούν την εξέταση της λείανσης διαμαντιών ως εναλλακτική λύση στην τυπική λείανση και πλήρωση.Τα προκαταρκτικά αποτελέσματα της έρευνας κόστους δείχνουν ότι η εξοικονόμηση που σχετίζεται με τη χρήση οδοστρώματος σκυροδέματος και λείανσης διαμαντιών για τη βελτιστοποίηση της εμφάνισης, της ομαλότητας και του ήχου μπορεί να μειώσει το κόστος συντήρησης έως και 3,9 δισεκατομμύρια δολάρια σε μια περίοδο 30 ετών.
Με τη χρήση του υπάρχοντος οδοστρώματος από σκυρόδεμα στο Phoenix, όχι μόνο μπορεί να επεκταθεί ο προϋπολογισμός συντήρησης και περισσότεροι δρόμοι διατηρούνται σε καλή κατάσταση, αλλά η ανθεκτικότητα του σκυροδέματος διασφαλίζει ότι ελαχιστοποιούνται οι διακοπές που σχετίζονται με τη συντήρηση του δρόμου.Το πιο σημαντικό είναι ότι το κοινό θα μπορεί να απολαμβάνει μια ομαλή και ήσυχη επιφάνεια οδήγησης.
Ο Randy Everett είναι ανώτερος διαχειριστής τμήματος για το Τμήμα Μεταφορών στην Κεντρική Αριζόνα.
Η IGGA είναι μια μη κερδοσκοπική εμπορική ένωση που ιδρύθηκε το 1972 από μια ομάδα αφοσιωμένων επαγγελματιών του κλάδου, αφοσιωμένη στην ανάπτυξη διεργασιών λείανσης και αυλάκωσης διαμαντιών για επιφάνειες από τσιμέντο Πόρτλαντ και ασφαλτικές επιφάνειες.Το 1995, η IGGA εντάχθηκε σε μια θυγατρική της American Concrete Pavement Association (ACPA), σχηματίζοντας τη σημερινή IGGA/ACPA Concrete Pavement Protection Partnership (IGGA/ACPA CP3).Σήμερα, αυτή η συνεργασία είναι ένας τεχνικός πόρος και ηγέτης του κλάδου στο παγκόσμιο μάρκετινγκ βελτιστοποιημένων επιφανειών οδοστρώματος, επισκευής οδοστρώματος από σκυρόδεμα και προστασίας οδοστρώματος.Η αποστολή της IGGA είναι να γίνει ο κορυφαίος πόρος τεχνολογίας και προώθησης για την αποδοχή και τη σωστή χρήση της λείανσης και της αυλάκωσης διαμαντιών, καθώς και για τη συντήρηση και την αποκατάσταση PCC.
Ώρα δημοσίευσης: Σεπ-08-2021