Возвращение шоссе Аризоны к портландцементному бетону может как раз доказать преимущество использования алмазной шлифовки в качестве альтернативы стандартной шлифовке и заполнению. Прогноз показывает, что за 30-летний период расходы на техническое обслуживание сократятся на 3,9 млрд долларов США.
Эта статья основана на вебинаре, первоначально проведенном во время технической конференции Международной ассоциации по обработке канавок и шлифованию (IGGA) в декабре 2020 года. Посмотрите полную демонстрацию ниже.
Жители Финикса хотят ровные, красивые и тихие дороги. Однако из-за взрывного роста населения в этом районе и нехватки средств на поддержание состояния дорог в этом районе в последнее десятилетие ухудшалось. Департамент транспорта Аризоны (ADOT) изучает креативные решения для поддержания своей сети автомагистралей и предоставления типов дорог, которые ожидает общественность.
Финикс — пятый по численности населения город в Соединенных Штатах, и он продолжает расти. 435-мильная сеть дорог и мостов города обслуживается центральной зоной Департамента транспорта Аризоны (ADOT), большая часть которой состоит из четырехполосных автомагистралей с дополнительными полосами для автомобилей с высокой проходимостью (HOV). При бюджете строительства в 500 миллионов долларов США в год регион обычно реализует от 20 до 25 строительных проектов на сети дорог с высокой проходимостью каждый год.
Аризона использует бетонные покрытия с 1920-х годов. Бетон может использоваться десятилетиями и требует обслуживания только каждые 20-25 лет. Для Аризоны 40 лет успешного опыта позволили использовать его при строительстве основных автомагистралей штата в 1960-х годах. В то время укладка бетона на дорогу означала компромисс с точки зрения дорожного шума. В этот период бетонная поверхность отделывается лужением (протягиванием металлической грабли по бетонной поверхности перпендикулярно потоку движения), и шины, едущие по луженому бетону, будут производить шумный, связный вой. В 2003 году для решения проблемы шума поверх портландцементного бетона (PCC) был нанесен 1-дюймовый асфальтобетонный фрикционный слой (AR-ACFC). Это обеспечивает однородный внешний вид, тихий звук и комфортное движение. Однако сохранение поверхности AR-ACFC оказалось сложной задачей.
Расчетный срок службы AR-ACFC составляет около 10 лет. Шоссе Аризоны уже превысили свой расчетный срок службы и стареют. Расслоение и связанные с этим проблемы создают проблемы для водителей и Министерства транспорта. Хотя расслоение обычно приводит только к потере около 1 дюйма глубины дороги (потому что резиновый асфальт толщиной 1 дюйм отделился от бетона под ним), точка расслоения воспринимается пассажирами как выбоина и считается серьезной проблемой.
После тестирования алмазной шлифовки, бетонных поверхностей нового поколения и финишной обработки бетонной поверхности шлифовальной машиной или микрофрезерованием ADOT определил, что продольная текстура, полученная алмазной шлифовкой, обеспечивает приятный внешний вид вельвета и хорошие ходовые качества (о чем свидетельствуют низкие показатели IRI) и низкий уровень шума. Рэнди Эверетт и Департамент транспорта Аризоны
Аризона использует Международный индекс неровности (IRI) для измерения состояния дорог, и его число снижается. (IRI — это своего рода статистические данные о неровности, которые почти повсеместно используются национальными учреждениями в качестве показателя эффективности их системы управления дорожным покрытием. Чем ниже значение, тем меньше неровность, что желательно). Согласно измерениям IRI, проведенным в 2010 году, 72% межгосударственных автомагистралей в регионе находятся в хорошем состоянии. К 2018 году эта доля снизилась до 53%. Маршруты национальной системы автомагистралей также демонстрируют тенденцию к снижению. Измерения в 2010 году показали, что 68% дорог находятся в хорошем состоянии. К 2018 году это число снизилось до 35%.
Поскольку расходы возросли, а бюджет не поспевал за ними, в апреле 2019 года ADOT начал искать лучшие варианты хранения, чем в предыдущем наборе инструментов. Для покрытий, которые все еще находятся в хорошем состоянии в течение 10–15-летнего расчетного срока службы, а для департамента становится все более важным поддерживать существующее покрытие в хорошем состоянии, варианты включают герметизацию трещин, распыление герметика (нанесение тонкого слоя легкой, медленно затвердевающей асфальтовой эмульсии) или ремонт отдельных выбоин. Для покрытий, срок службы которых превышает расчетный срок службы, одним из вариантов является шлифование изношенного асфальта и укладка нового резино-асфальтового покрытия. Однако из-за масштаба площади, которую необходимо отремонтировать, это оказывается слишком дорогостоящим. Еще одним препятствием для любого решения, требующего повторной шлифовки асфальтовой поверхности, является то, что шлифовальное оборудование неизбежно повлияет на лежащий под ним бетон и повредит его, а потеря бетонного материала на стыках особенно серьезна.
Что произойдет, если Аризона вернется к исходному покрытию PCC? ADOT знает, что бетонные шоссе в штате спроектированы так, чтобы обеспечить долгосрочную структурную устойчивость. Департамент понял, что если они смогут использовать лежащий в основе PCC для улучшения его исходного зубчатого покрытия, чтобы сформировать тихую и пригодную для езды дорогу, отремонтированная дорога может прослужить дольше и потребовать обслуживания. Это также намного дешевле асфальта.
В рамках проекта на SR 101 к северу от Финикса был удален слой AR-ACFC, поэтому ADOT установил четыре тестовых участка для изучения будущих решений, которые будут использовать существующий бетон, обеспечивая при этом гладкость, бесшумность езды и хороший внешний вид дороги. Департамент рассмотрел алмазную шлифовку и бетонную поверхность следующего поколения (NGCS), текстуру с контролируемым профилем почвы и общей отрицательной или направленной вниз текстурой, которая была разработана как особенно малошумное бетонное покрытие. ADOT также рассматривает возможность использования скользящей шлифовальной машины (процесс, при котором машина направляет шарикоподшипники на поверхность дороги для улучшения характеристик трения) или микрофрезерования для отделки бетонной поверхности. После тестирования каждого метода ADOT определил, что продольная текстура, полученная с помощью алмазной шлифовки, обеспечивает приятный внешний вид вельвета, а также хорошие ощущения от езды (на что указывает низкое значение IRI) и низкий уровень шума. Процесс алмазной шлифовки также оказался достаточно щадящим для защиты бетонных участков, особенно вокруг стыков, которые ранее были повреждены фрезерованием. Алмазная шлифовка также является экономически эффективным решением.
В мае 2019 года ADOT решило провести алмазную шлифовку небольшого участка SR 202, расположенного в южной части Финикса. 15-летняя дорога AR-ACFC была настолько рыхлой и слоистой, что на лобовое стекло летели камни, и водители жаловались на то, что лобовое стекло каждый день повреждается летящими камнями. Доля претензий о возмещении ущерба в этом регионе выше, чем в других регионах страны. Тротуар также очень шумный и по нему трудно ездить. ADOT выбрало алмазную отделку для двух правых полос вдоль SR 202 длиной в полмили. Они использовали ковш погрузчика, чтобы удалить существующий слой AR-ACFC, не повредив бетон под ним. Департамент успешно опробовал этот метод в апреле, когда они проводили мозговой штурм, чтобы вернуться на дорогу PCC. После завершения проекта представитель ADOT заметил, что водитель переезжал с полосы AR-ACFC на полосу с алмазным покрытием, чтобы ощутить улучшенные характеристики езды и шума.
Хотя не все пилотные проекты были завершены, предварительные выводы по затратам показывают, что экономия, связанная с использованием бетонного покрытия и алмазной шлифовкой для оптимизации внешнего вида, гладкости и звука, может сократить расходы на обслуживание на целых 3,9 млрд долларов в год. За 30-летний период. Рэнди Эверетт и Департамент транспорта Аризоны
Примерно в это же время Ассоциация правительства Марикопы (MAG) опубликовала отчет, в котором оценивается шум и проходимость местных автомагистралей. В отчете признается сложность обслуживания дорожной сети и основное внимание уделяется шумовым характеристикам дороги. Основной вывод заключается в том, что, поскольку шумовое преимущество AR-ACFC исчезает так быстро, «следует рассмотреть возможность обработки алмазным грунтом вместо резинового асфальтового покрытия». Еще одним одновременным событием является контракт на закупку услуг по техническому обслуживанию, который позволяет проводить алмазную шлифовку. Подрядчик был привлечен для технического обслуживания и строительства.
ADOT считает, что пришло время сделать следующий шаг, и планирует начать более крупный проект по алмазной шлифовке на SR 202 в феврале 2020 года. Проект охватывает участок длиной четыре мили и шириной в четыре полосы, включая наклонные участки. Площадь была слишком большой, чтобы использовать погрузчик для удаления асфальта, поэтому была использована фрезерная машина. Отделение вырезает полосы из резинового асфальта, которые подрядчик по фрезерованию использует в качестве ориентира во время процесса фрезерования. Благодаря тому, что оператору легче видеть поверхность PCC под покрытием, фрезерное оборудование можно регулировать, а повреждение лежащего под ним бетона можно свести к минимуму. Окончательная алмазная шлифованная поверхность SR 202 соответствует всем стандартам ADOT — она тихая, гладкая и привлекательная — по сравнению с асфальтовыми поверхностями значение IRI было очень благоприятным в 1920-х и 1930-х годах. Эти сопоставимые шумовые характеристики могут быть получены, поскольку, хотя новое покрытие AR-ACFC примерно на 5 дБ тише, чем алмазное основание, при использовании покрытия AR-ACFC в течение 5–9 лет результаты его измерений сопоставимы или выше уровня дБ. Уровень шума нового алмазного основания SR 202 не только очень низок для водителей, но и тротуар также генерирует меньше шума в близлежащих населенных пунктах.
Успех их ранних проектов побудил ADOT начать еще три пилотных проекта по алмазной шлифовке. Алмазная шлифовка Loop 101 Price Freeway уже завершена. Алмазная шлифовка Loop 101 Pima Freeway будет проведена в начале 2021 года, а строительство Loop 101 I-17 до 75th Avenue, как ожидается, будет завершено в течение следующих пяти лет. ADOT будет отслеживать работу всех элементов, чтобы проверить поддержку соединений, наличие отслоения бетона, а также сохранение звука и качества езды.
Хотя не все пилотные проекты были завершены, собранные на данный момент данные оправдывают рассмотрение алмазной шлифовки как альтернативы стандартной шлифовке и заполнению. Предварительные результаты исследования затрат показывают, что экономия, связанная с использованием бетонного покрытия и алмазной шлифовки для оптимизации внешнего вида, гладкости и звука, может сократить расходы на техническое обслуживание до 3,9 млрд долларов за 30-летний период.
Используя существующее бетонное покрытие в Финиксе, можно не только увеличить бюджет на обслуживание и поддерживать больше дорог в хорошем состоянии, но и долговечность бетона гарантирует, что сбои, связанные с обслуживанием дорог, будут сведены к минимуму. Самое главное, общественность сможет наслаждаться гладким и тихим покрытием для вождения.
Рэнди Эверетт — старший администратор департамента транспорта Центральной Аризоны.
IGGA — некоммерческая торговая ассоциация, основанная в 1972 году группой преданных своему делу профессионалов отрасли, занимающихся разработкой процессов алмазной шлифовки и проточки канавок для поверхностей из портландцемента и асфальта. В 1995 году IGGA присоединилась к аффилированному лицу Американской ассоциации по бетонным покрытиям (ACPA), образовав сегодняшнее Партнерство по защите бетонных покрытий IGGA/ACPA (IGGA/ACPA CP3). Сегодня это партнерство является техническим ресурсом и лидером отрасли в мировом маркетинге оптимизированных поверхностей дорожных покрытий, ремонта и защиты бетонных покрытий. Миссия IGGA — стать ведущим технологическим и рекламным ресурсом для принятия и правильного использования алмазной шлифовки и проточки канавок, а также сохранения и восстановления PCC.
Время публикации: 08.09.2021