Возвращение шоссе Аризоны к портландцементному бетону может доказать преимущества использования алмазного шлифования в качестве альтернативы стандартному шлифованию и заполнению. Прогноз показывает, что за 30-летний период затраты на техническое обслуживание сократятся на 3,9 миллиарда долларов США.
Эта статья основана на вебинаре, первоначально проведенном во время технической конференции Международной ассоциации обработки канавок и шлифования (IGGA) в декабре 2020 года. Полную демонстрацию смотрите ниже.
Жители района Феникс хотят ровных, красивых и тихих дорог. Однако из-за стремительного роста населения в этом районе и недостаточности средств для его поддержания состояние дорог в этом районе за последнее десятилетие ухудшалось. Департамент транспорта Аризоны (ADOT) изучает творческие решения для поддержания своей сети автомагистралей и обеспечения типов дорог, которые ожидает общественность.
Финикс — пятый по численности населения город США, и он продолжает расти. Сеть дорог и мостов города протяженностью 435 миль обслуживается центральной зоной Министерства транспорта Аризоны (ADOT), большая часть которой состоит из четырехполосных автомагистралей с дополнительными полосами движения для транспортных средств с высокой скоростью движения (HOV). При бюджете строительства в 500 миллионов долларов США в год регион обычно реализует от 20 до 25 строительных проектов на дорожной сети с интенсивным движением транспорта каждый год.
В Аризоне бетонные тротуары используются с 1920-х годов. Бетон может использоваться десятилетиями и требует обслуживания только каждые 20-25 лет. В Аризоне 40-летний успешный опыт позволил использовать его при строительстве главных автомагистралей штата в 1960-х годах. В то время мощение дороги бетоном означало компромисс с точки зрения дорожного шума. В этот период бетонная поверхность подвергается лужению (протягивание металлических граблей по бетонной поверхности перпендикулярно потоку транспорта), а шины, едущие по луженому бетону, издают шумный, связный вой. В 2003 году, чтобы решить проблему шума, был установлен 1-дюймовый. Фрикционный слой асфальтовой резины (AR-ACFC) был нанесен поверх портландцементного бетона (PCC). Это обеспечивает гармоничный внешний вид, тихий звук и удобство в путешествии. Однако сохранение поверхности AR-ACFC оказалось непростой задачей.
Расчетный срок службы АР-АКПЧ составляет около 10 лет. Автомагистрали Аризоны уже превысили свой проектный срок службы и стареют. Расслоение и связанные с ним вопросы создают проблемы для водителей и Министерства транспорта. Хотя расслоение обычно приводит к потере глубины дороги только примерно на 1 дюйм (поскольку резиновый асфальт толщиной 1 дюйм отделился от бетона под ним), точка расслоения рассматривается пассажирами как выбоина и рассматривается как серьезная проблема. проблема.
После тестирования алмазного шлифования, бетонных поверхностей нового поколения и обработки бетонной поверхности шлицевым шлифовальным станком или микрофрезеровкой компания ADOT определила, что продольная текстура, полученная при алмазном шлифовании, обеспечивает приятный вельветовый внешний вид и хорошие ходовые качества (как показывают низкие значения IRI). ) и низкий уровень шума. Рэнди Эверетт и Министерство транспорта Аризоны
Аризона использует Международный индекс неровности (IRI) для измерения дорожных условий, и его число сокращается. (IRI — это своего рода статистические данные о шероховатости, которые почти повсеместно используются национальными учреждениями в качестве показателя эффективности их системы управления дорожным покрытием. Чем ниже значение, тем меньше шероховатость, что желательно). По данным измерений IRI, проведенных в 2010 году, 72% межгосударственных автомагистралей региона находятся в хорошем состоянии. К 2018 году эта доля упала до 53%. Маршруты национальной системы автомобильных дорог также демонстрируют тенденцию к снижению. Замеры 2010 года показали, что 68% дорог находятся в хорошем состоянии. К 2018 году это число снизилось до 35%.
Поскольку затраты выросли (а бюджет не успевал), в апреле 2019 года ADOT начала искать лучшие варианты хранения, чем в предыдущем наборе инструментов. Для покрытий, которые все еще находятся в хорошем состоянии в течение расчетного срока службы от 10 до 15 лет (а для департамента становится все более важным поддерживать существующее покрытие в хорошем состоянии), варианты включают заделку трещин, герметизацию распылением (нанесение тонкого слоя покрытия). легкий слой, медленно застывающую асфальтовую эмульсию) или заделать отдельные выбоины. Для дорожных покрытий, срок службы которых превышает расчетный, одним из вариантов является шлифовка изношенного асфальта и укладка нового слоя резинового асфальта. Однако из-за размера площади, которую необходимо отремонтировать, это оказывается слишком затратно. Еще одним препятствием для любого решения, требующего повторного шлифования асфальтовой поверхности, является то, что шлифовальное оборудование неизбежно затрагивает и повреждает нижележащий бетон, а потеря бетонного материала в местах стыков особенно серьезна.
Что произойдет, если Аризона вернется на первоначальную поверхность PCC? ADOT знает, что бетонные дороги в штате спроектированы таким образом, чтобы обеспечить долговременную структурную стабильность. В департаменте поняли, что если бы они могли использовать базовый PCC для улучшения первоначальной зубчатой поверхности и создания тихой и удобной для езды дороги, отремонтированная дорога могла бы прослужить дольше и потребовать обслуживания. Это также намного меньше, чем асфальт.
В рамках проекта на трассе SR 101 к северу от Финикса слой AR-ACFC был удален, поэтому компания ADOT установила четыре испытательных секции для изучения будущих решений, которые будут использовать существующий бетон, обеспечивая при этом плавность хода, бесшумность и хороший внешний вид дороги. Департамент рассмотрел алмазное шлифование и бетонную поверхность нового поколения (NGCS), текстуру с контролируемым профилем почвы и общей отрицательной или нисходящей текстурой, которая была разработана как особо 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 микрофрезеровки для окончательной обработки бетонной поверхности. После тестирования каждого метода специалисты ADOT установили, что продольная текстура, полученная путем алмазной шлифовки, обеспечивает приятный вельветовый внешний вид, а также хорошие впечатления от езды (на что указывает низкое значение IRI) и низкий уровень шума. Процесс алмазного шлифования также оказался достаточно щадящим, чтобы защитить участки бетона, особенно вокруг швов, которые ранее были повреждены фрезеровкой. Алмазное шлифование также является экономически эффективным решением.
В мае 2019 года ADOT решила провести алмазную шлифовку небольшого участка SR 202, расположенного в южном районе Феникса. Дорога AR-ACFC, построенная 15 лет назад, была настолько рыхлой и многослойной, что на лобовое стекло попадали камни, а водители каждый день жаловались, что лобовое стекло повреждается летящими камнями. Доля претензий по возмещению убытков в этом регионе выше, чем в других регионах страны. Тротуар также очень шумный, и ездить по нему сложно. Компания ADOT выбрала ромбовидную отделку для двух правых полос движения SR 202 длиной полмили. Они использовали ковш-погрузчик, чтобы удалить существующий слой AR-ACFC, не повредив при этом бетон под ним. Департамент успешно опробовал этот метод в апреле, когда обсуждал способы возвращения на дорогу PCC. После завершения проекта представитель ADOT заметил, что водитель будет переходить с полосы движения AR-ACFC на полосу с бетонной полосой с алмазным покрытием, чтобы ощутить улучшенные ходовые качества и звуковые характеристики.
Хотя не все пилотные проекты были завершены, предварительные результаты затрат показывают, что экономия, связанная с использованием бетонного покрытия и алмазной шлифовкой для оптимизации внешнего вида, гладкости и звука, может сократить расходы на техническое обслуживание на целых 3,9 миллиарда долларов в год. За 30-летний период. Рэнди Эверетт и Министерство транспорта Аризоны
Примерно в это же время Правительственная ассоциация Марикопы (MAG) опубликовала отчет об оценке шума на местных шоссе и управляемости. В отчете признается сложность содержания дорожной сети и основное внимание уделяется шумовым характеристикам дороги. Ключевой вывод заключается в том, что, поскольку преимущество AR-ACFC в шуме исчезает так быстро, «следует рассмотреть возможность обработки алмазным грунтом вместо покрытия резиновым асфальтом». Еще одним одновременным событием является контракт на закупку технического обслуживания, который позволяет осуществлять алмазное шлифование. Подрядчик был привлечен для технического обслуживания и строительства.
ADOT считает, что пришло время сделать следующий шаг, и планирует начать более крупный проект алмазного шлифования на SR 202 в феврале 2020 года. Проект охватывает участок длиной четыре мили и шириной с четырьмя полосами движения, включая наклонные участки. Площадь была слишком велика, чтобы использовать погрузчик для удаления асфальта, поэтому была использована фреза. Отдел режет полосы резинового асфальта, которые подрядчик по фрезеровке может использовать в качестве ориентира в процессе фрезерования. Благодаря тому, что оператору будет легче видеть поверхность PCC под крышкой, фрезерное оборудование можно отрегулировать, а повреждение нижележащего бетона можно свести к минимуму. Окончательная поверхность SR 202 с алмазной шлифовкой 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 благодаря тому, что, хотя новое покрытие AR-ACFC примерно на 5 дБ тише, чем алмазное покрытие, при использовании покрытия AR-ACFC в течение 5–9 лет результаты его измерений сопоставимы или превышают уровень дБ. Мало того, что уровень шума новой алмазной шлифовки SR 202 очень низкий для водителей, тротуар также создает меньше шума в близлежащих населенных пунктах.
Успех первых проектов побудил ADOT начать еще три пилотных проекта по алмазному шлифованию. Завершена алмазная шлифовка Loop 101 Price Freeway. Алмазная шлифовка петли 101 Pima Freeway будет проведена в начале 2021 года, а строительство петли 101 I-17 до 75-й авеню ожидается в ближайшие пять лет. ADOT будет отслеживать работу всех элементов, чтобы проверить надежность соединений, отсутствие отслаивания бетона, а также сохранение звука и качества езды.
Хотя не все пилотные проекты были завершены, собранные к настоящему времени данные оправдывают рассмотрение алмазного шлифования как альтернативы стандартному шлифованию и заполнению. Предварительные результаты исследования затрат показывают, что экономия, связанная с использованием бетонного покрытия и алмазной шлифовкой для оптимизации внешнего вида, гладкости и звука, может снизить затраты на техническое обслуживание до 3,9 миллиардов долларов в течение 30-летнего периода.
Используя существующее бетонное покрытие в Финиксе, можно не только увеличить бюджет на техническое обслуживание и поддерживать больше дорог в хорошем состоянии, но и долговечность бетона гарантирует, что сбои, связанные с содержанием дорог, будут сведены к минимуму. Самое главное, что публика сможет наслаждаться плавной и тихой поверхностью вождения.
Рэнди Эверетт — старший администратор отдела транспорта Центральной Аризоны.
IGGA — это некоммерческая торговая ассоциация, основанная в 1972 году группой преданных своему делу профессионалов отрасли, занимающаяся разработкой процессов алмазного шлифования и обработки канавок для портландцементных бетонных и асфальтовых поверхностей. В 1995 году IGGA присоединилась к членской организации Американской ассоциации бетонных покрытий (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 дорожного покрытия, ремонте бетонного покрытия и защите дорожного покрытия. Миссия IGGA — стать ведущим технологическим и рекламным ресурсом для принятия и правильного использования алмазного шлифования и обработки канавок, а также сохранения и восстановления PCC.
Время публикации: 08 сентября 2021 г.