Revenirea autostrăzii din Arizona la betonul de ciment Portland ar putea dovedi beneficiul utilizării șlefuirii cu diamant ca alternativă la șlefuirea și umplerea standard. Perspectivele arată că, pe o perioadă de 30 de ani, costurile de întreținere se vor reduce cu 3,9 miliarde USD.
Acest articol se bazează pe un webinar care a avut loc inițial în cadrul Conferinței Tehnice a Asociației Internaționale de Canelare și Rectificare (IGGA) din decembrie 2020. Urmăriți demonstrația completă mai jos.
Locuitorii din zona Phoenix își doresc drumuri netede, frumoase și liniștite. Cu toate acestea, din cauza creșterii explozive a populației din zonă și a fondurilor insuficiente pentru a menține ritmul, condițiile drumurilor din zonă s-au deteriorat în ultimul deceniu. Departamentul de Transport din Arizona (ADOT) studiază soluții creative pentru a-și întreține rețeaua de autostrăzi și a oferi tipurile de drumuri pe care publicul le așteaptă.
Phoenix este al cincilea oraș ca populație din Statele Unite și este încă în creștere. Rețeaua de drumuri și poduri a orașului, lungă de 435 de mile, este întreținută de Departamentul de Transport din Arizona (ADOT) din zona centrală, cea mai mare parte constând din autostrăzi cu patru benzi, cu benzi suplimentare pentru vehicule înalte (HOV). Cu un buget de construcție de 500 de milioane de dolari americani pe an, regiunea desfășoară de obicei între 20 și 25 de proiecte de construcție pe o rețea rutieră cu trafic intens în fiecare an.
Arizona folosește pavaje din beton încă din anii 1920. Betonul poate fi utilizat timp de decenii și necesită întreținere doar la fiecare 20-25 de ani. Pentru Arizona, 40 de ani de experiență de succes au permis utilizarea acestuia în timpul construcției principalelor autostrăzi ale statului în anii 1960. La acea vreme, pavarea drumurilor cu beton însemna un compromis în ceea ce privește zgomotul produs de trafic. În această perioadă, suprafața de beton este finisată prin cositorire (tragerea unei greble metalice pe suprafața de beton perpendiculară pe fluxul de trafic), iar anvelopele care circulă pe betonul cositorit vor produce un vâjâit zgomotos și coerent. În 2003, pentru a rezolva problema zgomotului, a fost aplicat un strat de frecare din cauciuc bituminos (AR-ACFC) de 2,5 cm peste betonul de ciment Portland (PCC). Acest lucru oferă un aspect consistent, un sunet silențios și o deplasare confortabilă. Cu toate acestea, conservarea suprafeței AR-ACFC s-a dovedit a fi o provocare.
Durata de viață proiectată a AR-ACFC este de aproximativ 10 ani. Autostrăzile din Arizona au depășit acum durata de viață proiectată și îmbătrânesc. Stratificarea și problemele conexe pun probleme pentru șoferi și Ministerul Transporturilor. Deși delaminarea duce de obicei la o pierdere de doar aproximativ 2,5 cm din adâncimea drumului (deoarece asfaltul de cauciuc gros de 2,5 cm s-a separat de betonul de dedesubt), punctul de delaminare este considerat o groapă de către publicul care călătorește și este considerat o problemă serioasă.
După testarea șlefuirii cu diamant, a suprafețelor de beton de ultimă generație și finisarea suprafeței de beton cu o polizoare de alunecare sau microfrezare, ADOT a stabilit că textura longitudinală obținută prin șlefuirea cu diamant oferă un aspect plăcut de catifea reiată și o performanță bună la volan (după cum reiese din valorile IRI scăzute) și emisii reduse de zgomot. Randy Everett și Departamentul de Transport din Arizona
Arizona folosește Indicele Internațional de Rugozitate (IRI) pentru a măsura condițiile drumurilor, iar numărul acesta este în scădere. (IRI este un tip de date statistice privind rugozitatea, utilizate aproape universal de instituțiile naționale ca indicator de performanță al sistemului lor de gestionare a pavajelor. Cu cât valoarea este mai mică, cu atât rugozitatea este mai mică, ceea ce este de dorit). Conform măsurătorilor IRI efectuate în 2010, 72% dintre autostrăzile interstatale din regiune sunt în stare bună. Până în 2018, această proporție scăzuse la 53%. Rutele sistemului național de autostrăzi prezintă, de asemenea, o tendință descendentă. Măsurătorile din 2010 au arătat că 68% dintre drumuri erau în stare bună. Până în 2018, acest număr scăzuse la 35%.
Pe măsură ce costurile au crescut - iar bugetul nu a mai putut ține pasul - în aprilie 2019, ADOT a început să caute opțiuni de depozitare mai bune decât în setul de instrumente anterior. Pentru pavajele care sunt încă în stare bună în intervalul de viață proiectat de 10 până la 15 ani - și devine din ce în ce mai important pentru departament să mențină pavajul existent în stare bună - opțiunile includ sigilarea fisurilor, sigilarea prin pulverizare (aplicarea unui strat subțire de emulsie asfaltică ușoară, solidificată lent) sau repararea gropilor individuale. Pentru pavajele care depășesc durata de viață proiectată, o opțiune este șlefuirea asfaltului deteriorat și așezarea unui nou strat de asfalt cauciucat. Cu toate acestea, din cauza dimensiunii zonei care trebuie reparată, acest lucru se dovedește a fi prea costisitor. Un alt obstacol în calea oricărei soluții care necesită șlefuirea repetată a suprafeței asfaltice este faptul că echipamentul de șlefuire va afecta și deteriora inevitabil betonul subiacent, iar pierderea de material din beton la rosturi este deosebit de gravă.
Ce s-ar întâmpla dacă Arizona ar reveni la suprafața PCC originală? ADOT știe că autostrăzile din beton din stat sunt proiectate pentru a oferi stabilitate structurală pe termen lung. Departamentul și-a dat seama că, dacă ar putea folosi PCC-ul subiacent pentru a-i îmbunătăți suprafața dințată originală și a forma un drum liniștit și ușor de circulat, drumul reparat ar putea dura mai mult și ar necesita întreținere. De asemenea, este mult mai puțin asfaltat.
Ca parte a proiectului de pe SR 101, la nord de Phoenix, stratul AR-ACFC a fost îndepărtat, așa că ADOT a instalat patru secțiuni de testare pentru a explora soluții viitoare care vor utiliza betonul existent, asigurând în același timp netezime, o rulare silențioasă și un aspect bun al drumului. Departamentul a analizat șlefuirea cu diamant și Next Generation Concrete Surface (NGCS), o textură cu un profil de sol controlat și o textură generală negativă sau descendentă, care a fost dezvoltată ca un pavaj din beton deosebit de silențios. ADOT are în vedere, de asemenea, utilizarea unei mașini de șlefuit cu alunecare (un proces în care o mașină ghidează rulmenții cu bile către suprafața drumului pentru a îmbunătăți caracteristicile de frecare) sau a micro-frezării pentru finisarea suprafeței betonului. După testarea fiecărei metode, ADOT a stabilit că textura longitudinală obținută prin șlefuirea cu diamant oferă un aspect plăcut de catifea reiată, precum și o experiență bună de rulare (așa cum indică valoarea scăzută a IRI) și zgomot redus. Procesul de șlefuire cu diamant s-a dovedit, de asemenea, a fi suficient de delicat pentru a proteja zonele din beton, în special în jurul rosturilor, care au fost anterior deteriorate de frezare. Șlefuirea cu diamant este, de asemenea, o soluție rentabilă.
În mai 2019, ADOT a decis să șlefuiască cu diamant o mică secțiune a SR 202, situată în zona de sud a orașului Phoenix. Drumul AR-ACFC, vechi de 15 ani, era atât de afânat și stratificat încât pietrele erau aruncate pe parbriz, iar șoferii se plângeau zilnic că parbrizul era deteriorat de pietrele zburătoare. Proporția cererilor de despăgubire în această regiune este mai mare decât în alte regiuni ale țării. De asemenea, trotuarul este foarte zgomotos și dificil de condus. ADOT a ales finisaje cu diamant pentru cele două benzi din dreapta de-a lungul SR 202, lungi de o jumătate de milă. Au folosit o cupă de încărcare pentru a îndepărta stratul AR-ACFC existent fără a deteriora betonul de dedesubt. Departamentul a testat cu succes această metodă în aprilie, când se gândeau la modalități de a reveni la drumul PCC. După finalizarea proiectului, reprezentantul ADOT a observat că șoferul se muta de pe banda AR-ACFC pe banda de beton șlefuit cu diamant pentru a experimenta caracteristicile îmbunătățite de condus și sunet.
Deși nu toate proiectele pilot au fost finalizate, constatările preliminare privind costurile indică faptul că economiile asociate cu utilizarea pavajului din beton și a șlefuirii cu diamant pentru optimizarea aspectului, netezimii și sunetului ar putea reduce costurile de întreținere cu până la 3,9 miliarde de dolari pe an. Pe o perioadă de 30 de ani. Randy Everett și Departamentul de Transport din Arizona
Cam în această perioadă, Asociația Guvernamentală Maricopa (MAG) a publicat un raport care evaluează zgomotul și confortul la volan al autostrăzilor locale. Raportul recunoaște dificultatea întreținerii rețelei rutiere și se concentrează pe caracteristicile fonice ale drumului. O concluzie cheie este că, deoarece avantajul fonic al AR-ACFC dispare atât de repede, „ar trebui luată în considerare tratarea cu șlefuire diamantată în locul acoperirii cu asfalt de cauciuc”. O altă evoluție simultană este un contract de achiziții pentru întreținere care permite șlefuirea cu diamant. Antreprenorul a fost angajat pentru întreținere și construcție.
ADOT consideră că este timpul să facă următorul pas și intenționează să înceapă un proiect mai amplu de șlefuire cu diamant pe SR 202 în februarie 2020. Proiectul acoperă o secțiune lungă de șase kilometri și lată de patru benzi, inclusiv secțiuni în pantă. Zona era prea mare pentru a utiliza un încărcător pentru îndepărtarea asfaltului, așa că a fost utilizată o freză. Departamentul taie fâșii în asfaltul de cauciuc pe care antreprenorul de frezare le poate folosi ca ghid în timpul procesului de frezare. Prin facilitarea vizualizării suprafeței PCC de sub acoperire de către operator, echipamentul de frezare poate fi ajustat și deteriorarea betonului de bază poate fi redusă la minimum. Suprafața finală șlefuită cu diamant a SR 202 îndeplinește toate standardele ADOT - este silențioasă, netedă și atractivă - în comparație cu suprafețele asfaltice, valoarea IRI a fost foarte favorabilă în anii 1920 și 1930. Aceste caracteristici de zgomot comparabile pot fi obținute deoarece, deși noul pavaj AR-ACFC este cu aproximativ 5 dB mai silențios decât cel șlefuit cu diamant, atunci când pavajul AR-ACFC este utilizat timp de 5 până la 9 ani, rezultatele măsurătorilor sale sunt comparabile sau mai mari în ceea ce privește nivelul dB. Nu numai că nivelul de zgomot al noului teren asfaltat de pe SR 202 este foarte scăzut pentru șoferi, dar trotuarul generează și mai puțin zgomot în comunitățile din apropiere.
Succesul proiectelor lor inițiale a determinat ADOT să demareze alte trei proiecte pilot de șlefuire cu diamant. Șlefuirea cu diamant a autostrăzii Loop 101 Price a fost finalizată. Șlefuirea cu diamant a autostrăzii Loop 101 Pima va fi efectuată la începutul anului 2021, iar construcția autostrăzii Loop 101 I-17 până la 75th Avenue este așteptată să fie efectuată în următorii cinci ani. ADOT va urmări performanța tuturor elementelor pentru a verifica suportul rosturilor, dacă betonul s-a exfoliat și menținerea sunetului și a calității rulării.
Deși nu toate proiectele pilot au fost finalizate, datele colectate până în prezent justifică luarea în considerare a șlefuirii cu diamant ca alternativă la șlefuirea și umplerea standard. Rezultatele preliminare ale investigației costurilor arată că economiile asociate cu utilizarea pavajului din beton și a șlefuirii cu diamant pentru optimizarea aspectului, netezimii și sunetului pot reduce costurile de întreținere cu până la 3,9 miliarde de dolari pe o perioadă de 30 de ani.
Prin utilizarea pavajului de beton existent în Phoenix, nu numai că bugetul de întreținere poate fi extins și mai multe drumuri sunt menținute în stare bună, dar durabilitatea betonului asigură reducerea la minimum a perturbărilor legate de întreținerea drumurilor. Cel mai important, publicul se va putea bucura de o suprafață de rulare netedă și liniștită.
Randy Everett este administrator senior în cadrul Departamentului Transporturilor din Arizona Centrală.
IGGA este o asociație comercială non-profit înființată în 1972 de un grup de profesioniști dedicați din industrie, dedicată dezvoltării proceselor de șlefuire și canelare cu diamant pentru suprafețe de beton și asfalt din ciment Portland. În 1995, IGGA s-a alăturat unei filiale a Asociației Americane pentru Pavaje din Beton (ACPA), formând Parteneriatul IGGA/ACPA pentru Protecția Pavajelor din Beton (IGGA/ACPA CP3) de astăzi. Astăzi, acest parteneriat este o resursă tehnică și lider în industrie în marketingul global al suprafețelor de pavaj optimizate, repararea pavajelor din beton și protecția pavajelor. Misiunea IGGA este de a deveni principala resursă tehnologică și de promovare pentru acceptarea și utilizarea corectă a șlefuirii și canelării cu diamant, precum și pentru conservarea și restaurarea PCC.
Data publicării: 08 septembrie 2021