Die terugkeer van die Arizona-snelweg na Portland-sementbeton kan dalk die voordeel bewys van die gebruik van diamantslyp as 'n alternatief vir standaardslyp en vul. Die vooruitsigte toon dat onderhoudskoste oor 'n tydperk van 30 jaar met USD 3,9 miljard verminder sal word.
Hierdie artikel is gebaseer op 'n webinaar wat oorspronklik tydens die International Grooving and Grinding Association (IGGA) Tegniese Konferensie in Desember 2020 gehou is. Kyk na die volledige demonstrasie hieronder.
Inwoners in die Phoenix-gebied wil gladde, pragtige en stil paaie hê. As gevolg van die plofbare bevolkingsgroei in die gebied en onvoldoende fondse om tred te hou, het die padtoestande in die gebied egter die afgelope dekade versleg. Die Arizona Departement van Vervoer (ADOT) bestudeer kreatiewe oplossings om sy snelwegnetwerk in stand te hou en die tipe paaie te verskaf wat die publiek verwag.
Phoenix is die vyfde mees bevolkte stad in die Verenigde State, en dit groei steeds. Die stad se 435-myl netwerk van paaie en brûe word in stand gehou deur die sentrale gebied van die Arizona Department of Transportation (ADOT), waarvan die meeste bestaan uit vierbaan-snelweë met bykomende hoë-voertuig-voertuig (HOV) bane. Met 'n konstruksiebegroting van US$500 miljoen per jaar, voer die streek tipies 20 tot 25 konstruksieprojekte op 'n hoë-verkeer padnetwerk elke jaar uit.
Arizona gebruik betonplaveisels al sedert die 1920's. Beton kan vir dekades gebruik word en benodig slegs elke 20-25 jaar onderhoud. Vir Arizona het 40 jaar se suksesvolle ondervinding dit moontlik gemaak om dit tydens die konstruksie van die staat se hoofpaaie in die 1960's te gebruik. Destyds het die plaveisel van die pad met beton beteken dat 'n kompromie gemaak moes word in terme van padgeraas. Gedurende hierdie tydperk word die betonoppervlak afgewerk deur te vertin ('n metaalhark loodreg op die verkeersvloei op die betonoppervlak te trek), en bande wat op die vertinde beton ry, sal 'n raserige, samehangende gehuil produseer. In 2003, om die geraasprobleem op te los, is 'n 1-duim Asfaltrubberwrywingslaag (AR-ACFC) bo-op Portland Sement Beton (PCC) aangebring. Dit bied 'n konsekwente voorkoms, stil klank en gemaklike reis. Die behoud van die oppervlak van die AR-ACFC het egter 'n uitdaging geblyk te wees.
Die ontwerpleeftyd van AR-ACFC is ongeveer 10 jaar. Arizona se snelweë het nou hul ontwerpleeftyd oorskry en is besig om te verouder. Stratifikasie en verwante kwessies veroorsaak probleme vir bestuurders en die Ministerie van Vervoer. Alhoewel delaminasie gewoonlik slegs 'n verlies van ongeveer 1 duim paddiepte tot gevolg het (omdat die 1 duim dik rubberasfalt van die beton onder geskei het), word die delaminasiepunt deur die reisende publiek as 'n slaggat beskou en as 'n ernstige probleem beskou.
Nadat diamantslypwerk, volgende-generasie betonoppervlakke getoets is, en die betonoppervlak met 'n glyslypmasjien of mikrofreeswerk afgewerk is, het ADOT bepaal dat die longitudinale tekstuur wat deur diamantslypwerk verkry word, 'n aangename corduroy-voorkoms en goeie ryprestasie (soos getoon deur lae IRI-syfers) en lae geraasvrystellings bied. Randy Everett en Arizona Departement van Vervoer
Arizona gebruik die Internasionale Ruheidindeks (IRI) om padtoestande te meet, en die getal het gedaal. (IRI is 'n soort ruheidstatistiese data, wat byna universeel deur nasionale instellings gebruik word as 'n prestasie-aanwyser van hul plaveiselbestuurstelsel. Hoe laer die waarde, hoe kleiner die ruheid, wat wenslik is). Volgens IRI-metings wat in 2010 uitgevoer is, is 72% van die interstaatlike snelweë in die streek in 'n goeie toestand. Teen 2018 het hierdie proporsie tot 53% gedaal. Nasionale snelwegstelselroetes toon ook 'n afwaartse neiging. Metings in 2010 het getoon dat 68% van die paaie in 'n goeie toestand was. Teen 2018 het hierdie getal tot 35% gedaal.
Namate kostes gestyg het – en die begroting nie kon tred hou nie – het ADOT in April 2019 begin soek na beter bergingsopsies as in die vorige gereedskapskis. Vir plaveisels wat steeds in 'n goeie toestand is binne die ontwerpleeftydvenster van 10 tot 15 jaar – en dit word al hoe belangriker vir die departement om die bestaande plaveisel in 'n goeie toestand te hou – sluit opsies in kraakverseëling, spuitverseëling (die aanwending van 'n dun lagie ligte, stadig gestolde asfalt-emulsie), of die herstel van individuele slaggate. Vir plaveisels wat die ontwerpleeftyd oorskry, is een opsie om die verswakte asfalt af te slyp en 'n nuwe rubberasfalt-oorleg te lê. As gevolg van die omvang van die area wat herstel moet word, blyk dit egter te duur te wees. Nog 'n struikelblok vir enige oplossing wat herhaalde slyp van die asfaltoppervlak vereis, is dat die slyptoerusting onvermydelik die onderliggende beton sal beïnvloed en beskadig, en die verlies van betonmateriaal by die voeë is veral ernstig.
Wat sou gebeur as Arizona terugkeer na die oorspronklike PCC-oppervlak? ADOT weet dat die betonpaaie in die staat ontwerp is om langdurige strukturele stabiliteit te bied. Die departement het besef dat as hulle die onderliggende PCC kon gebruik om sy oorspronklike getande oppervlak te verbeter om 'n stil en rybare pad te vorm, die herstelde pad dalk langer sou hou en onderhoud sou benodig. Dit is ook baie minder as asfalt.
As deel van die projek op SR 101 noord van Phoenix, is die AR-ACFC-laag verwyder, daarom het ADOT vier toetsafdelings geïnstalleer om toekomstige oplossings te ondersoek wat bestaande beton sal gebruik terwyl gladheid, stil ry en goeie padvoorkoms verseker word. Die departement het diamantslyp en Next Generation Concrete Surface (NGCS) hersien, 'n tekstuur met 'n beheerde grondprofiel en algehele negatiewe of afwaartse tekstuur, wat ontwikkel is as 'n besonder lae-geraas betonplaveisel. ADOT oorweeg ook die gebruik van 'n glyslypmasjien (’n proses waarin 'n masjien kogellagers na die padoppervlak lei om wrywingseienskappe te verbeter) of mikrofrees om die betonoppervlak af te werk. Nadat elke metode getoets is, het ADOT bepaal dat die longitudinale tekstuur wat deur diamantslyp verkry word, 'n aangename corduroy-voorkoms bied, sowel as 'n goeie ry-ervaring (soos aangedui deur die lae IRI-waarde) en lae geraas. Die diamantslypproses het ook bewys dat dit sag genoeg is om betonareas te beskerm, veral rondom die voeë, wat voorheen deur frees beskadig is. Diamantslyp is ook 'n koste-effektiewe oplossing.
In Mei 2019 het ADOT besluit om 'n klein gedeelte van SR 202 in die suidelike gebied van Phoenix met diamantslyp te slyp. Die 15 jaar oue AR-ACFC-pad was so los en gelaagd dat los klippe op die voorruit gegooi is, en bestuurders het daagliks gekla dat die voorruit deur vlieënde klippe beskadig is. Die persentasie skade-eise in hierdie streek is hoër as in ander streke van die land. Die sypaadjie is ook baie raserig en moeilik om te bestuur. ADOT het diamant-afwerkings gekies vir die twee regterkantse bane langs SR 202, 'n halwe myl lank. Hulle het 'n laaibak gebruik om die bestaande AR-ACFC-laag te verwyder sonder om die beton daaronder te beskadig. Die departement het hierdie metode in April suksesvol getoets toe hulle maniere oorweeg het om na die PCC-pad terug te keer. Nadat die projek voltooi is, het die ADOT-verteenwoordiger opgemerk dat die bestuurder van die AR-ACFC-baan na die diamant-geslypte betonbaan sou beweeg om die verbeterde rit- en klankeienskappe te ervaar.
Alhoewel nie alle loodsprojekte voltooi is nie, dui voorlopige bevindinge oor koste daarop dat die besparings wat verband hou met die gebruik van betonplaveisel en diamantslypwerk om voorkoms, gladheid en klank te optimaliseer, onderhoud met soveel as $3,9 miljard in 'n jaarlikse koste kan verminder. Oor 'n tydperk van 30 jaar. Randy Everett en die Arizona Departement van Vervoer.
Omstreeks hierdie tyd het die Maricopa Government Association (MAG) 'n verslag vrygestel wat plaaslike snelweggeraas en rybaarheid beoordeel. Die verslag erken die moeilikheid om die padnetwerk in stand te hou en fokus op die geraaseienskappe van die pad. 'n Belangrike gevolgtrekking is dat omdat die geraasvoordeel van AR-ACFC so vinnig verdwyn, "diamantgrondbehandeling oorweeg moet word in plaas van rubberasfalt-oorleg." Nog 'n gelyktydige ontwikkeling is 'n onderhoudsverkrygingskontrak wat diamantslyp moontlik maak. Die kontrakteur is ingebring vir onderhoud en konstruksie.
ADOT glo dat dit tyd is om die volgende stap te neem en beplan om in Februarie 2020 'n groter diamantslypprojek op SR 202 te begin. Die projek dek 'n vier myl lange, vierbaan-wye gedeelte, insluitend skuins gedeeltes. Die area was te groot om 'n laaier te gebruik om die asfalt te verwyder, daarom is 'n freesmasjien gebruik. Die departement sny stroke in rubberasfalt vir die freeskontrakteur om as 'n gids tydens die freesproses te gebruik. Deur dit vir die operateur makliker te maak om die PCC-oppervlak onder die bedekking te sien, kan die freesapparatuur aangepas word en skade aan die onderliggende beton geminimaliseer word. Die finale diamantgeslypte oppervlak van SR 202 voldoen aan alle ADOT-standaarde - dit is stil, glad en aantreklik - in vergelyking met asfaltoppervlaktes, was die IRI-waarde baie gunstig in die 1920's en 1930's. Hierdie vergelykbare geraaskeienskappe kan verkry word omdat, hoewel die nuwe AR-ACFC-plaveisel ongeveer 5 dB stiller is as die diamantgeslypte, wanneer die AR-ACFC-plaveisel vir 5 tot 9 jaar gebruik word, die meetresultate vergelykbaar of hoër is as die dB-vlak. Nie net is die geraasvlak van die nuwe SR 202 diamantgrond baie laag vir bestuurders nie, maar die sypaadjie genereer ook minder geraas in nabygeleë gemeenskappe.
Die sukses van hul vroeë projekte het ADOT aangespoor om drie ander diamantslyp-loodsprojekte te begin. Die diamantslyp van Loop 101 Price Freeway is voltooi. Die diamantslyp van Loop 101 Pima Freeway sal vroeg in 2021 uitgevoer word, en die konstruksie van Loop 101 I-17 na 75ste Laan sal na verwagting in die volgende vyf jaar uitgevoer word. ADOT sal die werkverrigting van alle items dophou om die ondersteuning van die voeë, of die beton afgedop het, en die handhawing van klank- en rygehalte na te gaan.
Alhoewel nie alle loodsprojekte voltooi is nie, regverdig die data wat tot dusver ingesamel is die oorweging van diamantslyp as 'n alternatief vir standaardslyp en vul. Die voorlopige resultate van die koste-ondersoek toon dat die besparings wat verband hou met die gebruik van betonplaveisel en diamantslyp om voorkoms, gladheid en klank te optimaliseer, onderhoudskoste met tot $3,9 miljard oor 'n tydperk van 30 jaar kan verminder.
Deur die bestaande betonplaveisel in Phoenix te gebruik, kan nie net die onderhoudsbegroting verleng word en meer paaie in 'n goeie toestand gehou word nie, maar die duursaamheid van die beton verseker dat ontwrigtings wat verband hou met padonderhoud geminimaliseer word. Die belangrikste is dat die publiek 'n gladde en stil ry-oppervlak sal kan geniet.
Randy Everett is 'n senior departementele administrateur vir die Departement van Vervoer in Sentraal-Arizona.
IGGA is 'n niewinsgewende handelsvereniging wat in 1972 gestig is deur 'n groep toegewyde bedryfsprofessionele persone, toegewy aan die ontwikkeling van diamantslyp- en groefprosesse vir Portland-sementbeton en asfaltoppervlaktes. In 1995 het IGGA by 'n filiaal van die American Concrete Pavement Association (ACPA) aangesluit en vandag se IGGA/ACPA Concrete Pavement Protection Partnership (IGGA/ACPA CP3) gevorm. Vandag is hierdie vennootskap 'n tegniese hulpbron en bedryfsleier in die wêreldwye bemarking van geoptimaliseerde plaveiseloppervlaktes, betonplaveiselherstel en plaveiselbeskerming. IGGA se missie is om die toonaangewende tegnologie- en promosiehulpbron te word vir die aanvaarding en korrekte gebruik van diamantslyp- en groefprosesse, sowel as PCC-bewaring en -restourasie.
Plasingstyd: 8 September 2021