Връщането на магистралата в Аризона към портландциментов бетон може да докаже предимството на използването на диамантено шлайфане като алтернатива на стандартното шлайфане и запълване. Прогнозите показват, че за период от 30 години разходите за поддръжка ще бъдат намалени с 3,9 милиарда щатски долара.
Тази статия е базирана на уебинар, проведен първоначално по време на техническата конференция на Международната асоциация за канали и шлифоване (IGGA) през декември 2020 г. Гледайте пълната демонстрация по-долу.
Жителите на района на Финикс искат гладки, красиви и тихи пътища. Поради експлозивния растеж на населението в района и недостатъчните средства за поддържане на пътя, пътните условия в района се влошават през последното десетилетие. Министерството на транспорта на Аризона (ADOT) проучва креативни решения за поддържане на магистралната си мрежа и осигуряване на видовете пътища, които обществеността очаква.
Финикс е петият по население град в Съединените щати и продължава да се разраства. 435-километровата мрежа от пътища и мостове на града се поддържа от централната зона на Министерството на транспорта на Аризона (ADOT), като по-голямата част от нея се състои от четирилентови магистрали с допълнителни ленти за превозни средства с голям трафик (HOV). С бюджет за строителство от 500 милиона щатски долара годишно, регионът обикновено изпълнява от 20 до 25 строителни проекта по пътна мрежа с голям трафик всяка година.
Аризона използва бетонни настилки от 20-те години на миналия век. Бетонът може да се използва десетилетия и се нуждае от поддръжка само на всеки 20-25 години. За Аризона, 40-годишният успешен опит позволи той да бъде използван по време на строителството на основните магистрали на щата през 60-те години на миналия век. По това време павирането на пътя с бетон означаваше компромис по отношение на шума от пътя. През този период бетонната повърхност се обработва чрез калайдисване (издърпване на метална гребла върху бетонната повърхност, перпендикулярна на потока на движението), а гумите, движещи се по калайдисания бетон, издават шумен, кохерентен звук. През 2003 г., за да се реши проблемът с шума, върху портланд циментовия бетон (PCC) е положен 1-инчов асфалтов каучуков фрикционен слой (AR-ACFC). Това осигурява постоянен външен вид, тих звук и комфортно пътуване. Запазването на повърхността на AR-ACFC обаче се оказа предизвикателство.
Проектният живот на AR-ACFC е приблизително 10 години. Магистралите в Аризона вече са надвишили проектния си живот и остаряват. Стратификацията и свързаните с нея проблеми създават проблеми за шофьорите и Министерството на транспорта. Въпреки че деламинацията обикновено води само до загуба на около 1 инч от дълбочината на пътя (защото 1-инчовият каучуков асфалт се е отделил от бетона отдолу), точката на деламинация се счита за дупка от пътуващите и се разглежда като сериозен проблем.
След тестване на диамантено шлайфане, бетонни повърхности от следващо поколение и довършителна обработка на бетонната повърхност с шлифовъчна машина или микрофрезоване, ADOT установи, че надлъжната текстура, получена чрез диамантено шлайфане, осигурява приятен кадифен вид и добри характеристики на шофиране (както се вижда от ниските стойности на IRI) и ниски шумови емисии. Ранди Еверет и Министерство на транспорта на Аризона
Аризона използва Международния индекс за грапавост (IRI) за измерване на пътните условия и броят му намалява. (IRI е вид статистически данни за грапавостта, който почти повсеместно се използва от националните институции като показател за ефективност на тяхната система за управление на настилката. Колкото по-ниска е стойността, толкова по-малка е грапавостта, което е желателно). Според измерванията на IRI, проведени през 2010 г., 72% от междущатските магистрали в региона са в добро състояние. До 2018 г. този дял е спаднал до 53%. Маршрутите на националната магистрална система също показват низходяща тенденция. Измерванията през 2010 г. показват, че 68% от пътищата са в добро състояние. До 2018 г. този брой е спаднал до 35%.
С увеличаването на разходите – и бюджетът не можеше да се справи – през април 2019 г., ADOT започна да търси по-добри опции за съхранение от предишния набор от инструменти. За настилки, които все още са в добро състояние в рамките на проектния експлоатационен период от 10 до 15 години – а за отдела става все по-важно да поддържа съществуващата настилка в добро състояние – опциите включват запечатване на пукнатини, запечатване чрез пръскане (нанасяне на тънък слой лека, бавно втвърдяваща се асфалтова емулсия) или ремонт на отделни дупки. За настилки, които надвишават проектния експлоатационен живот, една от възможностите е да се шлайфа влошеният асфалт и да се положи ново гумено-асфалтово покритие. Поради обхвата на зоната, която трябва да се ремонтира, това обаче се оказва твърде скъпо. Друга пречка пред всяко решение, което изисква многократно шлайфане на асфалтовата повърхност, е, че шлайфащото оборудване неизбежно ще засегне и ще повреди подлежащия бетон, а загубата на бетонен материал в фугите е особено сериозна.
Какво би се случило, ако Аризона се върне към оригиналната назъбена повърхност от PCC? ADOT знае, че бетонните магистрали в щата са проектирани да осигуряват дълготрайна структурна стабилност. Отделът осъзна, че ако могат да използват подлежащата PCC повърхност, за да подобрят оригиналната ѝ назъбена повърхност, за да образуват тих и удобен за каране път, ремонтираният път може да издържи по-дълго и да изисква поддръжка. Освен това е много по-евтин от асфалтовия.
Като част от проекта на SR 101 северно от Финикс, слоят AR-ACFC е премахнат, така че ADOT инсталира четири тестови секции, за да проучи бъдещи решения, които ще използват съществуващия бетон, като същевременно осигуряват гладкост, тихо каране и добър външен вид на пътя. Отделът прегледа диамантеното шлайфане и бетонната повърхност от следващо поколение (NGCS), текстура с контролиран почвен профил и като цяло отрицателна или низходяща текстура, която е разработена като особено нискошумова бетонна настилка. ADOT също така обмисля използването на плъзгаща се шлифовъчна машина (процес, при който машина насочва сачмени лагери към пътната повърхност, за да подобри характеристиките на триене) или микрофрезоване за завършване на бетонната повърхност. След тестване на всеки метод, ADOT установи, че надлъжната текстура, получена чрез диамантено шлайфане, осигурява приятен кадифен вид, както и добро изживяване при каране (както е показано от ниската стойност на IRI) и нисък шум. Процесът на диамантено шлайфане също се е доказал като достатъчно нежен, за да предпази бетонните зони, особено около фугите, които преди това са били повредени от фрезоване. Диамантеното шлайфане е и рентабилно решение.
През май 2019 г. ADOT реши да шлайфа с диамантена настилка малък участък от SR 202, разположен в южната част на Финикс. 15-годишният път AR-ACFC беше толкова рохкав и наслоен, че върху предното стъкло се хвърляха хлабави камъни, а шофьорите се оплакваха, че предното стъкло е повредено от летящи камъни всеки ден. Делът на исковете за щети в този регион е по-висок, отколкото в други региони на страната. Тротоарът също е много шумен и труден за шофиране. ADOT избра диамантено покритие за двете десни ленти по SR 202 с дължина половин миля. Те използваха кофа на товарач, за да премахнат съществуващия слой AR-ACFC, без да повредят бетона отдолу. Отделът успешно тества този метод през април, когато обмисляше начини за връщане към пътя PCC. След приключване на проекта представителят на ADOT забеляза, че водачът се премества от лентата AR-ACFC към диамантено шлайфаната бетонна лента, за да се наслади на подобрените характеристики на возене и звук.
Въпреки че не всички пилотни проекти са завършени, предварителните констатации относно разходите показват, че спестяванията, свързани с използването на бетонна настилка и диамантено шлайфане за оптимизиране на външния вид, гладкостта и звука, биха могли да намалят разходите за поддръжка с до 3,9 милиарда долара годишно. За период от 30 години. Ранди Еверет и Министерството на транспорта на Аризона
Приблизително по това време Асоциацията на правителството на Марикопа (MAG) публикува доклад, оценяващ шума и управляемостта на местните магистрали. Докладът признава трудността при поддръжката на пътната мрежа и се фокусира върху шумовите характеристики на пътя. Ключов извод е, че тъй като предимството на AR-ACFC по отношение на шума изчезва толкова бързо, „трябва да се обмисли диамантена обработка на земята вместо гуменоасфалтово покритие“. Друго едновременно развитие е договор за обществени поръчки за поддръжка, който позволява шлифоване на диаманти. Изпълнителят е привлечен за поддръжка и строителство.
ADOT смята, че е време да се направи следващата стъпка и планира да започне по-голям проект за диамантено шлайфане на SR 202 през февруари 2020 г. Проектът обхваща участък с дължина четири мили и ширина от четири ленти, включително наклонени участъци. Зоната беше твърде голяма, за да се използва товарач за отстраняване на асфалта, така че беше използвана фреза. Отделът изрязва ленти от каучуков асфалт, които изпълнителят на фрезоване да използва като ориентир по време на процеса на фрезоване. Като улеснява оператора да вижда PCC повърхността под покритието, фрезовото оборудване може да се регулира и повредите на подлежащия бетон могат да бъдат сведени до минимум. Крайната диамантено шлайфана повърхност на SR 202 отговаря на всички стандарти на ADOT - тя е тиха, гладка и привлекателна - в сравнение с асфалтовите повърхности, стойността на IRI е била много благоприятна през 20-те и 30-те години на миналия век. Тези сравними шумови характеристики могат да бъдат получени, защото въпреки че новата настилка AR-ACFC е с около 5 dB по-тиха от диамантено шлайфаната, когато настилката AR-ACFC се използва в продължение на 5 до 9 години, резултатите от измерванията ѝ са сравними или по-високи от нивото на dB. Нивото на шум от новата диамантена писта SR 202 е не само много ниско за шофьорите, но и тротоарът генерира по-малко шум в близките населени места.
Успехът на ранните им проекти накара ADOT да започне три други пилотни проекта за диамантено шлайфане. Диамантеното шлайфане на Loop 101 Price Freeway е завършено. Диамантеното шлайфане на Loop 101 Pima Freeway ще бъде извършено в началото на 2021 г., а строителството на Loop 101 I-17 до 75-то авеню се очаква да бъде осъществено през следващите пет години. ADOT ще проследява работата на всички елементи, за да провери опората на фугите, дали бетонът се е отлепил и поддържането на звука и качеството на возене.
Въпреки че не всички пилотни проекти са завършени, събраните досега данни оправдават разглеждането на диамантеното шлайфане като алтернатива на стандартното шлайфане и запълване. Предварителните резултати от проучването на разходите показват, че спестяванията, свързани с използването на бетонна настилка и диамантено шлайфане за оптимизиране на външния вид, гладкостта и звука, могат да намалят разходите за поддръжка с до 3,9 милиарда долара за период от 30 години.
Чрез използването на съществуващата бетонна настилка във Финикс, не само бюджетът за поддръжка може да бъде удължен и повече пътища да бъдат поддържани в добро състояние, но и издръжливостта на бетона гарантира, че прекъсванията, свързани с поддръжката на пътищата, са сведени до минимум. Най-важното е, че обществеността ще може да се наслаждава на гладка и тиха пътна настилка.
Ранди Еверет е старши администратор на отдел в Министерството на транспорта в Централна Аризона.
IGGA е търговска асоциация с нестопанска цел, създадена през 1972 г. от група отдадени професионалисти в индустрията, посветени на разработването на процеси за диамантено шлифоване и каналиране за портландциментови бетонни и асфалтови повърхности. През 1995 г. IGGA се присъединява към филиал на Американската асоциация за бетонни настилки (ACPA), сформирайки днешното Партньорство IGGA/ACPA за защита на бетонни настилки (IGGA/ACPA CP3). Днес това партньорство е технически ресурс и лидер в индустрията в световния маркетинг на оптимизирани пътни повърхности, ремонт на бетонни настилки и защита на пътни настилки. Мисията на IGGA е да се превърне във водещ технологичен и промоционален ресурс за приемането и правилното използване на диамантено шлифоване и каналиране, както и за съхранение и възстановяване на PCC.
Време на публикуване: 08 септември 2021 г.