Vrnitev arizonske avtoceste na portlandski cementni beton bi lahko dokazala prednost uporabe diamantnega brušenja kot alternative standardnemu brušenju in polnjenju. Napovedi kažejo, da se bodo stroški vzdrževanja v 30-letnem obdobju zmanjšali za 3,9 milijarde USD.
Ta članek temelji na spletnem seminarju, ki je bil prvotno izveden med tehnično konferenco Mednarodnega združenja za žlebljenje in brušenje (IGGA) decembra 2020. Celotno predstavitev si oglejte spodaj.
Prebivalci območja Phoenixa si želijo gladkih, lepih in mirnih cest. Vendar pa se zaradi eksplozivne rasti prebivalstva na tem območju in nezadostnih sredstev za vzdrževanje cestnega prometa stanje cest v zadnjem desetletju slabša. Ministrstvo za promet Arizone (ADOT) preučuje kreativne rešitve za vzdrževanje svojega avtocestnega omrežja in zagotavljanje cest, ki jih javnost pričakuje.
Phoenix je peto najbolj naseljeno mesto v Združenih državah Amerike in še vedno raste. Mestno 715-kilometrsko omrežje cest in mostov vzdržuje osrednje območje arizonskega ministrstva za promet (ADOT), večinoma pa ga sestavljajo štiripasovne avtoceste z dodatnimi pasovi za vozila z veliko prometa (HOV). Z letnim gradbenim proračunom v višini 500 milijonov ameriških dolarjev regija običajno izvede od 20 do 25 gradbenih projektov na cestnem omrežju z veliko prometa.
Arizona uporablja betonske vozišča že od dvajsetih let prejšnjega stoletja. Beton se lahko uporablja desetletja in potrebuje vzdrževanje le vsakih 20–25 let. Za Arizono je 40 let uspešnih izkušenj omogočilo, da so ga uporabili pri gradnji glavnih avtocest v državi v šestdesetih letih prejšnjega stoletja. Takrat je tlakovanje ceste z betonom pomenilo kompromis glede cestnega hrupa. V tem obdobju se betonska površina obdela s kositrjenjem (vlečenje kovinskih grabljic po betonski površini pravokotno na prometni tok), pnevmatike, ki vozijo po kositrnem betonu, pa povzročajo hrupno, koherentno cviljenje. Leta 2003 so za rešitev problema hrupa na portland cementni beton (PCC) nanesli 2,5 cm debelo asfaltno gumijasto torn plast (AR-ACFC). To zagotavlja enakomeren videz, tih zvok in udobno potovanje. Vendar se je ohranitev površine AR-ACFC izkazala za izziv.
Projektna življenjska doba AR-ACFC je približno 10 let. Arizonske avtoceste so presegle svojo projektno življenjsko dobo in se starajo. Stratifikacija in s tem povezane težave predstavljajo težave za voznike in ministrstvo za promet. Čeprav delaminacija običajno povzroči izgubo le približno 2,5 cm globine cestišča (ker se je 2,5 cm debel gumijasti asfalt ločil od betona spodaj), potniki mesto delaminacije dojemajo kot luknjo v cestišču in to velja za resen problem.
Po testiranju brušenja z diamanti, betonskih površin naslednje generacije in končni obdelavi betonske površine z drsnim brusilnikom ali mikrorezkarjem je ADOT ugotovil, da vzdolžna tekstura, pridobljena z brušenjem z diamanti, zagotavlja prijeten videz korduroja in dobre vozne lastnosti (kot kažejo nizke vrednosti IRI) ter nizke emisije hrupa. Randy Everett in Ministrstvo za promet Arizone
Arizona za merjenje stanja cest uporablja Mednarodni indeks hrapavosti (IRI), število pa se zmanjšuje. (IRI je nekakšen statistični podatek o hrapavosti, ki ga nacionalne institucije skoraj univerzalno uporabljajo kot kazalnik učinkovitosti svojih sistemov upravljanja vozišč. Nižja kot je vrednost, manjša je hrapavost, kar je zaželeno). Glede na meritve IRI, opravljene leta 2010, je 72 % medzveznih avtocest v regiji v dobrem stanju. Do leta 2018 se je ta delež zmanjšal na 53 %. Tudi trase nacionalnega avtocestnega sistema kažejo trend upadanja. Meritve leta 2010 so pokazale, da je 68 % cest v dobrem stanju. Do leta 2018 se je ta številka zmanjšala na 35 %.
Ker so se stroški povečevali – in proračun ni mogel dohajati – je ADOT aprila 2019 začel iskati boljše možnosti shranjevanja kot v prejšnjem naboru orodij. Za vozišča, ki so še vedno v dobrem stanju v okviru 10- do 15-letnega načrtovalnega življenjskega okna – in za oddelek postaja vse bolj pomembno, da obstoječa vozišča ohranja v dobrem stanju – so na voljo možnosti, kot so tesnjenje razpok, škropljenje (nanos tanke plasti lahke, počasi strjevalne asfaltne emulzije) ali popravilo posameznih lukenj. Za vozišča, ki presegajo načrtovalno življenjsko dobo, je ena od možnosti brušenje dotrajanega asfalta in polaganje nove gumijaste asfaltne prevleke. Vendar se zaradi obsega območja, ki ga je treba popraviti, to izkaže za predrago. Druga ovira za vsako rešitev, ki zahteva ponavljajoče se brušenje asfaltne površine, je, da bo brusilna oprema neizogibno vplivala na in poškodovala spodnji beton, izguba betonskega materiala na spojih pa je še posebej resna.
Kaj bi se zgodilo, če bi se Arizona vrnila k prvotni površini PCC? ADOT ve, da so betonske avtoceste v državi zasnovane tako, da zagotavljajo dolgotrajno strukturno stabilnost. Oddelek je ugotovil, da bi lahko popravljena cesta trajala dlje in zahtevala vzdrževanje, če bi lahko uporabili osnovni PCC za izboljšanje njene prvotne nazobčane površine in tako oblikovali tiho in vozno cesto. Prav tako je veliko cenejša od asfalta.
Kot del projekta na SR 101 severno od Phoenixa je bila plast AR-ACFC odstranjena, zato je ADOT namestil štiri testne odseke, da bi raziskal prihodnje rešitve, ki bodo izkoristile obstoječi beton, hkrati pa zagotovile gladkost, tiho vožnjo in dober videz ceste. Oddelek je pregledal diamantno brušenje in betonsko površino naslednje generacije (NGCS), teksturo z nadzorovanim profilom tal in splošno negativno ali navzdol usmerjeno teksturo, ki je bila razvita kot posebej tiha betonska površina. ADOT razmišlja tudi o uporabi drsnega brusilnika (postopek, pri katerem stroj vodi kroglične ležaje na površino ceste za izboljšanje trenja) ali mikro rezkanja za zaključno obdelavo betonske površine. Po testiranju vsake metode je ADOT ugotovil, da vzdolžna tekstura, pridobljena z diamantnim brušenjem, zagotavlja prijeten videz korduroja, pa tudi dobro vozno izkušnjo (kot kaže nizka vrednost IRI) in nizek hrup. Postopek diamantnega brušenja se je izkazal tudi za dovolj nežen, da zaščiti betonska območja, zlasti okoli spojev, ki so bili predhodno poškodovani z rezkanjem. Diamantno brušenje je tudi stroškovno učinkovita rešitev.
Maja 2019 se je ADOT odločil za diamantno brušenje majhnega odseka ceste SR 202, ki se nahaja v južnem delu Phoenixa. Petnajst let stara cesta AR-ACFC je bila tako rahla in plastovita, da je na vetrobransko steklo metalo ohlapno kamenje, vozniki pa so se vsak dan pritoževali, da vetrobransko steklo poškodujejo leteče kamenje. Delež odškodninskih zahtevkov v tej regiji je višji kot v drugih regijah države. Pločnik je tudi zelo hrupen in ga je težko voziti. ADOT se je odločil za diamantno brušenje dveh desnih pasov vzdolž ceste SR 202, dolge pol milje. Z nakladalno žlico so odstranili obstoječo plast AR-ACFC, ne da bi poškodovali beton pod njo. Oddelek je to metodo uspešno preizkusil aprila, ko so iskali načine za vrnitev na cesto PCC. Po zaključku projekta je predstavnik ADOT opazil, da se voznik premakne s pasu AR-ACFC na diamantno brušen betonski pas, da bi izkusil izboljšane vozne in zvočne lastnosti.
Čeprav vsi pilotni projekti še niso bili zaključeni, predhodne ugotovitve o stroških kažejo, da bi prihranki, povezani z uporabo betonske površine in diamantnega brušenja za optimizacijo videza, gladkosti in zvoka, lahko zmanjšali stroške vzdrževanja za kar 3,9 milijarde dolarjev na leto. V 30-letnem obdobju. Randy Everett in Ministrstvo za promet Arizone
Približno v tem času je Združenje vlad Maricope (MAG) objavilo poročilo o oceni hrupa in voznosti lokalnih avtocest. Poročilo priznava težavnost vzdrževanja cestnega omrežja in se osredotoča na hrupne značilnosti ceste. Ključni sklep je, da je treba zaradi tako hitrega izginjanja prednosti AR-ACFC glede hrupa »namesto gumijaste asfaltne prevleke razmisliti o diamantni obdelavi tal«. Drug sočasni razvoj je pogodba o vzdrževalnih delih, ki omogoča brušenje diamantov. Za vzdrževanje in gradnjo je bil pripeljan izvajalec.
ADOT meni, da je čas za naslednji korak in načrtuje začetek večjega projekta diamantnega brušenja na cesti SR 202 februarja 2020. Projekt zajema štiri milje dolg odsek s štirimi pasovi, vključno z nagnjenimi odseki. Območje je bilo preveliko za uporabo nakladalnika za odstranjevanje asfalta, zato je bil uporabljen rezkalni stroj. Oddelek reže trakove iz gumijastega asfalta, ki jih izvajalec rezkanja uporablja kot vodilo med postopkom rezkanja. Ker upravljavcu olajša ogled površine PCC pod pokrovom, je mogoče prilagoditi rezkalno opremo in zmanjšati poškodbe spodnjega betona. Končna diamantno brušena površina SR 202 izpolnjuje vse standarde ADOT – je tiha, gladka in privlačna – v primerjavi z asfaltnimi površinami je bila vrednost IRI v dvajsetih in tridesetih letih prejšnjega stoletja zelo ugodna. Te primerljive značilnosti hrupa je mogoče doseči, ker je nova površina AR-ACFC, čeprav je približno 5 dB tišja od diamantne, ko se površina AR-ACFC uporablja 5 do 9 let, njeni rezultati meritev so primerljivi ali višji od ravni dB. Raven hrupa novega diamantnega brusilnika SR 202 ni le zelo nizka za voznike, ampak pločnik ustvarja manj hrupa tudi v bližnjih skupnostih.
Uspeh njihovih zgodnjih projektov je spodbudil ADOT, da je začel še tri pilotne projekte brušenja diamantov. Brušenje diamantov na avtocesti Loop 101 Price Freeway je bilo končano. Brušenje diamantov na avtocesti Loop 101 Pima Freeway bo izvedeno v začetku leta 2021, gradnja avtoceste Loop 101 I-17 do 75th Avenue pa naj bi bila izvedena v naslednjih petih letih. ADOT bo spremljal delovanje vseh elementov, da bi preveril oporo spojev, ali se je beton odluščil ter vzdrževanje zvoka in kakovosti vožnje.
Čeprav vsi pilotni projekti še niso bili zaključeni, do sedaj zbrani podatki upravičujejo obravnavo diamantnega brušenja kot alternative standardnemu brušenju in polnjenju. Predhodni rezultati preiskave stroškov kažejo, da lahko prihranki, povezani z uporabo betonske tlakovne površine in diamantnega brušenja za optimizacijo videza, gladkosti in zvoka, v 30-letnem obdobju zmanjšajo stroške vzdrževanja za do 3,9 milijarde dolarjev.
Z uporabo obstoječega betonskega vozišča v Phoenixu se ne le poveča proračun za vzdrževanje in ohrani več cest v dobrem stanju, temveč trajnost betona zagotavlja tudi zmanjšanje motenj, povezanih z vzdrževanjem cest. Najpomembneje pa je, da bo javnost lahko uživala v gladki in tihi vozni površini.
Randy Everett je višji administrator oddelka za promet v osrednji Arizoni.
IGGA je neprofitno trgovinsko združenje, ki ga je leta 1972 ustanovila skupina predanih strokovnjakov iz industrije, posvečenih razvoju postopkov brušenja in žlebljenja z diamanti za betonske in asfaltne površine iz portland cementa. Leta 1995 se je IGGA pridružila podružnici Ameriškega združenja za betonska tla (ACPA) in tako ustanovila današnje Partnerstvo IGGA/ACPA za zaščito betonskih tlakov (IGGA/ACPA CP3). Danes je to partnerstvo tehnični vir in vodilni v panogi na področju globalnega trženja optimiziranih površin tlakov, popravila betonskih tlakov in zaščite tlakov. Poslanstvo IGGA je postati vodilni tehnološki in promocijski vir za sprejemanje in pravilno uporabo brušenja in žlebljenja z diamanti ter ohranjanja in obnove PCC.
Čas objave: 8. september 2021