Arizonan valtatien palauttaminen portlandsementtibetoniin voi vain todistaa timanttihiontaan liittyvän hyödyn vaihtoehtona tavalliselle hionnalle ja täytölle. Näkymät osoittavat, että 30 vuoden aikana ylläpitokustannukset pienenevät 3,9 miljardia dollaria.
Tämä artikkeli perustuu webinaariin, joka pidettiin alun perin International Grooving and Grinding Associationin (IGGA) teknisen konferenssin aikana joulukuussa 2020. Katso koko demo alta.
Phoenixin alueen asukkaat haluavat sileitä, kauniita ja hiljaisia teitä. Alueen räjähdysmäisen väestönkasvun ja riittämättömien varojen vuoksi alueen tieolosuhteet ovat kuitenkin heikentyneet viimeisen vuosikymmenen aikana. Arizonan liikenneministeriö (ADOT) tutkii luovia ratkaisuja moottoritieverkostonsa ylläpitämiseen ja yleisön odottamien teiden tarjoamiseen.
Phoenix on Yhdysvaltojen viidenneksi väkirikkain kaupunki, ja se kasvaa edelleen. Kaupungin 435 mailin pituista tie- ja siltaverkkoa ylläpitää Arizonan liikenneministeriön (ADOT) keskusalue, josta suurin osa koostuu nelikaistaisista moottoriteistä ja ylimääräisistä high-vehicle-vehicle (HOV) -kaistoista. Alueella, jonka rakennusbudjetti on 500 miljoonaa dollaria vuodessa, tehdään tyypillisesti 20–25 rakennusprojektia vilkkaalla tieverkolla vuosittain.
Arizona on käyttänyt betonipäällysteitä 1920-luvulta lähtien. Betonia voidaan käyttää vuosikymmeniä ja se tarvitsee huoltoa vain 20-25 vuoden välein. Arizonassa 40 vuoden menestyksekäs kokemus mahdollisti sen käytön osavaltion suurimpien teiden rakentamisessa 1960-luvulla. Tuolloin tien päällystäminen betonilla merkitsi kompromissia tien melun suhteen. Tänä aikana betonipinta viimeistellään tinauksella (vetämällä metallihara betonipinnalle kohtisuoraan liikennevirtaan nähden), ja tinatulla betonilla ajavat renkaat tuottavat meluisan, yhtenäisen vinkumisen. Vuonna 2003 meluongelman ratkaisemiseksi 1-tuumainen. Asfalttikumikitkakerros (AR-ACFC) levitettiin Portland Cement Concrete (PCC) päälle. Tämä tarjoaa yhtenäisen ulkonäön, hiljaisen äänen ja mukavan matkustamisen. AR-ACFC:n pinnan säilyttäminen on kuitenkin osoittautunut haasteeksi.
AR-ACFC:n suunniteltu käyttöikä on noin 10 vuotta. Arizonan moottoritiet ovat nyt ylittäneet suunniteltujen käyttöikänsä ja ikääntyvät. Stratification ja siihen liittyvät asiat aiheuttavat ongelmia kuljettajille ja liikenneministeriölle. Vaikka delaminaatio johtaa yleensä vain noin 1 tuuman tien syvyyden menettämiseen (koska 1 tuuman paksuinen kumiasfaltti on irronnut alla olevasta betonista), matkustajat pitävät delaminaatiokohtaa kuopana ja vakavana ongelmana. ongelma.
Testattuaan timanttihiontaa, seuraavan sukupolven betonipintoja ja viimeisteltyään betonipinnan liukuhiomakoneella tai mikrojyrsinnällä, ADOT totesi, että timanttihionnalla saatu pitkittäinen rakenne tarjoaa miellyttävän vakosamettinäön ja hyvän ajokyvyn (kuten alhaiset IRI-luvut osoittavat) ) ja alhaiset melupäästöt. Randy Everett ja Arizonan liikenneministeriö
Arizona käyttää kansainvälistä epätasaisuusindeksiä (IRI) tieolosuhteiden mittaamiseen, ja luku on laskenut. (IRI on eräänlainen karheustilastotieto, jota kansalliset laitokset käyttävät lähes yleisesti päällysteenhallintajärjestelmänsä suoritusindikaattorina. Mitä pienempi arvo, sitä pienempi karheus on toivottavaa). Vuonna 2010 tehtyjen IRI-mittausten mukaan 72 % alueen osavaltioiden välisistä moottoriteistä on hyvässä kunnossa. Vuoteen 2018 mennessä tämä osuus oli pudonnut 53 prosenttiin. Valtakunnalliset tieverkoston reitit ovat myös laskevassa trendissä. Vuonna 2010 tehdyt mittaukset osoittivat, että 68 % teistä oli hyvässä kunnossa. Vuoteen 2018 mennessä tämä luku oli pudonnut 35 prosenttiin.
Kustannusten noustessa – eikä budjetti pysynyt perässä – huhtikuussa 2019 ADOT alkoi etsiä parempia tallennusvaihtoehtoja kuin edellisessä työkalulaatikossa. Jalkakäytävälle, joka on edelleen hyvässä kunnossa 10–15 vuoden suunnittelun käyttöiän ikkunassa - ja osastolle on yhä tärkeämpää pitää olemassa oleva päällyste hyvässä kunnossa - vaihtoehtoja ovat halkeamien tiivistys, ruiskutiivistys (ohenteen levittäminen). valokerros, hitaasti jähmettynyt asfalttiemulsio) tai korjaa yksittäisiä kuoppia. Suunnitellun käyttöiän ylittäville päällysteille yksi vaihtoehto on hioa huonokuntoinen asfaltti pois ja laittaa uusi kumiasfalttipäällyste. Korjattavan alueen laajuuden vuoksi tämä osoittautuu kuitenkin liian kalliiksi. Toinen este jokaiselle asfaltin pinnan toistuvaa hiontaa vaativalle ratkaisulle on se, että hiomalaitteet vaikuttavat väistämättä alla olevaan betoniin ja vahingoittavat sitä, ja betonimateriaalin menetys saumoissa on erityisen vakavaa.
Mitä tapahtuisi, jos Arizona palaisi alkuperäiselle PCC-pinnalle? ADOT tietää, että osavaltion betoniset valtatiet on suunniteltu tarjoamaan pitkäikäinen rakenteellinen vakaus. Osasto ymmärsi, että jos he voisivat käyttää alla olevaa PCC:tä parantaakseen alkuperäistä hammastettua pintaansa hiljaisen ja ajettavan tien muodostamiseksi, korjattu tie saattaa kestää pidempään ja vaatia huoltoa. Se on myös paljon vähemmän kuin asfaltti.
Osana projektia SR 101:llä Phoenixin pohjoispuolella AR-ACFC-kerros on poistettu, joten ADOT asensi neljä testiosaa tutkimaan tulevia ratkaisuja, jotka hyödyntävät olemassa olevaa betonia ja varmistavat samalla tasaisuuden, hiljaisen ajon ja hyvän tien ulkonäön. Osasto tarkasteli timanttihiontaa ja Next Generation Concrete Surfacea (NGCS), pintarakennetta, jolla on hallittu maaprofiili ja kokonaisrakenne negatiivinen tai alaspäin ja joka on kehitetty erityisen hiljaiseksi betonipäällysteeksi. ADOT harkitsee myös liukuvan hiomakoneen käyttöä (prosessi, jossa kone ohjaa kuulalaakereita tien pintaan kitkaominaisuuksien parantamiseksi) tai mikrojyrsintää betonipinnan viimeistelyyn. Kunkin menetelmän testauksen jälkeen ADOT totesi, että timanttihionnalla saatu pitkittäinen rakenne tarjoaa miellyttävän vakosamettinäön sekä hyvän ajokokemuksen (jota osoittaa alhainen IRI-arvo) ja alhaisen melutason. Timanttihiontaprosessi on myös osoittautunut riittävän hellävaraiseksi suojaamaan betonialueita, erityisesti saumojen ympärillä, jotka ovat aiemmin vaurioituneet jyrsinnässä. Timanttihionta on myös kustannustehokas ratkaisu.
Toukokuussa 2019 ADOT päätti timanttihionnalla pienen osan SR 202:sta, joka sijaitsee Phoenixin eteläisellä alueella. 15 vuotta vanha AR-ACFC-tie oli niin löysä ja kerroksinen, että irtonaisia kiviä lensi tuulilasiin ja kuljettajat valittivat tuulilasia lentävien kivien vaurioitumisesta päivittäin. Vahinkokorvausten osuus on tällä alueella suurempi kuin muilla maan alueilla. Jalkakäytävä on myös erittäin meluisa ja vaikea ajaa. ADOT valitsi timanttiviimeistelyn pinnan kahdelle oikeanpuoleiselle kaistalle SR 202:n varrella, jonka pituus on puoli kilometriä. He käyttivät kuormauskauhaa poistamaan olemassa olevan AR-ACFC-kerroksen vahingoittamatta alla olevaa betonia. Osasto testasi tätä menetelmää onnistuneesti huhtikuussa, kun he pohtivat tapoja palata PCC-tielle. Projektin päätyttyä ADOT-edustaja huomasi, että kuljettaja siirtyi AR-ACFC-kaistalta timanttihiotulle betonikaistalle kokeakseen paremmat ajo- ja ääniominaisuudet.
Vaikka kaikkia pilottiprojekteja ei ole saatu päätökseen, alustavat kustannushavainnot osoittavat, että betonipäällysteen ja timanttihiontaan liittyvät säästöt ulkonäön, sileyden ja äänen optimointiin voivat vähentää ylläpitoa jopa 3,9 miljardilla dollarilla vuosikustannuksissa. Yli 30 vuoden aikana. Randy Everett ja Arizonan liikenneministeriö
Näihin aikoihin Maricopa Government Association (MAG) julkaisi raportin, jossa arvioitiin paikallista moottoriteiden melua ja ajettavuutta. Raportissa tunnustetaan tieverkon ylläpidon vaikeus ja keskitytään tien meluominaisuuksiin. Keskeinen johtopäätös on, että koska AR-ACFC:n meluetu katoaa niin nopeasti, "timanttimaakäsittelyä tulisi harkita kumiasfalttipinnoitteen sijaan". Toinen samanaikainen kehitys on kunnossapidon hankintasopimus, joka mahdollistaa timanttihionnan. Urakoitsija tuotiin huoltoon ja rakentamiseen.
ADOT uskoo, että on aika ottaa seuraava askel ja aikoo aloittaa suuremman timanttihiontaprojektin SR 202:lla helmikuussa 2020. Projekti kattaa neljä kilometriä pitkän neljän kaistan leveän osuuden, mukaan lukien kalteva osa. Alue oli liian suuri kuormaajalla asfaltin poistamiseen, joten käytettiin jyrsintä. Osasto leikkaa kumiasfalttiin kaistaleita jyrsintäurakoitsijan käytettäväksi oppaana jyrsinnän aikana. Helpottamalla PCC-pinnan näkemistä kannen alla, jyrsintälaitteistoa voidaan säätää ja alla olevan betonin vauriot voidaan minimoida. SR 202:n lopullinen timanttihiottu pinta täyttää kaikki ADOT-standardit - se on hiljainen, sileä ja houkutteleva - asfalttipintoihin verrattuna IRI-arvo oli erittäin suotuisa 1920- ja 1930-luvuilla. Nämä vertailukelpoiset meluominaisuudet voidaan saada, koska vaikka uusi AR-ACFC-päällyste on noin 5 dB hiljaisempi kuin timanttimaa, sen mittaustulokset ovat vertailukelpoisia tai korkeampia dB-tasoa käytettäessä AR-ACFC-päällystettä 5-9 vuoden ajan. Sen lisäksi, että uuden SR 202 -timanttipohjan melutaso on erittäin alhainen kuljettajien kannalta, jalkakäytävä aiheuttaa myös vähemmän melua lähiyhteisöissä.
Heidän varhaisten projektiensa menestys sai ADOTin aloittamaan kolme muuta timanttihiontapilottiprojektia. Loop 101 Price Freewayn timanttihionta on saatu päätökseen. Loop 101 Pima Freewayn timanttihionta suoritetaan vuoden 2021 alussa, ja Loop 101 I-17:n rakentaminen 75th Avenuelle odotetaan seuraavan viiden vuoden aikana. ADOT seuraa kaikkien osien suorituskykyä tarkistaakseen liitosten tuen, onko betoni kuoriutunut, sekä äänen ja ajolaadun säilymisen.
Vaikka kaikkia pilottihankkeita ei ole saatu päätökseen, tähän mennessä kerätyt tiedot oikeuttavat harkitsemaan timanttihiontaa vaihtoehtona standardihionnolle ja -täytölle. Kustannustutkimuksen alustavat tulokset osoittavat, että betonipäällysteen ja timanttihiontaan liittyvät säästöt ulkonäön, sileyden ja äänen optimointiin voivat vähentää ylläpitokustannuksia jopa 3,9 miljardilla dollarilla 30 vuoden aikana.
Käyttämällä Phoenixin olemassa olevaa betonipäällystettä ei vain voida pidentää ylläpitobudjettia ja pitää enemmän teitä hyvässä kunnossa, vaan betonin kestävyys varmistaa, että tienhoitoon liittyvät häiriöt minimoidaan. Mikä tärkeintä, yleisö voi nauttia tasaisesta ja hiljaisesta ajopinnasta.
Randy Everett on Keski-Arizonan liikenneministeriön osastopäällikkö.
IGGA on voittoa tavoittelematon kaupallinen yhdistys, jonka perusti vuonna 1972 joukko omistautuneita alan ammattilaisia ja joka on omistautunut timanttihiontaan ja -uritusprosessien kehittämiseen portlandsementtibetoni- ja asfalttipinnoille. Vuonna 1995 IGGA liittyi American Concrete Pavement Associationin (ACPA) tytäryhtiöön ja muodosti nykyisen IGGA/ACPA Concrete Pavement Protection Partnershipin (IGGA/ACPA CP3). Nykyään tämä kumppanuus on tekninen resurssi ja alan johtava optimoitujen päällystepintojen, betonipäällysteiden korjauksen ja päällysteen suojauksen maailmanlaajuisessa markkinoinnissa. IGGA:n missiona on tulla johtavaksi teknologia- ja promootioresurssiksi timanttihiontaan ja -urituksen hyväksymiseen ja oikeaan käyttöön sekä PCC-säilytykseen ja restaurointiin.
Postitusaika: 08.09.2021