Het terugbrengen van de snelweg in Arizona naar Portlandcementbeton zou wel eens het voordeel kunnen bewijzen van het gebruik van diamantslijpen als alternatief voor standaard slijpen en vullen. De vooruitzichten laten zien dat de onderhoudskosten over een periode van 30 jaar met 3,9 miljard dollar zullen dalen.
Dit artikel is gebaseerd op een webinar dat oorspronkelijk werd gehouden tijdens de technische conferentie van de International Grooving and Grinding Association (IGGA) in december 2020. Bekijk hieronder de volledige demo.
Inwoners van Phoenix en omgeving willen gladde, mooie en rustige wegen. Door de explosieve bevolkingsgroei in het gebied en onvoldoende financiële middelen om de groei bij te benen, is de wegkwaliteit in het gebied de afgelopen tien jaar echter verslechterd. Het Arizona Department of Transportation (ADOT) onderzoekt creatieve oplossingen om het wegennet te onderhouden en de wegen te bieden die het publiek verwacht.
Phoenix is de vijfde stad van de Verenigde Staten qua inwoneraantal en groeit nog steeds. Het 700 kilometer lange wegen- en bruggennetwerk van de stad wordt onderhouden door het Arizona Department of Transportation (ADOT) Central Area. Het grootste deel bestaat uit vierbaanswegen met extra HOV-stroken (High Vehicle Vehicle). Met een bouwbudget van 500 miljoen dollar per jaar voert de regio doorgaans 20 tot 25 bouwprojecten uit op een wegennet met veel verkeer per jaar.
Arizona gebruikt al sinds de jaren twintig van de vorige eeuw betonverhardingen. Beton kan tientallen jaren meegaan en heeft slechts eens in de 20 tot 25 jaar onderhoud nodig. Voor Arizona maakte 40 jaar succesvolle ervaring het mogelijk om het te gebruiken tijdens de aanleg van de belangrijkste snelwegen van de staat in de jaren zestig. Destijds betekende het verharden van de weg met beton een compromis sluiten op het gebied van verkeerslawaai. Gedurende deze periode wordt het betonoppervlak afgewerkt door middel van vertinnen (een metalen hark over het betonoppervlak trekken, loodrecht op de verkeersstroom), en banden die op het vertinde beton rijden, produceren een luidruchtig, samenhangend gezoem. Om het geluidsprobleem op te lossen, werd in 2003 een 2,5 cm dikke asfaltrubberen wrijvingslaag (AR-ACFC) aangebracht op Portlandcementbeton (PCC). Dit zorgt voor een consistent uiterlijk, een stille geluidsontwikkeling en comfortabel rijden. Het behoud van het oppervlak van de AR-ACFC is echter een uitdaging gebleken.
De ontwerplevensduur van AR-ACFC is ongeveer 10 jaar. De snelwegen in Arizona hebben hun ontwerplevensduur inmiddels overschreden en zijn verouderd. Stratificatie en gerelateerde problemen vormen een probleem voor automobilisten en het Ministerie van Transport. Hoewel delaminatie meestal slechts resulteert in een verlies van ongeveer 2,5 cm aan wegdiepte (omdat het 2,5 cm dikke rubberasfalt zich heeft losgemaakt van het onderliggende beton), wordt het delaminatiepunt door het verkeer als een kuil beschouwd en als een ernstig probleem beschouwd.
Na het testen van diamantslijpen, betonoppervlakken van de volgende generatie en het afwerken van het betonoppervlak met een slipslijper of microfrezen, stelde ADOT vast dat de longitudinale textuur die door diamantslijpen wordt verkregen, een aangenaam corduroy uiterlijk en goede rijprestaties (zoals blijkt uit lage IRI-waarden) en lage geluidsemissies oplevert. Randy Everett en Arizona Department of Transportation
Arizona gebruikt de International Roughness Index (IRI) om de wegomstandigheden te meten, en het aantal is afgenomen. (IRI is een soort statistische gegevens over ruwheid, die bijna universeel door nationale instellingen wordt gebruikt als prestatie-indicator voor hun wegbeheersysteem. Hoe lager de waarde, hoe kleiner de ruwheid, wat wenselijk is). Volgens IRI-metingen uit 2010 was 72% van de interstate highways in de regio in goede staat. In 2018 was dit percentage gedaald tot 53%. Ook de routes van het nationale snelwegennet vertonen een dalende trend. Metingen uit 2010 lieten zien dat 68% van de wegen in goede staat was. In 2018 was dit percentage gedaald tot 35%.
Toen de kosten in april 2019 stegen – en het budget niet kon bijbenen – ging ADOT op zoek naar betere opslagmogelijkheden dan in de vorige toolbox. Voor verhardingen die nog in goede staat zijn binnen de ontwerplevensduur van 10 tot 15 jaar – en het wordt steeds belangrijker voor de afdeling om het bestaande verhardingssysteem in goede staat te houden – zijn opties onder andere scheurafdichting, spuitafdichting (het aanbrengen van een dunne laag licht, langzaam gestold asfaltemulsie) of het repareren van individuele kuilen. Voor verhardingen die de ontwerplevensduur overschrijden, is een optie om het verslechterde asfalt af te slijpen en een nieuwe rubberasfaltlaag aan te leggen. Vanwege de omvang van het te repareren gebied blijkt dit echter te duur. Een ander obstakel voor elke oplossing die herhaaldelijk slijpen van het asfalt vereist, is dat de slijpapparatuur onvermijdelijk het onderliggende beton zal aantasten en beschadigen, en het verlies van betonmateriaal bij de voegen is bijzonder ernstig.
Wat zou er gebeuren als Arizona terugkeerde naar het oorspronkelijke PCC-oppervlak? ADOT weet dat de betonnen snelwegen in de staat ontworpen zijn om een langdurige structurele stabiliteit te bieden. De afdeling realiseerde zich dat als ze het onderliggende PCC konden gebruiken om het oorspronkelijke getande oppervlak te verbeteren en zo een stille en berijdbare weg te creëren, de gerepareerde weg langer mee zou gaan en onderhoud zou vereisen. Het is ook veel goedkoper dan asfalt.
Nederlands Als onderdeel van het project op SR 101 ten noorden van Phoenix is de AR-ACFC-laag verwijderd, dus ADOT heeft vier testsecties geïnstalleerd om toekomstige oplossingen te onderzoeken die bestaand beton gebruiken en tegelijkertijd gladheid, stil rijden en een goed wegbeeld garanderen. De afdeling heeft diamant slijpen en Next Generation Concrete Surface (NGCS) beoordeeld, een textuur met een gecontroleerd bodemprofiel en een algehele negatieve of neerwaartse textuur, die is ontwikkeld als een bijzonder geluidsarm betonverharding. ADOT overweegt ook het gebruik van een glijdende slijper (een proces waarbij een machine kogellagers naar het wegdek geleidt om de wrijvingseigenschappen te verbeteren) of microfrezen om het betonoppervlak af te werken. Na het testen van elke methode heeft ADOT vastgesteld dat de longitudinale textuur die wordt verkregen door diamant slijpen een aangenaam corduroy-uiterlijk biedt, evenals een goede rijervaring (zoals aangegeven door de lage IRI-waarde) en een laag geluidsniveau. Het diamant slijpproces is ook zacht genoeg gebleken om betongebieden te beschermen, met name rond de voegen, die eerder door het frezen waren beschadigd. Diamant slijpen is ook een kosteneffectieve oplossing.
In mei 2019 besloot ADOT een klein deel van de SR 202 in het zuiden van Phoenix te diamantslijpen. De 15 jaar oude AR-ACFC-weg was zo los en gelaagd dat losse stenen op de voorruit werden gegooid en automobilisten klaagden over dagelijkse schade aan de voorruit door rondvliegende stenen. Het aantal schadeclaims in deze regio is hoger dan in andere regio's van het land. Het trottoir is ook erg lawaaierig en moeilijk berijdbaar. ADOT koos voor diamantgeslepen afwerkingen voor de twee rechterrijstroken langs de SR 202, een halve mijl lang. Ze gebruikten een laadbak om de bestaande AR-ACFC-laag te verwijderen zonder het onderliggende beton te beschadigen. De afdeling testte deze methode met succes in april, toen ze brainstormden over manieren om terug te keren naar de PCC-weg. Nadat het project was voltooid, merkte de ADOT-vertegenwoordiger dat de automobilist van de AR-ACFC-strook naar de diamantgeslepen betonstrook zou overstappen om de verbeterde rij- en geluidseigenschappen te ervaren.
Hoewel nog niet alle pilotprojecten zijn afgerond, wijzen voorlopige kostenbevindingen erop dat de besparingen die gepaard gaan met het gebruik van betonverharding en diamantslijpen om het uiterlijk, de gladheid en het geluid te optimaliseren, de onderhoudskosten met maar liefst $ 3,9 miljard per jaar kunnen verlagen. Over een periode van 30 jaar. Randy Everett en het Arizona Department of Transportation
Rond deze tijd publiceerde de Maricopa Government Association (MAG) een rapport waarin het lokale snelweggeluid en de rijeigenschappen werden beoordeeld. Het rapport erkent de moeilijkheid om het wegennet te onderhouden en richt zich op de geluidskenmerken van de weg. Een belangrijke conclusie is dat, omdat het geluidsvoordeel van AR-ACFC zo snel verdwijnt, "diamantgrondbehandeling moet worden overwogen in plaats van rubberasfalt-overlay." Een andere gelijktijdige ontwikkeling is een onderhoudscontract dat diamantslijpen mogelijk maakt. De aannemer werd ingeschakeld voor onderhoud en aanleg.
ADOT is van mening dat het tijd is voor de volgende stap en is van plan om in februari 2020 te starten met een groter diamantslijpproject op SR 202. Het project beslaat een traject van 6,5 kilometer lang en vier rijstroken breed, inclusief hellingen. Het gebied was te groot om het asfalt met een shovel te verwijderen, dus werd een freesmachine gebruikt. De afdeling snijdt stroken rubberasfalt die de freesaannemer als geleider kan gebruiken tijdens het freesproces. Doordat de machinist het PCC-oppervlak onder de afdekking beter kan zien, kan de freesapparatuur worden afgesteld en kan schade aan het onderliggende beton worden geminimaliseerd. Het uiteindelijke diamantgeslepen oppervlak van SR 202 voldoet aan alle ADOT-normen: het is stil, glad en aantrekkelijk. Vergeleken met asfaltoppervlakken was de IRI-waarde in de jaren 20 en 30 zeer gunstig. Deze vergelijkbare geluidskarakteristieken kunnen worden verkregen doordat het nieuwe AR-ACFC-wegdek weliswaar ongeveer 5 dB stiller is dan het diamantgeslepen wegdek, maar de meetresultaten na 5 tot 9 jaar gebruik van het AR-ACFC-wegdek vergelijkbaar of hoger zijn dan het dB-niveau. Het geluidsniveau van het nieuwe SR 202 diamantgeslepen wegdek is niet alleen zeer laag voor automobilisten, maar het trottoir genereert ook minder geluid in omliggende gemeenschappen.
Het succes van hun eerste projecten zette ADOT ertoe aan om drie andere pilotprojecten met diamantslijpen te starten. Het diamantslijpen van Loop 101 Price Freeway is voltooid. Het diamantslijpen van Loop 101 Pima Freeway zal begin 2021 worden uitgevoerd en de aanleg van Loop 101 I-17 tot 75th Avenue zal naar verwachting in de komende vijf jaar plaatsvinden. ADOT zal de prestaties van alle onderdelen controleren om de ondersteuning van de voegen te controleren, te controleren of het beton is afgebladerd en de geluids- en rijkwaliteit te waarborgen.
Hoewel nog niet alle pilotprojecten zijn afgerond, rechtvaardigen de tot nu toe verzamelde gegevens de overweging van diamantslijpen als alternatief voor standaard slijpen en vullen. De voorlopige resultaten van het kostenonderzoek tonen aan dat de besparingen die gepaard gaan met het gebruik van betonverharding en diamantslijpen om het uiterlijk, de gladheid en het geluid te optimaliseren, de onderhoudskosten over een periode van 30 jaar met wel $ 3,9 miljard kunnen verlagen.
Door gebruik te maken van het bestaande betonverhardingssysteem in Phoenix kan niet alleen het onderhoudsbudget worden uitgebreid en kunnen meer wegen in goede staat worden gehouden, maar de duurzaamheid van het beton zorgt er ook voor dat de verstoringen door wegonderhoud tot een minimum worden beperkt. En belangrijker nog, het publiek kan genieten van een glad en stil wegdek.
Randy Everett is een senior afdelingsbeheerder bij het Ministerie van Transport in Centraal Arizona.
IGGA is een non-profitorganisatie die in 1972 werd opgericht door een groep toegewijde professionals uit de industrie, die zich toelegt op de ontwikkeling van diamantslijp- en groefprocessen voor Portlandcementbeton en asfalt. In 1995 sloot IGGA zich aan bij een dochteronderneming van de American Concrete Pavement Association (ACPA), waarmee het huidige IGGA/ACPA Concrete Pavement Protection Partnership (IGGA/ACPA CP3) werd gevormd. Vandaag de dag is dit partnerschap een technische bron en marktleider in de wereldwijde marketing van geoptimaliseerde wegdekken, reparatie en bescherming van betonverhardingen. De missie van IGGA is om dé toonaangevende technologie- en promotiebron te worden voor de acceptatie en het correcte gebruik van diamantslijp- en groefprocessen, evenals voor het behoud en de restauratie van betonverhardingen.
Plaatsingstijd: 08-09-2021