Het terugbrengen van de Arizona Highway naar Portland-cementbeton zou wel eens het voordeel kunnen blijken van het gebruik van diamantslijpen als alternatief voor standaard slijpen en vullen. Uit de vooruitzichten blijkt dat de onderhoudskosten over een periode van dertig jaar met 3,9 miljard dollar zullen worden verlaagd.
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.
Bewoners in de omgeving van Phoenix willen vlotte, mooie en rustige wegen. Als gevolg van de explosieve bevolkingsgroei in het gebied en onvoldoende middelen om bij te blijven, zijn de wegen in het gebied de afgelopen tien jaar echter achteruitgegaan. Het Arizona Department of Transportation (ADOT) bestudeert creatieve oplossingen om zijn wegennetwerk te behouden en de soorten wegen te bieden die het publiek verwacht.
Phoenix is de vijfde meest bevolkte stad in de Verenigde Staten, en groeit nog steeds. Het 435 mijl lange netwerk van wegen en bruggen van de stad wordt onderhouden door het centrale gebied van het Arizona Department of Transportation (ADOT), waarvan het grootste deel bestaat uit vierbaanssnelwegen met extra rijstroken voor hoge voertuigen (HOV). Met een bouwbudget van 500 miljoen dollar per jaar voert de regio doorgaans elk jaar 20 tot 25 bouwprojecten uit op een drukbezocht wegennet.
Arizona gebruikt al sinds de jaren twintig betonverhardingen. Beton kan tientallen jaren gebruikt worden en heeft slechts om de 20-25 jaar onderhoud nodig. Voor Arizona zorgde veertig jaar succesvolle ervaring ervoor dat het kon worden gebruikt tijdens de aanleg van de belangrijkste snelwegen van de staat in de jaren zestig. Destijds betekende het bestraten van de weg met beton een afweging op het gebied van verkeerslawaai. Gedurende deze periode wordt het betonoppervlak afgewerkt door vertinnen (een metalen hark over het betonoppervlak trekken, loodrecht op de verkeersstroom), en banden die over het vertinde beton rijden, zullen een luidruchtig, samenhangend gejank produceren. Om het geluidsprobleem op te lossen, werd in 2003 een 1-in. Asfaltrubberfrictielaag (AR-ACFC) werd aangebracht bovenop Portland Cement Concrete (PCC). Dit zorgt voor een consistent uiterlijk, stil geluid en comfortabel reizen. Het behoud van het oppervlak van de AR-ACFC is echter een uitdaging gebleken.
De ontwerplevensduur van AR-ACFC bedraagt ongeveer 10 jaar. De snelwegen in Arizona hebben hun ontwerplevensduur inmiddels overschreden en zijn aan het verouderen. Stratificatie en aanverwante kwesties vormen problemen voor chauffeurs en het ministerie van Transport. Hoewel delaminatie doorgaans slechts een verlies van ongeveer 2,5 cm aan wegdiepte tot gevolg heeft (omdat het 2,5 cm dikke rubberasfalt zich heeft losgemaakt van het onderliggende beton), wordt het delaminatiepunt door het reizende publiek als een kuil beschouwd en als een ernstig probleem beschouwd. probleem.
Na het testen van diamantslijpen, betonoppervlakken van de volgende generatie en het afwerken van het betonoppervlak met een slipslijpmachine of microfrezen, heeft ADOT vastgesteld dat de longitudinale textuur verkregen door diamantslijpen een aangenaam corduroy uiterlijk en goede rijprestaties oplevert (zoals blijkt uit lage IRI-waarden). ) en lage geluidsemissies. Randy Everett en het Arizona Department of Transportation
Arizona gebruikt de International Roughness Index (IRI) om de toestand van de wegen te meten, en dit aantal is gedaald. (IRI is een soort statistische ruwheidsgegevens, die bijna universeel door nationale instellingen worden gebruikt als prestatie-indicator voor hun bestratingsbeheersysteem. Hoe lager de waarde, hoe kleiner de ruwheid, wat wenselijk is). Volgens IRI-metingen uit 2010 verkeert 72% van de snelwegen in de regio in goede staat. In 2018 was dit aandeel gedaald tot 53%. Ook de rijkswegennetroutes laten een dalende trend zien. Uit metingen in 2010 bleek dat 68% van de wegen in goede staat was. In 2018 was dit aantal gedaald tot 35%.
Toen de kosten stegen – en het budget het niet kon bijhouden – ging ADOT in april 2019 op zoek naar betere opslagopties dan in de vorige gereedschapskist. Voor verhardingen die binnen de ontwerplevensduur van 10 tot 15 jaar nog in goede staat zijn – en het wordt steeds belangrijker voor de afdeling om de bestaande verharding in goede staat te houden – zijn de opties onder meer scheurafdichting, spuitafdichting (het aanbrengen van een dunne laag laag licht, langzaam gestolde asfaltemulsie) of individuele kuilen repareren. Voor verhardingen die de ontwerplevensduur overschrijden, is een optie het verslechterde asfalt wegslijpen en een nieuwe rubberasfaltlaag aanbrengen. Vanwege de omvang van het gebied dat gerepareerd moet worden, blijkt dit echter te kostbaar. Een ander obstakel voor elke oplossing die herhaaldelijk slijpen van het asfaltoppervlak vereist, is dat de slijpapparatuur onvermijdelijk het onderliggende beton zal aantasten en beschadigen, en dat het verlies aan betonmateriaal bij de voegen bijzonder ernstig is.
Wat zou er gebeuren als Arizona terugkeerde naar het oorspronkelijke PCC-oppervlak? ADOT weet dat de betonnen snelwegen in de staat zijn ontworpen om structurele stabiliteit met een lange levensduur te bieden. De afdeling realiseerde zich dat als ze de onderliggende PCC konden gebruiken om het oorspronkelijke getande oppervlak te verbeteren en een rustige en berijdbare weg te creëren, de gerepareerde weg mogelijk langer mee zou gaan en onderhoud zou vergen. Het is ook veel minder dan asfalt.
Als onderdeel van het project op de SR 101 ten noorden van Phoenix is de AR-ACFC-laag verwijderd. Daarom heeft ADOT vier testsecties geïnstalleerd om toekomstige oplossingen te verkennen waarbij gebruik wordt gemaakt van bestaand beton en tegelijkertijd een soepele rijstijl, een rustig rijgedrag en een goed wegbeeld worden gegarandeerd. De afdeling beoordeelde diamantslijpen en Next Generation Concrete Surface (NGCS), een textuur met een gecontroleerd bodemprofiel en een algehele negatieve of neerwaartse textuur, die is ontwikkeld als een bijzonder geluidsarme betonverharding. ADOT overweegt ook het gebruik van een glijdende slijpmachine (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 stelde ADOT vast dat de longitudinale textuur verkregen door diamantslijpen een aangenaam corduroy uiterlijk geeft, evenals een goede rijervaring (zoals aangegeven door de lage IRI-waarde) en een laag geluidsniveau. Het diamantslijpproces is ook zacht genoeg gebleken om betongebieden te beschermen, vooral rond de voegen, die eerder door het frezen beschadigd waren. Diamantslijpen is ook een kosteneffectieve oplossing.
In mei 2019 besloot ADOT een klein deel van SR 202 in het zuidelijke deel van Phoenix te diamantslijpen. De 15 jaar oude AR-ACFC-weg was zo los en gelaagd dat er losse stenen op de voorruit werden gegooid, en chauffeurs klaagden dat de voorruit elke dag werd beschadigd door rondvliegende stenen. Het aandeel schadeclaims is in deze regio hoger dan in andere regio’s van het land. Het trottoir is ook erg luidruchtig en moeilijk te besturen. ADOT koos voor diamantafwerkingen voor de twee rechter rijstroken 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 heeft deze methode in april met succes getest toen ze brainstormden over manieren om terug te keren naar de PCC-weg. Nadat het project was voltooid, merkte de ADOT-vertegenwoordiger dat de bestuurder van de AR-ACFC-baan naar de diamantgeslepen betonbaan zou verhuizen om de verbeterde rij- en geluidseigenschappen te ervaren.
Hoewel nog niet alle proefprojecten zijn voltooid, geven voorlopige bevindingen over de kosten aan dat de besparingen die gepaard gaan met het gebruik van betonverharding en diamantslijpen om het uiterlijk, de gladheid en het geluid te optimaliseren, het onderhoud met wel 3,9 miljard dollar per jaar zouden kunnen verminderen. Over een periode van 30 jaar. Randy Everett en het Arizona Department of Transportation
Rond deze tijd bracht de Maricopa Government Association (MAG) een rapport uit waarin het lokale verkeerslawaai 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 een rubberen asfaltlaag.” Een andere gelijktijdige ontwikkeling is een onderhoudsinkoopcontract dat diamantslijpen mogelijk maakt. De aannemer werd ingeschakeld voor onderhoud en aanleg.
ADOT is van mening dat het tijd is om de volgende stap te zetten en is van plan om in februari 2020 een groter diamantslijpproject op SR 202 te starten. Het project beslaat een traject van zes kilometer lang en vier rijstroken breed, inclusief hellende gedeelten. Omdat de oppervlakte te groot was om met een lader het asfalt te verwijderen, werd er gebruik gemaakt van een freesmachine. De afdeling snijdt stroken rubberasfalt die de freesaannemer als leidraad kan gebruiken tijdens het freesproces. Door het voor de operator gemakkelijker te maken om het PCC-oppervlak onder de afdekking te zien, kan de freesapparatuur worden aangepast 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 twintig en dertig zeer gunstig. Deze vergelijkbare geluidskarakteristieken kunnen worden verkregen omdat, hoewel de nieuwe AR-ACFC-verharding ongeveer 5 dB stiller is dan de diamantgrond, de meetresultaten bij gebruik van de AR-ACFC-verharding gedurende 5 tot 9 jaar vergelijkbaar of hoger zijn. Het dB-niveau. Niet alleen is het geluidsniveau van de nieuwe SR 202-diamantslijpmachine erg laag voor bestuurders, maar het trottoir genereert ook minder lawaai in nabijgelegen gemeenschappen.
Het succes van hun eerste projecten was voor ADOT aanleiding om nog drie andere proefprojecten voor 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 worden uitgevoerd. ADOT zal de prestaties van alle items volgen om de ondersteuning van de verbindingen te controleren, of het beton is afgebladderd en het behoud van het geluid en de rijkwaliteit.
Hoewel nog niet alle proefprojecten zijn afgerond, rechtvaardigen de tot nu toe verzamelde gegevens het overwegen van diamantslijpen als alternatief voor het standaard slijpen en vullen. De voorlopige resultaten van het kostenonderzoek laten zien 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 dollar kunnen verlagen.
Door gebruik te maken van de bestaande betonverharding in Phoenix kan niet alleen het onderhoudsbudget worden uitgebreid en worden meer wegen in goede staat gehouden, maar zorgt de duurzaamheid van het beton ervoor dat verstoringen met betrekking tot wegenonderhoud tot een minimum worden beperkt. Het allerbelangrijkste is dat het publiek kan genieten van een soepel en stil rijoppervlak.
Randy Everett is senior afdelingsbeheerder voor het Department of Transportation in Centraal Arizona.
IGGA is een non-profit handelsvereniging, opgericht in 1972 door een groep toegewijde professionals uit de industrie, die zich toeleggen op de ontwikkeling van diamantslijp- en groefprocessen voor Portland-cementbeton en asfaltoppervlakken. In 1995 sloot IGGA zich aan bij een dochteronderneming van de American Concrete Pavement Association (ACPA) en vormde daarmee het huidige IGGA/ACPA Concrete Pavement Protection Partnership (IGGA/ACPA CP3). Tegenwoordig is dit partnerschap een technisch hulpmiddel en marktleider in de wereldwijde marketing van geoptimaliseerde bestratingsoppervlakken, reparatie van betonnen bestrating en bescherming van bestrating. De missie van IGGA is om de leidende technologie- en promotiebron te worden voor de acceptatie en het juiste gebruik van diamantslijpen en groefsteken, evenals PCC-conservatie en -restauratie.
Posttijd: 08-sep-2021