It werombringen fan 'e snelwei yn Arizona nei Portland-sementbeton kin miskien wol it foardiel bewize fan it brûken fan diamantslypjen as alternatyf foar standert slypjen en foljen. De útsjoch lit sjen dat oer in perioade fan 30 jier de ûnderhâldskosten mei 3,9 miljard dollar sille wurde fermindere.
Dit artikel is basearre op in webinar dat oarspronklik hâlden waard tidens de Technyske Konferinsje fan 'e International Grooving and Grinding Association (IGGA) yn desimber 2020. Besjoch de folsleine demo hjirûnder.
Ynwenners yn it gebiet fan Phoenix wolle glêde, moaie en rêstige diken. Fanwegen de eksplosive befolkingsgroei yn it gebiet en te min jild om it by te hâlden, binne de diken yn it gebiet lykwols de ôfrûne tsien jier efterút gien. It Arizona Department of Transportation (ADOT) ûndersiket kreative oplossingen om syn snelwegennetwurk te ûnderhâlden en de soarten diken te leverjen dy't it publyk ferwachtet.
Phoenix is de fyfde meast befolke stêd yn 'e Feriene Steaten, en it groeit noch altyd. It 435-mile lange netwurk fan diken en brêgen fan 'e stêd wurdt ûnderhâlden troch it sintrale gebiet fan it Arizona Department of Transportation (ADOT), wêrfan it measte bestiet út fjouwerbaans snelwegen mei ekstra hege-auto-auto (HOV) banen. Mei in boubudzjet fan US $ 500 miljoen per jier fiert de regio typysk 20 oant 25 bouprojekten út op in heechferkearswegennetwurk elk jier.
Arizona brûkt betonnen ferhurdingspaden sûnt de jierren 1920. Beton kin tsientallen jierren brûkt wurde en hat mar elke 20-25 jier ûnderhâld nedich. Foar Arizona makken 40 jier suksesfolle ûnderfining it mooglik om it te brûken by de oanlis fan 'e wichtichste snelwegen fan' e steat yn 'e jierren 1960. Yn dy tiid betsjutte it ferhurdzjen fan 'e dyk mei beton in ôfwaging op it mêd fan dyklûd. Yn dizze perioade wurdt it betonoerflak ôfwurke troch fertinning (in metalen hark op it betonoerflak loodrecht op 'e ferkearsstream lûke), en bannen dy't op it fertinde beton ride produsearje in lawaaierich, gearhingjend gejank. Yn 2003, om it lûdsprobleem op te lossen, waard in 1-inch asfaltrubberfriksjelaach (AR-ACFC) oanbrocht boppe op Portland Cement Concrete (PCC). Dit soarget foar in konsekwint uterlik, rêstich lûd en noflik reizgjen. It behâld fan it oerflak fan 'e AR-ACFC is lykwols in útdaging bliken te wêzen.
De ûntwerplibbensduur fan AR-ACFC is sawat 10 jier. De snelwegen fan Arizona hawwe har ûntwerplibbensduur no oerskreden en binne ferâldere. Stratifikaasje en relatearre problemen foarmje problemen foar bestjoerders en it Ministearje fan Ferkear. Hoewol delaminaasje meastal mar resulteart yn in ferlies fan sawat 1 inch dykdjipte (omdat it 1 inch dikke rubberasfalt skieden is fan it beton hjirûnder), wurdt it delaminaasjepunt troch it reizgjende publyk as in gat yn 'e dyk beskôge en wurdt it beskôge as in serieus probleem.
Nei it testen fan diamantslypjen, betonoerflakken fan 'e folgjende generaasje, en it ôfwurkjen fan it betonoerflak mei in slipslypmasine of mikrofrezen, hat ADOT bepaald dat de longitudinale tekstuer dy't krigen wurdt troch diamantslypjen in noflike corduroy-útstrieling en goede rydprestaasjes (lykas bliken docht út lege IRI-nûmers) en lege lûdsútstjit leveret. Randy Everett en Arizona Department of Transportation
Arizona brûkt de International Ruhness Index (IRI) om de tastân fan 'e diken te mjitten, en it oantal is ôfnommen. (IRI is in soarte fan statistyske gegevens oer rûchheid, dy't hast universeel brûkt wurde troch nasjonale ynstellingen as in prestaasje-yndikator fan har systeem foar behear fan dykflakken. Hoe leger de wearde, hoe lytser de rûchheid, wat winsklik is). Neffens IRI-mjittingen útfierd yn 2010, binne 72% fan 'e autowegen yn 'e regio yn goede steat. Yn 2018 wie dit oandiel sakke nei 53%. De rûtes fan it nasjonale autodyksysteem litte ek in delgeande trend sjen. Mjittingen yn 2010 lieten sjen dat 68% fan 'e diken yn goede steat wiene. Yn 2018 wie dit oantal sakke nei 35%.
Doe't de kosten tanommen - en it budzjet it net byhâlde koe - begon ADOT yn april 2019 te sykjen nei bettere opslachopsjes as yn 'e foarige arkfak. Foar ferhurdingen dy't noch yn goede steat binne binnen it ûntwerplibbensduurfinster fan 10 oant 15 jier - en it wurdt hieltyd wichtiger foar de ôfdieling om it besteande ferhurding yn goede steat te hâlden - omfetsje opsjes it ôfsluten fan barsten, spuitôfsluten (it oanbringen fan in tinne laach ljocht, stadich ferhurde asfaltemulsie), of it reparearjen fan yndividuele gatten. Foar ferhurdingen dy't de ûntwerplibbensduur oerskriuwe, is ien opsje om it fersliten asfalt ôf te slypjen en in nije rubberasfalt-oerlaach te lizzen. Fanwegen de omfang fan it gebiet dat reparearre wurde moat, blykt dit lykwols te djoer te wêzen. In oar obstakel foar elke oplossing dy't werhelle slypjen fan it asfaltoerflak fereasket, is dat de slypapparatuer ûnûntkomber ynfloed sil hawwe op en beskeadigje it ûnderlizzende beton, en it ferlies fan betonmateriaal by de voegen is benammen serieus.
Wat soe der barre as Arizona weromgie nei it orizjinele PCC-oerflak? ADOT wit dat de betonnen snelwegen yn 'e steat ûntworpen binne om strukturele stabiliteit mei lange libbensdoer te bieden. De ôfdieling realisearre har dat as se de ûnderlizzende PCC brûke koene om it orizjinele toske oerflak te ferbetterjen om in rêstige en ridebere dyk te foarmjen, de reparearre dyk miskien langer meigean soe en ûnderhâld nedich wêze soe. It is ek folle minder as asfalt.
As ûnderdiel fan it projekt op SR 101 benoarden Phoenix is de AR-ACFC-laach fuorthelle, dus hat ADOT fjouwer testseksjes ynstalleare om takomstige oplossingen te ûndersiikjen dy't besteand beton brûke, wylst se glêdens, rêstich riden en in goed uterlik fan 'e dyk garandearje. De ôfdieling hat diamantslypjen en Next Generation Concrete Surface (NGCS) beoardiele, in tekstuer mei in kontroleare boaiemprofyl en in algemiene negative of nei ûnderen gongende tekstuer, dy't ûntwikkele is as in bysûnder lûdsarme betonferhurding. ADOT beskôget ek it gebrûk fan in glideslypmasine (in proses wêrby't in masine kogellagers nei it dykoerflak liedt om de wriuwingskarakteristiken te ferbetterjen) of mikrofrezen om it betonoerflak ôf te meitsjen. Nei it testen fan elke metoade hat ADOT bepaald dat de longitudinale tekstuer dy't krigen wurdt troch diamantslypjen in noflike corduroy-útstrieling leveret, lykas in goede rydûnderfining (lykas oanjûn troch de lege IRI-wearde) en leech lûd. It diamantslypproses hat ek bewiisd sêft genôch te wêzen om betongebieten te beskermjen, foaral om 'e gewrichten, dy't earder skansearre wiene troch frezen. Diamantslypjen is ek in kosten-effektive oplossing.
Yn maaie 2019 besleat ADOT om in lyts stik fan SR 202 yn it súdlike gebiet fan Phoenix te diamantslypjen. De 15 jier âlde AR-ACFC-dyk wie sa los en laachfoarmich dat losse stiennen op 'e foarrút smiten waarden, en bestjoerders klagen alle dagen oer de skea oan 'e foarrút troch fleanende stiennen. It oandiel skeaclaims yn dizze regio is heger as yn oare regio's fan it lân. De stoepe is ek tige lawaaierich en lestich om te riden. ADOT keas diamantôfwurking foar de twa rjochterrydstroken lâns SR 202, in heale myl lang. Se brûkten in ladebak om de besteande AR-ACFC-laach te ferwiderjen sûnder it beton derûnder te beskeadigjen. De ôfdieling hat dizze metoade mei súkses yn april test doe't se oan it brainstormen wiene oer manieren om werom te gean nei de PCC-dyk. Nei't it projekt foltôge wie, seach de ADOT-fertsjintwurdiger dat de bestjoerder fan 'e AR-ACFC-rydstrook nei de diamantslypte betonrydstrook soe gean om de ferbettere ryd- en lûdseigenskippen te belibjen.
Hoewol net alle pilotprojekten foltôge binne, jouwe foarriedige befiningen oer kosten oan dat de besparrings dy't ferbûn binne mei it brûken fan betonnen dykflak en diamantslypjen om it uterlik, de glêdens en it lûd te optimalisearjen, it ûnderhâld mei safolle as $3,9 miljard yn 'e jierkosten kinne ferminderje. Oer in perioade fan 30 jier. Randy Everett en it Arizona Department of Transportation
Om dizze tiid hinne publisearre de Maricopa Government Association (MAG) in rapport wêryn't it lokale lûd en de rydberens fan 'e dyk beoardiele waard. It rapport erkent de muoite fan it ûnderhâld fan it wegnetwurk en rjochtet him op 'e lûdskarakteristiken fan 'e dyk. In wichtige konklúzje is dat om't it lûdsfoardiel fan AR-ACFC sa fluch ferdwynt, "diamantgrûnbehanneling beskôge wurde moat ynstee fan rubberasfalt-oerlaach." In oare simultane ûntwikkeling is in ûnderhâldskontrakt dat diamantslypjen mooglik makket. De oannimmer waard ynhierd foar ûnderhâld en bou.
ADOT is fan betinken dat it tiid is om de folgjende stap te nimmen en is fan plan om yn febrewaris 2020 te begjinnen mei in grutter diamantslypprojekt op SR 202. It projekt beslacht in fjouwer kilometer lang, fjouwerbaansbreed stik, ynklusyf hellende stikken. It gebiet wie te grut om in lader te brûken om it asfalt te ferwiderjen, dus waard in freesmasine brûkt. De ôfdieling snijt strips yn rubberasfalt foar de freeskontraktor om te brûken as hantlieding tidens it freesproses. Troch it makliker te meitsjen foar de operator om it PCC-oerflak ûnder de omslach te sjen, kin de freesapparatuer oanpast wurde en kin skea oan it ûnderlizzende beton minimalisearre wurde. It definitive diamantslypte oerflak fan SR 202 foldocht oan alle ADOT-noarmen - it is stil, glêd en oantreklik - yn ferliking mei asfaltoerflakken wie de IRI-wearde tige geunstich yn 'e jierren 1920 en 1930. Dizze fergelykbere lûdskarakteristiken kinne wurde krigen, om't hoewol it nije AR-ACFC-ferhurding sawat 5 dB stiller is as de diamantslypte, as it AR-ACFC-ferhurding 5 oant 9 jier brûkt wurdt, de mjitresultaten fergelykber of heger binne as it dB-nivo. Net allinnich is it lûdsnivo fan 'e nije SR 202 diamantgrûn tige leech foar bestjoerders, mar de stoepe genereart ek minder lûd yn tichtby lizzende mienskippen.
It súkses fan harren iere projekten soarge derfoar dat ADOT trije oare pilotprojekten foar diamantslypjen begûn. It diamantslypjen fan Loop 101 Price Freeway is foltôge. It diamantslypjen fan Loop 101 Pima Freeway sil begjin 2021 útfierd wurde, en de oanlis fan Loop 101 I-17 nei 75th Avenue wurdt ferwachte yn 'e kommende fiif jier útfierd te wurden. ADOT sil de prestaasjes fan alle items folgje om de stipe fan 'e gewrichten te kontrolearjen, oft it beton ôfpele is, en it behâld fan lûd en rydkwaliteit.
Hoewol net alle pilotprojekten foltôge binne, rjochtfeardigje de oant no ta sammele gegevens it beskôgjen fan diamantslypjen as alternatyf foar standert slypjen en foljen. De foarriedige resultaten fan it kostenûndersyk litte sjen dat de besparrings dy't ferbûn binne mei it brûken fan betonnen dykflak en diamantslypjen om it uterlik, de glêdens en it lûd te optimalisearjen, de ûnderhâldskosten kinne ferminderje mei maksimaal $3,9 miljard oer in perioade fan 30 jier.
Troch gebrûk te meitsjen fan it besteande betonnen ferhurdingsflak yn Phoenix kin net allinnich it ûnderhâldsbudzjet útwreide wurde en wurde mear diken yn goede steat hâlden, mar de duorsumens fan it beton soarget derfoar dat ûnderbrekkingen yn ferbân mei it ûnderhâld fan 'e diken minimalisearre wurde. It wichtichste is dat it publyk genietsje kin fan in glêd en stil rydflak.
Randy Everett is in senior ôfdielingsbehearder foar it Department of Transportation yn Sintraal Arizona.
IGGA is in non-profit hannelsferiening oprjochte yn 1972 troch in groep tawijde professionals út 'e yndustry, dy't har ynsette foar de ûntwikkeling fan diamantslyp- en groefprosessen foar Portland-sementbeton en asfaltoerflakken. Yn 1995 die IGGA mei oan in filiaal fan 'e American Concrete Pavement Association (ACPA), en foarme dêrmei it hjoeddeiske IGGA/ACPA Concrete Pavement Protection Partnership (IGGA/ACPA CP3). Tsjintwurdich is dizze gearwurking in technyske boarne en yndustrylieder yn 'e wrâldwide marketing fan optimalisearre ferhurdingsoerflakken, betonreparaasje en ferhurdingsbeskerming. De missy fan IGGA is om de liedende technology- en promoasjeboarne te wurden foar de akseptaasje en it juste gebrûk fan diamantslyp- en groefslyp- en asfaltoerflakken, lykas it behâld en restaurearjen fan PCC.
Pleatsingstiid: 8 septimber 2021