Az arizonai autópálya portlandcement betonra való visszaállítása bizonyíthatja a gyémántcsiszolás előnyeit a hagyományos csiszolás és töltés alternatívájaként. A kilátások azt mutatják, hogy egy 30 éves időszak alatt a karbantartási költségek 3,9 milliárd dollárral csökkennek.
Ez a cikk egy webináriumon alapul, amelyet eredetileg a Nemzetközi Beszúró és Csiszoló Szövetség (IGGA) 2020 decemberi műszaki konferenciáján tartottak. Tekintse meg a teljes demót alább.
A phoenixi lakosok sima, szép és csendes utakat szeretnének. A környék robbanásszerű népességnövekedése és a lépéstartáshoz szükséges elégtelen források miatt azonban az útviszonyok az elmúlt évtizedben romlottak. Az Arizonai Közlekedési Minisztérium (ADOT) kreatív megoldásokat keres az autópálya-hálózat fenntartására és a lakosság által elvárt utak biztosítására.
Phoenix az Egyesült Államok ötödik legnépesebb városa, és továbbra is növekszik. A város 797 kilométeres út- és hídhálózatát az Arizonai Közlekedési Minisztérium (ADOT) központi területe tartja fenn, amelynek nagy részét négysávos autópályák alkotják, további, nagy forgalmú járműveknek szánt (HOV) sávokkal. Az évi 500 millió dolláros építési költségvetéssel a régió jellemzően évente 20-25 építési projektet hajt végre a nagy forgalmú úthálózaton.
Arizona az 1920-as évek óta használ betonburkolatokat. A beton évtizedekig használható, és csak 20-25 évente igényel karbantartást. Arizona számára a 40 éves sikeres tapasztalat lehetővé tette, hogy az állam fő autópályáinak építésekor az 1960-as években alkalmazzák. Abban az időben a betonnal való burkolás kompromisszumot jelentett az útzaj tekintetében. Ebben az időszakban a betonfelületet bádogozással fejezik be (egy fém gereblyét húznak a betonfelületen a forgalomra merőlegesen), és az bádogozott betonon haladó gumiabroncsok zajos, összefüggő sípolást adnak ki. 2003-ban a zajprobléma megoldása érdekében egy 1 hüvelykes aszfaltgumi súrlódó réteget (AR-ACFC) vittek fel a portlandcementbeton (PCC) tetejére. Ez egységes megjelenést, csendes hangzást és kényelmes utazást biztosít. Az AR-ACFC felületének megőrzése azonban kihívást jelentett.
Az AR-ACFC tervezett élettartama körülbelül 10 év. Arizona autópályái mára túllépték a tervezett élettartamukat és elöregednek. A rétegződés és a kapcsolódó problémák problémákat okoznak a járművezetőknek és a Közlekedési Minisztériumnak. Bár a rétegződés általában csak körülbelül 2,5 cm-es útvastagság-csökkenést eredményez (mivel az 2,5 cm vastag gumiaszfalt elvált az alatta lévő betontól), a rétegződési pontot az utazóközönség kátyúnak tekinti, és komoly problémának tekinti.
A gyémántcsiszolást, a következő generációs betonfelületeket, valamint a betonfelület csúsztatócsiszolóval vagy mikromarással történő befejezését tesztelve az ADOT megállapította, hogy a gyémántcsiszolással kapott hosszanti textúra kellemes kordbársony megjelenést, jó vezetési teljesítményt (amint azt az alacsony IRI-számok mutatják), valamint alacsony zajkibocsátást biztosít. Randy Everett és az Arizonai Közlekedési Minisztérium
Arizona a Nemzetközi Egyenetlenségi Indexet (IRI) használja az útviszonyok mérésére, és ez a szám csökkenőben van. (Az IRI egyfajta egyenetlenségi statisztikai adat, amelyet szinte mindenhol a nemzeti intézmények használnak útfelület-gazdálkodási rendszerük teljesítménymutatójaként. Minél alacsonyabb az érték, annál kisebb az egyenetlenség, ami kívánatos). A 2010-ben végzett IRI-mérések szerint a régió államközi autópályáinak 72%-a jó állapotban van. 2018-ra ez az arány 53%-ra csökkent. Az országos autópálya-rendszer útvonalai is csökkenő tendenciát mutatnak. A 2010-es mérések azt mutatták, hogy az utak 68%-a volt jó állapotban. 2018-ra ez a szám 35%-ra esett vissza.
Ahogy a költségek nőttek – és a költségvetés nem tudta tartani a lépést –, 2019 áprilisában az ADOT jobb tárolási lehetőségeket kezdett keresni, mint a korábbi eszköztárban. Az olyan burkolatok esetében, amelyek még jó állapotban vannak a 10-15 éves tervezési élettartamon belül – és az osztály számára egyre fontosabbá válik a meglévő burkolat jó állapotban tartása – a lehetőségek közé tartozik a repedések tömítése, a szórótömítés (vékony réteg könnyű, lassan szilárduló aszfaltemulzió felhordása) vagy az egyes kátyúk javítása. A tervezési élettartamot meghaladó burkolatok esetében az egyik lehetőség a leromlott aszfalt lecsiszolása és egy új gumiaszfalt bevonat lerakása. A javítandó terület nagysága miatt azonban ez túl költségesnek bizonyul. Az aszfaltfelület ismételt csiszolását igénylő megoldások további akadálya, hogy a csiszolóberendezés elkerülhetetlenül hatással lesz az alatta lévő betonra és károsítja azt, és a betonanyag-veszteség a hézagoknál különösen súlyos.
Mi történne, ha Arizona visszatérne az eredeti PCC felülethez? Az ADOT tisztában van azzal, hogy az állam beton autópályáit hosszú élettartamú szerkezeti stabilitásra tervezték. A minisztérium felismerte, hogy ha az alapul szolgáló PCC-t felhasználhatják az eredeti fogazott felület javítására, hogy csendes és járható utat hozzanak létre, a javított út tovább tarthat, és karbantartást igényelhet. Ráadásul sokkal kevesebbe kerül, mint az aszfalt.
A Phoenixtől északra fekvő SR 101-es autópályán zajló projekt részeként az AR-ACFC réteget eltávolították, így az ADOT négy tesztszakaszt telepített, hogy feltárja a jövőbeli megoldásokat, amelyek a meglévő betont hasznosítják, miközben biztosítják a simaságot, a csendes futást és a jó útmegjelenést. A részleg áttekintette a gyémántcsiszolást és a Next Generation Concrete Surface (NGCS) eljárást, amely egy szabályozott talajprofillal és összességében negatív vagy lefelé irányuló textúrával rendelkező textúra, amelyet különösen alacsony zajszintű betonburkolatként fejlesztettek ki. Az ADOT fontolgatja a csúszócsiszoló (egy olyan eljárás, amelynek során egy gép golyóscsapágyakat vezet az útfelületre a súrlódási tulajdonságok javítása érdekében) vagy a mikromarás használatát is a betonfelület befejezéséhez. Az egyes módszerek tesztelése után az ADOT megállapította, hogy a gyémántcsiszolással kapott hosszanti textúra kellemes kordbársony megjelenést, valamint jó futási élményt (amint azt az alacsony IRI-érték jelzi) és alacsony zajszintet biztosít. A gyémántcsiszolási eljárás elég gyengédnek bizonyult ahhoz, hogy megvédje a betonfelületeket, különösen az illesztések körül, amelyeket korábban a marás károsított. A gyémántcsiszolás költséghatékony megoldás is.
2019 májusában az ADOT úgy döntött, hogy gyémántcsiszolt felületeket takarít meg az SR 202-es út egy kis szakaszán, Phoenix déli részén. A 15 éves AR-ACFC út annyira laza és réteges volt, hogy a laza kövek a szélvédőre repültek, és a sofőrök minden nap panaszkodtak, hogy a szélvédőt a repülő kövek károsítják. A kárigények aránya ebben a régióban magasabb, mint az ország más régióiban. A járda is nagyon zajos és nehezen vezethető. Az ADOT gyémántcsiszolt felületeket választott az SR 202-es út két jobb oldali sávjához, amely fél mérföld hosszú. Rakodógép kanalat használtak a meglévő AR-ACFC réteg eltávolítására anélkül, hogy károsították volna az alatta lévő betont. Az osztály áprilisban sikeresen tesztelte ezt a módszert, amikor ötleteltek a PCC útra való visszatérés lehetőségein. A projekt befejezése után az ADOT képviselője észrevette, hogy a sofőr az AR-ACFC sávról a gyémántcsiszolt betonsávra váltott, hogy megtapasztalja a jobb menet- és hangteljesítményt.
Bár nem minden kísérleti projekt fejeződött be, az előzetes költségmegállapítások azt mutatják, hogy a betonburkolat és a gyémántcsiszolás használatával járó megtakarítások a megjelenés, a simaság és a hang optimalizálása érdekében akár 3,9 milliárd dollárral is csökkenthetik a karbantartási költségeket évente. 30 év alatt. Randy Everett és az Arizonai Közlekedési Minisztérium.
Körülbelül ekkoriban a Maricopa Kormányzati Szövetség (MAG) közzétett egy jelentést, amely a helyi autópályák zajszintjét és vezethetőségét értékelte. A jelentés elismeri az úthálózat karbantartásának nehézségeit, és az út zajjellemzőire összpontosít. A legfontosabb következtetés az, hogy mivel az AR-ACFC zajelőnye olyan gyorsan eltűnik, „a gumiaszfalt bevonat helyett gyémántcsiszolást kell fontolóra venni”. Egy másik egyidejű fejlesztés egy karbantartási beszerzési szerződés, amely lehetővé teszi a gyémántcsiszolást. A kivitelezőt karbantartásra és kivitelezésre vonták be.
Az ADOT úgy véli, itt az ideje megtenni a következő lépést, és 2020 februárjában egy nagyobb gyémántcsiszolási projekt megkezdését tervezi az SR 202-es úton. A projekt egy négy mérföld hosszú, négy sáv széles szakaszt foglal magában, beleértve a lejtős részeket is. A terület túl nagy volt ahhoz, hogy rakodógéppel eltávolítsák az aszfaltot, ezért marógépet használtak. Az osztály gumiaszfalt csíkokat vág, amelyeket a maróvállalkozó útmutatóként használhat a marási folyamat során. Azzal, hogy a kezelő könnyebben láthatja a PCC felületét a burkolat alatt, a maróberendezés beállítható, és minimalizálható az alatta lévő beton károsodása. Az SR 202 végső gyémántcsiszolt felülete megfelel az összes ADOT szabványnak – csendes, sima és vonzó – az aszfaltfelületekhez képest az IRI-érték nagyon kedvező volt az 1920-as és 1930-as években. Ezeket az összehasonlítható zajjellemzőket azért lehet elérni, mert bár az új AR-ACFC burkolat körülbelül 5 dB-lel csendesebb, mint a gyémántcsiszolt, az AR-ACFC burkolat 5-9 éves használati ideje alatt a mérési eredményei összehasonlíthatók vagy magasabbak a dB-szintnél. Az új SR 202 gyémántcsiszolt úttest zajszintje nemcsak nagyon alacsony a járművezetők számára, de a járda is kevesebb zajt generál a közeli településeken.
Korai projektjeik sikere arra késztette az ADOT-ot, hogy további három kísérleti gyémántcsiszolási projektet indítson. A Loop 101 Price Freeway gyémántcsiszolása befejeződött. A Loop 101 Pima Freeway gyémántcsiszolása 2021 elején kezdődik, a Loop 101 I-17-es szakaszának a 75. sugárútig tartó szakaszának építése pedig várhatóan a következő öt évben valósul meg. Az ADOT nyomon követi az összes elem teljesítményét, hogy ellenőrizze az illesztések alátámasztását, a beton lepattogzását, valamint a hang- és menetminőség fenntartását.
Bár még nem minden kísérleti projekt fejeződött be, az eddig összegyűjtött adatok indokolják a gyémántcsiszolás megfontolását a hagyományos csiszolás és töltés alternatívájaként. A költségvizsgálat előzetes eredményei azt mutatják, hogy a betonburkolat és a gyémántcsiszolás használatával járó megtakarítás a megjelenés, a simaság és a hang optimalizálása érdekében akár 3,9 milliárd dollárral is csökkentheti a karbantartási költségeket egy 30 éves időszak alatt.
A meglévő phoenixi betonburkolat használatával nemcsak a karbantartási költségvetés bővíthető és több út tartható jó állapotban, hanem a beton tartóssága biztosítja az útkarbantartással kapcsolatos fennakadások minimalizálását is. Ami a legfontosabb, a lakosság sima és csendes vezetési felületet élvezhet.
Randy Everett a Közép-Arizona Közlekedési Minisztériumának vezető osztályvezetője.
Az IGGA egy nonprofit szakmai szövetség, amelyet 1972-ben alapított elkötelezett iparági szakemberekből álló csoport, és amelynek célja a portlandcement beton és aszfaltfelületek gyémántcsiszolási és hornyolási eljárásainak fejlesztése. 1995-ben az IGGA csatlakozott az Amerikai Betonburkolati Szövetség (ACPA) egyik tagszervezetéhez, megalakítva a mai IGGA/ACPA Betonburkolat-védelmi Partnerséget (IGGA/ACPA CP3). Ma ez a partnerség műszaki erőforrásként és iparági vezető szerepet tölt be az optimalizált útfelületek, a betonburkolat-javítás és az útvédelem globális marketingjében. Az IGGA küldetése, hogy vezető technológiai és promóciós erőforrássá váljon a gyémántcsiszolás és -hornyolás elfogadása és helyes használata, valamint a PCC megőrzése és helyreállítása terén.
Közzététel ideje: 2021. szeptember 8.