Povratak autoceste u Arizoni na portland cementni beton mogao bi dokazati prednost korištenja dijamantnog brušenja kao alternative standardnom brušenju i zatrpavanju. Izgledi pokazuju da će se tijekom 30-godišnjeg razdoblja troškovi održavanja smanjiti za 3,9 milijardi USD.
Ovaj članak temelji se na webinaru koji je izvorno održan tijekom tehničke konferencije Međunarodnog udruženja za urezivanje i brušenje (IGGA) u prosincu 2020. Pogledajte cijelu demonstraciju u nastavku.
Stanovnici područja Phoenixa žele glatke, lijepe i tihe ceste. Međutim, zbog eksplozivnog rasta stanovništva u tom području i nedovoljnih sredstava za održavanje, stanje na cestama u tom području pogoršava se u posljednjem desetljeću. Ministarstvo prometa Arizone (ADOT) proučava kreativna rješenja za održavanje svoje mreže autocesta i pružanje vrsta cesta koje javnost očekuje.
Phoenix je peti najnaseljeniji grad u Sjedinjenim Državama i još uvijek raste. Gradsku mrežu cesta i mostova dugu 715 kilometara održava središnje područje Ministarstva prometa Arizone (ADOT), a većina se sastoji od četverotračnih autocesta s dodatnim trakama za vozila s velikim prometom (HOV). S proračunom za izgradnju od 500 milijuna američkih dolara godišnje, regija obično provodi 20 do 25 građevinskih projekata na cestovnoj mreži s velikim prometom svake godine.
Arizona koristi betonske kolnike od 1920-ih. Beton se može koristiti desetljećima i potrebno ga je održavati samo svakih 20-25 godina. Za Arizonu, 40 godina uspješnog iskustva omogućilo je njegovu upotrebu tijekom izgradnje glavnih državnih autocesta 1960-ih. U to vrijeme, popločavanje ceste betonom značilo je kompromis u pogledu buke s ceste. Tijekom tog razdoblja, betonska površina se završava kalajisanjem (povlačenjem metalnih grablja po betonskoj površini okomito na tok prometa), a gume koje se voze po kalajisanom betonu proizvodit će bučan, koherentan zvuk. Godine 2003., kako bi se riješio problem buke, na portland cementni beton (PCC) nanesen je sloj asfaltne gume za trenje debljine 2,5 cm (AR-ACFC). To osigurava konzistentan izgled, tih zvuk i udobno putovanje. Međutim, očuvanje površine AR-ACFC-a pokazalo se izazovom.
Projektirani vijek trajanja AR-ACFC-a je otprilike 10 godina. Autoceste u Arizoni sada su premašile svoj projektirani vijek trajanja i stare. Stratifikacija i srodni problemi predstavljaju probleme za vozače i Ministarstvo prometa. Iako delaminacija obično rezultira gubitkom samo oko 2,5 cm dubine ceste (jer se gumeni asfalt debljine 2,5 cm odvojio od betona ispod), putnici smatraju mjesto delaminacije rupom na cesti i smatraju ga ozbiljnim problemom.
Nakon testiranja brušenja dijamantima, betonskih površina sljedeće generacije i završne obrade betonske površine kliznom brusilicom ili mikroglodalicom, ADOT je utvrdio da uzdužna tekstura dobivena brušenjem dijamantima pruža ugodan izgled korduroja i dobre vozne performanse (što pokazuju niski IRI brojevi) te nisku emisiju buke. Randy Everett i Ministarstvo prometa Arizone
Arizona koristi Međunarodni indeks hrapavosti (IRI) za mjerenje stanja cesta, a taj se broj smanjuje. (IRI je vrsta statističkog podatka o hrapavosti koji nacionalne institucije gotovo univerzalno koriste kao pokazatelj učinkovitosti svog sustava upravljanja kolnicima. Što je vrijednost niža, to je hrapavost manja, što je poželjno). Prema IRI mjerenjima provedenim 2010. godine, 72% međudržavnih autocesta u regiji je u dobrom stanju. Do 2018. godine taj je udio pao na 53%. Rute nacionalnog autocestnog sustava također pokazuju silazni trend. Mjerenja 2010. godine pokazala su da je 68% cesta u dobrom stanju. Do 2018. godine taj je broj pao na 35%.
Kako su se troškovi povećavali - a proračun nije mogao pratiti - u travnju 2019., ADOT je počeo tražiti bolje mogućnosti skladištenja nego u prethodnom setu alata. Za kolnike koji su još uvijek u dobrom stanju unutar projektiranog vijeka trajanja od 10 do 15 godina - a sve je važnije da odjel održava postojeći kolnik u dobrom stanju - opcije uključuju brtvljenje pukotina, brtvljenje prskanjem (nanošenje tankog sloja lagane, sporo stvrdnjavajuće asfaltne emulzije) ili popravak pojedinačnih rupa. Za kolnike koji prelaze projektirani vijek trajanja, jedna od mogućnosti je brušenje oštećenog asfalta i postavljanje novog gumenog asfaltnog sloja. Međutim, zbog opsega područja koje treba popraviti, to se pokazuje preskupo. Još jedna prepreka svakom rješenju koje zahtijeva ponovljeno brušenje asfaltne površine jest ta što će oprema za brušenje neizbježno utjecati na i oštetiti temeljni beton, a gubitak betonskog materijala na spojevima je posebno ozbiljan.
Što bi se dogodilo kada bi se Arizona vratila na izvornu PCC površinu? ADOT zna da su betonske autoceste u državi dizajnirane kako bi osigurale dugotrajnu strukturnu stabilnost. Odjel je shvatio da ako bi mogli koristiti temeljni PCC za poboljšanje njegove izvorne nazubljene površine kako bi se formirala tiha i udobna cesta, popravljena cesta bi mogla trajati dulje i zahtijevati održavanje. Također je puno jeftinija od asfalta.
Kao dio projekta na SR 101 sjeverno od Phoenixa, uklonjen je sloj AR-ACFC-a, pa je ADOT instalirao četiri testna dijela kako bi istražio buduća rješenja koja će koristiti postojeći beton, a istovremeno osigurati glatkoću, tihu vožnju i dobar izgled ceste. Odjel je pregledao dijamantno brušenje i betonsku površinu sljedeće generacije (NGCS), teksturu s kontroliranim profilom tla i ukupnom negativnom ili silaznom teksturom, koja je razvijena kao posebno tihi betonski kolnik. ADOT također razmatra upotrebu klizne brusilice (proces u kojem stroj vodi kuglične ležajeve na površinu ceste kako bi se poboljšale karakteristike trenja) ili mikro glodanja za završnu obradu betonske površine. Nakon testiranja svake metode, ADOT je utvrdio da uzdužna tekstura dobivena dijamantnim brušenjem pruža ugodan izgled korduroja, kao i dobro iskustvo vožnje (što je naznačeno niskom vrijednošću IRI) i nisku buku. Proces dijamantnog brušenja također se pokazao dovoljno nježnim da zaštiti betonska područja, posebno oko spojeva, koji su prethodno oštećeni glodanjem. Dijamantno brušenje je također isplativo rješenje.
U svibnju 2019. godine, ADOT je odlučio brusiti dijamantnim brušenjem mali dio ceste SR 202 koji se nalazi u južnom dijelu Phoenixa. Petnaest godina stara cesta AR-ACFC bila je toliko rastresita i slojevita da je rastresito kamenje bacalo na vjetrobransko staklo, a vozači su se svakodnevno žalili da vjetrobransko staklo oštećuje leteće kamenje. Udio zahtjeva za naknadu štete u ovoj regiji veći je nego u drugim regijama zemlje. Pločnik je također vrlo bučan i teško ga je voziti. ADOT je odabrao dijamantnu završnu obradu za dvije desne trake duž ceste SR 202 duge pola milje. Koristili su kašiku utovarivača za uklanjanje postojećeg sloja AR-ACFC bez oštećenja betona ispod. Odjel je uspješno testirao ovu metodu u travnju kada su razmišljali o načinima povratka na cestu PCC. Nakon što je projekt završen, predstavnik ADOT-a primijetio je da bi se vozač premjestio s trake AR-ACFC na betonsku traku s dijamantnim brušenjem kako bi iskusio poboljšane karakteristike vožnje i zvuka.
Iako nisu svi pilot projekti dovršeni, preliminarni nalazi o troškovima pokazuju da bi uštede povezane s korištenjem betonskog kolnika i dijamantnog brušenja za optimizaciju izgleda, glatkoće i zvuka mogle smanjiti troškove održavanja za čak 3,9 milijardi dolara godišnje. Tijekom razdoblja od 30 godina. Randy Everett i Ministarstvo prometa Arizone
Otprilike u to vrijeme, Udruga vlade Maricope (MAG) objavila je izvješće o procjeni buke i voznosti lokalnih autocesta. Izvješće priznaje teškoću održavanja cestovne mreže i usredotočuje se na karakteristike buke ceste. Ključni zaključak je da, budući da prednost AR-ACFC-a u pogledu buke tako brzo nestaje, „treba razmotriti obradu dijamantnim podlogom umjesto gumenog asfaltnog sloja“. Još jedan istovremeni razvoj događaja je ugovor o nabavi održavanja koji omogućuje brušenje dijamanata. Izvođač je angažiran za održavanje i izgradnju.
ADOT vjeruje da je vrijeme za sljedeći korak i planira započeti veći projekt brušenja dijamantima na SR 202 u veljači 2020. Projekt obuhvaća dionicu dugu četiri milje i široku četiri trake, uključujući nagnute dijelove. Područje je bilo preveliko za korištenje utovarivača za uklanjanje asfalta, pa je korištena glodalica. Odjel reže trake gumenog asfalta koje izvođač glodanja koristi kao vodič tijekom procesa glodanja. Olakšavajući operateru da vidi PCC površinu ispod poklopca, oprema za glodanje se može prilagoditi i oštećenje temeljnog betona može se svesti na minimum. Konačna dijamantno brušena površina SR 202 zadovoljava sve ADOT standarde - tiha je, glatka i atraktivna - u usporedbi s asfaltnim površinama, vrijednost IRI bila je vrlo povoljna 1920-ih i 1930-ih. Ove usporedive karakteristike buke mogu se dobiti jer iako je novi AR-ACFC kolnik oko 5 dB tiši od dijamantno brušenog, kada se AR-ACFC kolnik koristi 5 do 9 godina, njegovi rezultati mjerenja su usporedivi ili viši od razine dB. Ne samo da je razina buke novog dijamantnog terena SR 202 vrlo niska za vozače, već i pločnik stvara manje buke u obližnjim zajednicama.
Uspjeh njihovih ranih projekata potaknuo je ADOT da pokrene još tri pilot projekta brušenja dijamanata. Brušenje dijamanata na autocesti Loop 101 Price je završeno. Brušenje dijamanata na autocesti Loop 101 Pima bit će provedeno početkom 2021., a očekuje se da će izgradnja Loop 101 I-17 do 75. avenije biti provedena u sljedećih pet godina. ADOT će pratiti performanse svih elemenata kako bi provjerio potporu spojeva, je li se beton ljuštio te održavanje zvuka i kvalitete vožnje.
Iako nisu svi pilot projekti završeni, do sada prikupljeni podaci opravdavaju razmatranje dijamantnog brušenja kao alternative standardnom brušenju i popunjavanju. Preliminarni rezultati istraživanja troškova pokazuju da uštede povezane s korištenjem betonskog kolnika i dijamantnog brušenja za optimizaciju izgleda, glatkoće i zvuka mogu smanjiti troškove održavanja do 3,9 milijardi dolara tijekom razdoblja od 30 godina.
Korištenjem postojećeg betonskog kolnika u Phoenixu ne samo da se može produžiti proračun za održavanje i više cesta održavati u dobrom stanju, već trajnost betona osigurava minimiziranje poremećaja povezanih s održavanjem cesta. Najvažnije je da će javnost moći uživati u glatkoj i tihoj površini za vožnju.
Randy Everett je viši administrator odjela za promet u središnjoj Arizoni.
IGGA je neprofitna trgovinska udruga osnovana 1972. godine od strane skupine predanih industrijskih stručnjaka, posvećenih razvoju procesa brušenja i žljebljenja dijamantima za betonske i asfaltne površine od portland cementa. Godine 1995. IGGA se pridružila podružnici Američkog udruženja za betonske kolnike (ACPA), formirajući današnje Partnerstvo IGGA/ACPA za zaštitu betonskih kolnika (IGGA/ACPA CP3). Danas je ovo partnerstvo tehnički resurs i lider u industriji u globalnom marketingu optimiziranih površina kolnika, popravka betonskih kolnika i zaštite kolnika. Misija IGGA-e je postati vodeći tehnološki i promotivni resurs za prihvaćanje i ispravnu upotrebu brušenja i žljebljenja dijamantima, kao i očuvanja i restauracije PCC-a.
Vrijeme objave: 08.09.2021.