Å gjøre Arizona-motorveien om til Portlandsementbetong kan vise seg å være fordelen med å bruke diamantsliping som et alternativ til standard sliping og fylling. Utsiktene viser at vedlikeholdskostnadene vil reduseres med 3,9 milliarder dollar over en 30-årsperiode.
Denne artikkelen er basert på et webinar som opprinnelig ble holdt under den tekniske konferansen til International Grooving and Grinding Association (IGGA) i desember 2020. Se hele demonstrasjonen nedenfor.
Innbyggere i Phoenix-området ønsker seg jevne, vakre og stille veier. Men på grunn av eksplosiv befolkningsvekst i området og utilstrekkelige midler til å holde tritt, har veiforholdene i området blitt dårligere det siste tiåret. Arizona Department of Transportation (ADOT) studerer kreative løsninger for å vedlikeholde motorveinettet sitt og tilby den typen veier publikum forventer.
Phoenix er den femte mest folkerike byen i USA, og den vokser fortsatt. Byens 700 kilometer lange nettverk av veier og broer vedlikeholdes av Arizona Department of Transportation (ADOT) sentrale område, hvorav det meste består av firefelts motorveier med ekstra høytrafikkfelt (HOV). Med et byggebudsjett på 500 millioner amerikanske dollar per år gjennomfører regionen vanligvis 20 til 25 byggeprosjekter på et høytrafikkert veinettverk hvert år.
Arizona har brukt betongdekker siden 1920-tallet. Betong kan brukes i flere tiår og trenger bare vedlikehold hvert 20.–25. år. For Arizona gjorde 40 års vellykket erfaring det mulig å bruke den under byggingen av statens største motorveier på 1960-tallet. På den tiden betydde asfaltering av veier med betong at man måtte gå på kompromiss med veistøy. I løpet av denne perioden blir betongoverflaten ferdigbehandlet med tinning (å trekke en metallrive på betongoverflaten vinkelrett på trafikkflyten), og dekk som kjører på den tinnede betongen vil produsere en støyende, sammenhengende hyling. I 2003, for å løse støyproblemet, ble et 1-tommers asfaltgummifriksjonslag (AR-ACFC) påført oppå Portland Cement Concrete (PCC). Dette gir et jevnt utseende, stille lyd og komfortabel kjøring. Det har imidlertid vist seg å være en utfordring å bevare overflaten på AR-ACFC.
Den designmessige levetiden til AR-ACFC er omtrent 10 år. Arizonas motorveier har nå overskredet sin designmessige levetid og eldes. Stratifisering og relaterte problemer skaper problemer for sjåfører og Samferdselsdepartementet. Selv om delaminering vanligvis bare resulterer i et tap av omtrent 2,5 cm veidybde (fordi den 2,5 cm tykke gummiasfalten har skilt seg fra betongen under), blir delamineringspunktet sett på som et hull i veien av de reisende og sett på som et alvorlig problem.
Etter testing av diamantsliping, neste generasjons betongoverflater og etterbehandling av betongoverflaten med slipesliper eller mikrofresing, bestemte ADOT at den langsgående teksturen oppnådd ved diamantsliping gir et tiltalende kordfløyelsutseende og god kjøreytelse (som vist ved lave IRI-tall) og lav støyutslipp. Randy Everett og Arizona Department of Transportation
Arizona bruker den internasjonale ruhetsindeksen (IRI) for å måle veiforholdene, og tallet har vært synkende. (IRI er en type statistiske data om ruhet, som nesten universelt brukes av nasjonale institusjoner som en ytelsesindikator for deres veidekkehåndteringssystem. Jo lavere verdi, desto mindre er ruheten, noe som er ønskelig). I følge IRI-målinger utført i 2010, er 72 % av motorveiene i regionen i god stand. Innen 2018 hadde denne andelen falt til 53 %. Ruter i det nasjonale motorveisystemet viser også en nedadgående trend. Målinger i 2010 viste at 68 % av veiene var i god stand. Innen 2018 hadde dette tallet falt til 35 %.
Etter hvert som kostnadene økte – og budsjettet ikke holdt tritt – begynte ADOT i april 2019 å se etter bedre lagringsalternativer enn i den forrige verktøykassen. For fortau som fortsatt er i god stand innenfor den designerte levetiden på 10 til 15 år – og det blir stadig viktigere for avdelingen å holde det eksisterende fortauet i god stand – inkluderer alternativer sprekketetting, sprøytetetting (påføring av et tynt lag med lett, langsomt størknet asfaltemulsjon) eller reparasjon av individuelle hull. For fortau som overskrider den designerte levetiden, er ett alternativ å slipe bort den forringede asfalten og legge et nytt gummiasfaltbelegg. På grunn av omfanget av området som må repareres, viser dette seg imidlertid å være for kostbart. En annen hindring for enhver løsning som krever gjentatt sliping av asfaltoverflaten, er at slipeutstyret uunngåelig vil påvirke og skade den underliggende betongen, og tapet av betongmateriale i skjøtene er spesielt alvorlig.
Hva ville skjedd hvis Arizona gikk tilbake til den opprinnelige PCC-overflaten? ADOT vet at betongveiene i staten er utformet for å gi strukturell stabilitet med lang levetid. Departementet innså at hvis de kunne bruke den underliggende PCC-en til å forbedre den opprinnelige tannede overflaten for å danne en stille og farbar vei, kunne den reparerte veien vare lenger og kreve vedlikehold. Den er også mye mindre enn asfalt.
Som en del av prosjektet på SR 101 nord for Phoenix, er AR-ACFC-laget fjernet, så ADOT installerte fire testseksjoner for å utforske fremtidige løsninger som vil utnytte eksisterende betong samtidig som de sikrer glatthet, stillegående kjøring og godt veiutseende. Avdelingen gjennomgikk diamantsliping og Next Generation Concrete Surface (NGCS), en tekstur med en kontrollert jordprofil og generell negativ eller nedadgående tekstur, som er utviklet som et spesielt støysvak betongdekke. ADOT vurderer også bruk av en glidesliper (en prosess der en maskin styrer kulelagre til veioverflaten for å forbedre friksjonsegenskapene) eller mikrofresing for å fullføre betongoverflaten. Etter å ha testet hver metode, bestemte ADOT at den langsgående teksturen oppnådd ved diamantsliping gir et behagelig kordfløyelsutseende samt en god kjøreopplevelse (som indikert av den lave IRI-verdien) og lav støy. Diamantslipeprosessen har også vist seg å være skånsom nok til å beskytte betongområder, spesielt rundt skjøtene, som tidligere ble skadet av fresing. Diamantsliping er også en kostnadseffektiv løsning.
I mai 2019 bestemte ADOT seg for å diamantslipe en liten del av SR 202 sør i Phoenix. Den 15 år gamle AR-ACFC-veien var så løs og lagdelt at løse steiner ble kastet på frontruten, og sjåfører klaget over at frontruten ble skadet av flygende steiner hver dag. Andelen skadekrav i denne regionen er høyere enn i andre regioner i landet. Fortauet er også veldig støyende og vanskelig å kjøre på. ADOT valgte diamantbelagte overflater for de to høyrefeltene langs SR 202, som er en halv kilometer lang. De brukte en lasteskuffe for å fjerne det eksisterende AR-ACFC-laget uten å skade betongen under. Avdelingen testet denne metoden med hell i april da de idémyldret måter å returnere til PCC-veien på. Etter at prosjektet var fullført, la ADOT-representanten merke til at sjåføren ville bevege seg fra AR-ACFC-feltet til diamantbelagt betongfelt for å oppleve de forbedrede kjøre- og lydegenskapene.
Selv om ikke alle pilotprosjekter er fullført, tyder foreløpige funn om kostnader på at besparelsene knyttet til bruk av betongdekke og diamantsliping for å optimalisere utseende, glatthet og lyd kan redusere vedlikeholdet med så mye som 3,9 milliarder dollar i årlige kostnader. Over en 30-årsperiode. Randy Everett og Arizona Department of Transportation
Rundt denne tiden publiserte Maricopa Government Association (MAG) en rapport som vurderte lokal veistøy og kjøreegenskaper. Rapporten erkjenner vanskeligheten med å vedlikeholde veinettet og fokuserer på veiens støyegenskaper. En viktig konklusjon er at fordi støyfordelen med AR-ACFC forsvinner så raskt, «bør diamantbehandling av bakken vurderes i stedet for gummiasfaltbelegg». En annen samtidig utvikling er en vedlikeholdsanskaffelseskontrakt som tillater diamantsliping. Entreprenøren ble hentet inn for vedlikehold og bygging.
ADOT mener det er på tide å ta neste steg og planlegger å starte et større diamantslipeprosjekt på SR 202 i februar 2020. Prosjektet dekker en seks kilometer lang og firefelts bred strekning, inkludert skrånende seksjoner. Området var for stort til å bruke en laster for å fjerne asfalten, så en fresemaskin ble brukt. Avdelingen kutter strimler i gummiasfalt som freseentreprenøren kan bruke som veiledning under freseprosessen. Ved å gjøre det lettere for operatøren å se PCC-overflaten under dekselet, kan freseutstyret justeres og skader på den underliggende betongen minimeres. Den ferdige diamantslipte overflaten på SR 202 oppfyller alle ADOT-standarder – den er stillegående, glatt og attraktiv – sammenlignet med asfaltoverflater var IRI-verdien svært gunstig på 1920- og 1930-tallet. Disse sammenlignbare støyegenskapene kan oppnås fordi selv om det nye AR-ACFC-dekket er omtrent 5 dB stillegående enn diamantslipt dekke, er måleresultatene sammenlignbare eller høyere når AR-ACFC-dekket brukes i 5 til 9 år. Ikke bare er støynivået på den nye SR 202 diamantbunnen svært lavt for sjåfører, men fortauet genererer også mindre støy i nærliggende lokalsamfunn.
Suksessen med de tidlige prosjektene deres fikk ADOT til å starte tre andre pilotprosjekter for diamantsliping. Diamantslipingen av Loop 101 Price Freeway er fullført. Diamantslipingen av Loop 101 Pima Freeway vil bli utført tidlig i 2021, og byggingen av Loop 101 I-17 til 75th Avenue forventes å bli utført i løpet av de neste fem årene. ADOT vil spore ytelsen til alle elementer for å kontrollere støtten til skjøtene, om betongen har flasset av, og opprettholdelsen av lyd- og kjørekvalitet.
Selv om ikke alle pilotprosjekter er fullført, rettferdiggjør dataene som er samlet inn så langt vurderingen av diamantsliping som et alternativ til standard sliping og fylling. De foreløpige resultatene av kostnadsundersøkelsen viser at besparelsene forbundet med å bruke betongdekke og diamantsliping for å optimalisere utseende, glatthet og lyd kan redusere vedlikeholdskostnadene med opptil 3,9 milliarder dollar over en 30-årsperiode.
Ved å bruke det eksisterende betongdekket i Phoenix kan ikke bare vedlikeholdsbudsjettet utvides og flere veier holdes i god stand, men betongens holdbarhet sikrer at forstyrrelser knyttet til veivedlikehold minimeres. Viktigst av alt vil publikum kunne nyte en jevn og stille kjøreflate.
Randy Everett er en senior avdelingsadministrator for Department of Transportation i Central Arizona.
IGGA er en ideell bransjeforening etablert i 1972 av en gruppe dedikerte bransjefolk, dedikert til utvikling av diamantsliping og -rilleprosesser for Portland sementbetong og asfaltoverflater. I 1995 ble IGGA en del av American Concrete Pavement Association (ACPA), og dannet dagens IGGA/ACPA Concrete Pavement Protection Partnership (IGGA/ACPA CP3). I dag er dette partnerskapet en teknisk ressurs og bransjeleder innen global markedsføring av optimaliserte veidekker, reparasjon av betongdekker og beskyttelse av veidekker. IGGAs oppgave er å bli den ledende teknologi- og markedsføringsressursen for aksept og korrekt bruk av diamantsliping og -rille, samt bevaring og restaurering av PCC.
Publisert: 08.09.2021