Að nota Portland-sementssteypu á þjóðveginum í Arisóna gæti reynst kosturinn við að nota demantslípun sem valkost við hefðbundna slípun og fyllingu. Horfur sýna að á 30 ára tímabili muni viðhaldskostnaður lækka um 3,9 milljarða Bandaríkjadala.
Þessi grein er byggð á veffundi sem upphaflega var haldinn á tækniráðstefnu Alþjóðasamtakanna um röfunar- og slípun (IGGA) í desember 2020. Horfðu á alla kynninguna hér að neðan.
Íbúar á Phoenix-svæðinu vilja sléttar, fallegar og hljóðlátar vegir. Hins vegar, vegna sprengifimrar íbúafjölgunar á svæðinu og ófullnægjandi fjármagns til að viðhalda því, hefur ástand vega á svæðinu verið að versna á síðasta áratug. Samgönguráðuneyti Arisóna (ADOT) er að kanna skapandi lausnir til að viðhalda þjóðvegakerfi sínu og bjóða upp á þá tegund vega sem almenningur væntir.
Phoenix er fimmta fjölmennasta borg Bandaríkjanna og hún er enn að stækka. Samgönguráðuneyti Arizona (ADOT) heldur utan um 400 kílómetra langt vega- og brúarnet borgarinnar, sem er að mestu leyti fjögurra akreina þjóðvegir með viðbótar akreinum fyrir háfarþegaflutninga (HOV). Með byggingarfjárhagsáætlun upp á 500 milljónir Bandaríkjadala á ári eru yfirleitt 20 til 25 framkvæmdir á svæðinu með háum umferð framkvæmdar á hverju ári.
Arisóna hefur notað steypta gangstéttir síðan á þriðja áratug síðustu aldar. Steypa getur verið notuð í áratugi og þarfnast aðeins viðhalds á 20-25 ára fresti. Fyrir Arisóna gerði 40 ára farsæl reynsla það mögulegt að nota hana við byggingu helstu þjóðvega ríkisins á sjöunda áratugnum. Á þeim tíma þýddi steypulagning vega að gera málamiðlanir varðandi hávaða frá veginum. Á þessu tímabili er steypuyfirborðið klárað með tinningu (að draga málmhrífu á steypuyfirborðið hornrétt á umferðarflæðið) og dekk sem aka á tinnuðu steypunni gefa frá sér hávaðasamt, samfellt væl. Árið 2003, til að leysa hávaðavandamálið, var 1 tommu asfaltsgúmmínúningslag (AR-ACFC) borið ofan á Portland sement steypu (PCC). Þetta veitir samræmt útlit, hljóðlátt hljóð og þægilega akstursupplifun. Hins vegar hefur reynst áskorun að varðveita yfirborð AR-ACFC.
Hönnunarlíftími AR-ACFC er um það bil 10 ár. Þjóðvegir í Arisóna eru nú orðnir útrýmt hönnunarlíftíma sínum og eru að eldast. Lagskipting og tengd vandamál valda ökumönnum og samgönguráðuneytinu vandamálum. Þó að sundrun vega leiði venjulega aðeins til um það bil 2,5 cm taps á vegdýpt (vegna þess að 2,5 cm þykkt gúmmímalbik hefur losnað frá steypunni fyrir neðan), þá er sundrunarpunkturinn talinn hola af ferðalöngum og er talinn alvarlegt vandamál.
Eftir að hafa prófað demantslípun, næstu kynslóð steypuyfirborða og klárað steypuyfirborðið með slípivél eða örfræsingu, komst ADOT að þeirri niðurstöðu að langsum áferðin sem fæst með demantslípun veitir ánægjulegt flauelsútlit og góða aksturseiginleika (eins og sést af lágum IRI-tölum) og lágt hávaðamagn. Randy Everett og samgönguráðuneyti Arizona
Arizona notar alþjóðlega hrjúfleikavísitöluna (International Roughness Index, IRI) til að mæla ástand vega og talan hefur farið lækkandi. (IRI er eins konar tölfræðileg gögn um hrjúfleika sem eru nánast almennt notuð af innlendum stofnunum sem mælikvarði á árangur vegastjórnunarkerfis þeirra. Því lægra sem gildið er, því minni er hrjúfleikinn, sem er æskilegt). Samkvæmt IRI mælingum sem gerðar voru árið 2010 voru 72% af þjóðvegum á svæðinu í góðu ástandi. Árið 2018 hafði þetta hlutfall lækkað í 53%. Leiðir innan þjóðvegakerfisins eru einnig að sýna lækkandi þróun. Mælingar árið 2010 sýndu að 68% vega voru í góðu ástandi. Árið 2018 hafði þessi tala lækkað í 35%.
Þegar kostnaður jókst – og fjárhagsáætlunin stóðst ekki – hóf ADOT í apríl 2019 að leita að betri geymslumöguleikum en í fyrri verkfærakistunni. Fyrir gangstéttir sem eru enn í góðu ástandi innan 10 til 15 ára hönnunarlíftíma – og það er að verða sífellt mikilvægara fyrir deildina að halda núverandi gangstéttum í góðu ástandi – eru möguleikarnir meðal annars sprunguþétting, úðaþétting (með því að bera á þunnt lag af léttri, hægt storknuðu asfaltsmjöri) eða viðgerðir á einstökum holum. Fyrir gangstéttir sem fara fram úr hönnunarlíftíma er einn möguleiki að malbika niður slitið malbik og leggja nýtt gúmmímalbik. Hins vegar, vegna umfangs svæðisins sem þarf að gera við, reynist þetta of kostnaðarsamt. Önnur hindrun í vegi fyrir allar lausnir sem krefjast endurtekinnar slípunar á malbiksyfirborðinu er að slípibúnaðurinn mun óhjákvæmilega hafa áhrif á og skemma undirliggjandi steypu og tap á steypuefni við samskeytin er sérstaklega alvarlegt.
Hvað myndi gerast ef Arisóna færi aftur yfir í upprunalegt yfirborð PCC? Þjóðvegastofnun Bandaríkjanna (ADOT) veit að steinsteyptir þjóðvegir í fylkinu eru hannaðir til að veita langtíma stöðugleika. Ráðuneytið áttaði sig á því að ef hægt væri að nota undirliggjandi PCC til að bæta upprunalegt tannlaga yfirborð þess og mynda hljóðlátan og akstursfæran veg, gæti viðgerðin enst lengur og þurft viðhald. Það er líka mun minna en malbik.
Sem hluti af verkefninu á SR 101 norðan við Phoenix hefur AR-ACFC lagið verið fjarlægt, þannig að ADOT setti upp fjórar prófunarhluta til að kanna framtíðarlausnir sem munu nýta núverandi steypu og tryggja jafnframt sléttleika, hljóðláta akstursupplifun og gott útlit vegarins. Deildin skoðaði demantslípun og Next Generation Concrete Surface (NGCS), áferð með stýrðu jarðvegssniði og almennri neikvæðri eða niður á við áferð, sem hefur verið þróuð sem sérstaklega hljóðlát steypuveggur. ADOT er einnig að íhuga notkun rennihrærivélar (ferli þar sem vél stýrir kúlulegum að vegyfirborðinu til að bæta núningseiginleika) eða örfræsingu til að klára steypuyfirborðið. Eftir að hafa prófað hverja aðferð komst ADOT að þeirri niðurstöðu að langsum áferðin sem fæst með demantslípun veitir ánægjulegt flauelsútlit sem og góða akstursupplifun (eins og lágt IRI gildi gefur til kynna) og lágt hávaða. Demantslípunarferlið hefur einnig reynst nógu milt til að vernda steypusvæði, sérstaklega í kringum samskeyti, sem áður höfðu skemmst við fræsingu. Demantslípun er einnig hagkvæm lausn.
Í maí 2019 ákvað ADOT að demantslípa lítinn kafla af SR 202, sem staðsettur er í suðurhluta Phoenix, með demantslípun. Fimmtán ára gamli AR-ACFC vegurinn var svo laus og lagskiptur að lausir steinar köstuðust á framrúðuna og ökumenn kvörtuðu daglega undan skemmdum á framrúðunni af völdum fljúgandi steina. Hlutfall tjóna á þessu svæði er hærra en í öðrum héruðum landsins. Gangstéttin er einnig mjög hávær og erfið í akstri. ADOT valdi demantslöppun fyrir tvær hægri akreinar meðfram SR 202, sem er hálf míla löng. Þeir notuðu skóflu til að fjarlægja núverandi AR-ACFC lag án þess að skemma steypuna fyrir neðan. Deildin prófaði þessa aðferð með góðum árangri í apríl þegar þeir voru að hugsa um leiðir til að komast aftur á PCC veginn. Eftir að verkefninu var lokið tók fulltrúi ADOT eftir því að ökumenn fóru af AR-ACFC akreininni yfir á demantslípuðu steypuakreinina til að upplifa bætta aksturs- og hljóðeiginleika.
Þó að ekki séu öll tilraunaverkefni lokið benda bráðabirgðaniðurstöður um kostnað til þess að sparnaðurinn sem fylgir notkun steypu og demantslípun til að hámarka útlit, sléttleika og hljóð gæti dregið úr viðhaldi um allt að 3,9 milljarða dollara á ári. Yfir 30 ára tímabil. Randy Everett og samgönguráðuneyti Arisóna.
Um þetta leyti gaf samtök stjórnvalda í Maricopa (MAG) út skýrslu þar sem mat var gert á hávaða og aksturshæfni á vegum á staðnum. Skýrslan viðurkennir erfiðleika við viðhald vegakerfisins og leggur áherslu á hávaðaeiginleika vegarins. Lykilniðurstaðan er sú að þar sem hávaðakosturinn við AR-ACFC hverfur svo hratt, „ætti að íhuga demantsmalbik í stað gúmmímalbiks.“ Önnur samtímis þróun er viðhaldskaupasamningur sem gerir kleift að slípa demant. Verktakinn var fenginn til viðhalds og framkvæmda.
ADOT telur að kominn sé tími til að stíga næsta skref og hyggst hefja stærra demantslípunarverkefni á SR 202 í febrúar 2020. Verkefnið nær yfir fjóra mílna langan, fjögurra akreina breiðan kafla, þar á meðal hallandi kafla. Svæðið var of stórt til að nota ámoksturstæki til að fjarlægja malbikið, þannig að fræsivél var notuð. Deildin sker ræmur í gúmmímalbik sem fræsiverktakinn getur notað sem leiðarvísi við fræsingarferlið. Með því að auðvelda rekstraraðilanum að sjá PCC yfirborðið undir þakinu er hægt að stilla fræsibúnaðinn og lágmarka skemmdir á undirliggjandi steypu. Loka demantslípað yfirborð SR 202 uppfyllir alla staðla ADOT - það er hljóðlátt, slétt og aðlaðandi - samanborið við malbiksyfirborð var IRI gildið mjög hagstætt á þriðja og fjórða áratug síðustu aldar. Þessi sambærilegu hávaðaeinkenni er hægt að fá vegna þess að þó að nýja AR-ACFC slitlagið sé um 5 dB rólegra en demantslípað, þá eru mælingarniðurstöður þess sambærilegar eða hærri þegar AR-ACFC slitlagið er notað í 5 til 9 ár. Hávaðastig nýja SR 202 demantarbílsins er ekki aðeins mjög lágt fyrir ökumenn, heldur veldur gangstéttin einnig minni hávaða í nærliggjandi samfélögum.
Árangur fyrstu verkefna þeirra varð til þess að ADOT hóf þrjú önnur tilraunaverkefni í demantsslípun. Demantsslípun á Loop 101 Price Freeway er lokið. Demantsslípun á Loop 101 Pima Freeway verður framkvæmd í byrjun árs 2021 og gert er ráð fyrir að framkvæmdir við Loop 101 I-17 að 75th Avenue hefjist á næstu fimm árum. ADOT mun fylgjast með frammistöðu allra hluta til að athuga stuðning samskeyta, hvort steypan hafi flagnað af og viðhalda hljóði og akstursgæðum.
Þótt ekki öllum tilraunaverkefnum sé lokið réttlæta þau gögn sem safnað hefur verið hingað til að íhuga demantslípun sem valkost við hefðbundna slípun og fyllingu. Bráðabirgðaniðurstöður kostnaðarkönnunarinnar sýna að sparnaðurinn sem fylgir því að nota steypta hellu og demantslípun til að hámarka útlit, sléttleika og hljóð getur dregið úr viðhaldskostnaði um allt að 3,9 milljarða Bandaríkjadala á 30 ára tímabili.
Með því að nota núverandi steinsteypta vegi í Phoenix er ekki aðeins hægt að lengja viðhaldsfjárhagsáætlunina og halda fleiri vegum í góðu ástandi, heldur tryggir endingargóð steypan að truflanir vegna viðhalds vega séu lágmarkaðar. Mikilvægast er að almenningur mun geta notið sléttrar og hljóðlátrar akstursuppbyggingar.
Randy Everett er yfirmaður samgöngumála hjá Mið-Arizona.
IGGA er hagnaðarlaus viðskiptasamtök stofnuð árið 1972 af hópi sérfræðinga í greininni, sem helga sig þróun demantsslípunar- og grópunarferla fyrir Portland-sementssteypu og malbiksyfirborð. Árið 1995 gekk IGGA til liðs við bandarísku steypu- og malbikssamtökin American Concrete Pavement Association (ACPA) og myndaði þar með IGGA/ACPA Concrete Pavement Protection Partnership (IGGA/ACPA CP3) sem í dag er þekkt. Í dag er þetta samstarf tæknileg auðlind og leiðandi í greininni í alþjóðlegri markaðssetningu á fínstilltum malbiksyfirborðum, viðgerðum á steypu og verndun malbiks. Markmið IGGA er að verða leiðandi tækni- og kynningarauðlind fyrir viðurkenningu og rétta notkun demantsslípunar og grópunar, sem og varðveislu og endurreisn PCC.
Birtingartími: 8. september 2021