Návrat arizonskej diaľnice na portlandský cementový betón môže dokázať výhodu použitia diamantového brúsenia ako alternatívy k štandardnému brúseniu a tmeleniu. Výhľad ukazuje, že v priebehu 30 rokov sa náklady na údržbu znížia o 3,9 miliardy USD.
Tento článok je založený na webinári, ktorý sa pôvodne konal počas technickej konferencie Medzinárodnej asociácie pre drážkovanie a brúsenie (IGGA) v decembri 2020. Pozrite si celú ukážku nižšie.
Obyvatelia oblasti Phoenixu chcú hladké, krásne a tiché cesty. Avšak kvôli prudkému rastu populácie v oblasti a nedostatku finančných prostriedkov na udržanie tohto trendu sa stav ciest v oblasti v poslednom desaťročí zhoršuje. Arizonské ministerstvo dopravy (ADOT) skúma kreatívne riešenia na údržbu svojej diaľničnej siete a zabezpečenie typov ciest, ktoré verejnosť očakáva.
Phoenix je piatym najľudnatejším mestom v Spojených štátoch a stále rastie. 435 míľ dlhú sieť ciest a mostov v meste udržiava centrálna oblasť Arizonského ministerstva dopravy (ADOT), z ktorej väčšinu tvoria štvorpruhové diaľnice s ďalšími pruhmi pre vozidlá s vysokou premávkou (HOV). S ročným rozpočtom na výstavbu vo výške 500 miliónov USD sa v regióne zvyčajne realizuje 20 až 25 stavebných projektov na cestnej sieti s vysokou premávkou ročne.
Arizona používa betónové vozovky od 20. rokov 20. storočia. Betón sa dá používať desaťročia a vyžaduje si údržbu iba každých 20 – 25 rokov. V Arizone umožnilo 40 rokov úspešných skúseností jeho použitie počas výstavby hlavných diaľnic štátu v 60. rokoch 20. storočia. V tom čase dláždenie ciest betónom znamenalo kompromis, pokiaľ ide o hluk z vozovky. Počas tohto obdobia sa betónový povrch dokončuje cínovaním (ťahanie kovových hrablí po betónovom povrchu kolmo na smer premávky) a pneumatiky jazdiace po cínovom betóne vydávajú hlučný, súvislý zvuk. V roku 2003 sa na vyriešenie problému s hlukom naniesla na portlandský cementový betón (PCC) 2,5 cm hrubá asfaltová gumová trecia vrstva (AR-ACFC). To zabezpečuje konzistentný vzhľad, tichý zvuk a pohodlné cestovanie. Zachovanie povrchu AR-ACFC sa však ukázalo ako náročná úloha.
Projektovaná životnosť AR-ACFC je približne 10 rokov. Diaľnice v Arizone už prekročili svoju projektovanú životnosť a starnú. Stratifikácia a súvisiace problémy predstavujú problémy pre vodičov a ministerstvo dopravy. Hoci delaminácia zvyčajne vedie len k strate približne 2,5 cm hĺbky vozovky (pretože 2,5 cm hrubý gumový asfalt sa oddelil od betónu pod ním), miesto delaminácie je cestujúcou verejnosťou vnímané ako výmoľ a je považované za vážny problém.
Po testovaní diamantového brúsenia, betónových povrchov novej generácie a konečnej úpravy betónového povrchu klznou brúskou alebo mikrofrézovaním spoločnosť ADOT zistila, že pozdĺžna textúra získaná diamantovým brúsením poskytuje príjemný manšestrový vzhľad a dobrý jazdný výkon (ako ukazujú nízke čísla IRI) a nízke emisie hluku. Randy Everett a Ministerstvo dopravy Arizony
Arizona používa na meranie stavu vozoviek Medzinárodný index drsnosti (IRI) a toto číslo klesá. (IRI je druh štatistického údaja o drsnosti, ktorý národné inštitúcie takmer univerzálne používajú ako ukazovateľ výkonnosti svojho systému riadenia vozoviek. Čím nižšia je hodnota, tým menšia je drsnosť, čo je žiaduce). Podľa meraní IRI vykonaných v roku 2010 je 72 % medzištátnych diaľnic v regióne v dobrom stave. Do roku 2018 tento podiel klesol na 53 %. Trasy národného diaľničného systému tiež vykazujú klesajúci trend. Merania v roku 2010 ukázali, že 68 % ciest bolo v dobrom stave. Do roku 2018 toto číslo kleslo na 35 %.
Keďže náklady rástli – a rozpočet s tým už nestíhal – začal ADOT v apríli 2019 hľadať lepšie možnosti skladovania ako v predchádzajúcej sade nástrojov. Pre vozovky, ktoré sú stále v dobrom stave v rámci 10 až 15-ročného obdobia projektovanej životnosti – a pre oddelenie je čoraz dôležitejšie udržiavať existujúcu vozovku v dobrom stave – medzi možnosti patrí utesnenie trhlín, utesnenie striekaním (nanesenie tenkej vrstvy ľahkej, pomaly tuhnúcej asfaltovej emulzie) alebo oprava jednotlivých výmoľov. Pre vozovky, ktoré prekročili projektovanú životnosť, je jednou z možností obrúsenie poškodeného asfaltu a položenie novej gumoasfaltovej vrstvy. Vzhľadom na rozsah plochy, ktorú je potrebné opraviť, sa to však ukazuje ako príliš nákladné. Ďalšou prekážkou akéhokoľvek riešenia, ktoré vyžaduje opakované brúsenie asfaltového povrchu, je to, že brúsne zariadenie nevyhnutne ovplyvní a poškodí podkladový betón a strata betónového materiálu v spojoch je obzvlášť závažná.
Čo by sa stalo, keby sa Arizona vrátila k pôvodnému povrchu PCC? ADOT vie, že betónové diaľnice v štáte sú navrhnuté tak, aby poskytovali dlhodobú štrukturálnu stabilitu. Oddelenie si uvedomilo, že ak by mohli použiť podkladový PCC na zlepšenie jeho pôvodného ozubeného povrchu a vytvoriť tak tichú a pohodlnú cestu, opravená cesta by mohla vydržať dlhšie a vyžadovať si údržbu. Je tiež oveľa lacnejšia ako asfaltová.
V rámci projektu na SR 101 severne od Phoenixu bola odstránená vrstva AR-ACFC, takže ADOT nainštaloval štyri testovacie úseky, aby preskúmal budúce riešenia, ktoré využijú existujúci betón a zároveň zabezpečia hladkosť, tichú jazdu a dobrý vzhľad vozovky. Oddelenie preskúmalo diamantové brúsenie a betónový povrch novej generácie (NGCS), textúru s kontrolovaným profilom pôdy a celkovo negatívnou alebo smerom nadol smerujúcou textúrou, ktorá bola vyvinutá ako obzvlášť tichý betónový povrch. ADOT tiež zvažuje použitie posuvného brúsenia (proces, pri ktorom stroj vedie guľôčkové ložiská k povrchu vozovky, aby sa zlepšili trecie vlastnosti) alebo mikrofrézovania na konečnú úpravu betónového povrchu. Po testovaní každej metódy ADOT zistil, že pozdĺžna textúra získaná diamantovým brúsením poskytuje príjemný manšestrový vzhľad, ako aj dobrý zážitok z jazdy (ako naznačuje nízka hodnota IRI) a nízku hlučnosť. Proces diamantového brúsenia sa tiež ukázal ako dostatočne šetrný na to, aby chránil betónové oblasti, najmä okolo spojov, ktoré boli predtým poškodené frézovaním. Diamantové brúsenie je tiež nákladovo efektívne riešenie.
V máji 2019 sa spoločnosť ADOT rozhodla diamantovo brúsiť malý úsek cesty SR 202, ktorá sa nachádza v južnej časti Phoenixu. Pätnásťročná cesta AR-ACFC bola taká sypká a vrstvená, že na čelné sklo lietajúce kamene hádzali uvoľnené kamene a vodiči sa každý deň sťažovali na poškodenie čelného skla lietajúcimi kameňmi. Podiel poistných udalostí v tomto regióne je vyšší ako v iných regiónoch krajiny. Chodník je tiež veľmi hlučný a ťažko sa na ňom jazdí. Spoločnosť ADOT zvolila diamantovo brúsené povrchy pre dva pravé jazdné pruhy pozdĺž cesty SR 202 dlhé pol míle. Na odstránenie existujúcej vrstvy AR-ACFC bez poškodenia betónu pod ňou použili nakladaciu lyžicu. Oddelenie túto metódu úspešne otestovalo v apríli, keď hľadalo spôsoby, ako sa vrátiť na cestu PCC. Po dokončení projektu si zástupca spoločnosti ADOT všimol, že vodič prechádza z jazdného pruhu AR-ACFC na betónový pruh s diamantovým brúsením, aby si vychutnal lepšie jazdné a zvukové vlastnosti.
Hoci nie všetky pilotné projekty boli dokončené, predbežné zistenia o nákladoch naznačujú, že úspory spojené s použitím betónovej vozovky a diamantového brúsenia na optimalizáciu vzhľadu, hladkosti a zvuku by mohli znížiť náklady na údržbu až o 3,9 miliardy dolárov ročne. Počas 30-ročného obdobia. Randy Everett a Ministerstvo dopravy štátu Arizona
Približne v tomto čase vydala Asociácia samospráv Maricopy (MAG) správu, ktorá hodnotí hluk a zjazdnosť miestnych diaľnic. Správa uznáva náročnosť údržby cestnej siete a zameriava sa na hlukové charakteristiky vozovky. Kľúčovým záverom je, že keďže hluková výhoda AR-ACFC tak rýchlo mizne, „namiesto gumoasfaltovej vrstvy by sa mala zvážiť diamantová úprava podkladu“. Ďalším súčasným vývojom je zmluva o verejnom obstarávaní údržby, ktorá umožňuje brúsenie diamantov. Na údržbu a výstavbu bol prizvaný dodávateľ.
Spoločnosť ADOT verí, že je čas urobiť ďalší krok a plánuje vo februári 2020 začať väčší projekt diamantového brúsenia na ceste SR 202. Projekt sa vzťahuje na šesťkilometrový úsek so šírkou štyroch jazdných pruhov vrátane svahovitých úsekov. Plocha bola príliš veľká na to, aby sa na odstránenie asfaltu použil nakladač, preto sa použila fréza. Oddelenie vyrezáva pásy z gumového asfaltu, ktoré dodávateľ frézovania používa ako vodítko počas procesu frézovania. Vďaka tomu, že obsluha ľahšie vidí povrch PCC pod krytom, je možné nastaviť frézovacie zariadenie a minimalizovať poškodenie podkladového betónu. Konečný diamantom brúsený povrch SR 202 spĺňa všetky normy ADOT – je tichý, hladký a atraktívny – v porovnaní s asfaltovými povrchmi bola hodnota IRI v 20. a 30. rokoch 20. storočia veľmi priaznivá. Tieto porovnateľné hlukové charakteristiky je možné dosiahnuť, pretože hoci je nový povrch AR-ACFC približne o 5 dB tichší ako diamantom brúsený, pri používaní povrchu AR-ACFC 5 až 9 rokov sú jeho výsledky meraní porovnateľné alebo vyššie v dB. Nielenže je hladina hluku nového diamantového ihriska SR 202 pre vodičov veľmi nízka, ale chodník tiež generuje menej hluku v okolitých komunitách.
Úspech ich prvých projektov podnietil spoločnosť ADOT k spusteniu troch ďalších pilotných projektov diamantového brúsenia. Diamantové brúsenie diaľnice Loop 101 Price Freeway bolo dokončené. Diamantové brúsenie diaľnice Loop 101 Pima Freeway sa uskutoční začiatkom roka 2021 a výstavba diaľnice Loop 101 I-17 po 75th Avenue sa očakáva v priebehu nasledujúcich piatich rokov. Spoločnosť ADOT bude sledovať výkon všetkých položiek, aby skontrolovala podopretie spojov, či sa betón odlupuje a zachovanie zvuku a kvality jazdy.
Hoci nie všetky pilotné projekty boli dokončené, doteraz zhromaždené údaje odôvodňujú zváženie diamantového brúsenia ako alternatívy k štandardnému brúseniu a tmeleniu. Predbežné výsledky prieskumu nákladov ukazujú, že úspory spojené s použitím betónovej vozovky a diamantového brúsenia na optimalizáciu vzhľadu, hladkosti a zvuku môžu znížiť náklady na údržbu až o 3,9 miliardy dolárov počas 30-ročného obdobia.
Použitím existujúceho betónového povrchu vo Phoenixe sa nielenže dá predĺžiť rozpočet na údržbu a udržiavať viac ciest v dobrom stave, ale trvanlivosť betónu zabezpečuje minimalizáciu prerušení súvisiacich s údržbou ciest. A čo je najdôležitejšie, verejnosť si bude môcť vychutnať hladký a tichý jazdný povrch.
Randy Everett je vedúci administrátor oddelenia pre Ministerstvo dopravy v centrálnej Arizone.
IGGA je neziskové obchodné združenie založené v roku 1972 skupinou špecializovaných odborníkov z odvetvia, ktorí sa venujú vývoju procesov diamantového brúsenia a drážkovania pre portlandský cementový betón a asfaltové povrchy. V roku 1995 sa IGGA pripojila k pobočke Americkej asociácie betónových vozoviek (ACPA), čím vzniklo dnešné Partnerstvo IGGA/ACPA pre ochranu betónových vozoviek (IGGA/ACPA CP3). Dnes je toto partnerstvo technickým zdrojom a lídrom v odvetví v globálnom marketingu optimalizovaných povrchov vozoviek, opráv betónových vozoviek a ochrany vozoviek. Poslaním IGGA je stať sa popredným technologickým a propagačným zdrojom pre akceptáciu a správne používanie diamantového brúsenia a drážkovania, ako aj pre konzerváciu a obnovu PCC.
Čas uverejnenia: 8. septembra 2021