פרויקט טייס של טחינת יהלומים להגנה על מדרכה בטון של כביש הפניקס

החזרת כביש אריזונה לבטון מלט פורטלנד עשויה פשוט להוכיח את היתרון של השימוש בשחיקת יהלומים כחלופה לטחינה ומילוי סטנדרטיים. התחזית מראה כי במשך 30 שנה עלויות התחזוקה יופחתו ב -3.9 מיליארד דולר.
מאמר זה מבוסס על סמינר מקוון שנערך במקור במהלך ועידת הטכני של איגוד החריץ והטחינה הבינלאומי (IGGA) בדצמבר 2020. צפו בהדגמה המלאה למטה.
תושבים באזור הפניקס רוצים כבישים חלקים, יפים ושקטים. עם זאת, בגלל גידול האוכלוסייה הנפיץ באזור ולא מספיק כספים כדי לעמוד בקצב, תנאי הדרך באזור יורדים בעשור האחרון. מחלקת התחבורה באריזונה (ADOT) לומדת פתרונות יצירתיים לתחזוקה של רשת הכבישים שלה ולספק את סוגי הכבישים שהציבור מצפה להם.
פיניקס היא העיר החמישית ביותר המאוכלסת בארצות הברית והיא עדיין צומחת. רשת הכבישים והגשרים של 435 מייל בעיר מתוחזקת על ידי אזור מרכזי מחלקת התחבורה באריזונה (ADOT), שרובם מורכב מכבישים מהירים עם ארבעה נתיבים עם נתיבי רכב גבוה יותר (HOV). עם תקציב בנייה של 500 מיליון דולר לשנה, האזור בדרך כלל מבצע 20 עד 25 פרויקטים של בנייה ברשת דרכים תנועה גבוהה בכל שנה.
אריזונה משתמשת במדרכות בטון מאז שנות העשרים. ניתן להשתמש בטון במשך עשרות שנים ורק זקוק לתחזוקה כל 20-25 שנים. עבור אריזונה, 40 שנות ניסיון מוצלח אפשרו להשתמש בו במהלך בניית הכבישים המהירים הגדולים של המדינה בשנות השישים. באותה תקופה, סלילת הכביש עם בטון פירושה ביצוע סחר מבחינת רעשי הכביש. במהלך תקופה זו, משטח הבטון מסתיים על ידי פח (משיכת מגרפה מתכתית על משטח הבטון בניצב לזרימת התנועה), וצמיגים הנוהגים על הבטון המשומר יניבו יבבה רועשת וקוהרנטית. בשנת 2003, על מנת לפתור את בעיית הרעש, 1-in. שכבת חיכוך גומי אספלט (AR-ACFC) הוחלה על גבי בטון מלט פורטלנד (PCC). זה מספק מראה עקבי, צליל שקט ונסיעות נוחות. עם זאת, שמירה על פני השטח של ה- AR-ACFC הוכיחה כאתגר.
חיי העיצוב של AR-ACFC הם כעשר שנים. הכבישים המהירים של אריזונה חרגו כעת מחיי העיצוב שלהם ומזדקנים. ריבוד ונושאים קשורים מהווים בעיות לנהגים ומשרד התחבורה. למרות שבדרך כלל דלמינציה גורמת לאובדן של בערך 1 סנטימטר בעומק הכביש (מכיוון שאספלט הגומי העבה בגודל 1 אינץ 'נפרד מהבטון שמתחת), נקודת הדלמינציה נחשבת כמגביל על ידי הציבור הנוסע ונחשבת כחמורה בְּעָיָה.
לאחר בדיקת טחינת יהלומים, משטחי בטון מהדור הבא, וגימור משטח הבטון בעזרת מטחנת החלקה או מיקרומילינג, ADOT קבעה כי המרקם האורך המתקבל על ידי שחיקת יהלומים מספק מראה קורדרוי נעים וביצועי נהיגה טובים (כפי שמוצג על ידי מספרים נמוכים של IRI) ) ופליטת רעש נמוך. מחלקת התחבורה של רנדי אוורט ואריזונה
אריזונה משתמשת במדד החספוס הבינלאומי (IRI) כדי למדוד את תנאי הדרך, והמספר ירד. (IRI הוא סוג של נתונים סטטיסטיים חספוס, המשמשים כמעט אוניברסלית על ידי המוסדות הלאומיים כמדד ביצועים למערכת ניהול המדרכה שלהם. ככל שהערך נמוך יותר, כך החספוס קטן יותר, שהוא רצוי). על פי מדידות IRI שנערכו בשנת 2010, 72% מהכבישים המהירים הכבישים באזור הם במצב טוב. עד 2018, שיעור זה ירד ל -53%. מסלולי מערכת כבישים לאומיים מראים גם מגמה כלפי מטה. המדידות בשנת 2010 הראו כי 68% מהכבישים היו במצב טוב. עד 2018 מספר זה ירד ל -35%.
ככל שהעלויות גדלו - והתקציב לא יכול היה לעמוד בקצב - באפריל 2019, ADOT החלה לחפש אפשרויות אחסון טובות יותר מאשר בארגז הכלים הקודם. עבור מדרכות שעדיין במצב טוב בתוך חלון חיי העיצוב של 10 עד 15 שנה-והופך להיות חשוב יותר ויותר עבור המחלקה לשמור על המדרכה הקיימת במצב טוב עם איטום סדקים, איטום ריסוס (יישום דק שכבה של תחליב אספלט אור ומוצק לאט), או תיקון מהמורות בודדות. עבור מדרכות העולות על חיי העיצוב, אפשרות אחת היא לטחון את האספלט הידרדר ולהניח שכבת אספלט גומי חדשה. עם זאת, בשל היקף האזור שצריך לתקן, הדבר מוכיח שהוא יקר מדי. מכשול נוסף לכל פיתרון הדורש טחינה חוזרת ונשנית של משטח האספלט הוא שציוד הטחינה ישפיע באופן בלתי נמנע ויפגע בבטון הבסיסי, ואובדן חומר הבטון במפרקים הוא חמור במיוחד.
מה היה קורה אם אריזונה תחזור למשטח ה- PCC המקורי? ADOT יודע שהכבישים המהירים הבטון במדינה נועדו לספק יציבות מבנית ארוכת חיים. המחלקה הבינה שאם הם יוכלו להשתמש ב- PCC הבסיסי כדי לשפר את פני השטח השיניים המקוריים שלה ליצירת דרך שקטה וניתנת להיפטר, הדרך המתוקנת עשויה להימשך זמן רב יותר ולדרוש תחזוקה. זה גם הרבה פחות מאספלט.
כחלק מהפרויקט ב- SR 101 צפונית לפניקס, שכבת AR-ACFC הוסרה, ולכן ADOT התקין ארבעה קטעי בדיקה כדי לחקור פתרונות עתידיים אשר ישתמשו בבטון קיים תוך הבטחת חלקות, רכיבה שקטה ומראה כביש טוב. המחלקה סקרה את טחינת היהלומים ואת משטח הבטון של הדור הבא (NGCS), מרקם עם פרופיל אדמה מבוקר ומרקם שלילי או כללי כלפי מטה, אשר פותח כריצוף בטון רעש נמוך במיוחד. ADOT שוקלת גם שימוש במטחנת הזזה (תהליך בו מכונה מנחה כדור מסבך למשטח הכביש כדי לשפר את מאפייני החיכוך) או מיקרו-מילולינג לסיום משטח הבטון. לאחר בדיקת כל שיטה, ADOT קבעה כי המרקם האורך המתקבל על ידי שחיקת יהלומים מספק מראה קורדרוי נעים כמו גם חווית רכיבה טובה (כפי שמצביע על ידי ערך ה- IRI הנמוך) ורעש נמוך. תהליך שחיקת היהלומים הוכיח גם הוא עדין מספיק כדי להגן על אזורי בטון, במיוחד סביב המפרקים, שנפגעו בעבר על ידי כרסום. שחיקת יהלומים היא גם פיתרון חסכוני.
במאי 2019 החליטה ADOT לטחון יהלום קטע קטן של SR 202 הממוקם באזור הדרומי של פיניקס. דרך ה- AR-ACFC בת ה -15 הייתה כה רופפת ושכבה עד כי סלעים רופפים הושלכו על השמשה הקדמית, והנהגים התלוננו על כך שהשמשה הקדמית נפגעה על ידי סלעים מעופפים בכל יום. שיעור תביעות ההפסד באזור זה גבוה יותר מאשר באזורים אחרים במדינה. המדרכה גם מאוד רועשת וקשה לנהיגה. ADOT בחרה בגימורים מוגמרים ביהלום לשני הנתיבים הימניים לאורך SR 202 באורך של חצי קילומטר. הם השתמשו בדלי מטעין כדי להסיר את שכבת ה- AR-ACFC הקיימת מבלי לפגוע בבטון למטה. המחלקה בדקה בהצלחה שיטה זו באפריל כאשר הם סיעור מוחות דרכים לחזור לדרך PCC. לאחר סיום הפרויקט, נציג ADOT הבחין כי הנהג יעבור מנתיב AR-ACFC לנתיב הבטון הקרקע היהלום כדי לחוות את מאפייני הרכיבה והסאונד המשופרים.
אף על פי שלא הושלמו כל פרויקטים של פיילוט, ממצאים ראשוניים בעלויות מצביעים על כך שהחיסכון הקשור לשימוש במדרכה בטון וטחינת יהלומים כדי לייעל את המראה, החלקות והסאונד יכול להפחית את התחזוקה בעלות של 3.9 מיליארד דולר בעלות של שנה. במשך תקופה של 30 שנה. רנדי אוורט ומחלקת התחבורה באריזונה
בערך בתקופה זו פרסמה איגוד ממשלת Maricopa (MAG) דו"ח המעריך רעשי כביש מקומי וניגול. הדו"ח מכיר בקושי לשמור על רשת הדרכים ומתמקד במאפייני הרעש של הדרך. מסקנה מרכזית היא שמכיוון שהיתרון הרעש של AR-ACFC נעלם כל כך מהר, "יש לקחת בחשבון טיפול בקרקע יהלום במקום שכבת-על לאספלט גומי." פיתוח סימולטני נוסף הוא חוזה רכש תחזוקה המאפשר טחינת יהלומים שהקבל הקבלן לתחזוקה ובנייה.
ADOT מאמין שהגיע הזמן לעשות את הצעד הבא ומתכנן להתחיל פרויקט שחיקת יהלומים גדול יותר ב- SR 202 בפברואר 2020. הפרויקט משתרע על קטע ארבעה קילומטרים ארבעה נתיבים, כולל קטעים משופעים. האזור היה גדול מכדי להשתמש במטען כדי להסיר את האספלט, ולכן נעשה שימוש במכונת כרסום. המחלקה חותכת רצועות באספלט גומי עבור קבלן הטחינה שישמש כמדריך במהלך תהליך הטחינה. על ידי הקל על המפעיל לראות את משטח ה- PCC מתחת לכיסוי, ניתן להתאים את ציוד הטחינה וניתן למזער את הפגיעה בבטון הבסיסי. פני השטח הסופי של היהלום של SR 202 עומד בכל תקני ADOT-הוא שקט, חלק ומושך-מושך למשטחי אספלט, ערך ה- IRI היה חיובי מאוד בשנות העשרים והשלושים. ניתן להשיג מאפייני רעש דומים אלה מכיוון שלמרות שהריצוף החדש של AR-ACFC שקט של כ -5 dB יותר משטח היהלום, כאשר המדרכה AR-ACFC משמשת במשך 5 עד 9 שנים, תוצאות המדידה שלה דומות או גבוהות יותר ברמת ה- DB. לא רק שרמת הרעש של קרקע היהלום SR 202 החדשה נמוכה מאוד לנהגים, אלא שהמדרכה גם מייצרת פחות רעש ביישובים הסמוכים.
ההצלחה של הפרויקטים המוקדמים שלהם הובילה את ADOT להתחיל שלושה פרויקטים אחרים של טייס שוחק יהלומים. טחינת היהלומים של הכביש המהיר של Loop 101 מחיר הושלמה. טחינת היהלומים של הכביש המהיר של לולאה 101 פימה תתבצע בתחילת 2021, ובניית לולאה 101 I-17 עד 75 צפויה להתבצע בחמש השנים הבאות. ADOT תעקוב אחר הביצועים של כל הפריטים כדי לבדוק את תמיכת המפרקים, האם הבטון קלף, ותחזוקה של איכות צליל ונסיעה.
אף על פי שלא הושלמו כל פרויקטים של פיילוט, הנתונים שנאספו עד כה מצדיקים את השיקול של שחיקת היהלומים כאלטרנטיבה לטחינה ומילוי סטנדרטיים. התוצאות המקדימות של חקירת העלויות מראות כי החיסכון הקשור בשימוש במדרכה בטון ושחיקת יהלומים כדי לייעל את המראה, החלקות והסאונד יכול להפחית את עלויות התחזוקה בעד 3.9 מיליארד דולר במשך 30 שנה.
על ידי שימוש במדרכה הבטון הקיימת בפיניקס, לא רק ניתן להרחיב את תקציב התחזוקה וכבישים נוספים נשמרים במצב טוב, אך עמידות הבטון מבטיחה כי שיבושים הקשורים לתחזוקת הכבישים ממוזערת. והכי חשוב, הציבור יוכל ליהנות ממשטח נהיגה חלק ושקט.
רנדי אוורט הוא מנהל מחלקה בכיר במחלקת התחבורה במרכז אריזונה.
IGGA היא עמותת סחר ללא מטרות רווח שהוקמה בשנת 1972 על ידי קבוצה של אנשי מקצוע ייעודיים לתעשייה, המוקדשת לפיתוח תהליכי טחינת יהלומים וחריץ עבור משטחי בטון מלט פורטלנד ומשטחי אספלט. בשנת 1995 הצטרפה איגגה לסניף של איגוד המדרכה הבטון האמריקני (ACPA), ויצר את שותפות ההגנה על מדרכות בטון IGGA/ACPA של היום (IgGA/ACPA CP3). כיום, שותפות זו היא משאב טכני ומובילה בתעשייה בשיווק גלובלי של משטחי מדרכה אופטימליים, תיקון ריצוף בטון והגנה על המדרכה. המשימה של IGGA היא להפוך למשאב הטכנולוגי והקידום המוביל לקבלה ושימוש נכון בטחינת יהלומים ובחריץ, כמו גם לשימור ושיקום PCC.