פרויקט פיילוט של השחזת יהלומים להגנה על ריצוף בטון של כביש פניקס

החזרת הכביש המהיר של אריזונה לבטון צמנט פורטלנד עשויה רק ​​להוכיח את היתרון של שימוש בשחיקת יהלומים כחלופה לטחינה ומילוי סטנדרטיים. התחזית מראה שבמשך תקופה של 30 שנה, עלויות התחזוקה יופחתו ב-3.9 מיליארד דולר.
מאמר זה מבוסס על סמינר מקוון שנערך במקור במהלך הכנס הטכני של איגוד החריצים והשחזה הבינלאומי (IGGA) בדצמבר 2020. צפו בהדגמה המלאה למטה.
תושבים באזור הפניקס רוצים כבישים חלקים, יפים ושקטים. עם זאת, עקב גידול אוכלוסין נפיץ באזור ומימון לא מספיק כדי לעמוד בקצב, תנאי הכבישים באזור נמצאים בירידה בעשור האחרון. משרד התחבורה של אריזונה (ADOT) לומד פתרונות יצירתיים לשמירה על רשת הכבישים המהירים שלו ולספק את סוגי הכבישים שהציבור מצפה להם.
פיניקס היא העיר החמישית הכי מאוכלסת בארצות הברית, והיא עדיין בצמיחה. רשת הכבישים והגשרים של העיר באורך 435 מיילים מתוחזקת על ידי אזור מרכז התחבורה של אריזונה (ADOT), שרובו מורכב מכבישים מהירים עם ארבעה נתיבים עם נתיבים נוספים לרכבים גבוהים (HOV). עם תקציב בנייה של 500 מיליון דולר בשנה, האזור מבצע בדרך כלל 20 עד 25 פרויקטים של בנייה ברשת כבישים עתירת תנועה בכל שנה.
אריזונה משתמשת במדרכות בטון מאז שנות ה-20. ניתן להשתמש בבטון במשך עשרות שנים וזקוק לתחזוקה כל 20-25 שנים בלבד. עבור אריזונה, 40 שנות ניסיון מוצלח אפשרו להשתמש בו במהלך בניית הכבישים המהירים של המדינה בשנות ה-60. בזמנו, סלילת הכביש בבטון פירושה ביצוע פשרות במונחים של רעשי כביש. במהלך תקופה זו, משטח הבטון מסתיים בפח (משיכת מגרפת מתכת על משטח הבטון בניצב לזרימת התנועה), וצמיגים הנוסעים על הבטון המשומר יפיקו יבבה רועשת וקוהרנטית. בשנת 2003, על מנת לפתור את בעיית הרעש, 1-in. שכבת חיכוך גומי אספלט (AR-ACFC) יושמה על גבי בטון צמנט פורטלנד (PCC). זה מספק מראה עקבי, צליל שקט ונסיעה נוחה. עם זאת, שימור פני השטח של AR-ACFC הוכיח את עצמו כאתגר.
חיי התכנון של AR-ACFC הם כ-10 שנים. הכבישים המהירים של אריזונה חרגו כעת מהחיים העיצוביים שלהם והם מזדקנים. ריבוד וסוגיות נלוות מציבות בעיות לנהגים ולמשרד התחבורה. אף על פי שדילמינציה גורמת בדרך כלל רק לאובדן של כ-1 אינץ' של עומק הכביש (מכיוון שאספלט הגומי בעובי 1 אינץ' נפרד מהבטון שמתחתיו), נקודת הדה-למינציה נחשבת למהמור על ידי ציבור הנוסעים ונחשבת כחמורת בְּעָיָה.
לאחר בדיקת שחיקת יהלומים, משטחי בטון מהדור הבא, וגימור משטח הבטון במטחנת החלקה או כרסום מיקרו, קבעה ADOT כי המרקם האורך המתקבל משחיקת יהלום מספק מראה קורדרוי נעים וביצועי נהיגה טובים (כפי שמוצג על ידי מספרי IRI נמוכים) ) ופליטת רעש נמוכה. רנדי אוורט ומשרד התחבורה של אריזונה
אריזונה משתמשת במדד החספוס הבינלאומי (IRI) כדי למדוד את תנאי הדרך, והמספר ירד. (IRI הוא מעין נתוני חספוס סטטיסטיים, המשמשים כמעט באופן אוניברסלי על ידי מוסדות לאומיים כאינדיקטור ביצועים למערכת ניהול המדרכה שלהם. ככל שהערך נמוך יותר, החספוס קטן יותר, מה שרצוי). על פי מדידות IRI שנערכו ב-2010, 72% מהכבישים הבין-מדינתיים באזור נמצאים במצב טוב. עד 2018, שיעור זה ירד ל-53%. גם נתיבי מערכת הכבישים המהירים מציגים מגמת ירידה. מדידות ב-2010 הראו כי 68% מהכבישים היו תקינים. עד 2018, מספר זה ירד ל-35%.
כשהעלויות גדלו - והתקציב לא עמד בקצב - באפריל 2019, ADOT החלה לחפש אפשרויות אחסון טובות יותר מאשר בארגז הכלים הקודם. עבור מדרכות שעדיין במצב תקין בתוך חלון חיי התכנון של 10 עד 15 שנים - ונעשה יותר ויותר חשוב למחלקה לשמור על המדרכה הקיימת במצב טוב - האפשרויות כוללות איטום סדקים, איטום בהתזה (מריחת דק שכבת אור, תחליב אספלט שהתמצק באיטיות), או תיקון בורות בודדים. עבור מדרכות החורגות מאורך חיי התכנון, אפשרות אחת היא לטחון את האספלט שהתקלקל ולהניח שכבת אספלט חדשה מגומי. עם זאת, בשל היקף השטח שיש לתקן, הדבר מתגלה כיקר מדי. מכשול נוסף לכל פתרון המצריך שחיקה חוזרת של משטח האספלט הוא שציוד ההשחזה ישפיע בהכרח על הבטון הבסיסי ויפגע בו, ואובדן חומר הבטון בחיבורים חמור במיוחד.
מה יקרה אם אריזונה תחזור למשטח PCC המקורי? ADOT יודעת שכבישי הבטון במדינה נועדו לספק יציבות מבנית לאורך זמן. המחלקה הבינה שאם הם יוכלו להשתמש ב-PCC הבסיסי כדי לשפר את משטח השיניים המקורי שלו כדי ליצור כביש שקט וניתן לרכיבה, הכביש המתוקן עשוי להימשך זמן רב יותר ולדרוש תחזוקה. זה גם הרבה פחות מאספלט.
כחלק מהפרויקט ב-SR 101 צפונית לפיניקס, שכבת AR-ACFC הוסרה, ולכן ADOT התקינה ארבעה קטעי בדיקה כדי לחקור פתרונות עתידיים שינצלו את הבטון הקיים תוך הבטחת חלקות, רכיבה שקטה ומראה כביש טוב. המחלקה סקרה את השחזה של יהלומים ו-Next Generation Concrete Surface (NGCS), מרקם בעל פרופיל קרקע מבוקר ומרקם שלילי או מטה הכולל, שפותח כריצוף בטון נמוך במיוחד. ADOT בוחנת גם שימוש במטחנת הזזה (תהליך שבו מכונה מנחה מיסבים כדוריים אל משטח הכביש לשיפור מאפייני החיכוך) או כרסום מיקרו לגימור משטח הבטון. לאחר בדיקת כל שיטה, ADOT קבעה כי המרקם האורכי המתקבל משחיקת יהלום מספק מראה קורדרוי נעים וכן חווית רכיבה טובה (כפי שמצוין על ידי ערך IRI נמוך) ורעש נמוך. תהליך השחזה של היהלום הוכח גם כעדין מספיק כדי להגן על אזורי בטון, במיוחד סביב החיבורים, שנפגעו בעבר מכרסום. השחיקת יהלום היא גם פתרון חסכוני.
במאי 2019 החליטה ADOT לטחון קטע קטן של SR 202 הממוקם באזור הדרומי של פניקס. כביש AR-ACFC בן ה-15 היה כל כך רופף ומרובד שסלעים רופפים הושלכו על השמשה הקדמית, ונהגים התלוננו על כך שהשמשה הקדמית ניזוקה מסלעים מעופפים מדי יום. שיעור תביעות ההפסד באזור זה גבוה יותר מאשר בשאר אזורי הארץ. גם המדרכה מאוד רועשת וקשה לנהיגה. ADOT בחרה בגימורים בגימור יהלום עבור שני הנתיבים הימניים לאורך SR 202 באורך חצי מייל. הם השתמשו בדלי מעמיס כדי להסיר את שכבת ה-AR-ACFC הקיימת מבלי לפגוע בבטון שמתחת. המחלקה בדקה בהצלחה את השיטה הזו באפריל, כשהם עשו סיעור מוחות על דרכים לחזור לכביש PCC. לאחר השלמת הפרויקט, הבחין נציג ADOT כי הנהג יעבור מנתיב AR-ACFC לנתיב הבטון בקרקע יהלום כדי לחוות את מאפייני הנסיעה והסאונד המשופרים.
למרות שלא כל פרויקטי הפיילוט הושלמו, ממצאים ראשוניים לגבי עלויות מצביעים על כך שהחיסכון הכרוך בשימוש בריצוף בטון ובשחיקת יהלומים למיטוב המראה, החלקות והסאונד עשוי להפחית את התחזוקה ב-3.9 מיליארד דולר בעלות בשנה. על פני תקופה של 30 שנה. רנדי אוורט ומשרד התחבורה של אריזונה
בערך בזמן הזה, האגודה הממשלתית של Maricopa (MAG) פרסמה דו"ח המעריך את רעש הכביש המהיר המקומי ואת יכולת הנהיגה. הדו"ח מכיר בקושי בתחזוקת רשת הכבישים ומתמקד במאפייני הרעש של הכביש. מסקנה מרכזית היא שמכיוון שיתרון הרעש של AR-ACFC נעלם כל כך מהר, "יש לשקול טיפול בקרקע יהלום במקום שכבת אספלט גומי". פיתוח סימולטני נוסף הוא חוזה רכש תחזוקה המאפשר ליטוש יהלומים הקבלן הובא לצורך תחזוקה ובנייה.
ADOT מאמינה שהגיע הזמן לעשות את הצעד הבא ומתכננת להתחיל בפרויקט השחזה של יהלומים גדול יותר ב-SR 202 בפברואר 2020. הפרויקט משתרע על קטע באורך של ארבעה קילומטרים, ברוחב ארבעה נתיבים, כולל קטעים משופעים. השטח היה גדול מכדי להשתמש במעמיס כדי להסיר את האספלט, ולכן נעשה שימוש במכונת כרסום. המחלקה חותכת רצועות באספלט גומי עבור קבלן הכרסום שישמש כמדריך בתהליך הכרסום. על ידי הקלה על המפעיל לראות את משטח PCC מתחת לכיסוי, ניתן להתאים את ציוד הכרסום ולמזער את הנזק לבטון הבסיסי. משטח הקרקע הסופי של SR 202 עומד בכל תקני ADOT-הוא שקט, חלק ואטרקטיבי-בהשוואה למשטחי אספלט, ערך IRI היה נוח מאוד בשנות ה-20 וה-30. ניתן להשיג מאפייני רעש דומים אלה מכיוון שלמרות שהריצוף החדש של AR-ACFC שקט יותר משטח היהלום ב-5 dB, כאשר משתמשים במדרכה AR-ACFC במשך 5 עד 9 שנים, תוצאות המדידה שלו דומות או גבוהות יותר. רמת ה-dB. לא רק שרמת הרעש של קרקע היהלומים החדשה SR 202 נמוכה מאוד לנהגים, אלא שהמדרכה גם מייצרת פחות רעש ביישובים הסמוכים.
הצלחת הפרויקטים המוקדמים שלהם גרמה ל-ADOT להתחיל בשלושה פרויקטי פיילוט נוספים לשחיקת יהלומים. השחיקת היהלומים של Loop 101 Price Freeway הושלמה. השחיקת היהלומים של Loop 101 Pima Freeway תתבצע בתחילת 2021, ובניית Loop 101 I-17 עד 75th Avenue צפויה להתבצע בחמש השנים הקרובות. ADOT תעקוב אחר הביצועים של כל הפריטים כדי לבדוק את תמיכת החיבורים, האם הבטון התקלף ושמירה על איכות הסאונד והנסיעה.
אמנם לא כל פרויקטי הפיילוט הושלמו, אך הנתונים שנאספו עד כה מצדיקים את השיקול של טחינת יהלומים כחלופה לטחינה ומילוי סטנדרטיים. התוצאות הראשוניות של חקירת העלויות מראות שהחיסכון הכרוך בשימוש בריצוף בטון ובשחיקת יהלומים כדי לייעל את המראה, החלקות והסאונד יכול להפחית את עלויות התחזוקה עד 3.9 מיליארד דולר על פני תקופה של 30 שנה.
באמצעות שימוש בריצוף הבטון הקיים בהפניקס, לא רק ניתן להרחיב את תקציב התחזוקה ולשמור על תקינותם של כבישים נוספים, אלא עמידות הבטון מבטיחה כי שיבושים הקשורים לתחזוקת הכבישים ממוזערים. והכי חשוב, הציבור יוכל ליהנות ממשטח נהיגה חלק ושקט.
רנדי אוורט הוא מנהל מחלקה בכיר במשרד התחבורה במרכז אריזונה.
IGGA היא איגוד סחר ללא מטרות רווח שהוקם בשנת 1972 על ידי קבוצה של אנשי מקצוע מסורים בתעשייה, המוקדשים לפיתוח תהליכי השחזה וחריצים של יהלומים עבור משטחי בטון ואספלט של צמנט פורטלנד. בשנת 1995, IGGA הצטרפה לשותפה של האגודה האמריקאית למדרכות בטון (ACPA), ויצרה את שותפות הגנת מדרכות בטון של IGGA/ACPA של היום (IGGA/ACPA CP3). כיום, שותפות זו היא משאב טכני ומובילה בתעשייה בשיווק גלובלי של משטחי ריצוף אופטימליים, תיקון ריצוף בטון והגנה על מדרכה. המשימה של IGGA היא להפוך למשאב הטכנולוגיה והקידום המוביל לקבלת ושימוש נכון בשחזה וחריצים של יהלומים, כמו גם שימור ושיקום PCC.