Devolver a autoestrada de Arizona ao formigón de cemento Portland pode demostrar a vantaxe de usar a moenda con diamante como alternativa á moenda e o recheo estándar. As perspectivas mostran que nun período de 30 anos, os custos de mantemento reduciranse en 3.900 millóns de dólares.
Este artigo baséase nun seminario web que se celebrou orixinalmente durante a Conferencia Técnica da Asociación Internacional de Ranurado e Rectificado (IGGA) en decembro de 2020. Vexa a demostración completa a continuación.
Os residentes da área de Phoenix queren estradas lisas, fermosas e tranquilas. Non obstante, debido ao crecemento explosivo da poboación na zona e á falta de fondos para mantelo, as condicións das estradas da zona empeoraron na última década. O Departamento de Transporte de Arizona (ADOT) está a estudar solucións creativas para manter a súa rede de autoestradas e proporcionar os tipos de estradas que o público espera.
Phoenix é a quinta cidade máis poboada dos Estados Unidos e segue crecendo. A rede de estradas e pontes da cidade, de 435 millas, está mantida pola área central do Departamento de Transporte de Arizona (ADOT), a maior parte da cal consiste en autoestradas de catro carrís con carrís adicionais para vehículos de alta velocidade (HOV). Cun orzamento de construción de 500 millóns de dólares ao ano, a rexión adoita levar a cabo entre 20 e 25 proxectos de construción nunha rede de estradas de alto tráfico cada ano.
Arizona leva empregando pavimentos de formigón dende a década de 1920. O formigón pode usarse durante décadas e só precisa mantemento cada 20 ou 25 anos. No caso de Arizona, 40 anos de experiencia exitosa permitiron o seu uso durante a construción das principais autoestradas do estado na década de 1960. Naquel momento, pavimentar a estrada con formigón significaba facer un compromiso en termos de ruído da estrada. Durante este período, a superficie de formigón acábase mediante estañado (tirando un rastrillo metálico sobre a superficie de formigón perpendicular ao fluxo de tráfico) e os pneumáticos que circulan sobre o formigón estañado producen un asubío ruidoso e coherente. En 2003, para resolver o problema do ruído, aplicouse unha capa de fricción de caucho asfáltico (AR-ACFC) de 1 polgada sobre formigón de cemento Portland (PCC). Isto proporciona unha aparencia consistente, un son silencioso e unha viaxe cómoda. Non obstante, preservar a superficie do AR-ACFC demostrou ser un desafío.
A vida útil de deseño do AR-ACFC é de aproximadamente 10 anos. As autoestradas de Arizona xa superaron a súa vida útil de deseño e están a envellecer. A estratificación e os problemas relacionados supoñen problemas para os condutores e para o Ministerio de Transporte. Aínda que a delaminación normalmente só resulta nunha perda de aproximadamente 2,5 cm de profundidade da estrada (porque o asfalto de goma de 2,5 cm de grosor separouse do formigón debaixo), o punto de delaminación é considerado un burato polo público viaxeiro e considérase un problema grave.
Despois de probar a rectificación con diamante, superficies de formigón de nova xeración e o acabado da superficie de formigón cunha rectificadora de deslizamento ou microfresado, ADOT determinou que a textura lonxitudinal obtida mediante a rectificación con diamante proporciona unha aparencia de pana agradable e un bo rendemento de condución (como demostran os baixos números de IRI) e baixas emisións de ruído. Randy Everett e Departamento de Transporte de Arizona
Arizona emprega o Índice Internacional de Rugosidade (IRI) para medir as condicións das estradas, e a cifra foi diminuíndo. (O IRI é un tipo de datos estatísticos de rugosidade, que as institucións nacionais empregan case universalmente como indicador de rendemento do seu sistema de xestión do pavimento. Canto menor sexa o valor, menor será a rugosidade, o que é desexable). Segundo as medicións do IRI realizadas en 2010, o 72 % das autoestradas interestatais da rexión estaban en bo estado. En 2018, esta proporción caera ao 53 %. As rutas do sistema nacional de autoestradas tamén mostran unha tendencia á baixa. As medicións realizadas en 2010 mostraron que o 68 % das estradas estaban en bo estado. En 2018, esta cifra caera ao 35 %.
A medida que os custos aumentaban (e o orzamento non podía seguir o ritmo), en abril de 2019, o Departamento de Transporte de Adestramento (ADOT) comezou a buscar mellores opcións de almacenamento que na caixa de ferramentas anterior. Para os pavimentos que aínda están en bo estado dentro da xanela de vida útil de deseño de 10 a 15 anos (e cada vez é máis importante para o departamento manter o pavimento existente en bo estado), as opcións inclúen o selado de gretas, o selado por pulverización (aplicando unha capa fina de emulsión asfáltica lixeira de solidificación lenta) ou a reparación de buratos individuais. Para os pavimentos que superan a vida útil de deseño, unha opción é lixar o asfalto deteriorado e colocar unha nova capa de asfalto de caucho. Non obstante, debido á extensión da área que precisa ser reparada, isto resulta ser demasiado custoso. Outro obstáculo para calquera solución que requira a lixa repetida da superficie asfáltica é que o equipo de lixa inevitablemente afectará e danará o formigón subxacente, e a perda de material de formigón nas xuntas é particularmente grave.
Que pasaría se Arizona volvese á superficie orixinal do PCC? O ADOT sabe que as autoestradas de formigón do estado están deseñadas para proporcionar estabilidade estrutural a longo prazo. O departamento decatouse de que se puidesen usar o PCC subxacente para mellorar a súa superficie dentada orixinal e formar unha estrada tranquila e transitable, a estrada reparada podería durar máis e requirir mantemento. Ademais, é moito menos que o asfalto.
Como parte do proxecto na SR 101 ao norte de Phoenix, eliminouse a capa AR-ACFC, polo que ADOT instalou catro seccións de proba para explorar futuras solucións que utilizarán o formigón existente, garantindo ao mesmo tempo a suavidade, a condución silenciosa e unha boa aparencia da estrada. O departamento revisou a moenda con diamante e a Superficie de Formigón de Nova Xeración (NGCS), unha textura cun perfil de solo controlado e unha textura xeral negativa ou descendente, que foi desenvolvida como un pavimento de formigón particularmente silencioso. ADOT tamén está a considerar o uso dunha moenda deslizante (un proceso no que unha máquina guía os rolamentos de bólas á superficie da estrada para mellorar as características de fricción) ou microfresado para rematar a superficie do formigón. Despois de probar cada método, ADOT determinou que a textura lonxitudinal obtida mediante a moenda con diamante proporciona unha aparencia de pana agradable, así como unha boa experiencia de condución (como indica o baixo valor de IRI) e baixo ruído. O proceso de moenda con diamante tamén demostrou ser o suficientemente suave como para protexer as áreas de formigón, especialmente arredor das xuntas, que previamente foran danadas pola moenda. A moenda con diamante tamén é unha solución rendible.
En maio de 2019, o Departamento de Transporte de Arizona (ADOT) decidiu esmerilar con diamante unha pequena sección da SR 202 situada na zona sur de Phoenix. A estrada AR-ACFC, de 15 anos de antigüidade, estaba tan solta e estratificada que as pedras soltas lanzabanse contra o parabrisas, e os condutores queixábanse todos os días de que este se danaba con pedras voadoras. A proporción de reclamacións por danos nesta rexión é maior que noutras rexións do país. A beirarrúa tamén é moi ruidosa e difícil de conducir. O ADOT escolleu acabados con acabado de diamante para os dous carrís da dereita ao longo da SR 202 de media milla de longo. Usaron unha pala cargadora para eliminar a capa de AR-ACFC existente sen danar o formigón debaixo. O departamento probou con éxito este método en abril cando estaban a barallar formas de volver á estrada PCC. Unha vez finalizado o proxecto, o representante do ADOT notou que o condutor se movía do carril AR-ACFC ao carril de formigón esmerilado con diamante para experimentar as mellores características de condución e son.
Aínda que non se completaron todos os proxectos piloto, os achados preliminares sobre os custos indican que o aforro asociado ao uso de pavimentos de formigón e moenda con diamante para optimizar a aparencia, a suavidade e o son podería reducir o mantemento en ata 3.900 millóns de dólares ao ano. Durante un período de 30 anos. Randy Everett e o Departamento de Transporte de Arizona
Por estas datas, a Asociación do Goberno de Maricopa (MAG) publicou un informe no que se avaliaba o ruído e a condución das autoestradas locais. O informe recoñece a dificultade de manter a rede viaria e céntrase nas características acústicas da estrada. Unha conclusión clave é que, debido a que a vantaxe acústica do AR-ACFC desaparece tan rápido, «debería considerarse o tratamento do solo con diamante en lugar da capa de asfalto de caucho». Outro desenvolvemento simultáneo é un contrato de adquisición de mantemento que permite o solo con diamante. O contratista foi contratado para o mantemento e a construción.
ADOT cre que é hora de dar o seguinte paso e planea iniciar un proxecto de moenda de diamantes máis amplo na SR 202 en febreiro de 2020. O proxecto abrangue unha sección de catro millas de longo e catro carrís de ancho, incluíndo seccións inclinadas. A área era demasiado grande para usar unha cargadora para retirar o asfalto, polo que se empregou unha fresadora. O departamento corta tiras de asfalto de caucho para que o contratista de moenda as use como guía durante o proceso de moenda. Ao facilitarlle ao operador a visión da superficie PCC baixo a cuberta, pódese axustar o equipo de moenda e pódense minimizar os danos no formigón subxacente. A superficie final moída con diamante da SR 202 cumpre todos os estándares de ADOT (é silenciosa, lisa e atractiva) en comparación coas superficies de asfalto, o valor IRI foi moi favorable nas décadas de 1920 e 1930. Estas características de ruído comparables pódense obter porque, aínda que o novo pavimento AR-ACFC é uns 5 dB máis silencioso que o moído con diamante, cando o pavimento AR-ACFC se usa durante 5 a 9 anos, os seus resultados de medición son comparables ou superiores ao nivel de dB. Non só o nivel de ruído do novo chan de diamante da SR 202 é moi baixo para os condutores, senón que a beirarrúa tamén xera menos ruído nas comunidades próximas.
O éxito dos seus primeiros proxectos levou a ADOT a iniciar outros tres proxectos piloto de rectificado de diamantes. O rectificado de diamantes da autoestrada Loop 101 Price xa está rematado. O rectificado de diamantes da autoestrada Loop 101 Pima levarase a cabo a principios de 2021 e espérase que a construción da autoestrada Loop 101 I-17 ata a avenida 75 se leve a cabo nos próximos cinco anos. ADOT fará un seguimento do rendemento de todos os elementos para comprobar o soporte das xuntas, se o formigón se desprendeu e o mantemento do son e da calidade da condución.
Aínda que non se completaron todos os proxectos piloto, os datos recollidos ata o de agora xustifican a consideración da esmerilado con diamante como alternativa á esmerilado e o recheo estándar. Os resultados preliminares da investigación de custos mostran que o aforro asociado ao uso de pavimentos de formigón e esmerilado con diamante para optimizar a aparencia, a suavidade e o son pode reducir os custos de mantemento ata en 3.900 millóns de dólares durante un período de 30 anos.
Ao usar o pavimento de formigón existente en Phoenix, non só se pode ampliar o orzamento de mantemento e manter máis estradas en bo estado, senón que a durabilidade do formigón garante que se minimicen as interrupcións relacionadas co mantemento das estradas. O máis importante é que o público poderá desfrutar dunha superficie de condución lisa e silenciosa.
Randy Everett é un administrador sénior do Departamento de Transporte de Arizona Central.
IGGA é unha asociación comercial sen ánimo de lucro fundada en 1972 por un grupo de profesionais da industria dedicados ao desenvolvemento de procesos de moenda e ranurado con diamante para superficies de formigón e asfalto de cemento Portland. En 1995, IGGA uniuse a unha filial da Asociación Americana de Pavimentos de Concreto (ACPA), formando a actual Asociación de Protección de Pavimentos de Concreto IGGA/ACPA (IGGA/ACPA CP3). Hoxe, esta asociación é un recurso técnico e líder da industria na comercialización global de superficies de pavimento optimizadas, reparación de pavimentos de formigón e protección de pavimentos. A misión de IGGA é converterse no principal recurso tecnolóxico e de promoción para a aceptación e o uso correcto da moenda e ranurado con diamante, así como para a preservación e restauración de PCC.
Data de publicación: 08-09-2021