producte

Projecte pilot de mòlta de diamants per a la protecció del paviment de formigó de l'autopista Phoenix

Retornar l'autopista d'Arizona al formigó de ciment Portland podria demostrar el benefici d'utilitzar el mòlta de diamant com a alternativa al mòlta i farciment estàndard. Les perspectives mostren que en un període de 30 anys, els costos de manteniment es reduiran en 3.900 milions de dòlars.
Aquest article es basa en un seminari web que es va celebrar originalment durant la Conferència Tècnica de l'Associació Internacional de Ranurat i Rectificat (IGGA) el desembre de 2020. Mireu la demostració completa a continuació.
Els residents de la zona de Phoenix volen carreteres suaus, boniques i tranquil·les. Tanmateix, a causa del creixement explosiu de la població a la zona i la manca de fons per mantenir-la, les condicions de les carreteres de la zona han anat empitjorant en l'última dècada. El Departament de Transport d'Arizona (ADOT) està estudiant solucions creatives per mantenir la seva xarxa d'autopistes i proporcionar els tipus de carreteres que el públic espera.
Phoenix és la cinquena ciutat més poblada dels Estats Units i continua creixent. La xarxa de carreteres i ponts de la ciutat, de 435 milles, està mantinguda per l'àrea central del Departament de Transport d'Arizona (ADOT), la major part de la qual consisteix en autopistes de quatre carrils amb carrils addicionals per a vehicles d'alta velocitat (HOV). Amb un pressupost de construcció de 500 milions de dòlars anuals, la regió sol dur a terme entre 20 i 25 projectes de construcció en una xarxa viària d'alt trànsit cada any.
Arizona ha estat utilitzant paviments de formigó des de la dècada de 1920. El formigó es pot utilitzar durant dècades i només necessita manteniment cada 20-25 anys. Per a Arizona, 40 anys d'experiència reeixida van permetre que es fes servir durant la construcció de les principals autopistes de l'estat a la dècada de 1960. En aquell moment, pavimentar la carretera amb formigó significava fer un compromís pel que fa al soroll de la carretera. Durant aquest període, la superfície de formigó s'acaba mitjançant estanyat (estirant un rasclet metàl·lic sobre la superfície de formigó perpendicular al flux de trànsit), i els pneumàtics que circulen sobre el formigó estanyat produiran un xiulet sorollós i coherent. El 2003, per resoldre el problema del soroll, es va aplicar una capa de fricció de cautxú asfàltic d'1 polzada (AR-ACFC) sobre formigó de ciment pòrtland (PCC). Això proporciona un aspecte consistent, un so silenciós i un desplaçament còmode. Tanmateix, preservar la superfície de l'AR-ACFC ha demostrat ser un repte.
La vida útil de disseny de l'AR-ACFC és d'aproximadament 10 anys. Les autopistes d'Arizona ja han superat la seva vida útil de disseny i estan envellint. L'estratificació i els problemes relacionats plantegen problemes als conductors i al Ministeri de Transport. Tot i que la delaminació normalment només provoca una pèrdua d'aproximadament 2,5 cm de profunditat de la carretera (perquè l'asfalt de cautxú d'2,5 cm de gruix s'ha separat del formigó que hi ha a sota), el punt de delaminació es considera un sot pel públic viatger i es considera un problema greu.
Després de provar el mòlta de diamant, superfícies de formigó de nova generació i acabar la superfície de formigó amb una esmoladora de lliscament o microfresat, ADOT va determinar que la textura longitudinal obtinguda mitjançant la mòlta de diamant proporciona un aspecte agradable de pana i un bon rendiment de conducció (com ho demostren els baixos números d'IRI) i baixes emissions de soroll. Randy Everett i el Departament de Transport d'Arizona.
Arizona utilitza l'Índex Internacional de Rugositat (IRI) per mesurar les condicions de les carreteres, i la xifra ha anat disminuint. (L'IRI és un tipus de dades estadístiques de rugositat, que les institucions nacionals utilitzen gairebé universalment com a indicador de rendiment del seu sistema de gestió del paviment. Com més baix sigui el valor, més petita serà la rugositat, cosa que és desitjable). Segons les mesures de l'IRI realitzades el 2010, el 72% de les autopistes interestatals de la regió estaven en bon estat. El 2018, aquesta proporció havia baixat al 53%. Les rutes del sistema nacional d'autopistes també mostren una tendència a la baixa. Les mesures del 2010 van mostrar que el 68% de les carreteres estaven en bon estat. El 2018, aquesta xifra havia baixat al 35%.
A mesura que els costos augmentaven —i el pressupost no podia seguir el ritme—, l'abril de 2019, l'ADOT va començar a buscar millors opcions d'emmagatzematge que a la caixa d'eines anterior. Per als paviments que encara es troben en bon estat dins del període de vida útil de disseny de 10 a 15 anys —i cada cop és més important que el departament mantingui el paviment existent en bon estat—, les opcions inclouen el segellat d'esquerdes, el segellat per polvorització (aplicant una capa fina d'emulsió asfàltica lleugera de solidificació lenta) o la reparació de sots individuals. Per als paviments que superen la vida útil de disseny, una opció és polir l'asfalt deteriorat i col·locar una nova capa d'asfalt de cautxú. Tanmateix, a causa de l'abast de la zona que cal reparar, això resulta massa costós. Un altre obstacle per a qualsevol solució que requereixi la polidura repetida de la superfície d'asfalt és que l'equip de polidura inevitablement afectarà i danyarà el formigó subjacent, i la pèrdua de material de formigó a les juntes és particularment greu.
Què passaria si Arizona tornés a la superfície original del PCC? El departament d'ADOT sap que les autopistes de formigó de l'estat estan dissenyades per proporcionar una estabilitat estructural de llarga durada. El departament es va adonar que si poguessin utilitzar el PCC subjacent per millorar la seva superfície dentada original per formar una carretera tranquil·la i transitable, la carretera reparada podria durar més i requerir manteniment. També és molt menys que l'asfalt.
Com a part del projecte a la SR 101 al nord de Phoenix, s'ha eliminat la capa AR-ACFC, per la qual cosa l'ADOT va instal·lar quatre seccions de prova per explorar futures solucions que utilitzaran el formigó existent alhora que garanteixen la suavitat, la conducció silenciosa i un bon aspecte de la carretera. El departament va revisar el mòlta de diamant i la superfície de formigó de nova generació (NGCS), una textura amb un perfil de sòl controlat i una textura general negativa o descendent, que s'ha desenvolupat com un paviment de formigó particularment baix en soroll. L'ADOT també està considerant l'ús d'una mòlta lliscant (un procés en què una màquina guia els rodaments de boles a la superfície de la carretera per millorar les característiques de fricció) o microfresat per acabar la superfície del formigó. Després de provar cada mètode, l'ADOT va determinar que la textura longitudinal obtinguda mitjançant la mòlta de diamant proporciona un aspecte de pana agradable, així com una bona experiència de conducció (com ho indica el baix valor IRI) i baix soroll. El procés de mòlta de diamant també ha demostrat ser prou suau per protegir les zones de formigó, especialment al voltant de les juntes, que anteriorment estaven danyades pel fresat. La mòlta de diamant també és una solució rendible.
El maig de 2019, l'ADOT va decidir polir amb diamant una petita secció de la SR 202 situada a la zona sud de Phoenix. La carretera AR-ACFC, de 15 anys d'antiguitat, estava tan solta i en capes que les pedres soltes es llançaven al parabrisa, i els conductors es queixaven cada dia que el parabrisa estava danyat per les pedres que volaven. La proporció de reclamacions per pèrdues en aquesta regió és més alta que en altres regions del país. La vorera també és molt sorollosa i difícil de conduir. L'ADOT va triar acabats amb diamant per als dos carrils de la dreta al llarg de la SR 202 de mitja milla de llargada. Van utilitzar una pala carregadora per treure la capa AR-ACFC existent sense danyar el formigó que hi havia a sota. El departament va provar amb èxit aquest mètode a l'abril quan estaven pensant en maneres de tornar a la carretera PCC. Un cop finalitzat el projecte, el representant de l'ADOT va notar que el conductor es movia del carril AR-ACFC al carril de formigó polit amb diamant per experimentar les característiques de conducció i so millorades.
Tot i que no s'han completat tots els projectes pilot, les conclusions preliminars sobre els costos indiquen que l'estalvi associat a l'ús de paviment de formigó i mòlta de diamant per optimitzar l'aspecte, la suavitat i el so podria reduir el manteniment fins a 3.900 milions de dòlars en un cost anual. Durant un període de 30 anys. Randy Everett i el Departament de Transport d'Arizona
Per aquesta època, l'Associació Governamental de Maricopa (MAG) va publicar un informe que avaluava el soroll i la conducció de les carreteres locals. L'informe reconeix la dificultat de mantenir la xarxa viària i se centra en les característiques acústices de la carretera. Una conclusió clau és que, com que l'avantatge acústic de l'AR-ACFC desapareix tan ràpidament, "s'hauria de considerar el tractament del mòlt amb diamants en lloc d'una capa d'asfalt de cautxú". Un altre desenvolupament simultani és un contracte de contractació per a manteniment que permet la mòlta amb diamants. El contractista va ser contractat per al manteniment i la construcció.
ADOT creu que és hora de fer el següent pas i té previst iniciar un projecte de mòlta de diamants més gran a la SR 202 el febrer de 2020. El projecte cobreix una secció de quatre milles de llargada i quatre carrils d'amplada, incloent-hi trams inclinats. L'àrea era massa gran per utilitzar una carregadora per treure l'asfalt, per la qual cosa es va utilitzar una fresadora. El departament talla tires d'asfalt de cautxú perquè el contractista de fresat les utilitzi com a guia durant el procés de fresat. En facilitar que l'operador vegi la superfície PCC sota la coberta, es pot ajustar l'equip de fresat i es poden minimitzar els danys al formigó subjacent. La superfície final mòlta amb diamants de la SR 202 compleix tots els estàndards d'ADOT (és silenciosa, llisa i atractiva) en comparació amb les superfícies d'asfalt, el valor IRI va ser molt favorable a les dècades de 1920 i 1930. Aquestes característiques de soroll comparables es poden obtenir perquè, tot i que el nou paviment AR-ACFC és uns 5 dB més silenciós que el mòlt amb diamants, quan el paviment AR-ACFC s'utilitza durant 5 a 9 anys, els seus resultats de mesurament són comparables o superiors al nivell de dB. No només el nivell de soroll del nou terreny de diamant de la SR 202 és molt baix per als conductors, sinó que la vorera també genera menys soroll a les comunitats properes.
L'èxit dels seus primers projectes va impulsar l'ADOT a iniciar tres altres projectes pilot de mòlta de diamants. La mòlta de diamants de l'autopista Loop 101 Price s'ha completat. La mòlta de diamants de l'autopista Loop 101 Pima es durà a terme a principis del 2021, i es preveu que la construcció de la Loop 101 I-17 fins a l'avinguda 75 es durà a terme en els propers cinc anys. L'ADOT farà un seguiment del rendiment de tots els elements per comprovar el suport de les juntes, si el formigó s'ha despreses i el manteniment del so i la qualitat de la conducció.
Tot i que no s'han completat tots els projectes pilot, les dades recollides fins ara justifiquen la consideració del poliment amb diamants com a alternativa al poliment i farciment estàndard. Els resultats preliminars de la investigació de costos mostren que l'estalvi associat a l'ús de paviments de formigó i poliment amb diamants per optimitzar l'aspecte, la suavitat i el so pot reduir els costos de manteniment fins a 3.900 milions de dòlars durant un període de 30 anys.
Si fem servir el paviment de formigó existent a Phoenix, no només es pot ampliar el pressupost de manteniment i mantenir més carreteres en bon estat, sinó que la durabilitat del formigó garanteix que es minimitzin les interrupcions relacionades amb el manteniment de les carreteres. El més important és que el públic podrà gaudir d'una superfície de conducció llisa i silenciosa.
Randy Everett és un administrador sènior del Departament de Transport del centre d'Arizona.
IGGA és una associació comercial sense ànim de lucre fundada el 1972 per un grup de professionals dedicats a la indústria, dedicada al desenvolupament de processos de mòlta i ranurat amb diamant per a superfícies de formigó i asfalt de ciment Portland. El 1995, IGGA es va unir a una filial de l'American Concrete Pavement Association (ACPA), formant l'actual IGGA/ACPA Concrete Pavement Protection Partnership (IGGA/ACPA CP3). Avui dia, aquesta associació és un recurs tècnic i líder de la indústria en la comercialització global de superfícies de paviment optimitzades, reparació de paviments de formigó i protecció de paviments. La missió d'IGGA és convertir-se en el principal recurs tecnològic i de promoció per a l'acceptació i l'ús correcte de la mòlta i el ranurat amb diamant, així com la preservació i restauració de PCC.


Data de publicació: 08 de setembre de 2021