پروژه آزمایشی سنگ زنی الماس برای محافظت از روسازی بتونی بزرگراه ققنوس

بازگشت بزرگراه آریزونا به بتن سیمان پورتلند فقط می تواند فایده استفاده از سنگ زنی الماس را به عنوان جایگزینی برای سنگ زنی و پر کردن استاندارد اثبات کند. چشم انداز نشان می دهد که طی یک دوره 30 ساله ، هزینه های نگهداری با 3.9 میلیارد دلار کاهش می یابد.
این مقاله بر اساس یک وبینار است که در ابتدا در کنفرانس فنی انجمن بین المللی شیار و سنگ زنی (IGGA) در دسامبر 2020 برگزار می شود. نسخه ی نمایشی کامل را در زیر مشاهده کنید.
ساکنان منطقه ققنوس جاده های صاف ، زیبا و ساکت را می خواهند. با این حال ، به دلیل رشد انفجاری جمعیت در منطقه و بودجه کافی برای ادامه کار ، شرایط جاده ای در این منطقه در دهه گذشته رو به کاهش است. وزارت حمل و نقل آریزونا (ADOT) در حال مطالعه راه حل های خلاقانه برای حفظ شبکه بزرگراه خود و ارائه انواع جاده هایی است که مردم انتظار دارند.
ققنوس پنجمین شهر پرجمعیت در ایالات متحده است و هنوز در حال رشد است. شبکه جاده ها و پل های 435 مایل شهر توسط منطقه مرکزی وزارت حمل و نقل آریزونا (ADOT) حفظ می شود ، که بیشتر آنها شامل بزرگراه های چهار خطه با خطوط اضافی با خودرو (HOV) است. این منطقه با بودجه ساخت و ساز 500 میلیون دلار در سال ، به طور معمول 20 تا 25 پروژه ساختمانی را در یک شبکه جاده ای پر ترافیک انجام می دهد.
آریزونا از دهه 1920 از آسفالت های بتونی استفاده می کند. بتن می تواند برای ده ها سال مورد استفاده قرار گیرد و فقط به هر 20-25 سال نیاز به تعمیر و نگهداری دارد. برای آریزونا ، 40 سال تجربه موفق این امکان را فراهم کرد که در ساخت بزرگراه های اصلی ایالت در دهه 1960 استفاده شود. در آن زمان ، سنگفرش جاده با بتن به معنای تجارت از نظر سر و صدای جاده بود. در این دوره ، سطح بتونی با ریزه کاری (کشیدن یک تخته فلزی بر روی سطح بتونی عمود بر جریان ترافیک) به پایان می رسد ، و لاستیک هایی که روی بتن قلع شده رانندگی می کنند ، یک ناله و منسجم ایجاد می کنند. در سال 2003 ، به منظور حل مشکل نویز ، 1 اینچ. لایه اصطکاک لاستیکی آسفالت (AR-ACFC) در بالای بتن سیمان پورتلند (PCC) استفاده شد. این یک ظاهر مداوم ، صدای آرام و سفر راحت را فراهم می کند. با این حال ، حفظ سطح AR-ACFC یک چالش است.
عمر طراحی AR-ACFC تقریباً 10 سال است. بزرگراه های آریزونا اکنون از زندگی طراحی خود فراتر رفته و پیر می شوند. طبقه بندی و مسائل مرتبط با آن مشکلاتی را برای رانندگان و وزارت حمل و نقل ایجاد می کند. اگرچه لایه لایه شدن معمولاً فقط منجر به از بین رفتن حدود 1 اینچ عمق جاده می شود (زیرا آسفالت لاستیکی ضخیم 1 اینچی از بتن زیر جدا شده است) ، نقطه لایه لایه شدن توسط عموم مسافرتی به عنوان یک حفره در نظر گرفته می شود و جدی در نظر گرفته می شود. مشکل
پس از آزمایش سنگ زنی الماس ، سطوح بتونی نسل بعدی و اتمام سطح بتونی با چرخ دستی یا میکرومیلینگ ، ADOT مشخص کرد که بافت طولی به دست آمده توسط سنگ زنی الماس ، ظاهر دلپذیر کوردوروی و عملکرد خوب رانندگی (همانطور که توسط IRI پایین نشان داده شده است) فراهم می کند. ) و انتشار کم صدا. رندی اورت و وزارت حمل و نقل آریزونا
آریزونا از شاخص بین المللی زبری (IRI) برای اندازه گیری شرایط جاده استفاده می کند و تعداد آنها رو به کاهش است. (IRI نوعی داده های آماری زبری است ، که تقریباً توسط مؤسسات ملی به عنوان یک شاخص عملکرد سیستم مدیریت روسازی آنها مورد استفاده قرار می گیرد. هرچه ارزش آن پایین تر باشد ، زبری کوچکتر ، که مطلوب است). براساس اندازه گیری IRI که در سال 2010 انجام شده است ، 72 ٪ از بزرگراه های بین شهری در منطقه در وضعیت خوبی قرار دارند. تا سال 2018 ، این نسبت به 53 ٪ کاهش یافته بود. مسیرهای ملی سیستم بزرگراه نیز روند نزولی را نشان می دهد. اندازه گیری در سال 2010 نشان داد که 68 ٪ از جاده ها در وضعیت خوبی قرار داشتند. تا سال 2018 ، این تعداد به 35 ٪ کاهش یافته بود.
با افزایش هزینه ها - و بودجه نمی تواند ادامه یابد - در آوریل 2019 ، ADOT شروع به جستجوی گزینه های ذخیره سازی بهتر نسبت به جعبه ابزار قبلی کرد. برای آسفالت هایی که هنوز هم در پنجره زندگی 10 تا 15 ساله در وضعیت خوبی قرار دارند-و این بخش برای اداره این بخش بیشتر و مهمتر می شود که روسازی موجود را در شرایط مناسب نگه دارد-شامل آب بندی ترک ، آب بندی اسپری (استفاده از یک نازک است. لایه ای از نور ، امولسیون آسفالت به آرامی)) ، یا چاله های فردی را ترمیم کنید. برای آسفالت هایی که از عمر طراحی فراتر رفته است ، یک گزینه این است که آسفالت بدتر شده را از بین ببرید و یک روکش آسفالت لاستیکی جدید بگذارید. با این حال ، به دلیل دامنه منطقه ای که باید تعمیر شود ، این ثابت می کند که بسیار پرهزینه است. مانع دیگر برای هر راه حلی که نیاز به سنگ زنی مکرر سطح آسفالت دارد این است که تجهیزات سنگ زنی به ناچار بر بتن زیرین تأثیر می گذارد و به آن آسیب می رساند و از بین رفتن مواد بتونی در مفاصل به ویژه جدی است.
چه اتفاقی می افتد اگر آریزونا به سطح اصلی PCC برگردد؟ ADOT می داند که بزرگراه های بتونی در ایالت به گونه ای طراحی شده اند که ثبات ساختاری طولانی مدت را فراهم می کند. این بخش فهمید که اگر آنها می توانند از PCC زیرین برای بهبود سطح اصلی دندانه دار خود برای تشکیل یک جاده آرام و قابل عبور استفاده کنند ، ممکن است جاده تعمیر شده بیشتر طول بکشد و نیاز به تعمیر و نگهداری داشته باشد. همچنین بسیار کمتر از آسفالت است.
به عنوان بخشی از این پروژه در SR 101 شمال ققنوس ، لایه AR-ACFC برداشته شده است ، بنابراین ADOT چهار بخش آزمایش را برای کشف راه حل های آینده که از بتن موجود استفاده می کند ضمن اطمینان از صافی ، سواری آرام و ظاهر خوب جاده ، نصب کرده است. این بخش سنگ زنی الماس و سطح بتن نسل بعدی (NGC) را بررسی کرده است ، بافتی با مشخصات خاک کنترل شده و بافت کلی منفی یا رو به پایین ، که به عنوان یک روسازی بتونی بسیار کم نوسان ایجاد شده است. ADOT همچنین استفاده از چرخ کشویی را در نظر می گیرد (فرآیندی که در آن یک ماشین یاتاقان های توپ را به سطح جاده هدایت می کند تا ویژگی های اصطکاک را بهبود بخشد) یا میکرو میل کردن برای پایان دادن به سطح بتن. پس از آزمایش هر روش ، ADOT مشخص کرد که بافت طولی به دست آمده توسط سنگ زنی الماس ، ظاهر دلپذیر کوردوروی و همچنین یک تجربه سواری خوب (همانطور که با مقدار IRI کم نشان داده شده است) و نویز کم است. فرایند سنگ زنی الماس همچنین ثابت شده است که به اندازه کافی ملایم برای محافظت از مناطق بتونی ، به ویژه در اطراف مفاصل ، که قبلاً در اثر فرز آسیب دیده بودند ، ملایم است. سنگ زنی الماس نیز یک راه حل مقرون به صرفه است.
در ماه مه 2019 ، ADOT تصمیم گرفت بخش کوچکی از SR 202 را که در منطقه جنوبی ققنوس واقع شده است ، الماس کند. جاده 15 ساله AR-ACFC آنقدر سست و لایه ای بود که صخره های گشاد بر روی شیشه جلو پرتاب می شدند و رانندگان از اینکه شیشه جلو اتومبیل را هر روز توسط سنگ های پرواز آسیب دیده شکایت می کردند. نسبت ادعاهای ضرر در این منطقه بیشتر از سایر مناطق کشور است. پیاده رو نیز بسیار پر سر و صدا و رانندگی دشوار است. ADOT پایان های الماس را برای دو خط راست دست در امتداد SR 202 نیم مایل به طول انتخاب کرد. آنها از یک سطل لودر برای از بین بردن لایه AR-ACFC موجود استفاده کردند بدون اینکه به بتن زیر آسیب برساند. این بخش با موفقیت این روش را در ماه آوریل آزمایش کرد که آنها روش های طوفان مغزی برای بازگشت به جاده PCC بودند. پس از اتمام این پروژه ، نماینده ADOT متوجه شد که راننده از خط AR-ACFC به خط بتونی Diamond Ground منتقل می شود تا ویژگی های بهبود یافته و ویژگی های صوتی را تجربه کند.
اگرچه همه پروژه های آزمایشی به پایان نرسیده اند ، یافته های اولیه در مورد هزینه ها نشان می دهد که پس انداز مرتبط با استفاده از روسازی بتونی و سنگ زنی الماس برای بهینه سازی ظاهر ، صافی و صدا می تواند تعمیر و نگهداری را به اندازه 3.9 میلیارد دلار در هزینه سال کاهش دهد. طی یک دوره 30 ساله رندی اورت و وزارت حمل و نقل آریزونا
در این زمان ، انجمن دولت Maricopa (MAG) گزارشی را منتشر کرد که سر و صدای محلی و قابلیت رانندگی محلی را ارزیابی می کند. این گزارش دشواری در حفظ شبکه جاده را تأیید می کند و بر ویژگی های نویز جاده متمرکز است. نتیجه گیری مهم این است که از آنجا که مزیت نویز AR-ACFC خیلی سریع ناپدید می شود ، "درمان زمین الماس باید به جای روکش آسفالت لاستیکی در نظر گرفته شود." یکی دیگر از توسعه همزمان ، یک قرارداد تهیه تعمیر و نگهداری است که به الماس سنگ زنی که پیمانکار را برای نگهداری و ساخت و ساز وارد کرده است ، فراهم می کند.
ADOT معتقد است که زمان آن رسیده است که قدم بعدی را برداشته و قصد دارد یک پروژه بزرگتر الماس را در SR 202 در فوریه 2020 شروع کند. این پروژه شامل یک بخش چهار مایل به طول چهار خطه ، از جمله بخش های شیب دار است. این منطقه برای استفاده از لودر برای از بین بردن آسفالت بسیار بزرگ بود ، بنابراین از یک دستگاه فرز استفاده می شد. این بخش نوارهایی را در آسفالت لاستیکی برای پیمانکار فرز برای استفاده به عنوان راهنما در طی مراحل فرز کاهش می دهد. با آسانتر کردن اپراتور سطح PCC در زیر پوشش ، می توان تجهیزات فرز را تنظیم کرد و به بتن زیرین آسیب می رساند. سطح نهایی الماس SR 202 با تمام استانداردهای ADOT مطابقت دارد-این ساکت ، صاف و جذاب و جذاب برای سطوح آسفالت است ، ارزش IRI در دهه های 1920 و 1930 بسیار مطلوب بود. این خصوصیات نویز قابل مقایسه را می توان بدست آورد زیرا اگرچه روسازی جدید AR-ACFC حدود 5 دسی بل ساکت تر از زمین الماس است ، هنگامی که از روسازی AR-ACFC به مدت 5 تا 9 سال استفاده می شود ، نتایج اندازه گیری آن قابل مقایسه یا بالاتر از سطح DB است. نه تنها سطح نویز زمین جدید الماس SR 202 برای رانندگان بسیار پایین است ، بلکه پیاده رو نیز در جوامع اطراف نویز کمتری ایجاد می کند.
موفقیت پروژه های اولیه آنها باعث شد ADOT سه پروژه آزمایشی دیگر الماس را آغاز کند. سنگ زنی الماس از آزادراه قیمت حلقه 101 به پایان رسیده است. سنگ زنی الماس از آزادراه Loop 101 Pima در اوایل سال 2021 انجام خواهد شد و پیش بینی می شود ساخت حلقه 101 I-17 تا 75 در 5 سال آینده انجام شود. ADOT عملکرد همه موارد را برای بررسی پشتیبانی از اتصالات ، خواه بتن از بین برده و حفظ کیفیت صدا و سواری را ردیابی می کند.
اگرچه همه پروژه های آزمایشی به پایان نرسیده اند ، داده های جمع آوری شده تاکنون توجه به سنگ زنی الماس را به عنوان جایگزینی برای سنگ زنی استاندارد و پر کردن توجیه می کند. نتایج اولیه تحقیقات هزینه نشان می دهد که پس انداز مرتبط با استفاده از روسازی بتونی و سنگ زنی الماس برای بهینه سازی ظاهر ، صافی و صدا می تواند هزینه های نگهداری را تا 3.9 میلیارد دلار در طی یک دوره 30 ساله کاهش دهد.
با استفاده از آسفالت بتونی موجود در ققنوس ، نه تنها بودجه تعمیر و نگهداری قابل افزایش است و جاده های بیشتری در شرایط خوبی نگهداری می شوند ، بلکه دوام بتن تضمین می کند که اختلالات مربوط به نگهداری جاده به حداقل می رسد. از همه مهمتر ، مردم قادر خواهند بود از یک سطح رانندگی صاف و آرام لذت ببرند.
رندی اورت یک مدیر ارشد گروه حمل و نقل در مرکز آریزونا است.
IGGA یک انجمن تجارت غیر انتفاعی است که در سال 1972 توسط گروهی از متخصصان اختصاصی صنعت تأسیس شده است ، که به توسعه فرآیندهای سنگ زنی الماس و شیار برای سطوح بتونی سیمان پورتلند و آسفالت اختصاص یافته است. در سال 1995 ، IGGA به وابسته انجمن روسازی بتن آمریکایی (ACPA) پیوست و مشارکت حفاظت از روسازی بتونی IGGA/ACPA امروز را تشکیل داد (IGGA/ACPA CP3). امروز ، این همکاری یک رهبر منبع فنی و صنعت در بازاریابی جهانی سطوح روسازی بهینه شده ، تعمیر پیاده رو بتونی و محافظت از روسازی است. مأموریت IGGA تبدیل شدن به فناوری پیشرو و منبع ارتقاء برای پذیرش و استفاده صحیح از سنگ زنی الماس و شیار و همچنین حفظ و ترمیم PCC است.