Návrat arizonské dálnice k portlandskému cementovému betonu by mohl prokázat výhodu použití diamantového broušení jako alternativy ke standardnímu broušení a tmelení. Výhled ukazuje, že během 30 let se náklady na údržbu sníží o 3,9 miliardy USD.
Tento článek vychází z webináře, který se původně konal během technické konference Mezinárodní asociace pro zapichování a broušení (IGGA) v prosinci 2020. Celou ukázku si můžete prohlédnout níže.
Obyvatelé oblasti Phoenixu chtějí hladké, krásné a klidné silnice. Kvůli prudkému růstu populace v oblasti a nedostatku finančních prostředků na udržení potřebného tempa se však stav silnic v oblasti v posledním desetiletí zhoršuje. Arizonské ministerstvo dopravy (ADOT) studuje kreativní řešení pro údržbu své dálniční sítě a zajištění typů silnic, které veřejnost očekává.
Phoenix je pátým nejlidnatějším městem ve Spojených státech a stále se rozrůstá. 795 kilometrů dlouhou síť silnic a mostů ve městě spravuje centrální oblast Arizonského ministerstva dopravy (ADOT), z níž většinu tvoří čtyřproudé dálnice s dalšími pruhy pro vozidla s vysokým provozem (HOV). S rozpočtem na výstavbu 500 milionů USD ročně se v regionu obvykle realizuje 20 až 25 stavebních projektů na silniční síti s vysokým provozem ročně.
Arizona používá betonové vozovky od 20. let 20. století. Beton lze používat po celá desetiletí a údržbu vyžaduje pouze každých 20–25 let. V Arizoně umožnilo 40 let úspěšných zkušeností jeho použití při výstavbě hlavních státních dálnic v 60. letech 20. století. V té době znamenalo pokládka silnic betonem kompromis, pokud jde o hluk z vozovky. Během tohoto období se betonový povrch upravuje cínováním (tažením kovových hrábí po betonovém povrchu kolmo k proudu dopravy) a pneumatiky jedoucí po cínovaném betonu vydávají hlučný, souvislý zvuk. V roce 2003 byla za účelem vyřešení problému s hlukem nanesena na portlandský cementový beton (PCC) 2,5 cm silná asfaltová pryžová třecí vrstva (AR-ACFC). To zajišťuje konzistentní vzhled, tichý zvuk a pohodlnou jízdu. Zachování povrchu AR-ACFC se však ukázalo jako náročné.
Projektovaná životnost AR-ACFC je přibližně 10 let. Arizonské dálnice nyní překročily svou projektovanou životnost a stárnou. Stratifikace a související problémy představují problémy pro řidiče i ministerstvo dopravy. Ačkoli delaminace obvykle vede ke ztrátě pouze asi 2,5 cm hloubky vozovky (protože 2,5 cm silný gumový asfalt se oddělil od betonu pod ním), místo delaminace je cestující veřejností považováno za výmol a je považováno za vážný problém.
Po testování diamantového broušení betonových povrchů nové generace a konečné úpravy betonového povrchu bruskou na kluzné kotouči nebo mikrofrézováním společnost ADOT zjistila, že podélná textura získaná diamantovým broušením poskytuje příjemný manšestrový vzhled a dobrý jízdní výkon (jak ukazují nízká čísla IRI) a nízké emise hluku. Randy Everett a Arizonské ministerstvo dopravy
Arizona používá k měření stavu vozovek Mezinárodní index drsnosti (IRI) a toto číslo klesá. (IRI je druh statistického údaje o drsnosti, který je téměř univerzálně používán národními institucemi jako ukazatel výkonnosti jejich systémů správy vozovek. Čím nižší hodnota, tím menší drsnost, což je žádoucí). Podle měření IRI provedených v roce 2010 je 72 % mezistátních dálnic v regionu v dobrém stavu. Do roku 2018 tento podíl klesl na 53 %. Trasy národního dálničního systému také vykazují klesající trend. Měření v roce 2010 ukázala, že 68 % silnic je v dobrém stavu. Do roku 2018 toto číslo kleslo na 35 %.
Vzhledem k nárůstu nákladů – a rozpočet s tím nemohl držet krok – začal ADOT v dubnu 2019 hledat lepší možnosti skladování než v předchozí sadě nástrojů. Pro vozovky, které jsou stále v dobrém stavu v rámci 10 až 15leté projektované životnosti – a pro ministerstvo je stále důležitější udržovat stávající vozovku v dobrém stavu – patří mezi možnosti utěsnění trhlin, utěsnění nástřikem (nanesení tenké vrstvy lehké, pomalu tuhnoucí asfaltové emulze) nebo oprava jednotlivých výmolů. U vozovek, které překračují projektovanou životnost, je jednou z možností obroušení poškozeného asfaltu a položení nové gumoasfaltové vrstvy. Vzhledem k rozsahu opravované plochy se však ukazuje jako příliš nákladné. Další překážkou jakéhokoli řešení, které vyžaduje opakované broušení asfaltového povrchu, je to, že brusné zařízení nevyhnutelně ovlivní a poškodí podkladový beton a ztráta betonového materiálu ve spojích je obzvláště závažná.
Co by se stalo, kdyby se Arizona vrátila k původnímu povrchu PCC? Ministerstvo dopravy Arizony ví, že betonové dálnice ve státě jsou navrženy tak, aby poskytovaly dlouhodobou strukturální stabilitu. Ministerstvo si uvědomilo, že pokud by mohlo použít podkladový PCC ke zlepšení jeho původního ozubeného povrchu a vytvořit tak tichou a pohodlnou silnici, opravená silnice by mohla vydržet déle a vyžadovat údržbu. Je také mnohem levnější než asfalt.
V rámci projektu na SR 101 severně od Phoenixu byla odstraněna vrstva AR-ACFC, takže ADOT instaloval čtyři zkušební úseky, aby prozkoumal budoucí řešení, která využijí stávající beton a zároveň zajistí hladkost, tichou jízdu a dobrý vzhled vozovky. Oddělení přezkoumalo diamantové broušení a betonový povrch nové generace (NGCS), texturu s kontrolovaným půdním profilem a celkově negativní nebo klesající texturou, která byla vyvinuta jako obzvláště tichý betonový povrch. ADOT také zvažuje použití posuvné brusky (proces, při kterém stroj vede kuličková ložiska k povrchu vozovky pro zlepšení třecích vlastností) nebo mikrofrézování pro konečnou úpravu betonového povrchu. Po testování každé metody ADOT zjistil, že podélná textura získaná diamantovým broušením poskytuje příjemný manšestrový vzhled a také dobrý zážitek z jízdy (jak ukazuje nízká hodnota IRI) a nízkou hlučnost. Proces diamantového broušení se také ukázal jako dostatečně šetrný k ochraně betonových ploch, zejména kolem spár, které byly dříve poškozeny frézováním. Diamantové broušení je také nákladově efektivním řešením.
V květnu 2019 se ADOT rozhodl pro diamantové broušení malého úseku silnice SR 202, který se nachází v jižní části Phoenixu. Patnáct let stará silnice AR-ACFC byla tak uvolněná a vrstvená, že na čelní sklo dopadaly uvolněné kameny a řidiči si každý den stěžovali na poškození čelního skla odlétajícími kameny. Podíl škodních událostí v tomto regionu je vyšší než v jiných regionech země. Chodník je také velmi hlučný a obtížně se na něm jezdí. ADOT zvolil diamantové broušení pro dva pravé jízdní pruhy podél silnice SR 202 v délce půl míle. K odstranění stávající vrstvy AR-ACFC bez poškození betonu pod ní použili lžíci nakladače. Oddělení tuto metodu úspěšně otestovalo v dubnu, když brainstormingovalo způsoby, jak se vrátit na silnici PCC. Po dokončení projektu si zástupce ADOT všiml, že řidič přesouvá z pruhu AR-ACFC do diamantově broušeného betonového pruhu, aby si užil lepší jízdní a zvukové vlastnosti.
Ačkoli ne všechny pilotní projekty byly dokončeny, předběžné zjištění o nákladech naznačují, že úspory spojené s použitím betonové vozovky a diamantového broušení pro optimalizaci vzhledu, hladkosti a zvuku by mohly snížit náklady na údržbu až o 3,9 miliardy dolarů ročně. Během 30 let. Randy Everett a Arizonské ministerstvo dopravy
Přibližně v této době vydala Asociace samospráv Maricopy (MAG) zprávu hodnotící hluk a sjízdnost místních dálnic. Zpráva uznává obtížnost údržby silniční sítě a zaměřuje se na hlukové charakteristiky silnice. Klíčovým závěrem je, že vzhledem k tomu, že hluková výhoda AR-ACFC mizí tak rychle, „měla by se místo gumoasfaltové vrstvy zvážit diamantová úprava podkladu“. Dalším souběžným vývojem je smlouva o zadávání veřejných zakázek na údržbu, která umožňuje broušení diamantů. Pro údržbu a stavební práce byl přiveden dodavatel.
Společnost ADOT se domnívá, že je čas udělat další krok, a v únoru 2020 plánuje zahájit rozsáhlejší projekt diamantového broušení na SR 202. Projekt zahrnuje šestimílový úsek o šířce čtyř pruhů, včetně svažitých úseků. Plocha byla příliš velká na to, aby se na ní dal použít nakladač k odstranění asfaltu, proto byla použita fréza. Oddělení řeže pásy z gumoasfaltu, které frézovací firma používá jako vodítko během frézování. Díky tomu, že obsluze usnadňuje viditelnost povrchu PCC pod krytem, lze frézovací zařízení seřídit a minimalizovat poškození podkladového betonu. Konečný diamantově broušený povrch SR 202 splňuje všechny standardy ADOT – je tichý, hladký a atraktivní – ve srovnání s asfaltovými povrchy byla hodnota IRI ve 20. a 30. letech 20. století velmi příznivá. Těchto srovnatelných hlukových charakteristik lze dosáhnout, protože ačkoli je nový povrch AR-ACFC asi o 5 dB tišší než diamantově broušený, při 5 až 9 letech používání povrchu AR-ACFC jsou jeho výsledky měření srovnatelné nebo vyšší než hladina v dB. Nejenže je hladina hluku nového diamantového pole SR 202 pro řidiče velmi nízká, ale chodník také generuje méně hluku v okolních obcích.
Úspěch jejich prvních projektů podnítil společnost ADOT k zahájení tří dalších pilotních projektů diamantového broušení. Diamantové broušení dálnice Loop 101 Price Freeway bylo dokončeno. Diamantové broušení dálnice Loop 101 Pima Freeway bude provedeno začátkem roku 2021 a výstavba dálnice Loop 101 I-17 až 75th Avenue se očekává v příštích pěti letech. Společnost ADOT bude sledovat výkon všech položek, aby zkontrolovala podepření spojů, zda se beton odlupuje a zachování zvuku a jízdních vlastností.
Ačkoli ne všechny pilotní projekty byly dokončeny, dosud shromážděná data ospravedlňují zvážení diamantového broušení jako alternativy ke standardnímu broušení a tmelení. Předběžné výsledky šetření nákladů ukazují, že úspory spojené s použitím betonové vozovky a diamantového broušení k optimalizaci vzhledu, hladkosti a zvuku mohou snížit náklady na údržbu až o 3,9 miliardy dolarů během 30 let.
Použitím stávajícího betonového povrchu ve Phoenixu lze nejen prodloužit rozpočet na údržbu a udržet více silnic v dobrém stavu, ale trvanlivost betonu zajišťuje minimalizaci narušení provozu souvisejících s údržbou silnic. A co je nejdůležitější, veřejnost si bude moci užívat hladkého a tichého povrchu pro jízdu.
Randy Everett je vedoucím administrátorem oddělení pro Ministerstvo dopravy ve střední Arizoně.
IGGA je nezisková obchodní asociace založená v roce 1972 skupinou oddaných odborníků z oboru, kteří se věnují vývoji procesů diamantového broušení a drážkování pro portlandský cementový beton a asfaltové povrchy. V roce 1995 se IGGA připojila k pobočce Americké asociace pro betonové vozovky (ACPA) a vytvořila tak dnešní Partnerství IGGA/ACPA pro ochranu betonových vozovek (IGGA/ACPA CP3). Dnes je toto partnerství technickým zdrojem a lídrem v oboru v globálním marketingu optimalizovaných povrchů vozovek, oprav betonových vozovek a ochrany vozovek. Posláním IGGA je stát se předním technologickým a propagačním zdrojem pro přijetí a správné používání diamantového broušení a drážkování, jakož i pro konzervaci a restaurování PCC.
Čas zveřejnění: 8. září 2021