โครงการนำร่องของการบดเพชรเพื่อป้องกันทางเท้าคอนกรีตของทางหลวงฟีนิกซ์

การกลับมาที่ทางหลวงแอริโซนาไปยังคอนกรีตปูนซีเมนต์พอร์ตแลนด์อาจพิสูจน์ได้ว่าประโยชน์ของการใช้การบดเพชรเป็นทางเลือกในการบดและการเติมมาตรฐาน แนวโน้มแสดงให้เห็นว่าในระยะเวลา 30 ปีค่าบำรุงรักษาจะลดลง 3.9 พันล้านเหรียญสหรัฐ
บทความนี้มีพื้นฐานมาจากการสัมมนาทางเว็บที่จัดขึ้นครั้งแรกในระหว่างการประชุมทางเทคนิคระหว่างประเทศร่องและการบด (IGGA) ในเดือนธันวาคม 2563 ดูตัวอย่างเต็มรูปแบบด้านล่าง
ผู้อยู่อาศัยในพื้นที่ฟีนิกซ์ต้องการถนนที่ราบรื่นสวยงามและเงียบสงบ อย่างไรก็ตามเนื่องจากการเติบโตของประชากรระเบิดในพื้นที่และเงินทุนไม่เพียงพอที่จะรักษาสภาพถนนในพื้นที่ได้ลดลงในทศวรรษที่ผ่านมา Arizona Department of Transportation (ADOT) กำลังศึกษาโซลูชั่นสร้างสรรค์เพื่อรักษาเครือข่ายทางหลวงและจัดหาประเภทของถนนที่ประชาชนคาดหวัง
ฟีนิกซ์เป็นเมืองที่มีประชากรมากที่สุดเป็นอันดับห้าในสหรัฐอเมริกาและยังคงเติบโต เครือข่ายถนนและสะพาน 435 ไมล์ของเมืองได้รับการดูแลโดยพื้นที่กลางของรัฐแอริโซนา (ADOT) พื้นที่ส่วนใหญ่ประกอบด้วยทางหลวงสี่เลนพร้อมเลนยานพาหนะสูง (HOV) ด้วยงบประมาณการก่อสร้าง 500 ล้านเหรียญสหรัฐต่อปีโดยทั่วไปแล้วภูมิภาคนี้จะดำเนินโครงการก่อสร้าง 20 ถึง 25 โครงการบนเครือข่ายถนนที่มีการจราจรสูงในแต่ละปี
แอริโซนาใช้ทางเท้าคอนกรีตมาตั้งแต่ปี ค.ศ. 1920 คอนกรีตสามารถใช้มานานหลายทศวรรษและต้องการการบำรุงรักษาทุก ๆ 20-25 ปี สำหรับแอริโซนาประสบการณ์ที่ประสบความสำเร็จ 40 ปีเปิดใช้งานได้ในระหว่างการก่อสร้างทางหลวงสายสำคัญของรัฐในปี 1960 ในเวลานั้นการปูถนนด้วยคอนกรีตหมายถึงการแลกเปลี่ยนในแง่ของเสียงรบกวนบนท้องถนน ในช่วงเวลานี้พื้นผิวคอนกรีตจะเสร็จสิ้นโดยการทำสีเล็ก ๆ (ดึงคราดโลหะบนพื้นผิวคอนกรีตตั้งฉากกับการไหลของการจราจร) และยางที่ขับรถบนคอนกรีตกระป๋องจะทำให้เกิดเสียงดังและสอดคล้องกัน ในปี 2003 เพื่อแก้ปัญหาเสียงรบกวน 1-in เลเยอร์แรงเสียดทานยางยางมะตอย (AR-ACFC) ถูกนำไปใช้ที่ด้านบนของคอนกรีตปูนซีเมนต์ปอร์ตแลนด์ (PCC) สิ่งนี้ให้รูปลักษณ์ที่สอดคล้องกันเสียงที่เงียบสงบและการเดินทางที่สะดวกสบาย อย่างไรก็ตามการรักษาพื้นผิวของ AR-ACFC ได้พิสูจน์แล้วว่าเป็นความท้าทาย
ชีวิตการออกแบบของ AR-ACFC คือประมาณ 10 ปี ทางหลวงของแอริโซนาเกินกว่าชีวิตการออกแบบของพวกเขาและอายุมากขึ้น การแบ่งชั้นและปัญหาที่เกี่ยวข้องก่อให้เกิดปัญหาสำหรับผู้ขับขี่และกระทรวงคมนาคม แม้ว่าการ delamination มักจะส่งผลให้สูญเสียความลึกของถนนประมาณ 1 นิ้ว (เนื่องจากยางมะตอยหนาขนาด 1 นิ้วได้แยกออกจากคอนกรีตด้านล่าง) ปัญหา.
หลังจากทดสอบการบดเพชรพื้นผิวคอนกรีตรุ่นต่อไปและการตกแต่งพื้นผิวคอนกรีตด้วยเครื่องบดสลิปหรือ micromilling ADOT ระบุว่าพื้นผิวตามยาวที่ได้จากการบดเพชรให้รูปลักษณ์ที่น่าพอใจและประสิทธิภาพการขับขี่ที่ดี ) และการปล่อยเสียงรบกวนต่ำ Randy Everett และ Arizona กรมการขนส่ง
แอริโซนาใช้ดัชนีความหยาบระหว่างประเทศ (IRI) เพื่อวัดสภาพถนนและจำนวนได้ลดลง (IRI เป็นข้อมูลทางสถิติที่หยาบกร้านซึ่งเกือบจะใช้ในระดับสากลโดยสถาบันระดับชาติเป็นตัวบ่งชี้ประสิทธิภาพของระบบการจัดการทางเท้าของพวกเขาเท่าใดค่าที่ลดลงความหยาบที่เล็กลงซึ่งเป็นที่ต้องการ) จากการวัด IRI ที่ดำเนินการในปี 2010 พบว่า 72% ของทางหลวงระหว่างรัฐในภูมิภาคอยู่ในสภาพดี ภายในปี 2561 สัดส่วนนี้ลดลงเหลือ 53% เส้นทางระบบทางหลวงแห่งชาติยังแสดงแนวโน้มลดลง การวัดในปี 2010 แสดงให้เห็นว่า 68% ของถนนอยู่ในสภาพดี ภายในปี 2561 ตัวเลขนี้ลดลงเหลือ 35%
เมื่อค่าใช้จ่ายเพิ่มขึ้น - และงบประมาณไม่สามารถรักษาได้ - ในเดือนเมษายน 2019 ADOT เริ่มมองหาตัวเลือกการจัดเก็บที่ดีกว่าในกล่องเครื่องมือก่อนหน้า สำหรับทางเท้าที่ยังคงอยู่ในสภาพดีภายในระยะเวลา 10 ถึง 15 ปีของหน้าต่างการออกแบบและมีความสำคัญมากขึ้นเรื่อย ๆ สำหรับแผนกที่จะรักษาทางเท้าที่มีอยู่ในสภาพที่ดีรวมถึงการปิดผนึกรอยแตกการปิดผนึกสเปรย์ (ใช้บาง ๆ เลเยอร์ของแสง, อิมัลชันแอสฟัลต์ที่แข็งตัวช้า) หรือซ่อมแซมหลุมบ่อแต่ละตัว สำหรับทางเท้าที่เกินอายุการใช้งานหนึ่งตัวเลือกคือการบดแอสฟัลต์ที่เสื่อมสภาพและวางทับยางมะตอยใหม่ อย่างไรก็ตามเนื่องจากขอบเขตของพื้นที่ที่ต้องซ่อมแซมสิ่งนี้พิสูจน์ได้ว่ามีราคาแพงเกินไป อุปสรรคอีกประการหนึ่งสำหรับการแก้ปัญหาใด ๆ ที่ต้องใช้การบดซ้ำของพื้นผิวแอสฟัลต์คืออุปกรณ์บดจะส่งผลกระทบอย่างหลีกเลี่ยงไม่ได้และสร้างความเสียหายให้กับคอนกรีตพื้นฐานและการสูญเสียวัสดุคอนกรีตที่ข้อต่อนั้นร้ายแรงเป็นพิเศษ
จะเกิดอะไรขึ้นถ้าแอริโซนากลับไปที่พื้นผิว PCC ดั้งเดิม? ADOT รู้ว่าทางหลวงคอนกรีตในรัฐได้รับการออกแบบมาเพื่อให้ความเสถียรของโครงสร้างที่ยาวนาน กรมตระหนักว่าหากพวกเขาสามารถใช้ PCC พื้นฐานเพื่อปรับปรุงพื้นผิวที่มีฟันเดิมเพื่อสร้างถนนที่เงียบและขี่ได้ถนนที่ซ่อมแซมอาจใช้เวลานานขึ้นและต้องการการบำรุงรักษา นอกจากนี้ยังน้อยกว่าแอสฟัลต์
ในฐานะที่เป็นส่วนหนึ่งของโครงการใน SR 101 ทางเหนือของฟีนิกซ์ชั้น AR-ACFC ได้ถูกลบออกดังนั้น ADOT จึงติดตั้งสี่ส่วนทดสอบเพื่อสำรวจโซลูชั่นในอนาคตที่จะใช้คอนกรีตที่มีอยู่ในขณะที่ทำให้มั่นใจได้ว่าการขี่ที่เงียบสงบและลักษณะถนนที่ดี แผนกตรวจสอบการบดเพชรและพื้นผิวคอนกรีตรุ่นต่อไป (NGCS) พื้นผิวที่มีโปรไฟล์ดินที่ควบคุมและพื้นผิวเชิงลบโดยรวมหรือลงซึ่งได้รับการพัฒนาเป็นทางเท้าคอนกรีตที่มีสัญญาณรบกวนต่ำโดยเฉพาะ ADOT กำลังพิจารณาการใช้เครื่องบดแบบเลื่อน (กระบวนการที่เครื่องจักรจะนำแบริ่งลูกบอลไปยังพื้นผิวถนนเพื่อปรับปรุงลักษณะแรงเสียดทาน) หรือการขุดขนาดเล็กเพื่อให้พื้นผิวคอนกรีตจบ หลังจากการทดสอบแต่ละวิธี ADOT ระบุว่าพื้นผิวตามยาวที่ได้จากการบดเพชรให้รูปลักษณ์ที่น่าพอใจและประสบการณ์การขี่ที่ดี (ตามที่ระบุโดยค่า IRI ต่ำ) และเสียงรบกวนต่ำ กระบวนการบดเพชรได้พิสูจน์แล้วว่าอ่อนโยนพอที่จะปกป้องพื้นที่คอนกรีตโดยเฉพาะรอบข้อต่อซึ่งก่อนหน้านี้ได้รับความเสียหายจากการกัด การบดเพชรยังเป็นวิธีแก้ปัญหาที่คุ้มค่า
ในเดือนพฤษภาคม 2562 ADOT ตัดสินใจที่จะบดเพชรส่วนเล็ก ๆ ของ SR 202 ที่ตั้งอยู่ในพื้นที่ภาคใต้ของฟีนิกซ์ ถนน AR-ACFC อายุ 15 ปีนั้นหลวมและเลเยอร์หินที่หลวมถูกโยนลงบนกระจกหน้ารถและผู้ขับขี่บ่นเกี่ยวกับกระจกหน้ารถที่ได้รับความเสียหายจากการบินหินทุกวัน สัดส่วนของการเรียกร้องการสูญเสียในภูมิภาคนี้สูงกว่าในภูมิภาคอื่น ๆ ของประเทศ ทางเท้าก็มีเสียงดังมากและยากที่จะขับรถ ADOT เลือกเสร็จสิ้นการเสร็จสิ้นเพชรสำหรับสองเลนขวามือตาม SR 202 ครึ่งไมล์ พวกเขาใช้ถังโหลดเพื่อลบเลเยอร์ AR-ACFC ที่มีอยู่โดยไม่ทำลายคอนกรีตด้านล่าง แผนกประสบความสำเร็จในการทดสอบวิธีนี้ในเดือนเมษายนเมื่อพวกเขาระดมสมองวิธีกลับไปที่ถนน PCC หลังจากโครงการเสร็จสิ้นตัวแทน ADOT สังเกตว่าคนขับจะย้ายจากเลน AR-ACFC ไปยังเลนคอนกรีต Diamond Ground เพื่อสัมผัสกับการขับขี่ที่ดีขึ้นและลักษณะเสียง
แม้ว่าโครงการนำร่องทั้งหมดจะเสร็จสมบูรณ์ แต่การค้นพบเบื้องต้นเกี่ยวกับค่าใช้จ่ายบ่งชี้ว่าการออมที่เกี่ยวข้องกับการใช้ทางเท้าคอนกรีตและการบดเพชรเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพการปรากฏตัวความราบรื่นและเสียงสามารถลดการบำรุงรักษาได้มากถึง 3.9 พันล้านเหรียญสหรัฐ ตลอดระยะเวลา 30 ปี Randy Everett และกรมการขนส่งแอริโซนา
ในช่วงเวลานี้สมาคมรัฐบาล Maricopa (MAG) ได้ออกรายงานการประเมินเสียงรบกวนทางหลวงในท้องถิ่นและความสามารถในการขับขี่ รายงานรับทราบถึงความยากลำบากในการบำรุงรักษาเครือข่ายถนนและมุ่งเน้นไปที่ลักษณะทางเสียงของถนน ข้อสรุปที่สำคัญคือเนื่องจากข้อได้เปรียบด้านเสียงของ AR-ACFC หายไปอย่างรวดเร็ว“ ควรพิจารณาการรักษาพื้นดิน Diamond แทนการซ้อนทับยางมะตอยยาง” การพัฒนาพร้อมกันอีกประการหนึ่งคือสัญญาการจัดซื้อจัดจ้างการบำรุงรักษาที่ช่วยให้เพชรบดผู้รับเหมาได้รับการบำรุงรักษาและการก่อสร้าง
ADOT เชื่อว่าถึงเวลาแล้วที่จะต้องดำเนินการขั้นตอนต่อไปและวางแผนที่จะเริ่มโครงการบดเพชรขนาดใหญ่ใน SR 202 ในเดือนกุมภาพันธ์ 2563 โครงการครอบคลุมส่วนยาวสี่ไมล์ยาวสี่เลนรวมถึงส่วนที่ลาดชัน พื้นที่มีขนาดใหญ่เกินไปที่จะใช้ตัวโหลดเพื่อถอดยางมะตอยออกดังนั้นจึงใช้เครื่องกัด แผนกตัดแถบในยางมะตอยสำหรับผู้รับเหมามิลลิ่งเพื่อใช้เป็นแนวทางในระหว่างกระบวนการกัด ด้วยการทำให้ผู้ปฏิบัติงานมองเห็นพื้นผิว PCC ได้ง่ายขึ้นภายใต้ฝาครอบอุปกรณ์การกัดสามารถปรับและสร้างความเสียหายให้กับคอนกรีตพื้นฐานสามารถลดลงได้ พื้นผิวเพชร-พื้นดินสุดท้ายของ SR 202 ตรงกับมาตรฐาน ADOT ทั้งหมด-มันเงียบสงบและน่าดึงดูดใจกับพื้นผิวแอสฟัลต์ค่า IRI นั้นเป็นที่นิยมมากในช่วงทศวรรษที่ 1920 และ 1930 ลักษณะเสียงรบกวนที่เปรียบเทียบได้เหล่านี้สามารถรับได้เพราะแม้ว่าทางเท้า AR-ACFC ใหม่นั้นเงียบกว่า 5 dB กว่าพื้นดินเพชรเมื่อใช้ทางเท้า AR-ACFC เป็นเวลา 5 ถึง 9 ปีผลการวัดจะเทียบเคียงได้หรือสูงกว่าระดับ DB ไม่เพียง แต่ระดับเสียงรบกวนของ SR 202 Diamond Ground ต่ำมากสำหรับผู้ขับขี่ แต่ทางเท้ายังสร้างเสียงรบกวนน้อยลงในชุมชนใกล้เคียง
ความสำเร็จของโครงการเริ่มต้นของพวกเขากระตุ้นให้ ADOT เริ่มโครงการนำร่อง Diamond Grinding อีกสามโครงการ การบดเพชรของลูป 101 ราคาฟรีเวย์เสร็จสมบูรณ์แล้ว การบดเพชรของ Loop 101 Pima Freeway จะดำเนินการในต้นปี 2564 และคาดว่าจะมีการก่อสร้าง Loop 101 I-17 ถึง 75th Avenue ในอีกห้าปีข้างหน้า ADOT จะติดตามประสิทธิภาพของรายการทั้งหมดเพื่อตรวจสอบการสนับสนุนข้อต่อไม่ว่าคอนกรีตจะลอกออกและการบำรุงรักษาคุณภาพเสียงและการขับขี่
แม้ว่าโครงการนำร่องทั้งหมดจะไม่เสร็จสมบูรณ์ แต่ข้อมูลที่รวบรวมได้จนถึงขณะนี้เป็นการพิจารณาถึงการพิจารณาการบดเพชรเป็นทางเลือกแทนการบดและการเติมมาตรฐาน ผลลัพธ์เบื้องต้นของการตรวจสอบต้นทุนแสดงให้เห็นว่าการออมที่เกี่ยวข้องกับการใช้ทางเท้าคอนกรีตและการบดเพชรเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพการปรากฏความราบรื่นและเสียงสามารถลดค่าใช้จ่ายในการบำรุงรักษาได้สูงถึง 3.9 พันล้านดอลลาร์ในระยะเวลา 30 ปี
ด้วยการใช้ทางเท้าคอนกรีตที่มีอยู่ในฟีนิกซ์ไม่เพียง แต่งบประมาณการบำรุงรักษาสามารถขยายได้และถนนอื่น ๆ จะถูกเก็บไว้ในสภาพที่ดี แต่ความทนทานของคอนกรีตทำให้มั่นใจได้ว่าการหยุดชะงักที่เกี่ยวข้องกับการบำรุงรักษาถนนจะลดลง สิ่งสำคัญที่สุดคือประชาชนจะสามารถเพลิดเพลินไปกับพื้นผิวการขับขี่ที่ราบรื่นและเงียบสงบ
Randy Everett เป็นผู้ดูแลแผนกอาวุโสของกรมการขนส่งใน Central Arizona
IGGA เป็นสมาคมการค้าที่ไม่แสวงหาผลกำไรซึ่งก่อตั้งขึ้นในปี 2515 โดยกลุ่มผู้เชี่ยวชาญในอุตสาหกรรมที่อุทิศตนเพื่อการพัฒนาของการบดเพชรและกระบวนการร่องสำหรับพื้นผิวคอนกรีตปูนซีเมนต์ปอร์ตแลนด์และแอสฟัลต์ ในปี 1995 IgGA เข้าร่วม บริษัท ในเครือของ American Concrete Pavement Association (ACPA) ซึ่งก่อตัวเป็นหุ้นส่วนการป้องกันทางเท้าคอนกรีต IgGA/ACPA ของวันนี้ (IGGA/ACPA CP3) วันนี้ความร่วมมือครั้งนี้เป็นทรัพยากรทางเทคนิคและผู้นำอุตสาหกรรมในการตลาดระดับโลกของพื้นผิวทางเท้าที่ได้รับการปรับปรุงการซ่อมแซมทางเท้าคอนกรีตและการป้องกันทางเท้า ภารกิจของ Igga คือการเป็นแหล่งเทคโนโลยีชั้นนำและทรัพยากรการส่งเสริมการขายสำหรับการยอมรับและการใช้งานการบดเพชรและการร่องรวมอย่างถูกต้องรวมถึงการอนุรักษ์และการฟื้นฟู PCC