مشروع تجريبي لطحن الماس لحماية الرصيف الخرساني للطريق السريع فينيكس

إن إعادة طريق أريزونا السريع إلى بورتلاند للخرسانة قد يثبت فقط الاستفادة من استخدام طحن الماس كبديل للطحن والملء القياسي. تُظهر التوقعات أنه على مدار 30 عامًا ، سيتم تخفيض تكاليف الصيانة بمقدار 3.9 مليار دولار أمريكي.
تعتمد هذه المقالة على ندوة عبر الإنترنت التي عقدت في الأصل خلال المؤتمر الفني الدولي لجمعية الحدود والطحن (IgGA) في ديسمبر 2020. شاهد العرض التوضيحي الكامل أدناه.
يريد السكان في منطقة فينيكس طرقًا ناعمة وجميلة وهادئة. ومع ذلك ، نظرًا للنمو السكاني المتفجر في المنطقة وعدم كفاية الأموال التي يجب مواكتها ، فإن ظروف الطريق في المنطقة تنخفض في العقد الماضي. تدرس وزارة النقل في ولاية أريزونا (ADOT) الحلول الإبداعية للحفاظ على شبكة الطرق السريعة وتوفير أنواع الطرق التي يتوقعها الجمهور.
Phoenix هي خامس أكثر المدينة اكتظاظا بالسكان في الولايات المتحدة ، وما زالت تنمو. تتم الحفاظ على شبكة الطرق والجسور التي يبلغ طولها 435 ميلًا في المدينة من قبل المنطقة المركزية لوزارة النقل في أريزونا (ADOT) ، والتي يتكون معظمها من الطرق السريعة ذات الأربعة حارات مع ممرات إضافية ذات مركبة عالية في المركبة (HOV). مع ميزانية بناء تبلغ 500 مليون دولار أمريكي سنويًا ، تقوم المنطقة عادةً بتنفيذ 20 إلى 25 مشروعًا للبناء على شبكة طرق عالية المرور كل عام.
تستخدم أريزونا أرصفة ملموسة منذ عشرينيات القرن العشرين. يمكن استخدام الخرسانة لعقود من الزمن وتحتاج فقط إلى الصيانة كل 20-25 سنة. بالنسبة لأريزونا ، مكّنت 40 عامًا من الخبرة الناجحة لاستخدامها أثناء بناء الطرق السريعة الرئيسية في الولاية في الستينيات. في ذلك الوقت ، كان الرصف على الطريق بالخرسانة يعني إجراء مفاضلة من حيث ضوضاء الطريق. خلال هذه الفترة ، يتم الانتهاء من سطح الخرسانة عن طريق الصغار (سحب أشعل النار المعدني على سطح الخرسانة بشكل عمودي على تدفق حركة المرور) ، وإطارات القيادة على الخرسانة المعلبة ستنتج أنين صاخبة ومتماسكة. في عام 2003 ، من أجل حل مشكلة الضوضاء ، 1 في. تم تطبيق طبقة الاحتكاك المطاطية الأسفلت (AR-ACFC) على أعلى الخرسانة الأسمنتية في بورتلاند (PCC). هذا يوفر مظهرًا ثابتًا وصوتًا هادئًا وسفرًا مريحًا. ومع ذلك ، فقد أثبت الحفاظ على سطح AR-ACFC أنه يمثل تحديًا.
عمر تصميم AR-ACFC حوالي 10 سنوات. لقد تجاوزت الطرق السريعة في ولاية أريزونا حياتها التصميم وشيخوخة. التقسيم الطبقي والقضايا ذات الصلة تشكل مشاكل للسائقين ووزارة النقل. على الرغم من أن التلاشي يؤدي عادة إلى فقدان حوالي 1 بوصة من عمق الطريق (لأن الأسفلت المطاطي السميك 1 بوصة قد انفصل عن الخرسانة أدناه) ، فإن نقطة التخلص من الحفر تعتبر حفرة من قبل الجمهور المسافر ويعتبره خطيرًا مشكلة.
بعد اختبار طحن الماس ، الأسطح الخرسانية من الجيل التالي ، وإنهاء سطح الخرسانة باستخدام مطحنة الانزلاق أو micromill ) وانبعاثات الضوضاء المنخفضة. راندي إيفريت وزارة النقل أريزونا
تستخدم ولاية أريزونا مؤشر الخشونة الدولي (IRI) لقياس ظروف الطرق ، وقد انخفض العدد. (IRI هو نوع من البيانات الإحصائية للخشونة ، والتي تستخدمها المؤسسات الوطنية تقريبًا على مستوى العالم كمؤشر أداء لنظام إدارة الرصيف الخاص بها. كلما انخفضت القيمة ، كلما كانت الخشونة أصغر ، أمر مرغوب فيه). وفقًا لقياسات IRI التي أجريت في عام 2010 ، فإن 72 ٪ من الطرق السريعة بين الولايات في المنطقة في حالة جيدة. بحلول عام 2018 ، انخفضت هذه النسبة إلى 53 ٪. تُظهر طرق نظام الطرق السريعة الوطنية أيضًا اتجاهًا هبوطيًا. أظهرت القياسات في عام 2010 أن 68 ٪ من الطرق كانت في حالة جيدة. بحلول عام 2018 ، انخفض هذا الرقم إلى 35 ٪.
مع زيادة التكاليف - ولم تتمكن الميزانية من مواكبة - في أبريل 2019 ، بدأت ADOT في البحث عن خيارات تخزين أفضل من صندوق الأدوات السابق. بالنسبة للأرصفة التي لا تزال في حالة جيدة خلال نافذة عمر التصميم من 10 إلى 15 عامًا ، أصبح من المهم أكثر وأكثر أهمية بالنسبة للإدارة للحفاظ على الرصيف الحالي في حالة جيدة من ختم الكراك ، وختم الرش (تطبيق رقيقة طبقة من الضوء ، مستحلب الإسفلت ببطء) ، أو إصلاح الحفر الفردية. بالنسبة للأرصفة التي تتجاوز عمر التصميم ، يتمثل أحد الخيارات في طحن الأسفلت المتدهور ووضع تراكب إسفلت مطاطي جديد. ومع ذلك ، نظرًا لنطاق المنطقة التي تحتاج إلى إصلاح ، فإن هذا يثبت أنه مكلف للغاية. هناك عقبة أخرى أمام أي حل يتطلب طحنًا متكررًا لسطح الإسفلت هي أن معدات الطحن ستؤثر حتماً على الخرسانة الأساسية وتلفها ، وأن فقدان المواد الخرسانية في المفاصل أمر خطير بشكل خاص.
ماذا سيحدث إذا عادت أريزونا إلى سطح PCC الأصلي؟ يعرف Adot أن الطرق السريعة الخرسانية في الولاية مصممة لتوفير الاستقرار الهيكلي للحياة الطويلة. أدركت الإدارة أنه إذا كان بإمكانهم استخدام PCC الأساسي لتحسين سطحه الأصلي المسننة لتشكيل طريق هادئ وقابل للتخلي عن ، فقد يستمر الطريق الذي تم إصلاحه لفترة أطول ويتطلب صيانة. كما أنه أقل بكثير من الإسفلت.
كجزء من المشروع في 101 ريال شمال فينيكس ، تمت إزالة طبقة AR-ACFC ، لذلك قامت ADOT بتثبيت أربعة أقسام اختبار لاستكشاف الحلول المستقبلية التي ستستخدم الخرسانة الحالية مع ضمان النعومة والركوب الهادئ ومظهر الطريق الجيد. استعرض القسم طحن الماس والسطح الخرساني للجيل القادم (NGCs) ، وهو نسيج ذو ملف تربة محكم التحكم والملمس السلبي أو الهبوطي بشكل عام ، والذي تم تطويره كصهر خرساني منخفض الضوضاء بشكل خاص. تفكر ADOT أيضًا في استخدام مطحنة منزلق (عملية تقوم فيها بتوجيه محامل الكرة إلى سطح الطريق لتحسين خصائص الاحتكاك) أو الطرد الدقيق لإنهاء سطح الخرسانة. بعد اختبار كل طريقة ، قرر ADOT أن الملمس الطولي الذي تم الحصول عليه بواسطة طحن الماس يوفر مظهرًا سارًا للسرد بالإضافة إلى تجربة ركوب جيدة (كما هو موضح في قيمة IRI المنخفضة) والضوضاء المنخفضة. أثبتت عملية طحن الماس أيضًا أنها لطيفة بما يكفي لحماية المناطق الخرسانية ، وخاصة حول المفاصل ، والتي تضررت سابقًا بسبب الطحن. طحن الماس هو أيضا حل فعال من حيث التكلفة.
في مايو 2019 ، قرر Adot أن تتجه إلى قسم صغير من SR 202 في المنطقة الجنوبية من Phoenix. كان طريق AR-ACFC البالغ من العمر 15 عامًا فضفاضًا وطبقة لدرجة أن الصخور الفضفاضة ألقيت على الزجاج الأمامي ، واشتكى السائقون من تلف الزجاج الأمامي بسبب الصخور الطيران كل يوم. نسبة مطالبات الخسارة في هذه المنطقة أعلى من المناطق الأخرى في البلاد. الرصيف هو أيضا صاخبة للغاية ويصعب القيادة. اختارت Adot التشطيبات التي تم تنفيذها من الماس للمسارين اليمنى على طول 202 ريالًا على بعد نصف ميل. لقد استخدموا دلو محمل لإزالة طبقة AR-ACFC الموجودة دون إتلاف الخرسانة أدناه. اختبرت القسم هذه الطريقة بنجاح في أبريل عندما كانت تتفكر في العصف الذهني للعودة إلى طريق PCC. بعد الانتهاء من المشروع ، لاحظ ممثل ADOT أن السائق سينتقل من حارة AR-ACFC إلى حارة Diamond Ground Concrete لتجربة خصائص الركوب والصوت المحسنة.
على الرغم من أنه لم يتم إكمال جميع المشاريع التجريبية ، فإن النتائج الأولية حول التكاليف تشير إلى أن المدخرات المرتبطة باستخدام الرصيف الخرساني وطحن الماس لتحسين المظهر والنعومة والصوت يمكن أن تقلل من الصيانة بمبلغ 3.9 مليار دولار في تكلفة السنة. على مدى 30 عامًا. راندي إيفريت ووزارة النقل في أريزونا
في هذا الوقت تقريبًا ، أصدرت جمعية حكومة ماريكوبا (MAG) تقريرًا يقيم ضوضاء الطرق السريعة المحلية وقابلية القيادة. يعترف التقرير بصعوبة الحفاظ على شبكة الطرق ويركز على خصائص الضوضاء على الطريق. الاستنتاج الرئيسي هو أنه نظرًا لأن ميزة الضوضاء في AR-ACFC تختفي بهذه السرعة ، "يجب النظر في المعالجة الأرضية الماس بدلاً من تراكب الإسفلت المطاط". تطوير آخر في وقت واحد هو عقد شراء الصيانة الذي يسمح للماس طحن المقاول تم إحضاره للصيانة والبناء.
يعتقد Adot أن الوقت قد حان لاتخاذ الخطوة التالية وتخطط لبدء مشروع طحن الماس الأكبر في 202 ريال ريالسن في فبراير 2020. ويغطي المشروع قسمًا طوله أربعة أميال على مستوى أربعة ، بما في ذلك الأقسام المنحدرة. كانت المنطقة كبيرة جدًا لدرجة لا تستخدم محملًا لإزالة الإسفلت ، لذلك تم استخدام آلة الطحن. تقطع القسم شرائط في الإسفلت المطاطي لمقاول الطحن لاستخدامه كدليل أثناء عملية الطحن. من خلال تسهيل على المشغل رؤية سطح PCC أسفل الغطاء ، يمكن ضبط معدات الطحن ويمكن تقليل تلف الخرسانة الأساسية. يفي سطح الماس النهائي لـ 202 ريال ريال باسترى جميع معايير ADOT-إنه هادئ وسلس وجذاب لأسطح الإسفلت ، وكانت قيمة IRI مواتية للغاية في عشرينيات وثلاثينيات القرن الماضي. يمكن الحصول على خصائص الضوضاء المماثلة هذه لأنه على الرغم من أن رصيف AR-ACFC الجديد هو حوالي 5 ديسيبل أكثر من أرض الماس ، عندما يتم استخدام رصيف AR-ACFC لمدة 5 إلى 9 سنوات ، فإن نتائج القياس قابلة للمقارنة أو أعلى مستوى DB. لا يقتصر الأمر على مستوى الضوضاء في أرض الماس SR 202 الجديدة منخفضة جدًا للسائقين ، ولكن الرصيف يولد أيضًا ضوضاء أقل في المجتمعات القريبة.
دفع نجاح مشاريعهم المبكرة ADOT إلى بدء ثلاثة مشاريع تجريبية أخرى لطحن الماس. تم الانتهاء من طحن الماس من Loop 101 Price Freeway. سيتم تنفيذ طحن الماس لـ Loop 101 Pima Freeway في أوائل عام 2021 ، ومن المتوقع أن يتم إنشاء Loop 101 I-17 إلى 75 Avenue في السنوات الخمس المقبلة. ستقوم ADOT بتتبع أداء جميع العناصر للتحقق من دعم المفاصل ، سواء تم تقشير الخرسانة ، وصيانة جودة الصوت وركوبها.
على الرغم من أنه لم يتم إكمال جميع المشاريع التجريبية ، إلا أن البيانات التي تم جمعها تبرر حتى الآن النظر في طحن الماس كبديل للطحن والملء القياسي. تظهر النتائج الأولية للتحقيق في التكلفة أن المدخرات المرتبطة باستخدام الرصيف الخرساني وطحن الماس لتحسين المظهر والنعومة والصوت يمكن أن تقلل من تكاليف الصيانة بمبلغ تصل إلى 3.9 مليار دولار على مدار 30 عامًا.
باستخدام الرصيف الخرساني الحالي في فينيكس ، لا يمكن تمديد ميزانية الصيانة فقط ويتم الاحتفاظ بمزيد من الطرق في حالة جيدة ، ولكن متانة الخرسانة يضمن تقليل الاضطرابات المتعلقة بصيانة الطرق. الأهم من ذلك ، سيكون الجمهور قادرًا على الاستمتاع بسطح قيادة سلس وهادئ.
راندي إيفريت هو مدير قسم كبير في وزارة النقل في وسط أريزونا.
IgGA هي جمعية تجارية غير ربحية تأسست في عام 1972 من قبل مجموعة من المتخصصين في الصناعة المتفانين ، مكرسة لتطوير عمليات الطحن والخدش لأسطح البورتلاند للخرسانة والأسفلت. في عام 1995 ، انضمت IgGA إلى شركة تابعة لجمعية الرصيف الخرسانية الأمريكية (ACPA) ، وشكلت شراكة حماية الرصيف الخرسانية IgGA/ACPA اليوم (IgGA/ACPA CP3). اليوم ، هذه الشراكة هي موارد فنية وصناعة في مجال التسويق العالمي لأسطح الرصيف المحسنة ، وإصلاح الرصيف الخرساني وحماية الرصيف. تتمثل مهمة IgGA في أن تصبح مورد التكنولوجيا والترويج الرائدة لقبول واستخدام طحن الماس والحب ، وكذلك الحفاظ على PCC واستعادةه.