مشروع تجريبي لطحن الماس لحماية الرصيف الخرساني لطريق فينيكس السريع

قد تثبت إعادة طريق أريزونا السريع إلى الخرسانة الأسمنتية البورتلاندية فائدة استخدام طحن الماس كبديل للطحن والتعبئة القياسية. وتظهر التوقعات أنه على مدى 30 عامًا، ستنخفض تكاليف الصيانة بمقدار 3.9 مليار دولار أمريكي.
تستند هذه المقالة إلى ندوة عبر الإنترنت عُقدت في الأصل خلال المؤتمر الفني للجمعية الدولية للحز والطحن (IGGA) في ديسمبر 2020. شاهد العرض التوضيحي الكامل أدناه.
يريد المقيمون في منطقة فينيكس طرقًا سلسة وجميلة وهادئة. ومع ذلك، بسبب النمو السكاني الهائل في المنطقة وعدم كفاية الأموال لمواكبته، فقد تدهورت حالة الطرق في المنطقة في العقد الماضي. تدرس وزارة النقل في ولاية أريزونا (ADOT) حلولاً مبتكرة للحفاظ على شبكة الطرق السريعة وتوفير أنواع الطرق التي يتوقعها الجمهور.
تعد فينيكس خامس أكبر مدينة من حيث عدد السكان في الولايات المتحدة، ولا تزال في نمو. تتم صيانة شبكة الطرق والجسور في المدينة التي يبلغ طولها 435 ميلًا من قبل المنطقة المركزية لوزارة النقل في ولاية أريزونا (ADOT)، والتي يتكون معظمها من طرق سريعة مكونة من أربعة حارات مع ممرات إضافية للمركبات العالية (HOV). بميزانية بناء تبلغ 500 مليون دولار أمريكي سنويًا، تنفذ المنطقة عادةً ما بين 20 إلى 25 مشروع بناء على شبكة طرق عالية الحركة كل عام.
تستخدم ولاية أريزونا الأرصفة الخرسانية منذ عشرينيات القرن العشرين. يمكن استخدام الخرسانة لعقود من الزمن ولا تحتاج إلا للصيانة كل 20-25 سنة. بالنسبة لأريزونا، مكنتها 40 عامًا من الخبرة الناجحة من استخدامها أثناء إنشاء الطرق السريعة الرئيسية بالولاية في ستينيات القرن العشرين. في ذلك الوقت، كان رصف الطريق بالخرسانة يعني إجراء مقايضة من حيث ضوضاء الطريق. خلال هذه الفترة، يتم الانتهاء من السطح الخرساني عن طريق التعليب (سحب مشعل معدني على سطح الخرسانة بشكل عمودي على تدفق حركة المرور)، وستنتج الإطارات التي تسير على الخرسانة المعلبة أنينًا صاخبًا ومتماسكًا. في عام 2003، من أجل حل مشكلة الضوضاء، تم استخدام 1 بوصة. تم تطبيق طبقة الاحتكاك المطاطية الإسفلتية (AR-ACFC) فوق خرسانة الأسمنت البورتلاندي (PCC). وهذا يوفر مظهرًا ثابتًا وصوتًا هادئًا وسفرًا مريحًا. ومع ذلك، فقد ثبت أن الحفاظ على سطح AR-ACFC يمثل تحديًا.
يبلغ العمر التصميمي لـ AR-ACFC حوالي 10 سنوات. لقد تجاوزت الطرق السريعة في أريزونا الآن عمرها التصميمي وأصبحت قديمة. يشكل التقسيم الطبقي والقضايا ذات الصلة مشاكل للسائقين ووزارة النقل. على الرغم من أن التصفيح عادة ما يؤدي فقط إلى خسارة حوالي بوصة واحدة من عمق الطريق (نظرًا لأن الأسفلت المطاطي بسمك 1 بوصة قد انفصل عن الخرسانة الموجودة بالأسفل)، إلا أن نقطة التصفيح تعتبر بمثابة حفرة من قبل الجمهور المسافر وتعتبر بمثابة مشكلة خطيرة مشكلة.
بعد اختبار طحن الماس، والأسطح الخرسانية من الجيل التالي، وإنهاء السطح الخرساني بمطحنة منزلقة أو طحن دقيق، قررت ADOT أن النسيج الطولي الذي تم الحصول عليه عن طريق طحن الماس يوفر مظهرًا رائعًا وأداء قيادة جيدًا (كما هو موضح بأرقام IRI المنخفضة) ) وانبعاثات ضوضاء منخفضة. راندي إيفريت ووزارة النقل في أريزونا
تستخدم ولاية أريزونا مؤشر الخشونة الدولي (IRI) لقياس حالة الطرق، وقد بدأ الرقم في الانخفاض. (IRI هو نوع من البيانات الإحصائية للخشونة، والتي تستخدم بشكل شبه عالمي من قبل المؤسسات الوطنية كمؤشر لأداء نظام إدارة الرصف الخاص بها. كلما انخفضت القيمة، كلما كانت الخشونة أصغر، وهو أمر مرغوب فيه). وفقا لقياسات IRI التي أجريت في عام 2010، فإن 72٪ من الطرق السريعة بين الولايات في المنطقة في حالة جيدة. وبحلول عام 2018، انخفضت هذه النسبة إلى 53%. تظهر طرق شبكة الطرق السريعة الوطنية أيضًا اتجاهًا هبوطيًا. وأظهرت قياسات عام 2010 أن 68% من الطرق كانت في حالة جيدة. وبحلول عام 2018، انخفض هذا الرقم إلى 35%.
مع زيادة التكاليف - وعدم قدرة الميزانية على مواكبتها - في أبريل 2019، بدأت ADOT في البحث عن خيارات تخزين أفضل مما كانت عليه في صندوق الأدوات السابق. بالنسبة للأرصفة التي لا تزال في حالة جيدة خلال فترة التصميم التي تتراوح من 10 إلى 15 عامًا - وقد أصبح من المهم أكثر فأكثر أن يحافظ القسم على الرصيف الحالي في حالة جيدة - تشمل الخيارات سد الشقوق، وختم الرش (تطبيق طبقة رقيقة طبقة من الضوء، أو مستحلب الأسفلت المتصلب ببطء)، أو إصلاح الحفر الفردية. بالنسبة للأرصفة التي تتجاوز العمر التصميمي، يتمثل أحد الخيارات في طحن الأسفلت المتدهور ووضع طبقة أسفلت مطاطية جديدة. ومع ذلك، نظرًا لنطاق المنطقة التي تحتاج إلى الإصلاح، فقد ثبت أن هذا مكلف للغاية. هناك عائق آخر أمام أي حل يتطلب طحنًا متكررًا لسطح الإسفلت وهو أن معدات الطحن ستؤثر حتماً على الخرسانة الأساسية وتلحق الضرر بها، كما أن فقدان المواد الخرسانية عند المفاصل أمر خطير بشكل خاص.
ماذا سيحدث إذا عادت أريزونا إلى سطح PCC الأصلي؟ تعلم ADOT أن الطرق السريعة الخرسانية في الولاية مصممة لتوفير استقرار هيكلي طويل العمر. أدرك القسم أنه إذا تمكنوا من استخدام PCC الأساسي لتحسين سطحه الأصلي المسنن لتشكيل طريق هادئ وقابل للتخلص منه، فقد يستمر الطريق الذي تم إصلاحه لفترة أطول ويتطلب الصيانة. كما أنها أقل بكثير من الأسفلت.
كجزء من المشروع الواقع على 101 ريال سعودي شمال فينيكس، تمت إزالة طبقة AR-ACFC، لذلك قامت ADOT بتثبيت أربعة أقسام اختبار لاستكشاف الحلول المستقبلية التي ستستخدم الخرسانة الموجودة مع ضمان السلاسة والركوب الهادئ والمظهر الجيد للطريق. قام القسم بمراجعة طحن الماس والجيل القادم من الأسطح الخرسانية (NGCS)، وهو نسيج ذو شكل تربة يمكن التحكم فيه ونسيج سلبي أو هابط بشكل عام، والذي تم تطويره كرصف خرساني منخفض الضوضاء بشكل خاص. تفكر ADOT أيضًا في استخدام طاحونة منزلقة (عملية تقوم فيها الآلة بتوجيه الكرات إلى سطح الطريق لتحسين خصائص الاحتكاك) أو الطحن الدقيق لإنهاء السطح الخرساني. بعد اختبار كل طريقة، قررت ADOT أن النسيج الطولي الذي تم الحصول عليه عن طريق طحن الماس يوفر مظهرًا رائعًا بالإضافة إلى تجربة ركوب جيدة (كما هو موضح من خلال قيمة IRI المنخفضة) وانخفاض مستوى الضجيج. كما أثبتت عملية طحن الماس أنها لطيفة بدرجة كافية لحماية المناطق الخرسانية، خاصة حول المفاصل، التي تضررت سابقًا بسبب الطحن. يعد طحن الماس أيضًا حلاً فعالاً من حيث التكلفة.
في مايو 2019، قررت شركة ADOT طحن جزء صغير من الماس بقيمة 202 ريال سعودي يقع في المنطقة الجنوبية من مدينة فينيكس. كان طريق AR-ACFC الذي يبلغ من العمر 15 عامًا فضفاضًا ومتعدد الطبقات لدرجة أنه تم إلقاء صخور مفككة على الزجاج الأمامي، واشتكى السائقون من تعرض الزجاج الأمامي للتلف بسبب الصخور المتطايرة كل يوم. نسبة مطالبات الخسارة في هذه المنطقة أعلى منها في مناطق أخرى من البلاد. الرصيف أيضًا صاخب جدًا ويصعب القيادة. اختارت ADOT التشطيبات الماسية للمسارين الأيمنين بطول 202 ريال سعودي بطول نصف ميل. لقد استخدموا دلو محمل لإزالة طبقة AR-ACFC الموجودة دون الإضرار بالخرسانة الموجودة بالأسفل. نجح القسم في اختبار هذه الطريقة في أبريل عندما كانوا يفكرون في طرق العودة إلى طريق PCC. بعد اكتمال المشروع، لاحظ ممثل ADOT أن السائق سينتقل من مسار AR-ACFC إلى المسار الخرساني الأرضي الماسي لتجربة القيادة المحسنة وخصائص الصوت.
على الرغم من عدم اكتمال جميع المشاريع التجريبية، تشير النتائج الأولية بشأن التكاليف إلى أن التوفير المرتبط باستخدام الرصف الخرساني والطحن الماسي لتحسين المظهر والنعومة والصوت يمكن أن يقلل من الصيانة بما يصل إلى 3.9 مليار دولار في التكلفة السنوية. على مدى 30 عاما. راندي إيفريت ووزارة النقل في ولاية أريزونا
في هذا الوقت تقريبًا، أصدرت جمعية حكومة ماريكوبا (MAG) تقريرًا يقيم ضوضاء الطرق السريعة المحلية وقابلية القيادة. يقر التقرير بصعوبة صيانة شبكة الطرق ويركز على خصائص الضوضاء في الطريق. الاستنتاج الرئيسي هو أنه نظرًا لأن ميزة الضوضاء لـ AR-ACFC تختفي بسرعة كبيرة، "يجب النظر في المعالجة الأرضية الماسية بدلاً من تراكب الأسفلت المطاطي". التطور المتزامن الآخر هو عقد شراء الصيانة الذي يسمح بطحن الماس. تم إحضار المقاول للصيانة والبناء.
تعتقد ADOT أن الوقت قد حان لاتخاذ الخطوة التالية وتخطط لبدء مشروع أكبر لطحن الماس بتكلفة 202 ريال سعودي في فبراير 2020. ويغطي المشروع قسمًا يبلغ طوله أربعة أميال وعرضه أربعة حارات، بما في ذلك الأقسام المنحدرة. كانت المنطقة كبيرة جدًا بحيث لا يمكن استخدام اللودر لإزالة الأسفلت، لذلك تم استخدام آلة طحن. يقوم القسم بتقطيع شرائح من الأسفلت المطاطي ليستخدمها مقاول الطحن كدليل أثناء عملية الطحن. من خلال تسهيل رؤية المشغل لسطح PCC تحت الغطاء، يمكن تعديل معدات الطحن وتقليل الضرر الذي يلحق بالخرسانة الأساسية. يفي السطح النهائي للأرض الماسية بقيمة 202 ريال سعودي بجميع معايير ADOT - فهو هادئ وسلس وجذاب - مقارنة بالأسطح الإسفلتية، وكانت قيمة IRI مواتية للغاية في عشرينيات وثلاثينيات القرن العشرين. يمكن الحصول على خصائص الضوضاء القابلة للمقارنة هذه لأنه على الرغم من أن رصف AR-ACFC الجديد أكثر هدوءًا بحوالي 5 ديسيبل من الأرض الماسية، فعند استخدام رصف AR-ACFC لمدة 5 إلى 9 سنوات، تكون نتائج قياسه قابلة للمقارنة أو أعلى من مستوى الديسيبل. ليس مستوى الضوضاء في الأرض الماسية الجديدة SR 202 منخفضًا جدًا للسائقين فحسب، بل يولد الرصيف أيضًا ضوضاء أقل في المجتمعات المجاورة.
دفع نجاح مشاريعهم المبكرة ADOT إلى بدء ثلاثة مشاريع تجريبية أخرى لطحن الماس. تم الانتهاء من طحن الماس للطريق السريع Loop 101 Price. سيتم تنفيذ عملية طحن الماس لطريق Loop 101 Pima السريع في أوائل عام 2021، ومن المتوقع أن يتم تنفيذ بناء Loop 101 I-17 إلى 75th Avenue في السنوات الخمس المقبلة. ستقوم ADOT بتتبع أداء جميع العناصر للتحقق من دعم المفاصل، وما إذا كانت الخرسانة قد تقشرت، والحفاظ على جودة الصوت والركوب.
وعلى الرغم من عدم اكتمال جميع المشاريع التجريبية، فإن البيانات التي تم جمعها حتى الآن تبرر النظر في طحن الماس كبديل للطحن والتعبئة القياسية. تظهر النتائج الأولية لدراسة التكلفة أن التوفير المرتبط باستخدام الرصف الخرساني والطحن الماسي لتحسين المظهر والنعومة والصوت يمكن أن يقلل تكاليف الصيانة بما يصل إلى 3.9 مليار دولار على مدى 30 عامًا.
وباستخدام الرصيف الخرساني الموجود في فينيكس، لا يمكن فقط تمديد ميزانية الصيانة والحفاظ على المزيد من الطرق في حالة جيدة، ولكن متانة الخرسانة تضمن تقليل الاضطرابات المتعلقة بصيانة الطرق. والأهم من ذلك هو أن الجمهور سيتمكن من الاستمتاع بسطح قيادة سلس وهادئ.
راندي إيفريت هو أحد كبار مسؤولي الإدارة في وزارة النقل في وسط أريزونا.
IGGA هي جمعية تجارية غير ربحية تم تأسيسها في عام 1972 من قبل مجموعة من المتخصصين المتخصصين في الصناعة، والمخصصين لتطوير عمليات طحن الماس والحز للأسطح الخرسانية والأسمنتية البورتلاندية. في عام 1995، انضمت IGGA إلى إحدى الشركات التابعة للجمعية الأمريكية للرصف الخرساني (ACPA)، لتشكل اليوم شراكة حماية الرصيف الخرساني IGGA/ACPA (IGGA/ACPA CP3). واليوم، تعد هذه الشراكة موردًا تقنيًا ورائدة في مجال التسويق العالمي لأسطح الرصف المحسنة وإصلاح الأرصفة الخرسانية وحماية الرصيف. تتمثل مهمة IGGA في أن تصبح المورد التكنولوجي والترويجي الرائد لقبول عملية طحن وتقطيع الماس واستخدامها بشكل صحيح، بالإضافة إلى الحفاظ على PCC وترميمه.