La restauración del hormigón de cemento Portland en la autopista de Arizona podría demostrar las ventajas del pulido con diamante como alternativa al pulido y relleno estándar. Las perspectivas indican que, en un período de 30 años, los costos de mantenimiento se reducirán en 3900 millones de dólares.
Este artículo se basa en un seminario web realizado originalmente durante la Conferencia Técnica de la Asociación Internacional de Ranurado y Rectificado (IGGA) en diciembre de 2020. Vea la demostración completa a continuación.
Los residentes del área de Phoenix desean carreteras lisas, hermosas y tranquilas. Sin embargo, debido al explosivo crecimiento poblacional y a la falta de fondos para mantenerlas, las condiciones de las carreteras han ido deteriorándose en la última década. El Departamento de Transporte de Arizona (ADOT) está estudiando soluciones creativas para mantener su red de carreteras y ofrecer el tipo de carreteras que el público espera.
Phoenix es la quinta ciudad más poblada de Estados Unidos y sigue creciendo. La red de carreteras y puentes de 700 kilómetros de la ciudad es mantenida por el Departamento de Transporte de Arizona (ADOT) en su zona central. La mayor parte consiste en autopistas de cuatro carriles con carriles adicionales para vehículos de alta velocidad (VAO). Con un presupuesto de construcción de 500 millones de dólares estadounidenses al año, la región suele ejecutar entre 20 y 25 proyectos de construcción en una red vial de alto tráfico cada año.
Arizona ha estado usando pavimentos de concreto desde la década de 1920. El concreto puede usarse durante décadas y solo necesita mantenimiento cada 20 a 25 años. Para Arizona, 40 años de experiencia exitosa permitieron su uso durante la construcción de las principales carreteras del estado en la década de 1960. En ese entonces, pavimentar la carretera con concreto significaba sacrificar el ruido de la carretera. Durante este período, la superficie de concreto se termina con estañado (pasando un rastrillo metálico sobre la superficie de concreto perpendicular al flujo del tráfico), y los neumáticos que circulan sobre el concreto estañado producen un zumbido ruidoso y coherente. En 2003, para resolver el problema del ruido, se aplicó una capa de fricción de caucho asfáltico de 1 pulgada (AR-ACFC) sobre concreto de cemento Portland (PCC). Esto proporciona una apariencia uniforme, un sonido silencioso y una conducción cómoda. Sin embargo, preservar la superficie del AR-ACFC ha demostrado ser un desafío.
La vida útil del AR-ACFC es de aproximadamente 10 años. Las carreteras de Arizona han superado su vida útil y están envejeciendo. La estratificación y otros problemas relacionados plantean problemas a los conductores y al Ministerio de Transporte. Aunque la delaminación generalmente solo resulta en una pérdida de aproximadamente 2,5 cm de profundidad de la carretera (debido a que el asfalto de caucho de 2,5 cm de espesor se separa del hormigón subyacente), el punto de delaminación es considerado un bache por los viajeros y un problema grave.
Tras probar el pulido con diamante, superficies de hormigón de última generación y el acabado de la superficie de hormigón con una amoladora de deslizamiento o microfresado, el ADOT determinó que la textura longitudinal obtenida mediante el pulido con diamante proporciona una agradable apariencia de pana, un buen rendimiento de conducción (como lo demuestran los bajos índices de IRI) y bajas emisiones de ruido. Randy Everett y el Departamento de Transporte de Arizona
Arizona utiliza el Índice Internacional de Rugosidad (IRI) para medir el estado de las carreteras, y su valor ha ido disminuyendo. (El IRI es un tipo de dato estadístico de rugosidad, utilizado casi universalmente por las instituciones nacionales como indicador de rendimiento de su sistema de gestión del pavimento. Cuanto menor sea el valor, menor será la rugosidad, lo cual es deseable). Según mediciones del IRI realizadas en 2010, el 72 % de las carreteras interestatales de la región se encuentran en buen estado. Para 2018, esta proporción se había reducido al 53 %. Las rutas del sistema nacional de carreteras también muestran una tendencia a la baja. Las mediciones de 2010 mostraron que el 68 % de las carreteras se encontraban en buen estado. Para 2018, esta cifra se había reducido al 35 %.
A medida que los costos aumentaron, y el presupuesto no pudo mantener el ritmo, en abril de 2019, ADOT comenzó a buscar mejores opciones de almacenamiento que en la caja de herramientas anterior. Para los pavimentos que aún están en buenas condiciones dentro de la ventana de vida útil de diseño de 10 a 15 años, y es cada vez más importante para el departamento mantener el pavimento existente en buenas condiciones, las opciones incluyen sellado de grietas, sellado por aspersión (aplicación de una capa delgada de emulsión asfáltica ligera de solidificación lenta) o reparación de baches individuales. Para los pavimentos que exceden la vida útil de diseño, una opción es pulir el asfalto deteriorado y colocar una nueva capa de asfalto de caucho. Sin embargo, debido al alcance del área que necesita ser reparada, esto resulta ser demasiado costoso. Otro obstáculo para cualquier solución que requiera el pulido repetido de la superficie del asfalto es que el equipo de pulido inevitablemente afectará y dañará el concreto subyacente, y la pérdida de material de concreto en las juntas es particularmente grave.
¿Qué pasaría si Arizona volviera a la superficie original de PCC? ADOT sabe que las carreteras de concreto del estado están diseñadas para brindar estabilidad estructural duradera. El departamento se dio cuenta de que si pudieran usar el PCC subyacente para mejorar su superficie dentada original y crear una carretera tranquila y transitable, la carretera reparada podría durar más y requerir mantenimiento. Además, cuesta mucho menos que el asfalto.
Como parte del proyecto en la SR 101 al norte de Phoenix, se eliminó la capa AR-ACFC, por lo que ADOT instaló cuatro secciones de prueba para explorar soluciones futuras que utilizarán el concreto existente, garantizando al mismo tiempo suavidad, conducción silenciosa y una buena apariencia de la carretera. El departamento revisó el pulido con diamante y la Superficie de Concreto de Próxima Generación (NGCS), una textura con un perfil de suelo controlado y una textura general negativa o descendente, que se ha desarrollado como un pavimento de concreto particularmente silencioso. ADOT también está considerando el uso de una pulidora deslizante (un proceso en el que una máquina guía rodamientos de bolas a la superficie de la carretera para mejorar las características de fricción) o microfresado para terminar la superficie del concreto. Después de probar cada método, ADOT determinó que la textura longitudinal obtenida mediante el pulido con diamante proporciona una agradable apariencia de pana, así como una buena experiencia de conducción (como lo indica el bajo valor IRI) y bajo nivel de ruido. El proceso de pulido con diamante también ha demostrado ser lo suficientemente suave como para proteger las áreas de concreto, especialmente alrededor de las juntas, que previamente se dañaban con el fresado. El pulido con diamante también es una solución rentable.
En mayo de 2019, ADOT decidió realizar un pulido diamantado en una pequeña sección de la SR 202 ubicada en la zona sur de Phoenix. La carretera AR-ACFC, de 15 años de antigüedad, estaba tan suelta y con tantas capas que las piedras sueltas caían sobre el parabrisas, y los conductores se quejaban a diario de daños causados por las piedras. La proporción de reclamaciones por siniestros en esta región es mayor que en otras del país. Además, la acera es muy ruidosa y dificulta la circulación. ADOT optó por un pulido diamantado en los dos carriles derechos a lo largo de la SR 202, de 800 metros de longitud. Utilizaron una pala cargadora para retirar la capa existente de AR-ACFC sin dañar el hormigón subyacente. El departamento probó este método con éxito en abril, cuando buscaban maneras de volver a la carretera PCC. Tras la finalización del proyecto, el representante de ADOT observó que el conductor se desplazaba del carril AR-ACFC al carril de hormigón pulido diamantado para experimentar la mejora en la conducción y el sonido.
Aunque no se han completado todos los proyectos piloto, los resultados preliminares sobre costos indican que el ahorro asociado con el uso de pavimento de concreto y pulido con diamante para optimizar la apariencia, la suavidad y el sonido podría reducir el costo de mantenimiento hasta en $3.9 mil millones anuales, durante un período de 30 años. Randy Everett y el Departamento de Transporte de Arizona.
Por esa época, la Asociación de Gobierno de Maricopa (MAG) publicó un informe que evaluaba el ruido y la conducción en las carreteras locales. El informe reconoce la dificultad de mantener la red vial y se centra en las características acústicas de la carretera. Una conclusión clave es que, dado que la ventaja acústica del AR-ACFC desaparece tan rápidamente, se debería considerar el tratamiento de pulido con diamante en lugar de la capa de asfalto de caucho. Otro desarrollo simultáneo es un contrato de adquisición de mantenimiento que permite el pulido con diamante. El contratista fue contratado para el mantenimiento y la construcción.
ADOT cree que es hora de dar el siguiente paso y planea iniciar un proyecto más grande de pulido con diamante en la SR 202 en febrero de 2020. El proyecto cubre una sección de cuatro millas de largo y cuatro carriles de ancho, incluyendo secciones inclinadas. El área era demasiado grande para usar una cargadora para retirar el asfalto, por lo que se utilizó una fresadora. El departamento corta tiras de asfalto de caucho para que el contratista de fresado las use como guía durante el proceso de fresado. Al facilitar que el operador vea la superficie de PCC debajo de la cubierta, el equipo de fresado se puede ajustar y se pueden minimizar los daños al concreto subyacente. La superficie final pulida con diamante de la SR 202 cumple con todos los estándares de ADOT: es silenciosa, lisa y atractiva; en comparación con las superficies de asfalto, el valor IRI fue muy favorable en las décadas de 1920 y 1930. Estas características de ruido comparables se pueden obtener porque, si bien el nuevo pavimento AR-ACFC es aproximadamente 5 dB más silencioso que el pavimento de diamante, tras su uso entre 5 y 9 años, los resultados de las mediciones son comparables o superiores. El nivel de ruido del nuevo pavimento de diamante SR 202 no solo es muy bajo para los conductores, sino que la acera también genera menos ruido en las comunidades cercanas.
El éxito de sus primeros proyectos impulsó al ADOT a iniciar otros tres proyectos piloto de pulido con diamante. El pulido con diamante de la autopista Price Loop 101 ya se completó. El pulido con diamante de la autopista Pima Loop 101 se realizará a principios de 2021, y se prevé que la construcción de la I-17 Loop 101 hasta la Avenida 75 se complete en los próximos cinco años. El ADOT supervisará el rendimiento de todos los elementos para verificar la solidez de las juntas, si el hormigón se ha desprendido y el mantenimiento de la calidad acústica y de la circulación.
Aunque no se han completado todos los proyectos piloto, los datos recopilados hasta la fecha justifican la consideración del pulido con diamante como alternativa al pulido y relleno estándar. Los resultados preliminares del estudio de costos muestran que el ahorro asociado con el uso de pavimento de hormigón y el pulido con diamante para optimizar la apariencia, la suavidad y el sonido puede reducir los costos de mantenimiento hasta en $3.9 mil millones en un período de 30 años.
Al utilizar el pavimento de concreto existente en Phoenix, no solo se puede optimizar el presupuesto de mantenimiento y mantener más carreteras en buen estado, sino que la durabilidad del concreto minimiza las interrupciones relacionadas con el mantenimiento vial. Y lo más importante, el público podrá disfrutar de una superficie de conducción suave y silenciosa.
Randy Everett es un administrador senior del Departamento de Transporte en Arizona Central.
IGGA es una asociación comercial sin fines de lucro fundada en 1972 por un grupo de profesionales dedicados a la industria, dedicada al desarrollo de procesos de rectificado y ranurado con diamante para superficies de concreto de cemento Portland y asfalto. En 1995, IGGA se unió a una filial de la Asociación Americana de Pavimentos de Concreto (ACPA), formando la actual Alianza para la Protección de Pavimentos de Concreto IGGA/ACPA (IGGA/ACPA CP3). Hoy en día, esta alianza es un recurso técnico y líder en la industria en la comercialización global de superficies de pavimento optimizadas, reparación y protección de pavimentos de concreto. La misión de IGGA es convertirse en el recurso tecnológico y de promoción líder para la aceptación y el uso correcto del rectificado y ranurado con diamante, así como para la preservación y restauración de pavimentos de concreto de construcción (PCC).
Hora de publicación: 08-sep-2021