Devolver la carretera de Arizona al hormigón de cemento Portland puede demostrar el beneficio de utilizar el pulido con diamante como alternativa al pulido y relleno estándar. Las perspectivas muestran que en un período de 30 años los costes de mantenimiento se reducirán en 3.900 millones de dólares.
Este artículo se basa en un seminario web celebrado 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 quieren carreteras suaves, hermosas y tranquilas. Sin embargo, debido al crecimiento explosivo de la población en el área y a la insuficiencia de fondos para mantenerse al día, las condiciones de las carreteras en el área han ido empeorando en la última década. El Departamento de Transporte de Arizona (ADOT) está estudiando soluciones creativas para mantener su red de carreteras y proporcionar los tipos de vías que el público espera.
Phoenix es la quinta ciudad más poblada de Estados Unidos y sigue creciendo. La red de carreteras y puentes de 435 millas de la ciudad es mantenida por el área central del Departamento de Transporte de Arizona (ADOT), la mayor parte de la cual consta de carreteras de cuatro carriles con carriles adicionales para vehículos altos (HOV). Con un presupuesto de construcción de 500 millones de dólares al año, la región suele llevar a cabo entre 20 y 25 proyectos de construcción en una red de carreteras de alto tráfico cada año.
Arizona ha estado utilizando pavimentos de hormigón desde la década de 1920. El hormigón se puede utilizar durante décadas y sólo necesita mantenimiento cada 20-25 años. Para Arizona, 40 años de experiencia exitosa le permitieron ser utilizado durante la construcción de las principales carreteras del estado en la década de 1960. En aquel momento, pavimentar la carretera con hormigón implicaba tener que hacer concesiones en términos de ruido de la carretera. Durante este período, la superficie de concreto se termina estañando (tirando de un rastrillo de metal sobre la superficie de concreto perpendicular al flujo del tráfico), y los neumáticos que circulan sobre el concreto estañado producirán un chirrido ruidoso y coherente. En 2003, para solucionar el problema del ruido, se instaló un tubo de 1 pulgada. Se aplicó una capa de fricción de caucho asfáltico (AR-ACFC) sobre concreto de cemento Portland (PCC). Esto proporciona una apariencia consistente, un sonido silencioso y un viaje cómodo. Sin embargo, preservar la superficie del AR-ACFC ha demostrado ser un desafío.
La vida útil de AR-ACFC es de aproximadamente 10 años. Las carreteras de Arizona ya han superado su vida útil y están envejeciendo. La estratificación y cuestiones relacionadas plantean problemas para los conductores y el Ministerio de Transporte. Aunque la delaminación generalmente sólo resulta en una pérdida de aproximadamente 1 pulgada de profundidad de la carretera (debido a que el asfalto de caucho de 1 pulgada de espesor se ha separado del concreto debajo), el público viajero considera el punto de delaminación como un bache y es un problema grave. problema.
Después de probar el pulido con diamante, superficies de concreto de próxima generación y terminar la superficie de concreto con una amoladora deslizante o microfresado, ADOT determinó que la textura longitudinal obtenida mediante el pulido con diamante proporciona una apariencia de pana agradable y un buen rendimiento de conducción (como lo muestran los números bajos de IRI). ) y bajas emisiones sonoras. Randy Everett y el Departamento de Transporte de Arizona
Arizona utiliza el Índice Internacional de Rugosidad (IRI) para medir las condiciones de las carreteras, y el número ha ido disminuyendo. (IRI es un tipo de datos estadísticos de rugosidad, que las instituciones nacionales utilizan casi universalmente como indicador de desempeño de su sistema de gestión de pavimentos. Cuanto menor es el valor, menor es 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. En 2018, esta proporción había caído al 53%. Las rutas del sistema nacional de carreteras también muestran una tendencia a la baja. Las mediciones realizadas en 2010 mostraron que el 68% de las carreteras estaban en buenas condiciones. En 2018, esta cifra se había reducido al 35%.
A medida que los costos aumentaron (y el presupuesto no pudo mantenerse al día), en abril de 2019, ADOT comenzó a buscar mejores opciones de almacenamiento que en la caja de herramientas anterior. Para pavimentos que todavía están en buenas condiciones dentro del período de vida útil de diseño de 10 a 15 años (y cada vez es más importante para el departamento mantener el pavimento existente en buenas condiciones) las opciones incluyen sellado de grietas, sellado por aspersión (aplicando una fina capa de emulsión asfáltica ligera y lentamente solidificada) o reparar baches individuales. Para 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 a la extensión del área a reparar, esto resulta demasiado costoso. Otro obstáculo para cualquier solución que requiera un 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 del PCC? ADOT sabe que las carreteras de concreto en el estado están diseñadas para brindar estabilidad estructural de larga duración. El departamento se dio cuenta de que si podían utilizar el PCC subyacente para mejorar su superficie dentada original y formar una carretera silenciosa y transitable, la carretera reparada podría durar más y requerir mantenimiento. También es 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 y al mismo tiempo garantizarán suavidad, conducción silenciosa y 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 amoladora 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 pulido con diamante proporciona una agradable apariencia de pana, así como una buena experiencia de conducción (como lo indica el bajo valor IRI) y poco ruido. El proceso de pulido con diamante también ha demostrado ser lo suficientemente suave como para proteger las zonas de hormigón, especialmente alrededor de las juntas, que anteriormente resultaban dañadas por el fresado. El pulido con diamante también es una solución rentable.
En mayo de 2019, ADOT decidió pulir con diamante una pequeña sección de la SR 202 ubicada en el área sur de Phoenix. La carretera AR-ACFC, de 15 años de antigüedad, estaba tan suelta y estratificada que se arrojaban piedras sueltas sobre el parabrisas, y los conductores se quejaban de que el parabrisas se dañaba con las piedras que volaban todos los días. La proporción de reclamaciones por pérdidas en esta región es mayor que en otras regiones del país. La acera también es muy ruidosa y difícil de conducir. ADOT eligió acabados con acabado de diamante para los dos carriles de la derecha a lo largo de la SR 202 de media milla de largo. Utilizaron un cucharón cargador para eliminar la capa de AR-ACFC existente sin dañar el concreto debajo. El departamento probó con éxito este método en abril cuando estaban pensando en formas de regresar a la carretera del PCC. Una vez completado el proyecto, el representante de ADOT notó que el conductor se movía del carril AR-ACFC al carril de concreto con suelo de diamante para experimentar las características mejoradas de marcha y sonido.
Aunque no se han completado todos los proyectos piloto, los hallazgos preliminares sobre los costos indican que los ahorros asociados con el uso de pavimento de concreto y pulido con diamante para optimizar la apariencia, la suavidad y el sonido podrían reducir el mantenimiento en hasta $3.9 mil millones en un costo anual. Durante un período de 30 años. Randy Everett y el Departamento de Transporte de Arizona
Por esta época, la Asociación de Gobierno de Maricopa (MAG) publicó un informe que evalúa el ruido y la capacidad de conducción de las carreteras locales. El informe reconoce la dificultad de mantener la red de carreteras y se centra en las características acústicas de la carretera. Una conclusión clave es que debido a que la ventaja de ruido del AR-ACFC desaparece tan rápidamente, “se debe considerar el tratamiento del suelo con diamante en lugar de una 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 de pulido de diamantes más grande en la SR 202 en febrero de 2020. El proyecto cubre una sección de cuatro millas de largo y cuatro carriles de ancho, incluidas secciones inclinadas. El área era demasiado grande para utilizar un cargador 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 utilice como guía durante el proceso de fresado. Al facilitar que el operador vea la superficie del PCC debajo de la cubierta, se puede ajustar el equipo de fresado y minimizar el daño al concreto subyacente. La superficie final rectificada con diamante del SR 202 cumple con todos los estándares ADOT: es silenciosa, suave 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 aunque el nuevo pavimento AR-ACFC es aproximadamente 5 dB más silencioso que el suelo de diamante, cuando el pavimento AR-ACFC se utiliza durante 5 a 9 años, sus resultados de medición son comparables o superiores al nivel de dB. No sólo el nivel de ruido del nuevo terreno de diamante SR 202 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 a ADOT a iniciar otros tres proyectos piloto de molienda de diamantes. Se ha completado el pulido de diamantes de Loop 101 Price Freeway. El pulido con diamante de la autopista Loop 101 Pima Freeway se llevará a cabo a principios de 2021, y se espera que la construcción del Loop 101 I-17 hasta la 75th Avenue se lleve a cabo en los próximos cinco años. ADOT realizará un seguimiento del desempeño de todos los elementos para verificar el soporte de las juntas, si el concreto se ha despegado y el mantenimiento del sonido y la calidad de marcha.
Aunque no se han completado todos los proyectos piloto, los datos recopilados hasta ahora justifican la consideración del rectificado con diamante como alternativa al rectificado y relleno estándar. Los resultados preliminares de la investigación de costos muestran que los ahorros asociados con el uso de pavimento de concreto y pulido con diamante para optimizar la apariencia, la suavidad y el sonido pueden reducir los costos de mantenimiento en hasta $3.9 mil millones en un período de 30 años.
Al utilizar el pavimento de hormigón existente en Phoenix, no sólo se puede ampliar el presupuesto de mantenimiento y mantener más carreteras en buenas condiciones, sino que la durabilidad del hormigón garantiza que se minimicen las interrupciones relacionadas con el mantenimiento de las carreteras. Lo más importante es que el público podrá disfrutar de una superficie de conducción suave y silenciosa.
Randy Everett es administrador senior del Departamento de Transporte en el centro de Arizona.
IGGA es una asociación comercial sin fines de lucro establecida en 1972 por un grupo de profesionales dedicados de la industria, dedicados al desarrollo de procesos de rectificado y ranurado con diamante para superficies de concreto y asfalto de cemento Portland. En 1995, IGGA se unió a una afiliada de la Asociación Estadounidense de Pavimentos de Concreto (ACPA), formando la actual Asociación de Protección de Pavimentos de Concreto IGGA/ACPA (IGGA/ACPA CP3). Hoy en día, esta asociación es un recurso técnico y líder de la industria en la comercialización global de superficies de pavimento optimizadas, reparación de pavimentos de concreto y protección de pavimentos. La misión de IGGA es convertirse en el recurso líder en tecnología y promoción para la aceptación y uso correcto del rectificado y ranurado con diamante, así como para la preservación y restauración del PCC.
Hora de publicación: 08-sep-2021