Riportare l'autostrada dell'Arizona al cemento Portland potrebbe dimostrare il vantaggio dell'utilizzo della molatura al diamante come alternativa alla molatura e al riempimento standard. Le previsioni mostrano che in un periodo di 30 anni i costi di manutenzione saranno ridotti di 3,9 miliardi di dollari.
Questo articolo si basa su un webinar originariamente tenuto durante la conferenza tecnica dell'International Grooving and Grinding Association (IGGA) nel dicembre 2020. Guarda la demo completa di seguito.
I residenti nell'area di Phoenix desiderano strade lisce, belle e silenziose. Tuttavia, a causa della crescita esplosiva della popolazione nell’area e dei fondi insufficienti per mantenerla, le condizioni stradali nell’area sono peggiorate negli ultimi dieci anni. Il Dipartimento dei trasporti dell'Arizona (ADOT) sta studiando soluzioni creative per mantenere la propria rete autostradale e fornire i tipi di strade che il pubblico si aspetta.
Phoenix è la quinta città più popolosa degli Stati Uniti, ed è ancora in crescita. La rete di strade e ponti di 435 miglia della città è gestita dall'area centrale del Dipartimento dei trasporti dell'Arizona (ADOT), la maggior parte della quale è costituita da autostrade a quattro corsie con corsie aggiuntive per veicoli pesanti (HOV). Con un budget di costruzione di 500 milioni di dollari all'anno, la regione realizza generalmente da 20 a 25 progetti di costruzione ogni anno su una rete stradale ad alto traffico.
L'Arizona utilizza pavimentazioni in cemento dagli anni '20. Il calcestruzzo può essere utilizzato per decenni e necessita di manutenzione solo ogni 20-25 anni. Per l'Arizona, 40 anni di esperienza di successo ne hanno consentito l'utilizzo durante la costruzione delle principali autostrade dello stato negli anni '60. A quei tempi, pavimentare la strada con il cemento significava scendere a compromessi in termini di rumore stradale. Durante questo periodo, la superficie del cemento viene rifinita mediante stagnatura (tirando un rastrello metallico sulla superficie del cemento perpendicolare al flusso del traffico) e i pneumatici che circolano sul cemento stagnato produrranno un lamento rumoroso e coerente. Nel 2003, per risolvere il problema del rumore, un 1-in. Lo strato di attrito in gomma per asfalto (AR-ACFC) è stato applicato sopra il calcestruzzo di cemento Portland (PCC). Ciò fornisce un aspetto coerente, un suono silenzioso e un viaggio confortevole. Tuttavia, preservare la superficie dell’AR-ACFC si è rivelata una sfida.
La vita prevista di AR-ACFC è di circa 10 anni. Le autostrade dell'Arizona hanno ormai superato la loro durata prevista e stanno invecchiando. La stratificazione e le questioni correlate pongono problemi agli autisti e al Ministero dei trasporti. Sebbene la delaminazione di solito comporti solo una perdita di circa 1 pollice di profondità della strada (perché l'asfalto gommoso spesso 1 pollice si è separato dal cemento sottostante), il punto di delaminazione è considerato una buca dal pubblico in viaggio ed è considerato un grave problema.
Dopo aver testato la molatura al diamante, le superfici in calcestruzzo di nuova generazione e la finitura della superficie del calcestruzzo con una smerigliatrice a scorrimento o microfresatura, ADOT ha stabilito che la struttura longitudinale ottenuta mediante la molatura al diamante fornisce un gradevole aspetto di velluto a coste e buone prestazioni di guida (come dimostrato dai numeri IRI bassi). ) e basse emissioni acustiche. Randy Everett e il Dipartimento dei trasporti dell'Arizona
L'Arizona utilizza l'indice internazionale di rugosità (IRI) per misurare le condizioni stradali e il numero è in calo. (L'IRI è una sorta di dato statistico sulla rugosità, utilizzato quasi universalmente dalle istituzioni nazionali come indicatore di prestazione del loro sistema di gestione della pavimentazione. Più basso è il valore, minore è la rugosità, il che è auspicabile). Secondo le misurazioni IRI condotte nel 2010, il 72% delle autostrade interstatali della regione sono in buone condizioni. Nel 2018, questa percentuale era scesa al 53%. Anche i percorsi del sistema autostradale nazionale mostrano una tendenza al ribasso. Le misurazioni nel 2010 hanno mostrato che il 68% delle strade erano in buone condizioni. Nel 2018, questo numero era sceso al 35%.
Poiché i costi aumentavano e il budget non riusciva a tenere il passo, nell'aprile 2019, ADOT ha iniziato a cercare opzioni di archiviazione migliori rispetto al toolbox precedente. Per le pavimentazioni che sono ancora in buone condizioni entro la finestra di vita prevista di 10-15 anni - e sta diventando sempre più importante per il dipartimento mantenere la pavimentazione esistente in buone condizioni - le opzioni includono la sigillatura delle crepe, la sigillatura a spruzzo (l'applicazione di uno strato sottile strato di luce, emulsione asfaltica a solidificazione lenta) o riparare singole buche. Per le pavimentazioni che superano la durata prevista, un'opzione è quella di levigare l'asfalto deteriorato e stendere un nuovo rivestimento in asfalto in gomma. Tuttavia, a causa dell’estensione dell’area da riparare, l’intervento si rivela troppo costoso. Un altro ostacolo a qualsiasi soluzione che richieda ripetuta levigatura della superficie dell'asfalto è che l'attrezzatura di levigatura inevitabilmente inciderà e danneggerà il calcestruzzo sottostante e la perdita di materiale cementizio in corrispondenza dei giunti è particolarmente grave.
Cosa accadrebbe se l’Arizona tornasse sulla superficie originale del PCC? ADOT sa che le autostrade in cemento dello stato sono progettate per fornire stabilità strutturale di lunga durata. Il dipartimento si è reso conto che se avessero potuto utilizzare il PCC sottostante per migliorare la sua superficie dentata originale per formare una strada silenziosa e percorribile, la strada riparata avrebbe potuto durare più a lungo e richiedere manutenzione. È anche molto meno dell'asfalto.
Nell'ambito del progetto sulla SR 101 a nord di Phoenix, lo strato AR-ACFC è stato rimosso, quindi ADOT ha installato quattro sezioni di prova per esplorare soluzioni future che utilizzeranno il cemento esistente garantendo al contempo scorrevolezza, guida silenziosa e buon aspetto stradale. Il dipartimento ha esaminato la molatura al diamante e la Next Generation Concrete Surface (NGCS), una struttura con un profilo del terreno controllato e una struttura complessivamente negativa o verso il basso, che è stata sviluppata come pavimentazione in calcestruzzo particolarmente silenziosa. ADOT sta anche valutando l'uso di una smerigliatrice scorrevole (un processo in cui una macchina guida i cuscinetti a sfera sulla superficie stradale per migliorare le caratteristiche di attrito) o di microfresatura per rifinire la superficie del calcestruzzo. Dopo aver testato ciascun metodo, ADOT ha determinato che la struttura longitudinale ottenuta dalla molatura del diamante fornisce un gradevole aspetto di velluto a coste nonché una buona esperienza di guida (come indicato dal basso valore IRI) e un basso rumore. Il processo di levigatura al diamante si è dimostrato sufficientemente delicato da proteggere le aree di calcestruzzo, in particolare attorno alle giunture, precedentemente danneggiate dalla fresatura. Anche la molatura del diamante è una soluzione economica.
Nel maggio 2019, ADOT ha deciso di diamantare una piccola sezione della SR 202 situata nella zona sud di Phoenix. La strada AR-ACFC, vecchia di 15 anni, era così allentata e stratificata che venivano lanciate rocce sul parabrezza e gli automobilisti si lamentavano ogni giorno del fatto che il parabrezza veniva danneggiato dalle rocce volanti. La percentuale dei sinistri in questa regione è più elevata che in altre regioni del paese. Anche il marciapiede è molto rumoroso e difficile da guidare. ADOT ha scelto finiture diamantate per le due corsie di destra lungo la SR 202 lunga mezzo miglio. Hanno utilizzato una benna caricatrice per rimuovere lo strato AR-ACFC esistente senza danneggiare il calcestruzzo sottostante. Il dipartimento ha testato con successo questo metodo in aprile, mentre stavano valutando le modalità per tornare sulla strada del PCC. Una volta completato il progetto, il rappresentante dell'ADOT ha notato che il conducente si spostava dalla corsia AR-ACFC alla corsia in cemento macinata a diamante per sperimentare le caratteristiche di guida e di suono migliorate.
Sebbene non tutti i progetti pilota siano stati completati, i risultati preliminari sui costi indicano che i risparmi associati all’uso della pavimentazione in cemento e alla molatura del diamante per ottimizzare l’aspetto, la levigatezza e il suono potrebbero ridurre la manutenzione fino a 3,9 miliardi di dollari in un anno. In un periodo di 30 anni. Randy Everett e il Dipartimento dei trasporti dell'Arizona
In questo periodo, l'Associazione governativa di Maricopa (MAG) ha pubblicato un rapporto che valutava il rumore e la viabilità delle autostrade locali. La relazione riconosce la difficoltà di mantenere la rete stradale e si concentra sulle caratteristiche del rumore della strada. Una conclusione chiave è che, poiché il vantaggio acustico dell’AR-ACFC scompare così rapidamente, “dovrebbe essere preso in considerazione il trattamento del terreno con diamante invece del rivestimento in asfalto in gomma”. Un altro sviluppo simultaneo è un contratto di appalto di manutenzione che consente la molatura dei diamanti. L'appaltatore è stato coinvolto per la manutenzione e la costruzione.
ADOT ritiene che sia giunto il momento di fare il passo successivo e prevede di avviare un progetto più ampio di rettifica dei diamanti sulla SR 202 nel febbraio 2020. Il progetto copre una sezione lunga quattro miglia e larga quattro corsie, comprese le sezioni in pendenza. L'area era troppo grande per utilizzare una pala per rimuovere l'asfalto, quindi è stata utilizzata una fresatrice. Il reparto taglia strisce di asfalto gommoso che il contoterzista della fresatura utilizza come guida durante il processo di fresatura. Rendendo più semplice per l'operatore vedere la superficie del PCC sotto la copertura, è possibile regolare l'attrezzatura di fresatura e ridurre al minimo i danni al calcestruzzo sottostante. La superficie finale rettificata al diamante dell'SR 202 soddisfa tutti gli standard ADOT: è silenziosa, liscia e attraente. Rispetto alle superfici in asfalto, il valore IRI era molto favorevole negli anni '20 e '30. Queste caratteristiche di rumore comparabili possono essere ottenute perché sebbene la nuova pavimentazione AR-ACFC sia circa 5 dB più silenziosa rispetto al terreno diamantato, quando la pavimentazione AR-ACFC viene utilizzata per 5-9 anni, i suoi risultati di misurazione sono paragonabili o superiori al livello dB. Non solo il livello di rumore della nuova SR 202 Diamond Ground è molto basso per gli automobilisti, ma anche il marciapiede genera meno rumore nelle comunità vicine.
Il successo dei primi progetti ha spinto ADOT ad avviare altri tre progetti pilota di rettifica dei diamanti. La rettifica diamantata della Loop 101 Price Freeway è stata completata. La molatura del diamante della Loop 101 Pima Freeway sarà effettuata all'inizio del 2021, mentre la costruzione della Loop 101 I-17 fino alla 75th Avenue dovrebbe essere effettuata nei prossimi cinque anni. ADOT monitorerà le prestazioni di tutti gli elementi per verificare il supporto dei giunti, se il calcestruzzo si è staccato e il mantenimento della qualità del suono e della guida.
Sebbene non tutti i progetti pilota siano stati completati, i dati raccolti finora giustificano la considerazione della rettifica del diamante come alternativa alla rettifica e al riempimento standard. I risultati preliminari dell’indagine sui costi mostrano che i risparmi associati all’utilizzo della pavimentazione in calcestruzzo e alla molatura del diamante per ottimizzare l’aspetto, la levigatezza e il suono possono ridurre i costi di manutenzione fino a 3,9 miliardi di dollari in un periodo di 30 anni.
Utilizzando la pavimentazione in calcestruzzo esistente a Phoenix, non solo è possibile estendere il budget per la manutenzione e mantenere più strade in buone condizioni, ma la durabilità del calcestruzzo garantisce che i disagi legati alla manutenzione stradale siano ridotti al minimo. Soprattutto, il pubblico potrà godere di una superficie di guida fluida e silenziosa.
Randy Everett è un amministratore senior del Dipartimento dei trasporti dell'Arizona centrale.
IGGA è un'associazione di categoria senza scopo di lucro fondata nel 1972 da un gruppo di professionisti del settore dedicati, dedita allo sviluppo di processi di rettifica e scanalatura di diamanti per superfici in cemento Portland e asfalto. Nel 1995, IGGA si è unita ad un'affiliata dell'American Concrete Pavement Association (ACPA), formando l'odierna IGGA/ACPA Concrete Pavement Protection Partnership (IGGA/ACPA CP3). Oggi, questa partnership è una risorsa tecnica e leader del settore nella commercializzazione globale di superfici stradali ottimizzate, riparazione di pavimentazioni in calcestruzzo e protezione delle pavimentazioni. La missione di IGGA è quella di diventare la principale risorsa tecnologica e di promozione per l'accettazione e l'uso corretto della molatura e scanalatura dei diamanti, nonché per la conservazione e il restauro del PCC.
Orario di pubblicazione: 08-settembre-2021