Riportare l'autostrada dell'Arizona al cemento Portland potrebbe dimostrare i vantaggi dell'utilizzo della molatura con diamante come alternativa alla tradizionale molatura e riempimento. Le previsioni indicano che in un arco di 30 anni i costi di manutenzione saranno ridotti di 3,9 miliardi di dollari.
Questo articolo si basa su un webinar tenutosi originariamente durante la conferenza tecnica dell'International Grooving and Grinding Association (IGGA) nel dicembre 2020. Guarda la demo completa qui sotto.
I residenti dell'area di Phoenix desiderano strade lisce, belle e tranquille. Tuttavia, a causa della crescita demografica esponenziale della zona e della mancanza di fondi per la manutenzione, le condizioni stradali della zona sono peggiorate nell'ultimo decennio. Il Dipartimento dei Trasporti dell'Arizona (ADOT) sta studiando soluzioni creative per mantenere la propria rete autostradale e fornire le tipologie di strade che il pubblico si aspetta.
Phoenix è la quinta città più popolosa degli Stati Uniti, ed è in continua crescita. La rete di strade e ponti della città, lunga 700 chilometri, è gestita dall'Arizona Department of Transportation (ADOT) nell'area centrale, e la maggior parte di essa è costituita da autostrade a quattro corsie con corsie aggiuntive per il traffico veicolare ad alto traffico (HOV). Con un budget per la costruzione di 500 milioni di dollari all'anno, la regione realizza in genere dai 20 ai 25 progetti di costruzione su una rete stradale ad alto traffico ogni anno.
L'Arizona utilizza pavimentazioni in calcestruzzo fin 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 hanno permesso di utilizzarlo durante la costruzione delle principali autostrade dello stato negli anni '60. All'epoca, pavimentare la strada con calcestruzzo significava scendere a compromessi in termini di rumore stradale. Durante questo periodo, la superficie del calcestruzzo viene rifinita mediante stagnatura (tirando un rastrello metallico sulla superficie del calcestruzzo perpendicolarmente al flusso del traffico) e gli pneumatici che corrono sul calcestruzzo stagnato producono un sibilo rumoroso e coerente. Nel 2003, per risolvere il problema del rumore, è stato applicato uno strato di attrito in gomma d'asfalto (AR-ACFC) da 2,5 cm sopra il calcestruzzo di cemento Portland (PCC). Ciò garantisce un aspetto uniforme, un suono silenzioso e un viaggio confortevole. Tuttavia, preservare la superficie dell'AR-ACFC si è rivelato una sfida.
La durata di vita prevista dell'asfalto AR-ACFC è di circa 10 anni. Le autostrade dell'Arizona hanno ormai superato la loro durata di vita prevista e stanno invecchiando. La stratificazione e i problemi correlati pongono problemi agli automobilisti e al Ministero dei Trasporti. Sebbene la delaminazione di solito comporti solo una perdita di circa 2,5 cm di profondità stradale (poiché l'asfalto di gomma spesso 2,5 cm si è separato dal calcestruzzo sottostante), il punto di delaminazione è considerato dai viaggiatori come una buca e rappresenta un problema serio.
Dopo aver testato la molatura a diamante, le superfici in calcestruzzo di nuova generazione e la finitura della superficie in calcestruzzo con una smerigliatrice a slittamento o una microfresatura, l'ADOT ha stabilito che la trama longitudinale ottenuta mediante molatura a diamante conferisce un gradevole aspetto a coste e buone prestazioni di guida (come dimostrato dai bassi valori di IRI) e basse emissioni acustiche. Randy Everett e Dipartimento dei trasporti dell'Arizona
L'Arizona utilizza l'Indice Internazionale di Rugosità (IRI) per misurare le condizioni stradali e il numero di casi è in calo. (L'IRI è un tipo di dato statistico sulla rugosità, utilizzato quasi universalmente dalle istituzioni nazionali come indicatore di performance del loro sistema di gestione delle pavimentazioni. 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 è in buone condizioni. Entro il 2018, questa percentuale era scesa al 53%. Anche i percorsi del sistema autostradale nazionale mostrano una tendenza al ribasso. Le misurazioni del 2010 mostravano che il 68% delle strade era in buone condizioni. Entro il 2018, questa percentuale era scesa al 35%.
Con l'aumento dei costi e l'impossibilità di tenere il passo con il budget, nell'aprile 2019 l'ADOT ha iniziato a cercare soluzioni di stoccaggio migliori rispetto a quelle disponibili in precedenza. Per le pavimentazioni ancora in buone condizioni entro la finestra di vita utile prevista di 10-15 anni – e per il dipartimento è sempre più importante mantenere la pavimentazione esistente in buone condizioni – le opzioni includono la sigillatura delle crepe, la sigillatura a spruzzo (applicando un sottile strato di emulsione bituminosa leggera e a lenta solidificazione) o la riparazione di singole buche. Per le pavimentazioni che superano la vita utile prevista, un'opzione è la rimozione dell'asfalto deteriorato e la posa di un nuovo manto di asfalto gommato. Tuttavia, a causa dell'estensione dell'area da riparare, questa soluzione si rivela troppo costosa. Un altro ostacolo a qualsiasi soluzione che richieda ripetute levigature della superficie dell'asfalto è che l'attrezzatura di levigatura inevitabilmente inciderà e danneggerà il calcestruzzo sottostante, e la perdita di calcestruzzo in corrispondenza dei giunti è particolarmente grave.
Cosa succederebbe se l'Arizona tornasse alla superficie originale in PCC? L'ADOT sa che le autostrade in cemento dello stato sono progettate per garantire una stabilità strutturale a lungo termine. Il dipartimento si è reso conto che se fosse stato possibile utilizzare il PCC sottostante per migliorare la sua superficie dentata originale e creare una strada silenziosa e percorribile, la strada riparata avrebbe potuto durare più a lungo e richiedere manutenzione. Inoltre, il costo è molto inferiore a quello dell'asfalto.
Nell'ambito del progetto sulla SR 101 a nord di Phoenix, lo strato AR-ACFC è stato rimosso, pertanto l'ADOT ha installato quattro sezioni di prova per esplorare soluzioni future che utilizzeranno il calcestruzzo esistente garantendo al contempo scorrevolezza, silenziosità di guida e un buon aspetto stradale. Il dipartimento ha esaminato la molatura a diamante e la Next Generation Concrete Surface (NGCS), una texture con un profilo del terreno controllato e una tessitura complessiva negativa o discendente, sviluppata per una pavimentazione in calcestruzzo particolarmente silenziosa. L'ADOT sta anche valutando l'utilizzo di una smerigliatrice a scorrimento (un processo in cui una macchina guida cuscinetti a sfera sulla superficie stradale per migliorare le caratteristiche di attrito) o di una microfresatura per rifinire la superficie del calcestruzzo. Dopo aver testato ciascun metodo, l'ADOT ha stabilito che la texture longitudinale ottenuta con la molatura a diamante offre un gradevole aspetto a velluto a coste, oltre a una buona esperienza di guida (come indicato dal basso valore IRI) e una bassa rumorosità. Il processo di molatura a diamante si è inoltre dimostrato sufficientemente delicato da proteggere le aree in calcestruzzo, soprattutto intorno ai giunti, che erano state precedentemente danneggiate dalla fresatura. La molatura a diamante è anche una soluzione conveniente.
Nel maggio 2019, l'ADOT ha deciso di levigare con la tecnica del diamante un piccolo tratto della SR 202 situato nella zona meridionale di Phoenix. La strada AR-ACFC, vecchia di 15 anni, era così instabile e stratificata che pietre sciolte venivano lanciate sul parabrezza, e gli automobilisti si lamentavano quotidianamente dei danni che il parabrezza veniva danneggiato dalle pietre volanti. La percentuale di richieste di risarcimento danni in questa regione è più alta che in altre regioni del paese. Il marciapiede è anche molto rumoroso e difficile da percorrere. L'ADOT ha scelto finiture con finitura diamantata per le due corsie di destra lungo la SR 202, lunga circa 800 metri. Hanno utilizzato una benna caricatrice per rimuovere lo strato esistente di AR-ACFC senza danneggiare il calcestruzzo sottostante. Il dipartimento ha testato con successo questo metodo ad aprile, durante un brainstorming su come ripristinare la strada PCC. Dopo il completamento del progetto, il rappresentante dell'ADOT ha notato che gli automobilisti si spostavano dalla corsia AR-ACFC alla corsia in calcestruzzo levigato con la tecnica del diamante per sperimentare le migliori caratteristiche di guida e di rumorosità.
Sebbene non tutti i progetti pilota siano stati completati, i risultati preliminari sui costi indicano che i risparmi associati all'uso di pavimentazioni in calcestruzzo e alla levigatura con diamante per ottimizzare l'aspetto, la levigatezza e la rumorosità potrebbero ridurre i costi di manutenzione fino a 3,9 miliardi di dollari all'anno. In un periodo di 30 anni. Randy Everett e il Dipartimento dei Trasporti dell'Arizona
In questo stesso periodo, la Maricopa Government Association (MAG) pubblicò un rapporto che valutava il rumore e la percorribilità delle autostrade locali. Il rapporto riconosceva la difficoltà di manutenzione della rete stradale e si concentrava sulle caratteristiche acustiche della strada. Una conclusione fondamentale è che, poiché il vantaggio acustico dell'AR-ACFC svanisce così rapidamente, "dovrebbe essere preso in considerazione il trattamento del terreno con diamante anziché la sovrapposizione di asfalto in gomma". Un altro sviluppo simultaneo è un contratto di appalto per la manutenzione che consente la molatura con diamante. L'appaltatore è stato incaricato della manutenzione e della costruzione.
L'ADOT ritiene che sia giunto il momento di fare il passo successivo e prevede di avviare un progetto di levigatura a diamante più ampio sulla SR 202 a febbraio 2020. Il progetto copre un tratto lungo quattro miglia e largo quattro corsie, comprese le sezioni in pendenza. L'area era troppo ampia per utilizzare una pala caricatrice per rimuovere l'asfalto, quindi è stata utilizzata una fresatrice. Il dipartimento taglia strisce di asfalto gommato che l'appaltatore addetto alla fresatura può utilizzare come guida durante il processo di fresatura. Facilitando la visione della superficie PCC sotto la copertura, l'attrezzatura di fresatura può essere regolata e i danni al calcestruzzo sottostante possono essere ridotti al minimo. La superficie finale levigata a diamante della SR 202 soddisfa tutti gli standard ADOT: è silenziosa, liscia e gradevole alla vista. Rispetto alle superfici in asfalto, il valore IRI era molto favorevole negli anni '20 e '30. Queste caratteristiche di rumorosità comparabili sono ottenibili perché, sebbene la nuova pavimentazione AR-ACFC sia circa 5 dB più silenziosa della pavimentazione a diamante, quando la pavimentazione AR-ACFC viene utilizzata per 5-9 anni, i suoi risultati di misurazione sono comparabili o superiori al livello di dB. Non solo il livello di rumorosità della nuova pavimentazione a diamante SR 202 è molto basso per gli automobilisti, ma il marciapiede genera anche meno rumore nelle comunità vicine.
Il successo dei primi progetti ha spinto ADOT ad avviare altri tre progetti pilota di molatura a diamante. La molatura a diamante della Loop 101 Price Freeway è stata completata. La molatura a diamante della Loop 101 Pima Freeway sarà completata all'inizio del 2021 e la costruzione della Loop 101 I-17 fino alla 75th Avenue dovrebbe essere completata nei prossimi cinque anni. ADOT monitorerà le prestazioni di tutti gli elementi per verificare il supporto dei giunti, l'eventuale distacco del calcestruzzo e il mantenimento della qualità di guida e del suono.
Sebbene non tutti i progetti pilota siano stati completati, i dati raccolti finora giustificano la valutazione della molatura a diamante come alternativa alla molatura e al riempimento standard. I risultati preliminari dell'indagine sui costi mostrano che i risparmi associati all'utilizzo di pavimentazioni in calcestruzzo e alla molatura a diamante per ottimizzare l'aspetto, la levigatezza e la qualità acustica 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 aumentare il budget per la manutenzione e mantenere più strade in buone condizioni, ma la durevolezza del calcestruzzo garantisce la riduzione al minimo dei disagi legati alla manutenzione stradale. Soprattutto, il pubblico potrà godere di una superficie stradale liscia 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, dedicata allo sviluppo di processi di molatura e scanalatura a diamante per superfici in calcestruzzo e asfalto con cemento Portland. Nel 1995, IGGA è entrata a far parte di un'affiliata dell'American Concrete Pavement Association (ACPA), dando vita all'attuale 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 ottimizzate per pavimentazioni, riparazione di pavimentazioni in calcestruzzo e protezione delle pavimentazioni. La missione di IGGA è quella di diventare la principale risorsa tecnologica e promozionale per l'accettazione e il corretto utilizzo della molatura e scanalatura a diamante, nonché per la conservazione e il restauro del cemento cementizio.
Data di pubblicazione: 08-09-2021