Le retour de l'Arizona Highway vers le béton de ciment Portland peut simplement prouver l'avantage d'utiliser le broyage en diamant comme alternative au broyage et à la garniture standard. Les perspectives montrent que sur une période de 30 ans, les coûts de maintenance seront réduits de 3,9 milliards USD.
Cet article est basé sur un webinaire organisé à l'origine lors de la conférence technique internationale de la Grooving and Grinding Association (IgGA) en décembre 2020. Regardez la démo complète ci-dessous.
Les résidents de la région de Phoenix veulent des routes lisses, belles et tranquilles. Cependant, en raison de la croissance de la population explosive dans la région et des fonds insuffisants pour suivre, les conditions routières dans la région ont diminué au cours de la dernière décennie. L'Arizona Department of Transportation (ADOT) étudie les solutions créatives pour maintenir son réseau routier et fournir les types de routes que le public attend.
Phoenix est la cinquième ville la plus peuplée des États-Unis, et elle se développe toujours. Le réseau de routes et de ponts de la ville de 435 miles est maintenu par la zone centrale de l'Arizona Department of Transportation (ADOT), dont la plupart se compose d'autoroutes à quatre voies avec des voies supplémentaires de véhicule à véhicule élevé (HOV). Avec un budget de construction de 500 millions de dollars par an, la région réalise généralement 20 à 25 projets de construction sur un réseau routier à fort trafic chaque année.
L'Arizona utilise des trottoirs en béton depuis les années 1920. Le béton peut être utilisé pendant des décennies et n'a besoin que de maintenance tous les 20-25 ans. Pour l'Arizona, 40 ans d'expérience réussie ont permis d'être utilisé lors de la construction des principales autoroutes de l'État dans les années 1960. À l'époque, le pavage de la route avec du béton signifiait faire un compromis en termes de bruit de la route. Au cours de cette période, la surface du béton est terminée en étagère (tirant un râteau métallique sur la surface du béton perpendiculaire à l'écoulement de la circulation), et les pneus conduisant sur le béton en conserve produiront un gémissement bruyant et cohérent. En 2003, afin de résoudre le problème du bruit, un 1 po. La couche de frottement en caoutchouc d'asphalte (AR-ACFC) a été appliquée sur le béton de ciment Portland (PCC). Cela offre une apparence cohérente, un son calme et des voyages confortables. Cependant, la préservation de la surface de l'AR-ACFC s'est avérée être un défi.
La durée de vie de l'AR-ACFC est d'environ 10 ans. Les autoroutes de l'Arizona ont maintenant dépassé leur vie de conception et vieillissent. La stratification et les problèmes connexes posent des problèmes pour les conducteurs et le ministère des Transports. Bien que la délamination ne se traduit généralement par une perte d'environ 1 pouce de profondeur de la route (car l'asphalte en caoutchouc d'épaisseur de 1 pouce s'est séparé du béton ci-dessous), le point de délaminage est considéré comme un nid-de-poule par le public itinérant et est considéré comme un sérieux problème.
Après avoir testé le meulage en diamant, les surfaces en béton de nouvelle génération et la finition de la surface du béton avec un moulin à glissement ou un micromisme, ADOT a déterminé que la texture longitudinale obtenue par le broyage en diamant fournit une apparence en velours côtelé agréable et de bonnes performances de conduite (comme indiqué par IRI faible) ) et des émissions de bruit faibles. Randy Everett et Arizona Department of Transportation
L'Arizona utilise l'indice international de rugosité (IRI) pour mesurer les conditions routières, et le nombre a été en baisse. (IRI est une sorte de données statistiques de rugosité, qui est presque universellement utilisée par les institutions nationales comme indicateur de performance de leur système de gestion des chaussées. Plus la valeur est faible, plus la rugosité est faible, ce qui est souhaitable). Selon les mesures de l'IRI effectuées en 2010, 72% des autoroutes interétatiques de la région sont en bon état. En 2018, cette proportion était tombée à 53%. Les itinéraires nationaux du système routier montrent également une tendance à la baisse. Les mesures en 2010 ont montré que 68% des routes étaient en bon état. En 2018, ce nombre était tombé à 35%.
À mesure que les coûts augmentaient - et que le budget ne pouvait pas suivre - en avril 2019, ADOT a commencé à chercher de meilleures options de stockage que dans la boîte à outils précédente. Pour les chaussées qui sont toujours en bon état dans la fenêtre de vie de conception de 10 à 15 ans - et il devient de plus en plus important pour que le ministère conserve le trottoir existant en bonne condition, notamment l'étanchéité des fissures, le scellement par pulvérisation (l'application d'un mince couche de lumière, émulsion d'asphalte solidifiée lentement) ou réparez des nids-de-poule individuels. Pour les trottoirs qui dépassent la durée de vie, une option consiste à broyer l'asphalte détérioré et à poser une nouvelle superposition d'asphalte en caoutchouc. Cependant, en raison de la portée de la zone qui doit être réparée, cela s'avère trop coûteux. Un autre obstacle à toute solution qui nécessite un broyage répété de la surface de l'asphalte est que l'équipement de broyage affectera inévitablement et endommagera le béton sous-jacent, et la perte de matériau en béton aux articulations est particulièrement grave.
Que se passerait-il si l'Arizona revenait à la surface PCC d'origine? ADOT sait que les autoroutes en béton de l'État sont conçues pour offrir une stabilité structurelle à longue durée de vie. Le département s'est rendu compte que s'ils pouvaient utiliser le PCC sous-jacent pour améliorer sa surface dentaire d'origine pour former une route silencieuse et ridable, la route réparée pourrait durer plus longtemps et nécessiter un entretien. C'est aussi beaucoup moins que l'asphalte.
Dans le cadre du projet sur SR 101 au nord de Phoenix, la couche AR-ACFC a été supprimée, donc Adot a installé quatre sections de test pour explorer les solutions futures qui utiliseront le béton existant tout en garantissant la douceur, la conduite silencieuse et une bonne apparence routière. Le département a examiné le broyage en diamant et la surface du béton de prochaine génération (NGCS), une texture avec un profil de sol contrôlé et une texture négative ou vers le bas globale, qui a été développée comme un pavé en béton particulièrement faible. L'ADOT envisage également l'utilisation d'un moulin à coulicher (un processus dans lequel une machine guide les roulements à billes à la surface de la route pour améliorer les caractéristiques de frottement) ou la micro-moulin pour terminer la surface du béton. Après avoir testé chaque méthode, ADOT a déterminé que la texture longitudinale obtenue par le meulage en diamant fournit une apparence en velours côtelé agréable ainsi qu'une bonne expérience de conduite (comme indiqué par la faible valeur d'IRI) et un faible bruit. Le processus de broyage en diamant s'est également avéré assez doux pour protéger les zones en béton, en particulier autour des articulations, qui étaient auparavant endommagées par le fraisage. Le broyage en diamant est également une solution rentable.
En mai 2019, ADOT a décidé de grain diamant une petite section de SR 202 située dans la zone sud de Phoenix. La route AR-ACFC de 15 ans était si lâche et en couches que des rochers lâches ont été lancés sur le pare-brise, et les conducteurs se sont plaints que le pare-brise était endommagé par les rochers volants tous les jours. La proportion de réclamations de perte dans cette région est plus élevée que dans d'autres régions du pays. Le trottoir est également très bruyant et difficile à conduire. Adot a choisi des finitions finies en diamant pour les deux voies de droite le long de SR 202 d'un demi-mile de long. Ils ont utilisé un godet de chargeur pour éliminer la couche AR-ACFC existante sans endommager le béton ci-dessous. Le département a testé avec succès cette méthode en avril lorsqu'ils réfléchissaient à des moyens de retourner sur la route PCC. Une fois le projet terminé, le représentant de l'ADOT a remarqué que le conducteur se déplaçait de la voie AR-ACFC à la voie du béton Diamond Ground pour vivre les caractéristiques améliorées de conduite et sonore.
Bien que tous les projets pilotes n'étaient pas achevés, les résultats préliminaires sur les coûts indiquent que les économies associées à l'utilisation de la chaussée en béton et du broyage en diamant pour optimiser l'apparence, la douceur et le son pourraient réduire l'entretien de 3,9 milliards de dollars en un an. Sur une période de 30 ans. Randy Everett et le ministère des Transports de l'Arizona
À cette époque, la Maricopa Government Association (MAG) a publié un rapport évaluant le bruit et la conduite locaux de l'autoroute. Le rapport reconnaît la difficulté de maintenir le réseau routier et se concentre sur les caractéristiques du bruit de la route. Une conclusion clé est que, parce que l'avantage de bruit de l'AR-ACFC disparaît si rapidement, «le traitement au sol en diamant doit être pris en compte au lieu d'une superposition d'asphalte en caoutchouc». Un autre développement simultané est un contrat d'approvisionnement de maintenance qui permet de broyer en diamant l'entrepreneur a été amené pour l'entretien et la construction.
Adot estime qu'il est temps de passer à l'étape suivante et prévoit de démarrer un projet de broyage en diamant plus grand sur SR 202 en février 2020. Le projet couvre une section de quatre milles de quatre voies, y compris des sections en pente. La zone était trop grande pour utiliser un chargeur pour éliminer l'asphalte, donc un broyage a été utilisé. Le département coupe les bandes dans l'asphalte en caoutchouc pour que l'entrepreneur de fraisage puisse utiliser comme guide pendant le processus de fraisage. En facilitant l'opérateur de voir la surface du PCC sous le couvercle, l'équipement de fraisage peut être ajusté et les dommages au béton sous-jacent peuvent être minimisés. La dernière surface du sol en diamant de SR 202 répond à toutes les normes ADOT - il est silencieux, lisse et attrayant des surfaces d'asphalte, la valeur IRI était très favorable dans les années 1920 et 1930. Ces caractéristiques de bruit comparables peuvent être obtenues car bien que la nouvelle chaussée AR-ACFC soit environ 5 dB plus silencieuse que le sol en diamant, lorsque la chaussée AR-ACFC est utilisée pendant 5 à 9 ans, ses résultats de mesure sont comparables ou supérieurs au niveau DB. Non seulement le niveau de bruit du nouveau sol en diamant SR 202 est très faible pour les conducteurs, mais le trottoir génère également moins de bruit dans les communautés voisines.
Le succès de leurs premiers projets a incité Adot à commencer trois autres projets pilotes de broyage en diamant. Le meulage en diamant de l'autoroute de prix Loop 101 a été achevé. Le meulage en diamant de l'autoroute Pima Loop 101 sera effectué au début de 2021, et la construction de la boucle 101 I-17 à 75th Avenue devrait être effectuée au cours des cinq prochaines années. ADOT suivra les performances de tous les articles pour vérifier le soutien des joints, si le béton s'est décollé et l'entretien du son et de la qualité de conduite.
Bien que tous les projets pilotes n'aient pas été achevés, les données collectées jusqu'à présent justifient la considération du broyage en diamant comme alternative au broyage et au remplissage standard. Les résultats préliminaires de l'enquête sur les coûts montrent que les économies associées à l'utilisation de la chaussée en béton et du broyage en diamant pour optimiser l'apparence, la douceur et le son peuvent réduire les coûts de maintenance jusqu'à 3,9 milliards de dollars sur une période de 30 ans.
En utilisant la chaussée en béton existante à Phoenix, non seulement le budget d'entretien peut être étendu et que davantage de routes sont maintenues en bon état, mais la durabilité du béton garantit que les perturbations liées à l'entretien des routes sont minimisées. Plus important encore, le public pourra profiter d'une surface de conduite douce et calme.
Randy Everett est administrateur de département principal du ministère des Transports dans le centre de l'Arizona.
L'IgGA est une association commerciale à but non lucratif créée en 1972 par un groupe de professionnels dévoués de l'industrie, dédiés au développement de processus de broyage et de rainure en diamant pour les surfaces en béton et en asphalte de ciment Portland. En 1995, IgGa a rejoint une filiale de l'American Concrete Pavement Association (ACPA), formant le partenariat de protection de la chaussée en béton IgGA / ACPA d'aujourd'hui (IgGA / ACPA CP3). Aujourd'hui, ce partenariat est un leader technique des ressources et de l'industrie dans la commercialisation mondiale de surfaces de chaussées optimisées, de réparation de chaussée en béton et de protection des chaussées. La mission d'Igga est de devenir la principale ressource de technologie et de promotion pour l'acceptation et l'utilisation correcte du broyage et du rainure en diamant, ainsi que la préservation et la restauration du PCC.
Heure du poste: sept-08-2021