Le retour de l'autoroute de l'Arizona au béton de ciment Portland pourrait bien prouver l'avantage de l'utilisation du meulage au diamant comme alternative au meulage et au remplissage standard. Les perspectives montrent que sur une période de 30 ans, les coûts de maintenance seront réduits de 3,9 milliards de dollars.
Cet article est basé sur un webinaire initialement organisé lors de la conférence technique de l'International 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 calmes. Cependant, en raison de la croissance démographique explosive dans la région et du manque de fonds pour suivre le rythme, l'état des routes dans la région s'est dégradé au cours de la dernière décennie. Le ministère des Transports de l'Arizona (ADOT) étudie des solutions créatives pour entretenir son réseau routier et offrir les types de routes auxquelles le public s'attend.
Phoenix est la cinquième ville la plus peuplée des États-Unis et elle continue de croître. Le réseau de routes et de ponts de la ville, long de 435 milles, est entretenu par la zone centrale du Département des transports de l'Arizona (ADOT), dont la plupart sont constitués d'autoroutes à quatre voies avec des voies supplémentaires pour véhicules à grande hauteur (VOM). Avec un budget de construction de 500 millions de dollars américains par an, la région réalise généralement chaque année 20 à 25 projets de construction sur un réseau routier à fort trafic.
L'Arizona utilise des trottoirs en béton depuis les années 1920. Le béton peut être utilisé pendant des décennies et ne nécessite d’entretien que tous les 20 à 25 ans. Pour l'Arizona, 40 ans d'expérience réussie ont permis de l'utiliser lors de la construction des grandes autoroutes de l'État dans les années 1960. À l’époque, poser la route avec du béton impliquait un compromis en termes de bruit routier. Pendant cette période, la surface du béton est finie par étamage (en tirant un râteau métallique sur la surface du béton perpendiculairement au flux de circulation), et les pneus roulant sur le béton étamé produiront un gémissement bruyant et cohérent. En 2003, afin de résoudre le problème du bruit, un 1-in. Une couche de friction en caoutchouc asphaltique (AR-ACFC) a été appliquée sur du béton de ciment Portland (PCC). Cela offre une apparence cohérente, un son silencieux et un voyage confortable. Cependant, préserver la surface de l’AR-ACFC s’est avéré être un défi.
La durée de vie nominale de l'AR-ACFC est d'environ 10 ans. Les autoroutes de l'Arizona ont désormais dépassé leur durée de vie prévue et vieillissent. La stratification et les questions connexes posent des problèmes aux conducteurs et au ministère des Transports. Bien que le délaminage n'entraîne généralement qu'une perte d'environ 1 pouce de profondeur de route (parce que l'asphalte de caoutchouc de 1 pouce d'épaisseur s'est séparé du béton en dessous), le point de délaminage est considéré comme un nid-de-poule par le public voyageur et est considéré comme un problème sérieux. problème.
Après avoir testé le meulage au diamant, les surfaces en béton de nouvelle génération et la finition de la surface du béton avec une meuleuse à glissement ou un micro-fraisage, ADOT a déterminé que la texture longitudinale obtenue par le meulage au diamant offre un aspect velours côtelé agréable et de bonnes performances de conduite (comme le montrent les faibles indices IRI). ) et de faibles émissions sonores. Randy Everett et le ministère des Transports de l'Arizona
L'Arizona utilise l'indice international de rugosité (IRI) pour mesurer l'état des routes, et ce chiffre est en baisse. (L'IRI est une sorte de données statistiques sur la 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 réalisées en 2010, 72 % des autoroutes interétatiques de la région sont en bon état. En 2018, cette proportion était tombée à 53 %. Les routes du réseau routier national affichent également une tendance à la baisse. Des mesures effectuées en 2010 ont montré que 68 % des routes étaient en bon état. En 2018, ce chiffre était tombé à 35 %.
Alors que les coûts augmentaient (et que le budget ne parvenait pas à suivre) en avril 2019, ADOT a commencé à rechercher de meilleures options de stockage que dans la boîte à outils précédente. Pour les chaussées qui sont encore en bon état pendant la période de durée de vie nominale de 10 à 15 ans - et il devient de plus en plus important pour le ministère de maintenir la chaussée existante en bon état - les options comprennent le scellement des fissures, le scellement par pulvérisation (application d'une fine couche de lumière, émulsion d'asphalte lentement solidifiée), ou réparer des nids-de-poule individuels. Pour les chaussées qui dépassent la durée de vie nominale, une option consiste à meuler l’asphalte détérioré et à poser une nouvelle couche de revêtement en asphalte de caoutchouc. Cependant, en raison de l'étendue de la zone à réparer, cela s'avère trop coûteux. Un autre obstacle à toute solution nécessitant un meulage répété de la surface en asphalte est que l'équipement de meulage affectera et endommagera inévitablement le béton sous-jacent, et la perte de matériau de béton au niveau des joints est particulièrement grave.
Que se passerait-il si l’Arizona revenait à la surface originale du PCC ? ADOT sait que les autoroutes en béton de l'État sont conçues pour assurer une stabilité structurelle de longue durée. Le département s'est rendu compte que s'il pouvait utiliser le PCC sous-jacent pour améliorer sa surface dentée d'origine afin de former une route silencieuse et praticable, 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 la SR 101 au nord de Phoenix, la couche AR-ACFC a été supprimée. ADOT a donc installé quatre sections d'essai pour explorer les solutions futures qui utiliseront le béton existant tout en garantissant la douceur, une conduite silencieuse et une bonne apparence de la route. Le département a examiné le meulage au diamant et la surface de béton de nouvelle génération (NGCS), une texture avec un profil de sol contrôlé et une texture globale négative ou vers le bas, qui a été développée comme une chaussée en béton particulièrement silencieuse. ADOT envisage également l'utilisation d'une meuleuse coulissante (un processus dans lequel une machine guide les roulements à billes vers la surface de la route pour améliorer les caractéristiques de friction) ou un micro-fraisage pour finir la surface du béton. Après avoir testé chaque méthode, ADOT a déterminé que la texture longitudinale obtenue par meulage au diamant offre un aspect velours côtelé agréable ainsi qu'une bonne expérience de conduite (comme l'indique la faible valeur IRI) et un faible bruit. Le processus de meulage au diamant s'est également avéré suffisamment doux pour protéger les zones de béton, en particulier autour des joints, qui étaient auparavant endommagées par le fraisage. Le meulage au diamant est également une solution rentable.
En mai 2019, ADOT a décidé de broyer au diamant une petite section du SR 202 située dans la zone sud de Phoenix. La route AR-ACFC, vieille de 15 ans, était si meuble et si stratifiée que des pierres étaient projetées sur le pare-brise, et les conducteurs se plaignaient du fait que le pare-brise était endommagé chaque jour par des projections de pierres. La proportion de sinistres dans cette région est plus élevée que dans les autres régions du pays. Le trottoir est également très bruyant et difficile à circuler. ADOT a choisi des finitions au diamant pour les deux voies de droite le long de la SR 202, longues d'un demi-mile. Ils ont utilisé un godet chargeur pour retirer la couche AR-ACFC existante sans endommager le béton situé en dessous. Le ministère a testé avec succès cette méthode en avril, alors qu'il réfléchissait aux moyens de revenir sur la voie du PCC. Une fois le projet terminé, le représentant de l'ADOT a remarqué que le conducteur se déplaçait de la voie AR-ACFC vers la voie en béton au sol diamanté pour bénéficier des caractéristiques de conduite et de son améliorées.
Bien que tous les projets pilotes ne soient pas terminés, les résultats préliminaires sur les coûts indiquent que les économies associées à l'utilisation de revêtements en béton et au meulage au diamant pour optimiser l'apparence, la douceur et le son pourraient réduire l'entretien jusqu'à 3,9 milliards de dollars par 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 maniabilité des autoroutes locales. Le rapport reconnaît la difficulté d'entretenir le réseau routier et se concentre sur les caractéristiques sonores de la route. Une conclusion clé est que, étant donné que l’avantage sonore de l’AR-ACFC disparaît si rapidement, « un traitement de sol au diamant devrait être envisagé au lieu d’une superposition d’asphalte en caoutchouc ». Un autre développement simultané est un contrat d'achat de maintenance qui permet le meulage au diamant. L'entrepreneur a été engagé pour la maintenance et la construction.
ADOT estime qu'il est temps de passer à l'étape suivante et prévoit de démarrer un projet de meulage au diamant plus vaste sur la SR 202 en février 2020. Le projet couvre une section de quatre milles de long et quatre voies de large, y compris des sections en pente. La zone était trop grande pour utiliser une chargeuse pour enlever l'asphalte, c'est pourquoi une fraiseuse a été utilisée. Le département coupe des bandes dans l'asphalte de caoutchouc que l'entrepreneur en fraisage peut utiliser comme guide pendant le processus de fraisage. En permettant à l'opérateur de voir plus facilement 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 surface finale rectifiée au diamant du SR 202 répond à toutes les normes ADOT - elle est silencieuse, lisse et attrayante - par rapport aux surfaces asphaltées, la valeur IRI était très favorable dans les années 1920 et 1930. Ces caractéristiques de bruit comparables peuvent être obtenues car, bien que le nouveau revêtement AR-ACFC soit environ 5 dB plus silencieux que le sol diamanté, lorsque le revêtement AR-ACFC est utilisé pendant 5 à 9 ans, ses résultats de mesure sont comparables ou supérieurs au niveau dB. Non seulement le niveau sonore du nouveau sol diamanté 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 lancer trois autres projets pilotes de meulage de diamants. Le meulage au diamant de la Loop 101 Price Freeway est terminé. Le meulage au diamant de la Loop 101 Pima Freeway sera effectué début 2021, et la construction de la Loop 101 I-17 jusqu'à la 75e Avenue devrait être réalisée au cours des cinq prochaines années. ADOT suivra les performances de tous les éléments pour vérifier le support des joints, si le béton s'est décollé et le maintien du son et de la qualité de roulement.
Bien que tous les projets pilotes ne soient pas terminés, les données collectées jusqu'à présent justifient l'envisagement du meulage au diamant comme alternative au meulage et au remplissage standard. Les résultats préliminaires de l'enquête sur les coûts montrent que les économies associées à l'utilisation d'une chaussée en béton et au meulage au diamant pour optimiser l'apparence, la douceur et le son peuvent réduire les coûts d'entretien jusqu'à 3,9 milliards de dollars sur une période de 30 ans.
En utilisant le revêtement en béton existant à Phoenix, non seulement le budget d'entretien peut être augmenté et 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 lisse et silencieuse.
Randy Everett est administrateur principal du ministère des Transports du centre de l'Arizona.
IGGA est une association commerciale à but non lucratif créée en 1972 par un groupe de professionnels dévoués de l'industrie, dédiée au développement de procédés de meulage et de rainurage au diamant pour les surfaces en béton de ciment Portland et en asphalte. En 1995, IGGA a rejoint une filiale de l'American Concrete Pavement Association (ACPA), formant aujourd'hui le Partenariat IGGA/ACPA pour la protection des chaussées en béton (IGGA/ACPA CP3). Aujourd'hui, ce partenariat constitue une ressource technique et un leader de l'industrie dans la commercialisation mondiale de surfaces de chaussée optimisées, de réparation de chaussées en béton et de protection de chaussées. La mission de l'IGGA est de devenir la principale ressource technologique et promotionnelle pour l'acceptation et l'utilisation correcte du meulage et du rainurage au diamant, ainsi que pour la préservation et la restauration du PCC.
Heure de publication : 08 septembre 2021