アリゾナ州の高速道路をポートランドセメントコンクリートに戻すことは、従来の研磨・充填工法に代わるダイヤモンド研磨工法のメリットを証明することになるかもしれません。見通しでは、30年間でメンテナンス費用が39億ドル削減されるとされています。
この記事は、2020 年 12 月に開催された国際溝入れ研削協会 (IGGA) 技術会議中に開催されたウェビナーに基づいています。以下の完全版デモをご覧ください。
フェニックス地域の住民は、滑らかで美しく、静かな道路を望んでいます。しかし、この地域の爆発的な人口増加と維持のための資金不足により、過去10年間で道路状況は悪化しています。アリゾナ州運輸局（ADOT）は、高速道路網を維持し、住民が期待する道路を提供するための独創的な解決策を検討しています。
フェニックスはアメリカで5番目に人口の多い都市であり、現在も成長を続けています。市内の435マイル（約720キロメートル）に及ぶ道路と橋梁のネットワークは、アリゾナ州運輸局（ADOT）中央部によって維持管理されており、その大部分は4車線の高速道路と、高所作業車（HOV）レーンで構成されています。年間5億ドルの建設予算を投じ、この地域では交通量の多い道路網において、毎年20～25件の建設プロジェクトが実施されています。
アリゾナ州では、1920 年代からコンクリート舗装が採用されています。コンクリートは何十年も使用でき、20 ～ 25 年に 1 度のメンテナンスのみが必要です。アリゾナ州では、40 年にわたる成功経験により、1960 年代の州の主要高速道路建設時にコンクリートが使用されることができました。当時、道路をコンクリートで舗装することは、道路騒音とのトレードオフを意味していました。この期間中、コンクリート表面は錫メッキ (交通の流れに対して垂直にコンクリート表面に金属製のレーキを引く) によって仕上げられますが、錫メッキされたコンクリートの上を走行するタイヤは、騒々しく一貫したウィーンという音を発します。2003 年、騒音問題を解決するために、ポートランドセメントコンクリート (PCC) の上に 1 インチのアスファルトゴム摩擦層 (AR-ACFC) が塗布されました。これにより、一貫した外観、静かな音、快適な移動が実現します。ただし、AR-ACFC の表面を保護することが課題であることが判明しています。
AR-ACFCの設計寿命は約10年です。アリゾナ州の高速道路は設計寿命を超え、老朽化が進んでいます。層状化とそれに伴う問題は、運転者と運輸省にとって大きな問題となっています。通常、層状剥離による路面の深さの減少はわずか1インチ程度（厚さ1インチのゴムアスファルトが下のコンクリートから剥離するため）ですが、剥離箇所は通行者から「ポットホール」とみなされ、深刻な問題となっています。
アリゾナ州運輸局（ADOT）は、ダイヤモンド研磨、次世代コンクリート表面、そしてスリップグラインダーまたはマイクロミリングによるコンクリート表面仕上げを試験した結果、ダイヤモンド研磨によって得られる縦方向のテクスチャが、美しいコーデュロイ調の外観と優れた走行性能（低いIRI値で示される）、そして低騒音を実現することを明らかにしました。ランディ・エベレットとアリゾナ州運輸局
アリゾナ州は道路状況の測定に国際粗度指数（IRI）を使用しており、その数値は減少傾向にあります。（IRIは粗度統計データの一種で、舗装管理システムのパフォーマンス指標として、国の機関がほぼ普遍的に使用しています。値が低いほど粗度が小さく、望ましい状態です）。2010年に実施されたIRI測定によると、この地域の州間高速道路の72％が良好な状態です。2018年までに、この割合は53％に低下しました。国道システムのルートも減少傾向を示しています。2010年の測定では、道路の68％が良好な状態でした。2018年までに、この数値は35％に減少しました。
コストが増加し、予算が追いつかなくなったため、2019 年 4 月に ADOT は以前のツールボックスよりも優れた保管オプションの検討を開始しました。10 ～ 15 年の設計寿命期間内でまだ良好な状態にある舗装については、既存の舗装を良好な状態に保つことが部門にとってますます重要になってきており、オプションとして、クラック シーリング、スプレー シーリング (軽量でゆっくり固まるアスファルト乳剤の薄い層の塗布)、個々の穴の補修などがあります。設計寿命を超えた舗装については、劣化したアスファルトを研磨して新しいゴム製アスファルト オーバーレイを敷くという選択肢もあります。ただし、補修が必要なエリアの範囲を考えると、この方法はコストがかかりすぎます。アスファルト表面を繰り返し研磨する必要があるソリューションのもう 1 つの障害は、研磨装置が必然的に下にあるコンクリートに影響を与えて損傷することであり、ジョイントでのコンクリート材料の損失は特に深刻です。
アリゾナ州が元のPCC舗装に戻ったらどうなるでしょうか？ADOT（運輸省）は、州内のコンクリート高速道路が長期にわたる構造的安定性を提供するように設計されていることを認識しています。ADOTは、下層のPCCを利用して元のギザギザした路面を改良し、静かで走行しやすい道路にすれば、補修後の道路はより長持ちし、メンテナンスの必要性も低くなる可能性があることに気づきました。また、アスファルト舗装に比べてメンテナンス費用もはるかに抑えられます。
フェニックス北部のSR 101プロジェクトの一環として、AR-ACFC層が撤去されたため、ADOTは既存のコンクリートを活用しながら、滑らかさ、静かな乗り心地、そして良好な路面外観を確保する将来のソリューションを模索するため、4つの試験区間を設置しました。ADOTは、ダイヤモンド研削と次世代コンクリート表面（NGCS）を検討しました。NGCSは、制御された土壌プロファイルと全体的にネガティブまたは下向きのテクスチャを備えたテクスチャで、特に低騒音のコンクリート舗装として開発されています。ADOTはまた、コンクリート表面の仕上げに、スライディンググラインダー（機械がボールベアリングを路面に誘導して摩擦特性を向上させるプロセス）またはマイクロミリングの使用も検討しています。各方法をテストした結果、ADOTは、ダイヤモンド研削によって得られる縦方向のテクスチャが、美しいコーデュロイ調の外観、良好な乗り心地（低いIRI値で示される）、そして低騒音を実現することを決定しました。ダイヤモンド研削プロセスは、特に以前はミリングによって損傷を受けていたジョイント周辺のコンクリート領域を保護するのに十分なほど優しく、また、ダイヤモンド研削は費用対効果の高いソリューションでもあります。
2019年5月、ADOTはフェニックス南部にあるSR 202の小さな区間をダイヤモンド研磨することを決定しました。 15年前に建設されたAR-ACFC道路は、非常に緩んで層状になっていたため、岩がフロントガラスに飛び散り、ドライバーは毎日飛んでくる岩でフロントガラスが損傷していると苦情を言っていました。 この地域では、損害賠償請求の割合が国内の他の地域よりも高くなっています。 歩道も非常に騒々しく、運転しにくいです。 ADOTは、SR 202の800メートルに沿った2つの右側車線にダイヤモンド仕上げの仕上げを選択しました。 彼らはローダーバケットを使用して、下のコンクリートを損傷することなく、既存のAR-ACFC層を取り除きました。 部門は4月にPCC道路に戻す方法をブレインストーミングしていたときに、この方法を正常にテストしました。 プロジェクトが完了した後、ADOTの担当者は、ドライバーがAR-ACFC車線からダイヤモンド研磨されたコンクリート車線に移動して、改善された乗り心地と音響特性を体験していることに気付きました。
すべてのパイロットプロジェクトが完了しているわけではありませんが、コストに関する予備調査の結果、コンクリート舗装とダイヤモンド研磨による外観、平滑性、音響の最適化により、年間最大39億ドルのメンテナンス費用を削減できることが示唆されています。これは30年間で実現します。ランディ・エヴェレットとアリゾナ州運輸局
ちょうどその頃、マリコパ行政協会（MAG）は、地元の高速道路の騒音と運転性を評価する報告書を発表しました。この報告書は、道路網の維持管理の難しさを認め、道路の騒音特性に焦点を当てています。重要な結論は、AR-ACFCの騒音面での利点が急速に失われるため、「ゴムアスファルトオーバーレイの代わりにダイヤモンド研磨を検討すべき」というものです。同時に進展したもう一つの出来事は、ダイヤモンド研磨を可能にする保守調達契約です。この請負業者は、保守と建設のために起用されました。
ADOT は次のステップに進むべき時であると考え、2020 年 2 月に SR 202 でより大規模なダイヤモンド研磨プロジェクトを開始する予定です。このプロジェクトは、傾斜セクションを含む、長さ 4 マイル、幅 4 車線のセクションを対象としています。エリアが広すぎてローダーを使用してアスファルトを除去することができなかったため、切削機が使用されました。部門は、切削請負業者が切削プロセス中にガイドとして使用できるように、ゴム製アスファルトにストリップを切ります。オペレーターがカバーの下の PCC 表面を確認しやすくすることで、切削装置を調整し、下にあるコンクリートへの損傷を最小限に抑えることができます。最終的な SR 202 のダイヤモンド研磨された表面は、静かで滑らかで魅力的であり、アスファルト表面と比較して、1920 年代と 1930 年代の IRI 値は非常に良好でした。新しいAR-ACFC舗装はダイヤモンドグラウンド舗装よりも約5dB静かであるにもかかわらず、AR-ACFC舗装を5～9年間使用すると、測定結果が同等かそれ以上のdBレベルになるため、このような同等の騒音特性が得られます。新しいSR 202ダイヤモンドグラウンド舗装は、運転者にとって非常に低い騒音レベルであるだけでなく、歩道が近隣のコミュニティに与える騒音も低減します。
初期プロジェクトの成功を受け、ADOTは新たに3つのダイヤモンド研削パイロットプロジェクトを開始しました。ループ101プライス・フリーウェイのダイヤモンド研削は完了しました。ループ101ピマ・フリーウェイのダイヤモンド研削は2021年初頭に実施される予定で、ループ101州間高速道路17号線から75番街までの工事は今後5年以内に実施される予定です。ADOTは、すべての項目のパフォーマンスを追跡し、ジョイントの支持状態、コンクリートの剥離の有無、そして音質と乗り心地の維持状況を確認します。
すべてのパイロットプロジェクトが完了しているわけではありませんが、これまでに収集されたデータは、標準的な研磨・充填工法の代替としてダイヤモンド研磨工法を検討する根拠を示しています。コスト調査の予備的な結果によると、コンクリート舗装とダイヤモンド研磨工法を用いて外観、平滑性、および音響を最適化することで、30年間で最大39億ドルの維持管理コストを削減できる可能性があります。
フェニックスの既存のコンクリート舗装を活用することで、維持管理予算を拡大し、より多くの道路を良好な状態に維持できるだけでなく、コンクリートの耐久性により、道路維持管理に伴う混乱を最小限に抑えることができます。何よりも重要なのは、人々が滑らかで静かな路面を快適に走行できるようになることです。
ランディ・エヴェレットは、中央アリゾナ州の運輸局の上級部門管理者です。
IGGAは、1972年に熱心な業界専門家グループによって設立された非営利の業界団体であり、ポートランドセメントコンクリートおよびアスファルト路面におけるダイヤモンド研削・溝入れプロセスの開発に尽力しています。1995年には、IGGAは米国コンクリート舗装協会（ACPA）の関連団体に加盟し、現在のIGGA/ACPAコンクリート舗装保護パートナーシップ（IGGA/ACPA CP3）を設立しました。現在、このパートナーシップは、最適化された舗装面、コンクリート舗装の補修、および舗装保護の世界的なマーケティングにおける技術リソースであり、業界リーダーです。IGGAの使命は、ダイヤモンド研削・溝入れ、そしてPCCの保全と修復の普及と適切な使用を促進するための、業界をリードする技術およびプロモーションリソースとなることです。
投稿日時: 2021年9月8日