Betonfertigteile Pflastersteine: Gebaut, um zu dauern und schnell zu installieren

Von Adam Brodal, P.E.
Fotos mit freundlicher Genehmigung von Roman Stone Construction Co.

Die US-amerikanische Federal Highway Administration und die Technologie- und Implementierungsgruppe von AASHTO setzen sich im Rahmen ihres Highways for Life-Programms für Fertigbetonpflastersysteme (PCPSs) ein. PCPSs passen gut zu den Zielen des Programms, Baumethoden zu fördern, die Verkehrsstaus reduzieren, Projektdauer verkürzen, Sicherheit erhöhen und dauerhafte Reparaturen durchführen.

Über Betonfertigteilpflastersysteme
PCPSS sind langfristige Pflasterreparaturbehandlungen, die sich am besten für stark befahrene Bereiche eignen, die hohe Kosten für Fahrbahnsperrungen während des Baus verursachen. Alle PCPSS umfassen Methoden für die Fertigteilproduktion, den Transport und die Sicherstellung, dass die Platte ordnungsgemäß mit dem Untergrund verbunden ist. Es gibt sowohl verbundene als auch nicht verbundene Platten sowie vorgespannte und nicht vorgespannte Systeme.

Der größte Vorteil von PCPSS ist ihre Fähigkeit, die Ziele der Kommunen zur Verkehrsminderung zu erreichen. Verkehrsminderung ist die Fähigkeit, die Belastung und Ineffizienzen zu reduzieren, die durch Verkehrsstaus und Verzögerungen verursacht werden, die die Öffentlichkeit während des Straßenbaus erfährt. Betonfertigteile lösen Verkehrsminderungsprobleme an drei Fronten. Erstens wird die Gesamtzeit für die Fertigstellung des Projekts auf ein Minimum reduziert, da der Großteil der Arbeiten außerhalb des Werks des Fertigteilherstellers ausgeführt werden kann. Zweitens kann die Zeit, in der die Fahrspur außer Betrieb ist, außerhalb der Hauptverkehrszeiten geplant werden, da nachts gebaut werden kann und der reparierte Bereich für den morgendlichen Ansturm für den Verkehr geöffnet werden kann. Schließlich wird der konstruktive Footprint auf ein Minimum reduziert. PCPSS erfordern nur eine einzige Spur auf zweispurigen Straßen geschlossen werden, einschließlich der Schulter. Wenn mehr Fahrspuren vorhanden sind und eine innere Fahrspur bearbeitet werden muss, müssen die innere Fahrspur und eine angrenzende Fahrspur geschlossen werden, um Ausrüstung und Arbeiter sicher unterzubringen. In beiden Fällen kann der Verkehr während der Reparatur weiter fließen.

Der zweitgrößte Vorteil der Verwendung von PCPSS ist die nachgewiesene Haltbarkeit von Betonfertigteilen. PCPS sind auf Langlebigkeit ausgelegt, mit den gleichen Kriterien wie neue walzenverdichtete Betonkonstruktionen, die eine erwartete Lebensdauer von mehr als 50 Jahren haben. Präzision und Qualität des Materials ergeben sich aus den werkseitig kontrollierten Bedingungen der Fertigteilfabrik. Interne Qualitätskontrollen und Tests gewährleisten ein qualitativ hochwertiges Produkt. Darüber hinaus wird ein Qualitätsprodukt durch staatliche Inspektion des Fertigteilprozesses und Feldtests des installierten Produkts erreicht. Ein PCPS wird weiter überprüft, indem es sich einer Präqualifikation durch die staatliche Agentur unterzieht, typischerweise mit einem Feldtest auf dem Hof des Vorarbeiters.

Ein genauerer Blick
Die meisten gelenkigen PCPS verwenden eine Substanz wie Verfugen oder Polyurethan-Injektion, um die Platten zu stützen und zu nivellieren oder anzuheben. Eine typische Platte hat eine doppelte Matte aus epoxidbeschichteter Stahlverstärkung. Typische Größen sind 12 ft (3,7 m) breit und 8 ft (2,4 m) bis 12 ft lang. Platten können bis 20 ft (6.1 m) lang oder sogar länger gemacht werden.
Der Bauprozess beginnt mit dem Ausschneiden des vorhandenen Pflasterreparaturbereichs. Eine Sägeschnittschablone wird gewöhnlich dem Auftragnehmer für genaues Plan zur Verfügung gestellt.

Das Bauteam entfernt dann das beschädigte Pflaster, um die Reparaturplatte aufzunehmen. Bei einigen PCPS-Konstruktionen wird der Untergrund so vorbereitet und nivelliert, dass die Platte mit einem technischen Mörtel gleichmäßig in der Höhe ruht. Bei anderen Konstruktionen wird der vorhandene Untergrundboden ungestört belassen und die Platte ruht zunächst 1 in. (25 Millimeter) niedriger als Grad, und ein ausgeführter Schaum wird benutzt, um die Platte zum Grad anzuheben. Der reparierte Abschnitt kann in 15 Minuten für den Verkehr freigegeben werden.
In einigen PCPS-Designs sind Lastübertragungsvorrichtungen installiert. LTDs sind dübelartige mechanische Verbindungen zwischen Platten und werden in Fugenfertigteilen benötigt. Die zulässige Zeit bis zur Installation von LTDs wird von der Gemeinde vorgegeben und hängt in der Regel vom Verkehrsaufkommen ab. In der Regel verlangt die Gemeinde, dass LTDs am nächsten Werktag installiert werden.

Die DOT-Dübelstangen-Nachrüstmethode des Staates New York erfordert beispielsweise eine Gangsäge, um vier Gelenke in jedem Radweg zu schneiden. Die Rippen, die durch den Sägeschnitt in jeder Verbindung erzeugt werden, werden herausgehämmert und der Schlitz wird gereinigt. Ein 1,5-Zoll. (38-mm) durchmesser epoxy-beschichtete stahl-dübel bar montage (an LTD) mit stühlen und expansion kappen ist platziert in jeder slot und verfugt für eine solide fit.

Polyurethan-Injektion
Roman Stone Construction Co. verwendet ein proprietäres Polyurethan-Injektionsverfahren für sein römisches Straßensystem. Mit diesem System können die Brammen in einer Schicht platziert und auf den Grad eingestellt werden. Durch die Verwendung der Polyurethaneinspritzung ist nahezu keine Untergrundvorbereitung erforderlich. Die Platte kommt mit werkseitig gebohrten Einspritzöffnungen zur Aufnahme des Polyurethans an der Baustelle an.

Das Polyurethan ist ein zweiteiliges Polymer, das in wenigen Sekunden aushärtet und in 15 Minuten seine Arbeitsfestigkeit erreicht. Dieses Material liebt Kompression; Je größer der Druck ist, der zum Anheben der Bramme erforderlich ist, desto größer ist die endgültige Kompressionsfestigkeit des Polymers. Straßenprojekte verwenden normalerweise ein 6 lb / in.3 (0,2 kg/cm3) Mischung mit hoher Dichte. Das Polymer ist witterungsbeständig gegen Kälte und Regen und umweltfreundlich. Wenn sich die Mischung ausdehnt, breitet sie sich typischerweise mit einem Durchmesser von 3 Fuß (1 m) aus, füllt Hohlräume aus und verdrängt Wasser unter der Fahrbahn.

Ausschreibungsspezifikationen
Ausschreibungen können bei PCPSS aufgrund der Verwendung unterschiedlicher, nicht üblicher Reparaturmethoden ein Hindernis darstellen. Ein Auftragnehmer, der Angebote auf einem PCPS empfängt, kann Einzelteile außerhalb der Arbeit des Fertigteilbauers haben, die die Kosten, wie Sägenausschnitt für Gelenke oder hoch entwickelte ordnende Anforderungen beeinflussen. Zum Beispiel verfolgt NYSDOT PCPS-Preise mit einem diskreten Pay-Item. Dieser Artikel beinhaltet die Betonplatte und Versand. Nicht alle Elemente, die für PCPSS erforderlich sind, sind in der Zahlungsposition enthalten, und verschiedene Systeme haben unterschiedliche erforderliche Elemente. Dies kann Kostenvergleiche erschweren und Gebote verworren machen.

Während des Bieterverfahrens haben wir zum Beispiel ein zweites Hindernis erlebt. In unserer Gerichtsbarkeit neigt der Staat dazu, die NYSDOT-Dübelstangen-Nachrüstmethode für Pflasterfugen zu verwenden. Diese Methode war ein Knackpunkt, da es teuer ist, die große Anzahl von Verbindungen zu sägen. Ein Projekt mit 100 Platten könnte 2.000 Fugen haben, und jede Fuge muss mit einer Gruppe von Sägeblättern ausgeschnitten werden. Mehrere neue Verbindungsmethoden, die sich auf Kostensenkungen konzentrieren, befinden sich derzeit in der Entwicklung. Eine Methode, die mit PNA Construction Technologies erforscht wird, ist die Entwicklung eines Platten-Dübelsystems im Gegensatz zum Runddübelsystem mit dem Ziel, die innere Plattenspannung niedrig zu halten.

PCPSS gewinnen in mehreren Staaten aufgrund ihres Erfolgs in einer Reihe von Anwendungen schnell an Popularität. Da die Federal Highway Administration und AASHTO ihre Aufmerksamkeit auf PCPSS richten, ist zu erwarten, dass Betonfertigteile für Reparaturen von Straßenbelägen zum Mainstream werden.

Adam Brodal, P.E., ist Chefingenieur bei Roman Stone Construction Co. Er verfügt über 10 Jahre Erfahrung in Betonfertigteilen und als Ingenieurberater. Brodal wurde in Minnesota ausgebildet und ausgebildet und ist seit Januar 2010 bei Roman Stone. Römischer Stein versorgt den Großraum New York mit seinem römischen Straßensystem Betonfertigteile Straßenplatten, Leitung, unterirdische Versorgungskästen und Verkehrsbarrieren (siehe Precast Inc. Nov.-Dec. 2010).

Seitenleiste: Projektbeispiele

Sunrise Highway
Der Sunrise Highway (Route 27) ist die Hauptautobahn entlang der Südküste von Long Island, New York. Es ist die Hauptverkehrsader für die Fahrt zu Sommererholungszielen in den Hamptons. Roman Stone installierte mit Ahern Contractors das römische Straßensystem auf dem Sunrise Highway, um fehlerhafte Fugen zu korrigieren. Der Straßenbau fand in 12 Tagen statt. Auf der Route 27 in Westhampton wurden zwischen den Ausfahrten 62 und 63 insgesamt 35 Platten für ein Gesamtbetonvolumen von mehr als 78 yd3 (60 m3) verlegt. Reparaturstellen wurden isoliert und über eine Strecke von 6,4 km (vier Meilen) Fahrbahn verteilt. Platten wurden in beiden Fahrspuren ersetzt, sowohl in der in Richtung Osten und Westen Straßen. Ahern erhielt jeden Tag ein sechsstündiges Arbeitsfenster und konnte mit nur einer Besatzung erfolgreich sechs bis sieben Teile pro Schicht installieren.

Die derzeit verwendete Methode zur Überprüfung der Leistung von Gehwegen ist der Falling Weight Deflectometer Test (FWD). Dieser Test misst die Fähigkeit des Gelenks, Last zu übertragen. Die auf dem Sunrise Highway verwendete Methode war die Nachrüstmethode für Dübelstangen von NYSDOT. Zu zwei verschiedenen Zeiten wurden die Paneele dieses Projekts getestet und die Platten zeigten eine gute Leistung. Das Ziel von Lastübertragungswirkungsgraden von 85% oder besser wurde erreicht.

Long Island Expressway
Roman Stone hat ein hochkarätiges Projekt auf dem Long Island Expressway begonnen. Die LIE ist das Rückgrat der Infrastruktur für mehr als 5 Millionen Einwohner von Long Island und erstreckt sich über 70 Meilen (113 km) von Manhattan nach Riverhead. Der zu reparierende Abschnitt hat ein durchschnittliches tägliches Verkehrsaufkommen von etwa 200.000 Fahrzeugen pro Tag.
Dieser Auftrag wurde ursprünglich für hochfesten Ortbeton konzipiert. Dieses Projekt war jedoch durch besondere zeitliche Einschränkungen gekennzeichnet, und die Ingenieure von NYDOT entschieden sich angesichts eines engeren Arbeitsfensters für Betonfertigteile.

Die Reparatur beginnt mit dem Diamantschleifen der vorhandenen Asphaltdeckschicht bis hin zur bestehenden Betonfahrbahn und dem anschließenden Austausch der Schadstellen. Das Projekt erhält dann eine neue Deckschicht Asphalt. Die ursprüngliche Umfrage besteht aus mehr als 800 Standorten mit in erster Linie repariert werden 8 ft x 12 ft (2.4 m x 3.7 m) Fertigplatten. Das Projekt wird auch 10-ft (3 m) lang und 12-ft (3.7 m) lange Platten. Das Ausmaß der Straßenreparaturen beträgt acht Meilen (13 km) Autobahn, vier Meilen (6,4 km) in jede Richtung.

Roman Stone begann das LIE-Projekt Anfang 2011 und hat die Produktion in diesem Frühjahr hochgefahren. Roman Stone produziert derzeit 10 Platten pro Tag und plant, die Produktionsrate zu Beginn der Bausaison zu erhöhen.

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