Состав асфальта для дорожного покрытия: технология производства своими руками, состав и доставка

Первоначальный этап работы 

По сути, асфальтирование начинается с выезда на объект благоустройства специалистов, определяющих геолого-физические и климатические местные параметры использования объекта, а также они рассчитывают прогнозируемые нагрузки автотранспорта на асфальтовое дорожное полотно.

• Для начала нужен визуальный осмотр площадки, что бы определить перечень подготовительных работ. Постараться определить пригодность существующего основания для проведения дальнейших работ. 

Перед началом благоустройства, желательно сделать геодезические измерения. Это касается как высотных отметок так и посадки профиля площадки в координаты.

Делаются технические изыскания для придания правильной разуклонки плоскостей благоустраиваемой территории.  

Мы не рекомендуем строить ‘на глазок’ т.к. падение света, наложение тени предметов деревьев, заборов, столбов, камуфлируют поверхность ландшафта. В этом случае можно получить контр уклоны, что приведет к нежелательному движению жидкости, скоплению воды, формированиям луж.

• Потом рассчитывается предварительная цена асфальтирования, которая сопоставляется со сметой проекта и при их несовпадении – вопрос урегулируется с заказчиком.
• Проводятся работы по подготовке и асфальтированию территории, которые заключаются: — в демонтаже и вывозе старого покрытия, плит старой дороги либо грунта. Выравнивание территории; — обустройство котлована дороги или площадки; — установка осушительных и ливневых сооружений (при необходимости).

• Далее, идет процесс по устройству подстилающих покрытий. Если нужно произвести выемку грунта, выполнить планировку подошвы. После отсыпки песком можно так-же уложить геополотно или геосетку.

• Монтаж бордюрных конструкций — послойная укладка с последующим уплотнением дорожного основания из щебня разной фракции и песка. Послойное уплотнение проводится с помощью от 6 до 9 проходов двух вальцового катка.

• Устраивают толщу из щебня, также исходя из условий нужно определить степень уплотнения грунта и слоев из песка и щебня катком.

Каждый элемент «пирога» тщательно уплотняют, малые площади до 300 м² трамбовать можно виброплитой, более объемные целесообразней катком.

Принципы по формированию основы для покрытия из тротуарной плитки схож. Устраивается подстилка из щебня и цементно-песчаной смеси, для улучшения свойств основания так же возможно применение  гео материалов. Далее кладут плитку с выбранным рисунком.

• Ну и последнее, это собственно сам процесс асфальтирования. Перед началом нужно нанести разогретую эмульсию или праймер. Если срез включает в себя более одного слоя асфальтовой смеси, то горячий битум наносят между слоями, также можно добавлять различные геосетки

Мастера ООО «Строй 72» укладывают асфальт в два слоя, в том случае если нагрузка транспорта на дорожное полотно имеет значительные величины. Первый слой имеет толщину от 5 сантиметров, и он представляет собой крупнозернистый асфальт тип Б, второй слой от 3 см мелкозернистого асфальта. 

После укладки необходимо уплотнить АБС с помощью катка или виброплиты. В зависимости от степени уплотнения подбирается тоннаж катка и количество проходов по уложенной асфальтовой смеси.

Потом, после уплотнения катком с таким числом проходов, как и для дорожного основания, осуществляется обработка первого слоя асфальта эмульсией из битума. Второй слой имеет толщину от 3 сантиметров тоже марки АБС, однако отличается более низким процентным содержанием крупных фракций асфальта. Он также уплотняется катком.

Укладывать асфальт можно в ручную при небольших объемах, и с помощью асфальтоукладчика если требуется значительные площади укладки.

Первый и второй слой асфальта компания укладывает с помощью современного асфальтного укладчика, применяя ручную доработку полотна. Если же нагрузка на дорогу от автотранспорта имеет значительные величины, тогда укладывается три, а то и четыре слоя асфальта различных фракций.

Если в процессе дорожного строительства или обустройства территории задействована компания ООО«Строй 72» то можно быть уверенным, что ее специалисты добьются, чтобы была качественная проектная документация, она задействует самую современную технику и самые качественные материалы.

При этом асфальтирование будет произведено с учетом прогнозируемой нагрузки, даже с некоторым запасом прочности, в точно оговоренные сроки с соблюдением технологий, которые гарантируют высокие качественные характеристики дорожного полотна. Поэтому оно прослужит долго и надежно.

После всех работ следует дать «отдохнуть» поверхности для остывания и набора прочности.

По вашему желанию мы можем подобрать конструкцию, под ваши задачи — Волков Е.А.

Виды и состав асфальта для дорожного покрытия

Использование асфальтового покрытия обеспечивает быстрый, эффективный и экономичный процесс возведения дорожного полотна с минимальными финансовыми затратами. Если требуется срочный ремонт дороги, его можно выполнить с минимальной временной задержкой со стороны заказчика.

Асфальтовое покрытие — это материалы, которые могут выдерживать периодические перегрузки без серьезных повреждений. В настоящее время практикуется не только укладка нового, но и переработка старого асфальта для повторного применения.

Основные виды асфальтового покрытия

Наполнители, используемые для создания асфальтовых покрытий, классифицируются по источнику добычи, а также способу приготовления:

• Природные наполнители. В эту категорию входят гравий и песок, которые представляют собой природные заполнители, добытые из карьера. Обычно их просеивают до нужного размера перед использованием для укладки асфальта.
• Переработанные материалы. Когда природный заполнитель из карьера или насыпи был измельчен и просеян для того, чтобы сделать его пригодным для асфальтовых покрытий, он считается переработанным. Дробление обычно улучшает форму частиц, делая их более угловатыми. Щебень также является переработанным заполнителем. Он создается из обломков коренных пород и крупных камней, которые подвергаются дроблению.
• Синтетические наполнители. Это материалы, полученные путём изменения как физических, так и химических свойств природных заполнителей.

Как определяется состав асфальта для дорожного покрытия?

Для того, чтобы определить, подходит ли заполнитель для использования в создании асфальтового покрытия, его следует оценить с точки зрения следующих свойств:

1. Размер и его градация. Максимальный размер заполнителя — это наименьший размер ячеек сита, через которое проходит 100 процентов материала. От того, как следует использовать асфальтовую смесь для дорожного покрытия, зависит не только соответствующий максимальный размер заполнителя, но и желаемая градация (распределение размеров меньше максимального).
2. Чистота. Избыток посторонних или вредных веществ, таких как сланец, оксиды, недоброкачественная сажа и / или органические материала, делает некоторые заполнители непригодными для изготовления дорожных покрытий.
3. Химическая стойкость. Вязкость или твёрдость — это способность заполнителя противостоять физическим нагрузкам или дезинтеграции во время смешивания, уплотнения и других процедур, связанных со строительством или транспортной нагрузкой.
4. Устойчивость к негативным воздействиям. Это способность наполнителей противостоять износу, вызванному погодными условиями; например, во время замораживания и оттаивания.
5. Форма частиц. Форма частиц заполнителя влияет на общую прочность и удобоукладываемость асфальтовой смеси, а также на плотность, достигаемую во время уплотнения. При уплотнении частицы неправильной формы, такие как щебень, имеют тенденцию «сцепляться» вместе и сопротивляться смещению.

На региональных объектах нацпроекта БКАД в Поморье будут использоваться новые типы асфальта · Новости Архангельска и Архангельской области. Сетевое издание DVINANEWS

С 2021 года в Архангельской области на региональных объектах ремонта и капремонта, работы по которым проходят в рамках национального проекта «Безопасные и качественные автомобильные дороги», будут применяться асфальтобетонные смеси, приготовленные в соответствии с новыми ГОСТами. Это позволит повысить качество и увеличить срок службы дорожного покрытия.

— В России в ответ на возрастающие нагрузки на автомобильные дороги меняются сами принципы их проектирования, а также технологии производства асфальтобетонных дорожных покрытий, – рассказал директор дорожного агентства «Архангельскавтодор» Игорь Пинаев. – Перед дорожниками стоят задачи повышения качества на разных стадиях производства и укладки асфальтобетонных смесей, увеличения их срока службы. В новых национальных стандартах качества отражаются современные требования к асфальтобетонным смесям. Сегодня Архангельскавтодором активно внедряются применяемые на федеральных трассах, доказавшие свою результативность передовые практики и технологии.

В частности, в рамках реализации на региональной сети автодорог Поморья национального проекта «Безопасные и качественные автомобильные дороги» с 2021 года применяется новый комплекс нормативных документов, взамен применяемых ранее ГОСТ 9128 и ГОСТ 31015 применяются ГОСТ Р 58406. 2 на асфальтобетон и ГОСТ Р 58406.1 на щебёночно-мастичный асфальтобетон (ЩМА). Нижний слой обычно укладывается из асфальтобетона по первому из них, верхний слой ЩМА – по второму.

Такой асфальт отличается более высокой прочностью и устойчивостью к колееобразованию. Этого удалось добиться благодаря изменению зернового состава смесей за счет применения щебня узких фракций. Смеси проектируются более каркасными, жесткими и плотными – и, таким образом, устойчивыми к усталостным и деформационным изменениям. 

При изменении ГОСТа поменялись и показатели асфальтобетонных смесей: теперь выделяют физические, эксплуатационные и дополнительные показатели. К физическим показателям относят зерновой состав и количество вяжущего, содержание воздушных пустот, пусто́ты в минеральном наполнителе и пусто́ты, наполненные битумным вяжущим. После того, как асфальтобетон запроектирован, правильность подбора оптимальной смеси испытывают по основным эксплуатационным показателям: это коэффициент водостойкости и средняя глубина колеи.

При этом, как отмечают специалисты, главное в современной системе проектирования асфальтобетона – это не столько требования ГОСТа, сколько строгое соблюдение разработанного рецепта: любые отклонения сразу обнаружатся в виде дефектов. Это особенно актуально в связи с тем, что новые смеси более сложны в производстве и укладке. Поэтому на первый план выходит процесс постоянного контроля подготовки смеси и хода работ. Меняется сам процесс укладки: поскольку переуплотнять новые смеси категорически нельзя, количество проходов катков уменьшается.

— При производстве смесей ведется приемо-сдаточный и периодический контроль, – пояснил начальник отдела лабораторно-технологического контроля дорожного агентства «Архангельскавтодор» Сергей Басов. – При приемо-сдаточном контроле оцениваются температура отгрузки, количество воздушных пустот, гранулометрический состав смеси, количество вяжущего и максимальная плотность. При периодическом контроле проверяются наличие пустот в минеральном заполнителе и битумном вяжущем, стойкость к колееобразованию и водостойкость.

Пресс-служба дорожного агентства «Архангельскавтодор»

: Наша продукция :: Асфальт

Состав и марки асфальта

Самый используемый дорожно-строительный материал в 20 веке – асфальт – разделяется на множество видов, марок и типов. Основанием для разделения служит не только и не столько перечень входящих в асфальтобетонную смесь исходных компонентов, сколько соотношение их массовых долей в составе, а также некоторые характеристики составляющих – в частности, размер фракций песка и щебня, степень очистки минерального порошка и все того же песка.

Состав асфальта

В асфальте любого типа и марки есть песок, щебень или гравий, минеральный порошок и битум.Впрочем, что касается щебня, то при приготовлении некоторых видов дорожного покрытия он не используется – но если асфальтирование территорий производится с учетом высокого трафика и сильных кратковременных нагрузок на покрытие, то щебень (или гравий) необходим – в качестве каркасообразующего защитного элемента.

Минеральный порошок – обязательный исходный элемент для приготовления асфальта любых марок и типов. Как правило, массовая доля порошка – а он получается путем дробления пород, в которых высокое содержание соединений углерода (проще говоря – из известняков и прочих органических закаменевших отложений) – определяется исходя из задач и требований к вязкости материала. Большой процент минеральных порошков позволяет использовать его в таких работах как асфальтирование дорог и площадок: вязкий (то есть прочный) материал будет успешно гасить внутренние колебания мостовых конструкций, не трескаясь.

В большинстве типов и марок асфальта используется песок – исключение, как мы говорили, составляют типы дорожного покрытия, где велика массовая доля гравия. Качество песка определяется не только степенью его очистки, но и способом получения: добытый открытым способом песок нуждается, как правило, в тщательной очистке, а вот песок искусственный, получаемый при дроблении скальных пород, считается уже готовым «к работе».

Наконец, битум – краеугольный камень индустрии производства дорожного покрытия. Продукт переработки нефти, битум содержится в смеси любой марки в очень небольшом количестве – его массовая доля в большинстве сортов едва ли достигает 4-5 процентов. Хотя, широко использующийся при таких работах как асфальтирование территорий со сложным рельефов и ремонте дорог, литой асфальт может похвастаться содержанием битума в 10 и более процентов. Битум придает такому полотну изрядную упругость после затвердевания и текучесть, позволяющую легко распределять готовую смесь по площадке.

Марки и типы асфальта

В зависимости от процентного содержания в составе перечисленных компонентов,выделяют три марки асфальта. Технические характеристики, область применения и состав смеси различных марок описываются в ГОСТ 9128-2009, в котором, помимо всего прочего, учтена и возможность добавления дополнительных присадок, увеличивающих морозостойкость, гидрофобность, гибкость или износостойкость покрытия.

В зависимости от процентного содержания наполнителя, находящегося в составе дорожно-строительной смеси, ее подразделяют на следующие типы:

• А – 50–60% щебня;
• Б – 40–50% щебня или гравия;
• В – 30–40% щебня или гравия;
• Г – до 30% песка из отсева дробления;
• Д – до 70% песка или смеси с отсевами дробления.

Асфальт марки 1

Под этой маркой изготавливается широкий диапазон различных типов покрытий – от плотных до высокопористых, со значительным содержанием щебня. Область их использования – дорожное строительство и благоустройство: вот только пористые материалы совсем не годятся на роль собственно покрытия, верхнего слоя дорожного полотна. Куда лучше применять их для устройства оснований, выравнивания базы под укладку более плотных типов материала.

Асфальт марки 2

Диапазон плотности примерно тот же, однако содержание и процентное соотношение песка и гравия могут варьироваться в весьма широких пределах. Этот тот самый «среднестатистический» асфальт, с весьма обширной сферой применения: и строительство автомобильных дорог, и ремонт их, и обустройство территорий под паркинги и площади не обходятся без него.

Асфальты марки 3

Покрытия марки 3 отличаются тем, что при их изготовлении не используется щебень или гравий – их заменяют минеральные порошки и особо качественный песок, получаемый путем дробления твердых горных пород.

Соотношение песка и щебня (гравия)

Соотношение содержания песка и гравия – один из важнейших показателей, который определяет область применения того или иного типа покрытия. В зависимости от превалирования того или иного материала его обозначают буквами от А до Д: А — более чем наполовину состоит из мелкофракционного щебня или гравия, а Д – примерно на 70 процентов состоит из песка (правда, песок используется по большей части из дробленых горных пород).

Соотношение битума и минеральных составляющих

Не менее важное – ведь именно оно определяет прочностные характеристики дорожного полотна. Высокое содержание минеральных порошков существенно увеличивает его хрупкость. Поэтому песчаные асфальты могут применяться лишь ограниченно: благоустройство территорий парков или тротуаров. А вот покрытия с большим содержанием битума – желанный гость на любых работах: особенно если это дорожное строительство в суровых климатических условиях, при минусовых температурах, если скорость работ такова, что уже спустя сутки по новенькому полотну пойдет дорожная техника, а после сдачи готовой дороги – ринутся большегрузные автомобили.

Что такое асфальт — EAPA

Асфальт — это смесь заполнителей, вяжущего и наполнителя, используемая для строительства и содержания дорог, парковок, железнодорожных путей, портов, взлетно-посадочных полос аэропортов, велосипедных дорожек, тротуаров, а также игровых и спортивных площадок.

Заполнители, используемые для асфальтовых смесей, могут представлять собой щебень, песок, гравий или шлаки. В настоящее время некоторые отходы и побочные продукты, такие как строительный мусор и строительный мусор, используются в качестве заполнителей, что повышает устойчивость асфальта.

Для связывания агрегатов в связную смесь используется связующее. Чаще всего в качестве вяжущего используется битум, хотя в настоящее время также разрабатывается ряд вяжущих на биологической основе с целью минимизировать воздействие дорог на окружающую среду.

Среднее асфальтовое покрытие состоит из дорожной конструкции над уровнем пласта, которая включает несвязанные и битумно-связанные материалы. Это дает дорожному покрытию возможность распределять нагрузку от транспортных средств до того, как они достигнут уровня формации.Обычно тротуары состоят из разных слоев:
rolex swiss rolex daytona replica могут удовлетворить потребности людей в прекрасном дизайне.

Асфальт производится на асфальтовом заводе. Это может быть стационарная установка или даже мобильная смесительная установка. На асфальтобетонном заводе можно производить до 800 тонн в час. Средняя температура производства горячей асфальтовой смеси составляет от 150 до 180 ° C, но в настоящее время доступны новые технологии для производства асфальта при более низких температурах.(См. ниже).

Горячий асфальт (HMA)

Горячие асфальтовые смеси обычно производятся при температуре от 150 до 180 ° C. В зависимости от использования можно использовать другую асфальтобетонную смесь. Для получения более подробной информации о различных асфальтовых смесях перейдите в раздел «Асфальтовые продукты»

Теплая асфальтовая смесь (WMA)

Типичный WMA производится при температуре примерно на 20-40 ° C ниже, чем температура эквивалентной горячей асфальтовой смеси. Требуется значительно меньше энергии и, следовательно, меньше дыма (как показывает практика, снижение на 25ºC приводит к сокращению выбросов дыма на 75%).Кроме того, при укладке дорожного покрытия температура материала ниже, что приводит к улучшению условий труда бригады и более раннему открытию дороги.

Холодная смесь асфальта

Холодные смеси производятся без нагрева агрегата. Это возможно только благодаря использованию эмульгированного в воде битума, который разрушается либо во время уплотнения, либо во время перемешивания. Изготовление покрытия из заполнителя. По прошествии времени отверждения вода испаряется и прочность увеличивается.Холодные смеси особенно рекомендуются для дорог со слабым движением.

Как делают асфальт? | Санленд Асфальт

Как производится асфальт?

10 января, 18 / Ремонт асфальта

Люди ездят и ходят по асфальту каждый день, даже не задумываясь об этом. Асфальтовое покрытие покрывает дороги, взлетно-посадочные полосы и парковки, чтобы люди во всем мире могли добраться туда, куда им нужно. Это один из наиболее часто используемых материалов для дорожного покрытия, потому что он прочный, его можно быстро отремонтировать и повторно использовать в других проектах по укладке дорожного покрытия.

Какие ингредиенты входят в состав асфальтового покрытия?

Два основных ингредиента, смешанных вместе для изготовления асфальтового покрытия, — это асфальтовый цемент и заполнитель. Асфальтовый цемент — это высоковязкая жидкая форма нефти. Он действует как клей, который связывает совокупность (небольшие камни) вместе, чтобы создать жесткий и гибкий материал. Асфальтовое покрытие обычно состоит из 5% асфальтобетона и 95% заполнителя. Обычно на нижних уровнях слоя дорожного покрытия частицы заполнителя более крупные и немного менее угловатые; на поверхностных уровнях частицы более мелкие и более угловатые.Для продления срока службы дорожного покрытия могут быть добавлены очень мелкие частицы заполнителя, называемые «мелкими частицами». Помимо асфальтового цемента и заполнителя, компании-производители могут добавлять в смесь определенные химические вещества, такие как гашеная известь для более плотного сцепления или полимеры для повышения гибкости. Состав может несколько отличаться в зависимости от климата места, где будет укладываться асфальтовое покрытие. Асфальт для участков с более теплым климатом становится более твердым, чтобы выдерживать более высокие температуры, а асфальт для участков с более холодным климатом — более мягким.

Как производится смесь для асфальтового покрытия?

Смеси для асфальтовых покрытий обычно производятся на заводе. Все ингредиенты должны быть точно отмерены, чтобы соответствовать типу проекта и климату объекта. Затем толстый битумный цемент необходимо сделать более жидким, чтобы его можно было смешать с заполнителем и другими компонентами. Методы разбавления асфальта включают разбавление путем применения растворителя, эмульгирование в воде или нагревание. Отопление — самый распространенный метод.Заполнитель необходимо очистить, просушить и прогреть. Когда и заполнитель, и асфальт нагреваются до нужной температуры, они смешиваются вместе в барабане или толкательной мельнице, которые представляют собой разные типы смесительных машин, которые производят гомогенную смесь. Выбор правильной температуры для процесса имеет решающее значение — производители должны регулировать температуру в зависимости от времени, которое потребуется для транспортировки смеси для дорожного покрытия с завода на строительную площадку, от толщины асфальтового цемента в начале и того, сколько времени потребуется на уплотните смесь после нанесения.

В чем разница между горячим асфальтом и теплым асфальтом?

Горячий асфальт в настоящее время является наиболее часто используемой формой асфальтового покрытия, но теплый асфальт все чаще используется в строительных проектах. HMA требует, чтобы заполнитель был высушен и нагрет, а битумный цемент был нагрет до очень высокой температуры перед их смешиванием. Кроме того, HMA необходимо поддерживать при высоких температурах во время его нанесения и уплотнения.Для изготовления WMA определенные эмульсии, цеолиты, воски или вода добавляются в асфальтовый цемент перед его смешиванием с заполнителем. Этот метод позволяет производить продукцию при гораздо более низких температурах, что снижает потребление энергии, использование нефти и выбросы вредных газов.

Производство асфальта — это разнообразный, но точный процесс. При применении квалифицированными специалистами и надлежащем обслуживании он может прослужить десятилетия.

(PDF) Влияние состава асфальтовой смеси на текстуру поверхности дорожного покрытия и производство шума

14

th

Международная многопрофильная научная геоконференция SGEM 2014

Табл.5. Нормализованные значения SPBI и данные уровня звука для среднего диапазона скоростей

Тип поверхности Возраст

ношение

курс

Средняя

температура

измерений

[° C]

Уровни шума транспортных средств для категорий SPBI [дБ]

с поправкой на

температуру

L

1

[дБ] L

2a

[дБ] L

2b

[дБ]

SMA 11 O; I 5 лет 10 80,6 82,8 86,6 82,8

AC 11 O; I 5 лет 20 77,2 78,3 83,9 78,9

Достигнутые индексы SPBI подтвердили предыдущие результаты исследований, однако предположение

улучшило шумоизолирующие свойства смесей с более высоким содержанием воздушных пустот (SMA 11)

не было т подтверждено. Также отсутствует взаимосвязь между характеристиками представленной поверхности

и уровнем шума. Для дальнейшего исследования предлагаем увеличить разрешение 3D сканирования

и попробовать оценить по различным характеристикам поверхности

, которые смогут описать форму текстуры дорожного покрытия — морфологию.

Работа выполнена в рамках решения проекта VEGA 1/0804/12 Влияние материального состава асфальтобетонных смесей

на характеристики текстуры поверхности и эмиссии.

ССЫЛКИ

[1] Комачка Й., Ремишова Э. и Шлоссер Ф. Асфальтосмеси с использованием регенерированного

Асфальт, содержащий модифицированное полимером связующее, Результат № 4.1 проекта

RECYPMA (Возможности для высококачественной переработки модифицированного полимером асфальта ), 2013,

pp. 50.

[2] EAPA. Долговечные асфальтовые покрытия — Техническая версия, 2007, стр.24.

[3] EN ISO 11819-1: 1997 Акустика. Измерение влияния дорожных покрытий на дорожный шум

. Часть 1: Статистический метод прохода.

[4] určanská, D. & Decký, M. & Licbinsky, R. & Huzlik, J. Project SPENS —

устойчивое покрытие для новых европейских стран-членов. В коммуникациях. Научные

письма Жилинского университета. Vol. 15, нет. 2 (2013), с. 49-55, ISSN 1335-4205.

[5] Biová, E. & Lumnitzer, E. Уровень шума, излучаемого шинами, зависит от дорожного покрытия

качество. В машинах, технологиях, материалах.Международный виртуальный журнал, стр. 46-48,

ISSN 1313-0226.

[6] Люмнитцер, Э., Бильова, М., Полачекова, Дж. Психоакустический анализ дорожного движения.

Шум. В 12-й Международной междисциплинарной научной геоконференции и ЭКСПО —

Современное управление добычей полезных ископаемых. Том 5, Варна, Болгария, 17-23 июня 2012 г.,

с. 649-653, ISSN 1314-2704.

[7] Яндачка Д. Дополнительная оценка образования PM10 под воздействием автомобильного движения

на основе присутствия тяжелых металлов. В коммуникациях. Научные письма

Жилинского университета. Vol. 15, нет. 3 (2013), с. 96-101, ISSN 1335-4205.

[8] Яндачка Д. и Дурчанска Д. Твердые частицы в уличном каньоне — вклад

автомобильного транспорта в образование твердых частиц. В 13-й Международной многопрофильной научной геоконференции

и ЭКСПО, SGEM 2013. Албена, Болгария,

, 16-22 июня 2013 г., стр. 725-732, ISBN 978-619710503-2.

История асфальтового покрытия | Вашингтонская ассоциация асфальтобетонных покрытий

Покрытия из горячего асфальта (HMA) существуют в их нынешнем виде как смесь угловых заполнителей и асфальтового вяжущего с начала 20 века. Тем не менее, тротуар HMA ведет свое происхождение от древнеримских дорог и не только.

Первое зарегистрированное использование асфальта людьми было зафиксировано шумерами около 3000 г. до н. Э. В статуях того времени асфальт использовался в качестве связующего вещества для инкрустации различных ракушек, драгоценных камней и жемчуга. Другими распространенными видами использования асфальта в древности были консервация (для мумий), гидроизоляция (смола на корпусах кораблей) и цементирование (использовалось для соединения кирпичей в Вавилонии). Примерно в 1500 году нашей эры инки Перу использовали состав, похожий на современный битумный щебень, для мощения частей своей системы шоссе. Фактически, асфальт несколько раз упоминается в Книге Бытия (Baird 2002).

В более современное время использование асфальтового покрытия сначала началось с пешеходных дорожек в 1830-х годах, а затем превратилось в настоящие асфальтовые дороги в 1850-х годах.Первые асфальтированные дороги в США появились в начале 1870-х годов (Abraham 1929).

Римские дороги

Самая старая римская дорога, которая до сих пор используется, Виа Аппиа (рис. 1) восходит к 312 году до нашей эры. На своем пике римская дорожная сеть насчитывала более 62 000 миль дорог. По закону все население имело право пользоваться римскими дорогами, но за содержание проезжей части отвечали жители района, через который проходила дорога (та же базовая система, что и в США. С. сегодня). Хотя римские дороги не использовали асфальт в качестве вяжущего, они часто использовали известковый раствор и другие природные пуццоланы в качестве вяжущих. На рисунке 2 показана типичная римская дорожная структура.

Рисунок 1: Римское дорожное покрытие

Рисунок 2: Римская дорожная структура

Telford Pavements

Пропустив вперед несколько тысяч лет, тротуары Телфорда начинают проявлять сходство с сегодняшними современными тротуарами HMA. Томас Телфорд (родился в 1757 г.) учился на строительного каменщика (Smiles 1904).Из-за этого он распространил свои знания о каменной кладке на строительство мостов. В тяжелые времена он вырезал надгробия и другие поделки (около 1780 г.). В конце концов, Телфорд стал «инспектором общественных работ» графства Салоп (Smiles 1904), тем самым обратив свое внимание больше на дороги. Телфорд пытался, где это было возможно, строить дороги на относительно ровных склонах (уклон не более 1 из 30), чтобы уменьшить количество лошадей, необходимых для перевозки грузов. Участок тротуара в Телфорде имел глубину от 14 до 18 дюймов, как показано на Рисунке 3.В тротуарах Telford не использовалась связующая среда, чтобы скрепить камни.

Рисунок 3: Типичная улица Телфорд-роуд (по Коллинзу и Харту, 1936 г.)

Тротуары из щебня

В дорожном покрытии из щебня использовались угловые агрегаты (рис. 4). Джон Макадам (родился в 1756 году, иногда его называют «Макадам») заметил, что большая часть «мощеных» дорог в Великобритании в начале 1800-х годов состояла из окатанного гравия (Smiles 1904). Он знал, что угловатый заполнитель на хорошо уплотненном грунтовом полотне будет работать значительно лучше.Он использовал наклонную поверхность земляного полотна для улучшения дренажа (в отличие от Телфорда, который использовал плоскую поверхность земляного полотна), на который он поместил угловой заполнитель (ручной, максимальный размер 3 дюйма) в два слоя на общую глубину около 8 дюймов (Gillette 1906). . Сверху был нанесен слой износа (толщиной около 2 дюймов с максимальным размером заполнителя 1 дюйм) (Collins and Hart 1936). Макадам, который не использовал никакой связующей среды для удержания камней, понял, что слои битого камня в конечном итоге будут связаны вместе из-за штрафов, вызванных дорожным движением.Первая в США мостовая из щебня была построена в Мэриленде в 1823 году.

Рисунок 4: Сердцевина дорожного покрытия из щебня

Рисунок 5: Типичная дорога Macadam Road (по Коллинзу и Харту, 1936 г.)

Тротуары из дегтярного щебня

Дорога из щебня состоит из основной дороги из щебня с асфальтированным покрытием. Похоже, что первая тротуарная брусчатка была уложена за пределами Ноттингема (Линкольн-роуд) в 1848 году (Hubbard 1910; Collins and Hart 1936). В то время такие тротуары считались пригодными только для легкого движения (т.е., не для городских улиц). Каменноугольная смола, связующее вещество, была доступна в Великобритании примерно с 1800 года в качестве остатка от угольно-газового освещения. Возможно, это была одна из первых попыток переработать отходы в тротуар!

Кстати, термин «гудрон» был патентованным продуктом в Великобритании в начале 1900-х годов (Hubbard 1910). На самом деле это был смешанный растительный материал, но его наносили на дорожное покрытие «холодным». Гудрон состоит из измельченного доменного шлака, покрытого гудроном, пеком, портландцементом и смолой.Сегодня термин «взлетно-посадочная полоса» является общим и обычно относится к тротуарам в аэропорту (однако неуместно).

Листовое асфальтовое покрытие

Листовой асфальт, уложенный на бетонное основание (фундамент), стал популярным в середине 1800-х годов, и первое такое покрытие было построено в Париже в 1858 году. Первое такое покрытие было построено в США в Ньюарке, штат Нью-Джерси, в 1870 году. Обычно толщина бетонного слоя составляла 4 дюйма для «легкого» движения и 6 дюймов для «интенсивного» движения (Baker 1903).Окончательная толщина зависела от веса транспортных средств, прочности бетона и грунтовой опоры.

Битулитовые покрытия

Дорожное покрытие HMA начало принимать свою современную форму примерно в начале 20-го века, когда Фредерику Дж. Уоррену были выданы патенты на «горячую смесь» асфальтобетонного покрытия и процесс, который он назвал «битулитовым». Типичная битулитовая смесь содержала около 6 процентов «битумного цемента» и гранулированный заполнитель, рассчитанный на небольшие воздушные пустоты. Идея заключалась в том, чтобы произвести смесь, в которой можно было бы использовать более «жидкое» связующее, чем для листового асфальта.В 1903 году Уоррен получил восемь патентов. Обзор соответствующих требований показывает, что Уоррен, по сути, запатентовал HMA, вяжущее для асфальта, строительство улиц и дорог с покрытием HMA, а также перекрытие «старых» улиц.

В 1910 году в Топике, штат Канзас, суд постановил, что смеси HMA, содержащие заполнитель максимального размера 0,5 дюйма, не нарушают патент Уоррена (Steele and Himmelman 1986). Таким образом, большая часть горячего асфальта в США (HMA) впоследствии стала ориентирована на меньшие максимальные размеры заполнителей.Типичная «смесь Топика» состояла из 30 процентов отсортированного щебня или гравия (все проходит через сито 0,5 дюйма), примерно от 58 до 62 процентов песка (материал, прошедший через сито № 10 и оставшийся на сите № 200), от 8 до 12-процентный наполнитель (материал, прошедший сито № 200). Для этой смеси требовалось от 7,5 до 9,5 процента асфальтобетона. К 1920 году срок действия оригинальных патентов Уоррена в США истек (Oglesby and Hewes 1962), но наследие смеси Topeka продолжало жить, о чем свидетельствует тенденция США к более тонким смесям.

zp8497586rq

Влияние толщины гравийного основания и асфальтового покрытия на деформацию дороги

В данном исследовании используется тестовый участок дороги, объект исследования, для изучения влияния толщины гравийного основания и слоя асфальта на вертикальную деформацию дорожное покрытие. Изменена толщина асфальтового слоя и гравийного основания. Устанавливается уравнение нелинейного описания зависимости между толщиной () слоя асфальта и вертикальной деформацией ():.Затем определяется толщина асфальтового покрытия для уменьшения вертикальной деформации. Численный расчет показывает, что максимальная вертикальная деформация фундамента находится в пределах 8 мм, что меньше 15 мм максимальной вертикальной деформации насыпи. Этот уровень соответствует требованиям дизайна.

1. Введение

Асфальтовое покрытие на полужесткой основе широко используется в качестве основной конструкции дорожных покрытий [1–3]. Однако широкое использование полужесткого основания привело к некоторым проблемам, таким как короткий срок службы и снижение характеристик дорожного покрытия, что повлияет на безопасность шоссе [4–6].На раннее разрушение полужесткого основного асфальтового покрытия влияет его структура [7–9]. Температура и сухая усадка приводят к появлению трещин на полужестком основании [10–12]. Zang et al. [13] разработали неразрушающую оценочную модель на основе FWD для оценки состояния полужесткого основания трещин. Wu et al. [14] смоделировали условия межслойного соединения между полужестким базовым слоем и слоем асфальта. Таким образом, дождевая вода легко проникает из конструкции дорожного покрытия в низовое основание и почву.Этот процесс называется размягчением земляного полотна, которое вызывает раннее повреждение асфальтового покрытия. Материал частиц (гравий) между поверхностным слоем асфальта и полужестким основанием, который можно использовать в качестве слоя для снятия напряжений, может эффективно уменьшить отражательную трещину полужесткого материала. Сортированный щебень характеризуется определенной степенью уплотнения среднего материала [15, 16]. Частицы гравия могут вызывать смещение и взаимное смещение и в конечном итоге достигать виброуплотнения в условиях вибрации транспортной нагрузки [17–19].Объемное сжатие в некоторых гравийных материалах может вызвать повышение давления воды в порах из-за динамической нагрузки, что снижает прочность материала. Куттах и ​​Арвидссон [20] построили пробную гравийную дорогу, которая подвергалась воздействию различных уровней грунтовых вод. Чанг и Фантачанг [21] исследовали влияние содержания гравия на характеристики сдвига гравийных грунтов. Основание из гравийного материала имеет хорошие дренажные характеристики. Таким образом, не наблюдается повышенного давления поровой воды и снижения прочности.

В данной статье используются методы численного моделирования [22–26], с помощью которых можно моделировать строительство дороги. Участок испытаний на шоссе Цзянси, Китай, используется в качестве инженерного фона для изучения влияния толщины битумного покрытия и гравийной основы на вертикальную деформацию дорожного покрытия. Изменены толщины асфальтового покрытия и основания из щебеночного щебня. Затем изучаются вертикальные смещения.

2. Моделирование и параметры

2.1. Моделирование

Для анализа выбран участок автомобильной дороги (рисунок 1). Учитывая, что большинство дорожных насыпей симметричны, FLAC3D [27–31] используется для анализа моделирования в половине насыпей, как показано на рисунке 2. Общая высота насыпи составляет 8 м, а уклон — 1: 1.5. Ширина набережной 25 м, ширина верхней дороги 13 м. Фундамент равен высоте откоса, который составляет 10 м, а уклон вправо примерно в 1 раз превышает ширину насыпи, которая составляет 25 м.В таблице 1 приведены параметры моделирования насыпи по фактическим данным, предоставленным проектом. Для гравийного основания критерий Мора – Кулона [32–34] используется для описания зависимости напряжения и деформации, сцепление составляет 0,8 МПа, а угол трения составляет 24 °.

Основная модель Базовая модель 0.1, 0,15, 0,18 и 0,2 заполнение Слой Высота (м) Модуль упругости Коэффициент Пуассона 1000 МПа 0,3 Эластичный Гравийное основание h3 = 0,20, 0,40 и 0,60 — — Насыпь Мора – Кулон h4 = 8 — h2 — h3 40 МПа 0,27 Упругий Фундамент h5 = 10 40 МПа 0,27 2. 2. Схема расчета Модельный ряд набережной относительно большой. В центре внимания исследования — вертикальные деформации насыпи при дорожных нагрузках. Диапазон действия невелик, поскольку сила нагрузки автомобиля на дорогу с равномерно распределенной нагрузкой составляет 167 кПа. Вертикальная деформация покрытия является наибольшей в дорожном покрытии под нагрузкой. Поэтому основная часть исследования — это дорожное покрытие. В данном исследовании выбраны три вида покрытий с разной толщиной слоя асфальта и слоя гравия.Рассмотрены основное содержание анализа и части модели насыпи. Выбор толщины покрытия и гравия основывается на трех критериях (Рисунок 3): (1) толщина асфальтового покрытия составляет 0,1 м, а толщина гравийного основания составляет 0,2 м, что сокращается до 10-20 типов; (2) толщина асфальтового покрытия составляет 0,18 м, а толщина гравийного основания составляет 0,2 м, что сокращено до 18-20 типов; (3) толщина асфальтового покрытия составляет 0,2 м, а толщина гравийного основания равна 0. 6 м, который сокращается до 20-60 типов. Вертикальная деформация — это вертикальная деформация покрытия. Расстояние между локацией и центром набережной определяется следующим образом: его id 1 gp zdis 0,0 0,0 0,0 его id 12 gp zdis 5,7 0,0 0,0 его id 2 gp zdis 2,0 0,0 0,0 его id 13 gp zdis 6,4 0,0 0,0 его id 3 gp zdis 2,6 0,0 0,0 его id 14 gp zdis 6,5 0,0 0,0 его id 4 gp zdis 2,7 0,0 0,0 его id 15 gp zdis 6,6 0,0 0,0 его id 5 gp zdis 2,8 0,0 0,0 его id 16 gp zdis 6,7 0,0 0.0his id 6 gp zdis 2,9 0,0 0,0 его id 17 gp zdis 7,6 0,0 0,0 его id 7 gp zdis 3,6 0,0 0,0 его id 18 gp zdis 8,5 0,0 0,0 его id 8 gp zdis 4,7 0,0 0,0 его id 19 gp zdis 8,6 0,0 0,0 его id 9 gp zdis 4,8 0,0 0,0 his id 20 gp zdis 8,7 0,0 0,0 его id 10 gp zdis 4,9 0,0 0,0 his id 21 gp zdis 8,8 0,0 0,0 его id 11 gp zdis 5,0 0,0 0,0 his id 22 gp zdis 9,5 0,0 0,0 История делится на две части, а именно на колесную нагрузку и непрореагировавшую часть. Его id 1, 2, 7, 12, 17 и 22 — это части неприложенной нагрузки, расположенные в середине интервала нагрузки между двумя колесами. Другая часть его id — это часть нагрузки на колесо. Каждая колесная нагрузка имеет два края и четыре точки в центре. Его id 3, 4, 5 и 6 — первая группа. Его id 8, 9, 10 и 11 — вторая группа. Его id 13, 14, 15 и 16 — это третья группа. Его id 18, 19, 20 и 21 — это четвертая группа. В данном исследовании анализируется максимальная вертикальная деформация под нагрузкой. Сравнивается вертикальная деформация различных положений, как показано на рисунках 4–6. Четыре кривые в верхней части представляют собой кривые вертикальной деформации насыпей в соответствующих четырех наборах колесных нагрузок.Другая часть представляет собой кривую вертикальной деформации насыпи при неприложенной нагрузке. Вертикальная деформация положения под прямым действием нагрузки автомобиля такая же, как и в инженерной практике. Таким образом, значение вертикальной деформации четырех групп нагрузки анализируется следующим образом. Для типа 10-20 вертикальные деформации его ID 3, 4, 5 и 6 сравниваются с деформациями его ID 13, 14, 15 и 16. Вертикальная деформация двух мест составляла от 6 до 7 мм. мм, и разница не была существенной.Результаты соответствуют типу от 18 до 20. 3. Результаты и анализ 3.1. Влияние толщины асфальтового покрытия на набережную Для изучения влияния толщины асфальтового покрытия на вертикальную деформацию насыпи следующие данные разделены на три категории в соответствии с толщиной гравийного слоя, которая составляет 20, 40 и 60 см соответственно. Как показано в расчете на Рисунке 7, вертикальная деформация дорожного покрытия постепенно увеличивается с увеличением толщины асфальтового слоя, установленного на 10, 15, 18 и 20 см, когда толщина гравийного основания установлена ​​на 20 см. .Однако наклон кривой уменьшается. Следовательно, увеличение толщины асфальта снижает влияние вертикальной деформации. Кроме того, зависимость между толщиной () слоя асфальта и вертикальной деформацией () представляет собой нелинейные характеристики. Взаимосвязь между ними количественно описывается следующим уравнением с помощью метода подбора данных: где и — неопределенные коэффициенты. Подгоночный коэффициент корреляции четырех групп выше 0.99, что указывает на высокую корреляцию. Вертикальная деформация дорожного покрытия в соответствующих точках невелика при толщине слоя асфальта 10 см. Относительная разница вертикальной деформации сравнительно невелика при толщине слоя асфальта 15, 18 и 20 см. Общая тенденция вертикальной деформации дороги большая в середине и небольшая с обеих сторон. Вертикальная деформация ближнего центра насыпи больше, чем у закрытого уступа.Максимальная вертикальная деформация дороги составляет примерно 4,7 м от центра насыпи. Предыдущий анализ показывает, что вертикальная деформация дорожного покрытия является наименьшей из четырех схем толщины асфальтового покрытия, когда толщина гравийного слоя определена, а толщина асфальтового покрытия составляет 10 см. Кроме того, увеличение толщины слоя асфальта незначительно снижает вертикальную деформацию дорожного покрытия. Чтобы лучше понять влияние толщины асфальтового покрытия на вертикальную деформацию покрытия, в этом исследовании анализируется вертикальная деформация общей разницы дорожного покрытия (Рисунок 8).Когда толщина асфальтового покрытия составляет 10 см, вертикальная деформация покрытия значительно варьируется от места к месту, хотя максимальная вертикальная деформация, создаваемая дорожным покрытием, является наименьшей. Асфальтовое покрытие не может легко облегчить координацию стресса. Относительная вертикальная деформация дорожного покрытия велика, и колеи легко образуются, тем самым разрушая асфальтовое покрытие. Вертикальная деформация покрытия уменьшалась при толщине асфальтового покрытия 10, 20 и 40 см, но эффект незначительный.При толщине асфальтового покрытия 18 или 20 см максимальная вертикальная деформация дорожного покрытия несколько увеличивается, но различия в вертикальной деформации дороги относительно невелики. Асфальтовое покрытие координирует напряжение, в то время как относительная вертикальная деформация покрытия уменьшается. По сравнению с вертикальной деформацией асфальтового покрытия толщиной 10, 18 и 20 см, увеличение толщины асфальтового покрытия может значительно уменьшить неравномерную вертикальную деформацию покрытия. 3.2. Влияние толщины гравийного основания на набережную При толщине асфальтового покрытия 10 см (таблица 2) вертикальная деформация уменьшается по обеим сторонам дороги, и после первого увеличения в середине дороги наблюдается тенденция к ее уменьшению. показано, как толщина гравийного основания 20, 40 и 60 см постепенно увеличивалась. Вертикальная деформация дорожного покрытия наименьшая при толщине гравийного основания 60 см, то есть когда гравийное основание наиболее толстое.Общая тенденция вертикальной деформации дороги большая и небольшая с обеих сторон. Вертикальная деформация ближнего центра насыпи больше, чем у закрытого уступа. Максимальная вертикальная деформация дороги приходится на прямую часть колесной нагрузки примерно в 4,7 м от центра насыпи. 79 9025 6,52 6,52 Толщина гравийной основы (см) Первый класс Второй класс Третий класс Четвертый класс 6,921 6,673 5,683 40 6,591 6,944 6,691 5,609 60 6,5 Когда толщина асфальтового покрытия составляет 15 см (Таблица 3), вертикальная деформация боковых сторон и средней секции уменьшается по мере постепенного увеличения толщины гравийного основания 20, 40 и 60 см, что составляет отличается от 10 см толщиной.Вертикальная деформация дорожного покрытия в каждой группе наименьшая при толщине гравийного основания 60 см, то есть когда гравийное основание наиболее толстое. Толщина гравийного основания (см) Первый класс Второй класс Третий класс Четвертый класс 9025 7,183 6,963 5.868 40 6,812 7,204 6,995 5,85 60 6,750 7,068 6,873 6,873 асфальтового покрытия составляет 18 см (Таблица 4), вертикальные деформации по обеим сторонам дороги и в двух средних положениях демонстрируют тенденцию к снижению по мере постепенного увеличения толщины гравийного основания 20, 40 и 60 см. Толщина гравийного основания (см) Первый класс Второй класс Третий класс Четвертый класс 7,259 7,046 5,924 40 6,871 7,243 7,010 5,891 60 6.778 7,110 6,900 5,884 При толщине асфальтового покрытия 20 см (Таблица 5 и Рисунок 9) вертикальная деформация, вызванная 20, 40 и Толщина гравийного основания 60 см такая же. Предыдущий анализ показывает, что увеличение толщины гравийного основания может уменьшить вертикальную деформацию дороги, когда толщина асфальтового покрытия определена. Следовательно, метод увеличения толщины гравийного основания может быть использован для уменьшения вертикальной деформации дороги. Толщина гравийной основы (см) Первый класс Второй класс Третий класс Четвертый класс 7,263 7,051 5,924 40 6,894 7,247 7,016 5,895 60 6.781 7,114 6,915 5,882 4. Выводы (1) Вертикальная деформация асфальта постепенно увеличивается с увеличением толщины слоя. см до 15, 18 и 20 см, но наклон кривой постепенно уменьшается. (2) Асфальтовое покрытие не может легко способствовать координации напряжений, когда относительная вертикальная деформация покрытия велика.Колеи могут легко образовываться, разрушая тем самым асфальтовое покрытие. По сравнению с вертикальной деформацией асфальтового покрытия толщиной 10 см, 18 см и 20 см, увеличение толщины асфальтового покрытия может значительно уменьшить неравномерную вертикальную деформацию покрытия. (3) Когда толщина асфальтового покрытия Несомненно, вертикальная деформация дорожного покрытия уменьшается с увеличением толщины гравийного основания с 20 см, 40 см и 60 см. Вертикальная деформация дорожного покрытия в каждой группе наименьшая при толщине гравийного основания 60 см. Конфликт интересов Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов. News Feature: Реализация дорог будущего Исследователи ищут простые способы сделать асфальтовое покрытие более безопасным, бесшумным и экологичным . Дороги опоясывают земной шар артериальными сетями, которые с каждым годом становятся все более распространенными. Для некоторых они являются признаком прогресса; для других они — растущий шрам на ландшафте. Только в Соединенных Штатах есть миллионы миль асфальтовых покрытий, материалов, которые не являются особенно экологичными или хорошими для окружающих экосистем.Тем не менее, Соединенные Штаты и многие другие страны продолжают строить и заменять одни и те же дороги год за годом, используя ту же базовую конструкцию, которая использовалась веками. Мы продолжаем строить и заменять одни и те же дороги год за годом, используя ту же базовую конструкцию, которая использовалась веками. Но исследователи и инженеры разработали более безопасные и устойчивые тротуары. Изображение предоставлено: Shutterstock / Кейт Хоман. Несмотря на то, что человечество выбрало колею при строительстве дорог, модернизация асфальтового покрытия, безусловно, возможна.В последние годы исследователи начали работать над рядом усовершенствований, которые могли бы сделать шоссе безопаснее, тише и экологичнее. Модификации могут включать в себя изменение заполнителей и связующих в дорожном покрытии или добавление переработанных материалов в смесь. Даже изменение жесткости дорожного покрытия может повысить эффективность движения транспортных средств по дороге. Некоторые из этих изменений могут предложить значительное сокращение выбросов вызывающего потепление планеты CO 2 и других загрязнителей. «Есть множество вещей, которые можно изменить», — говорит Джереми Грегори, исследователь в области устойчивого развития из Массачусетского технологического института (MIT) в Кембридже.«Мы постоянно ищем улучшения». Dimple Dilemma Дизайн дорог сегодня в основном такой же, как и у римлян. Как правило, поверхностный слой дорожного покрытия укладывается поверх толстых слоев уплотненного гранулированного материала, который помогает передавать транспортные нагрузки на подстилающую почву или коренные породы. Современное дорожное покрытие обычно изготавливается либо из бетона, смеси заполнителей, таких как песок, галька и гравий, которые связаны вместе с цементом, либо из «асфальтобетона», в котором песок и гравий связаны вместе с помощью черного липкого побочного продукта нефти, известного как как асфальт. Хотя цементный бетон обычно намного жестче, чем асфальтовое покрытие, и более устойчив к износу, он также имеет тенденцию быть более дорогим. Во многих штатах отдел транспорта выбирает материалы для дорожного покрытия на основе первоначальных затрат, а не включает долгосрочные затраты, такие как техническое обслуживание, поэтому неудивительно, что около 94% дорог с твердым покрытием в Соединенных Штатах покрыты асфальтобетоном или другими типами покрытий. гибкое покрытие (1). Более мягкое покрытие, безусловно, имеет свои преимущества — не в последнюю очередь, когда велосипедисты или пешеходы попадают в неровности (см. Более мягкое прикосновение), — но гибкость может создать проблемы для дорожного движения.Когда тяжелый грузовик проезжает по асфальтобетону, он создает ямку на дороге, похожую на ямку, образовавшуюся, когда человек стоит на батуте. Транспортному средству приходится тратить дополнительную энергию, чтобы выбраться из ямки во время движения, что сокращает расход топлива и увеличивает выбросы CO 2 . Грегори и его коллеги подсчитали, что если объемы перевозок в США продолжат расти, как ожидалось в течение следующих 50 лет, транспортные средства будут генерировать дополнительно 2,66 миллиарда метрических тонн CO 2 , вылезая из этих ямок (2), кроме того к регулярным выбросам, вызванным поездкой из одного места в другое.«Совершенно очевидно, что то, как мы проектируем и обслуживаем тротуары в нашей стране, влияет на экономию топлива наших транспортных средств», — говорит Грегори. По оценке Грегори, использование самых жестких форм бетона или асфальтобетона может помочь обуздать этот эффект ямочки. По словам исследователей, постепенная замена национальных автомагистралей, автомагистралей и улиц этими материалами может сократить выбросы, связанные с гибкостью дорожного покрытия, примерно на 18% за 50 лет, что составит 0,5% -ное сокращение общих выбросов от всего транспортного сектора. Несмотря на то, что они не включали дополнительные выбросы CO 2 , которые могут возникнуть в результате этой реконструкции, Грегори говорит, что их расчеты подчеркивают основной принцип, согласно которому с точки зрения топливной экономичности более жесткие дороги лучше. Один из способов повышения устойчивости дороги — найти замену традиционным строительным блокам основания дорожного покрытия, таким как известняковый заполнитель. Изображение предоставлено: Shutterstock / Андрей Ксенжук. Witches ’Brew Легковые и грузовые автомобили — не единственные источники загрязнения с наших дорог.Само по себе асфальтовое покрытие может выделять ведьмовский отвар органических соединений, который способствует образованию вредного смога, особенно в жаркие солнечные дни. Поскольку стандарты топливной эффективности, каталитические преобразователи и другие технологические усовершенствования ограничили выбросы из выхлопных труб отдельных транспортных средств, относительная доля вредных капель и частиц, называемых вторичными органическими аэрозолями, возникающих в результате выбросов асфальта, увеличилась. Однако эти выбросы редко включаются в компьютерные модели загрязнения дорог, говорит Дрю Гентнер, инженер-эколог из Йельского университета в Нью-Хейвене, штат Коннектикут, потому что исследователи и инженеры недостаточно осведомлены о масштабах выбросов асфальта. Чтобы восполнить этот пробел в информации, Гентнер и его коллеги решили измерить уровень загрязнения асфальтовым покрытием. Они нагревали образцы обычно используемого дорожного асфальта в герметичной камере и подвергали образцы воздействию искусственного солнечного излучения. В сентябре они сообщили, что общие выбросы органических соединений при 60 ° C (типичные для выпечки асфальта в летнюю жару) были вдвое больше, чем измеренные при 40 ° C. А начиная с 60–140 ° C (типичные температуры, наблюдаемые при хранении и применении материала) выбросы увеличиваются примерно на 70% на каждые 20 ° C повышения температуры (3). Мощеные поверхности составляют около 45% площади в городах США, а крыши, часто покрытые асфальтовой черепицей или черепицей, составляют еще около 20%, говорит Гентнер. Новые результаты показывают, что эти повсеместно распространенные поверхности могут фактически выделять больше органических загрязнителей, чем автомобили, в течение года. «Что интересно в этом исследовании, так это то, что оно было проведено левым полем и указывало на источник выбросов, о котором раньше не думали, — говорит Джордж Бан-Вайс, инженер-эколог из Университета Южной Калифорнии в Лос-Анджелесе. Ban-Weiss уже работает над способами отвода тепла от асфальта. Тротуар может поглощать около 90% солнечного излучения, но покрытие поверхности светлыми пигментами может помочь отражать часть этого солнечного света и снизить температуру дорог и парковок. Помимо уменьшения выбросов предшественников загрязнения из нижележащего асфальта, это покрытие может также нейтрализовать эффект городского теплового острова, при котором центральные районы большого города могут быть значительно теплее, чем близлежащие сельские районы.При снижении температуры воздуха в городах химические реакции, вызывающие образование озона и других вредных аэрозолей, будут протекать медленнее, что приведет к уменьшению смога. Когда Бан-Вайс и его коллеги смоделировали увеличение отражательной способности тротуара примерно с 10% до 40% в районе Лос-Анджелеса, температура воздуха в середине дня над отражающими улицами была на 2 ° C ниже, чем над обычным асфальтовым покрытием. (4). В другом моделировании исследователи увеличили яркость дорожного покрытия в городских районах по всей Калифорнии и обнаружили, что в течение года среднее снижение температуры воздуха в полдень колебалось от 0.От 18 ° C в Палм-Спрингс до примерно 0,86 ° C в Сан-Хосе (5). Такие световозвращающие покрытия могут вызывать собственные проблемы, такие как другие химические выбросы или даже ослепляющие блики, которые могут отвлекать водителей. Бан-Вайс говорит, что теперь необходимы подробные лабораторные и полевые исследования отражающих покрытий, чтобы оценить общие преимущества и потенциальные недостатки стратегии. Переработанные дороги В то время как исследователи, такие как Бан-Вайс, сосредоточились на обновлении дорожного покрытия, другие копают глубже.Они надеются повысить устойчивость дорог, найдя замену традиционным строительным блокам фундамента дорожного покрытия. Например, известняк обычно используется для строительства прочного, долговечного основания, необходимого для дорог, что создает огромный спрос на щебень. По данным Геологической службы США, Соединенные Штаты ежегодно используют примерно 1 миллиард тонн такого заполнителя при строительстве и ремонте дорог. Box 1 Мягкое прикосновение В развитых странах падения являются основным источником случайных травм, особенно среди пожилых людей.Вивека Валлквист, старший научный сотрудник Исследовательских институтов Швеции в Стокгольме, является частью группы, которая исследовала, может ли изменение свойств тротуаров, велосипедных дорожек и других тротуаров помочь предотвратить такие травмы. Исследователи смешали образцы девяти различных типов дорожного покрытия, которые включали различное количество заполнителей, резиновых гранул и переработанного каучука. Лабораторные испытания показали, что дорожное покрытие, содержащее 60% заполнителей переработанного каучука, было только на 1-2% жестче, чем покрытие, содержащее только минеральные заполнители.Компьютерные модели головы человека, ударяющейся об эту более губчатую поверхность во время падения, предполагают, что прорезиненные покрытия могут быть спасением (10). При скорости удара 3 метра в секунду риск перелома черепа снизился на 45%, а риск возникновения субдуральной гематомы — скопления крови между черепом и мозгом в результате разрыва кровеносного сосуда — сократилось до 20%. Прорезиненное покрытие не только более мягкое, чем обычное, но и не замерзает зимой, что также помогает предотвратить скольжение и падение. Замена части этого заполнителя переработанными материалами может помочь снизить воздействие дорожного строительства на окружающую среду, говорит Чезаре Санджорджи, инженер по материалам из Болонского университета в Италии. Он и его коллега Пьерджиоргио Татаранни изучили, может ли порошкообразный базальт, отходы некоторых карьерных работ, заменить известняк без ущерба для прочности дорожного покрытия (6). Исследователи смешали измельченный базальт с сильно щелочным раствором, скатали смесь в маленькие шарики, закалили их в печи при 60 ° C в течение 12 часов, а затем просеивали базальтовые шарики, чтобы выделить 6 агрегатов.Диаметр 3–12,5 мм. Затем они сделали то же самое с порошкообразным известняком и изготовили два набора образцов: в одном не было ничего, кроме порошкообразного известняка и связующего, а в другом 21% заполнителей был заменен базальтовыми шариками. После дальнейшей обработки исследователи упаковали каждый из образцов вместе в условиях, имитирующих реальные операции по укладке дорожного покрытия. Лабораторные испытания показали, что оба типа дорожного покрытия имеют одинаковую устойчивость к разрыву, что указывает на то, что дорожное покрытие с базальтовым покрытием должно выдерживать дорожный износ.Два типа дорожного покрытия были одинаково водопроницаемыми и также выдержали 10 циклов замораживания-оттаивания в лаборатории без повреждений. Теперь исследователи планируют испытать различные смеси заполнителей, в том числе на основе 100% базальтового порошка. В другом исследовании Санджорджи и его коллеги обнаружили, что смеси, содержащие порошковое стекло, были такими же прочными и жесткими, как и обычные известняковые заполнители. Тротуары, в состав которых входило стекло, были столь же устойчивы к типу длительной деформации под действием большого веса, называемой ползучестью, и они могут быть даже более устойчивыми к дорожным колеям, врезанным в них, чем обычное покрытие (7). Другие исследователи изучают возможность использования гравия и песка, переносимых со сточными водами, для ремонта дорог. Обычно эти посторонние твердые частицы отфильтровываются из воды, предназначенной для очистных сооружений, и вывозятся для захоронения на свалках. «У нас возникла идея отвести песок из сточных вод со свалок и превратить его в товарный продукт», — говорит Чжунчжэ Лю, инженер-эколог из Калифорнийского государственного университета в Бейкерсфилде. Его команда включает песок и гравий в материал, называемый химически связанной фосфатной керамикой (CBPC).Исследователи задались вопросом, можно ли его также использовать для заделки выбоин. Чтобы проверить идею, они просеивали зерно и оставляли только биты размером менее 6 миллиметров. Затем они добавили оксид кальция и оксид магния во влажную крошку, чтобы получить щелочную суспензию, убивающую любые микробы на агрегатах. Наконец, они добавили слабую кислоту, которая превратила суспензию в цементоподобное связующее, чтобы скрепить агрегаты.Лабораторные испытания показали, что новый материал команды столь же прочен, как и обычные заполнители выбоин для асфальтовых покрытий. Лю добавляет, что помимо того, что они дешевле, чем заплатки на основе асфальта, вредные органические соединения не выщелачиваются и не испаряются из наполнителя. Он и его коллеги описали исследование в августе на осеннем онлайн-собрании Американского химического общества. * В настоящее время исследователи проверяют свои выбоины на стоянке в районе городской канализации Милуоки, являющемся источником их стойкости.По словам Лю, грузовики, проезжающие по стоянке, в реальных условиях будут проверять, насколько хорошо их пятна сцепляются с подстилающим покрытием и выдерживают интенсивное движение, что должно показать, нужно ли вносить какие-либо изменения в рецепт наполнителя для повышения его прочности. Тем временем исследователи из Алжира изучили, как полиэтилен низкой плотности (LDPE), тот же вид пластика, который используется для изготовления пакетов для покупок, можно добавить в асфальтовое связующее для дорожного покрытия, чтобы сделать материал более жестким и водостойким (8) .Исследователи из Индии обнаружили, что использование пластиковых отходов таким образом позволило им снизить количество битума, необходимого для дорожного покрытия, на 10-15% (9). В принципе, такие усилия могут не допустить попадания на свалки миллионы тонн пластика. Исследователи пытаются изобрести лучший и более дешевый способ заполнения выбоин, объединив твердые частицы из сточных вод с оксидом кальция, оксидом магния и слабой кислотой для получения связующего, напоминающего цемент. Изображение предоставлено: Чжунчжэ Лю (Университет штата Калифорния, Бейкерсфилд, Калифорния). Тихо, пожалуйста Любой, кто живет рядом с оживленным шоссе, может сказать вам, что шум может быть непрерывным. Однако некоторых может удивить то, что большая часть этого шума — не считая итальянских спортивных автомобилей и старых пикапов без глушителей — исходит от шин транспортных средств, — говорит Санджорджи. По данным Всемирной организации здравоохранения, транспортный шум сам по себе является формой загрязнения, которое может увеличить риск ишемической болезни сердца, гипертонии и ряда последствий для психологического здоровья. † Изменение конструкции протектора шины может помочь снизить уровень шума дорожного движения.Но Санджорджи обнаружил, что смена тротуара, по которому движется транспортное средство, может привести к еще большему снижению шума — в некоторых случаях на 10 децибел, что эквивалентно снижению громкости звука на 50. Обнародование результатов на собрании Американской ассоциации содействия развитию науки в феврале прошлого года, ‡ Санджорджи отметил, что особенно эффективная модификация заключается в том, чтобы сделать дорожное покрытие более пористым. Это позволяет воздуху, сжатому под шиной, выталкиваться в тротуар, где волны давления приглушены, вместо того, чтобы отталкиваться под высоким давлением и создавать шум.Использование заполнителей меньшего размера, которые, как правило, оставляют больше пор в материале, должно обеспечить самое тихое покрытие. По словам Сангиорги, пористое покрытие может также повысить безопасность дорожного движения, позволяя выпавшему дождю стекать через тротуар, а не на поверхность. Помимо уменьшения шума, пористое покрытие может действительно помочь поглощать шум, — говорит Тьяго Виейра, инженер-строитель из Шведского национального института дорожных и транспортных исследований в Линчёпинге. Во время полевых испытаний в 2018 году команда измерила нормальный уровень шума, буксируя прицеп с микрофоном вдоль 600-метрового участка главной магистрали Линчёпинга.Затем городские рабочие уложили два слоя пористого покрытия поверх существующей улицы: нижний слой толщиной 55 миллиметров с размером агрегатов около 16 миллиметров в поперечнике и верхний слой толщиной 25 миллиметров, агрегаты которого имели диаметр около 11 миллиметров. По словам Виейры, пористость обоих покрытий составляла около 25%. Измерения, проведенные через 45 дней после укладки нового покрытия, показали, что пористая поверхность снижает уровень шума примерно на 5 децибел для транспортных средств, движущихся со скоростью 70 километров в час.Команда сообщила о результатах в 2019 году на Международном конгрессе по звуку и вибрации в Монреале, Канада. § Образцы, взятые позже с дороги, показали, что можно было бы еще больше снизить уровень шума, говорит Виейра, потому что нижний слой дорожного покрытия оказался менее пористым, чем они предполагали. Еще более простой способ уменьшить дорожный шум — это в первую очередь снизить его, говорит Виейра. Если поверхность дороги неровная, шины — особенно на высокой скорости — вибрируют и создают сильный шум (шум может усиливаться в случае жестких цементных дорог, состоящих из плит, соединенных в стыках).Он предполагает, что шлифовка тротуара и придание ему большей гладкости — что-то вроде того, как плотник шлифует грубую доску — уменьшит вибрацию в шинах, тем самым существенно их смягчив. Несмотря на все многообещающие разработки в области дорожных материалов, Грегори из Массачусетского технологического института предупреждает, что улучшение одного аспекта дорожного покрытия — его пористости, состава или жесткости, например, — иногда может в конечном итоге вызывать проблемы в других областях, что может сдерживать усилия по его использованию. эти инновационные материалы более широко. «Часто мы пытаемся достичь конкурирующих целей», — отмечает он. Помимо проблем материаловедения, Грегори говорит, что тенденция государственных органов выбирать дорожные материалы исключительно на основе их краткосрочных затрат, а не их устойчивости, является наиболее значительным препятствием на пути снижения воздействия дорог на окружающую среду. Маловероятно, что это изменится до тех пор, пока долгосрочные затраты на техническое обслуживание или последствия плохого состояния здоровья, вызванного шумом, выбросами парниковых газов или другими формами загрязнения, также не будут учтены при принятии решений о покупке. «Наша самая большая проблема — заставить людей смотреть на долгосрочную перспективу», — говорит он. Footnotes ↵ * Liu Z et al., Осеннее собрание Американского химического общества, 17–20 августа 2020 г. ↵ † «Бремя болезней из-за шума окружающей среды» (2011). Получено с https://www.euro.who.int/__data/assets/pdf_file/0008/136466/e94888.pdf. ↵ ‡ Sangiorgi C, Ежегодное собрание Американской ассоциации содействия развитию науки, 13–16 февраля 2020 г., Сиэтл, Вашингтон. ↵ § Vieira T et al., 26-й Международный конгресс по звуку и вибрации, 7–11 июля 2019 г., Монреаль, Канада. Ученые разрабатывают дорожные покрытия, которые могут сами удалять лед Если вы регулярно ездите в местах, где температура опускается ниже нуля, вы будете знать все об опасности обледенения дорог — опасности, которую не всегда легко предсказать или компенсировать. Стремясь облегчить зимнюю езду на автомобиле обычному водителю, ученые в Турции работают над новым поверхностным материалом, который мог бы эффективно удалять лед. Команда из Университета Коч разработала дорожный материал, замедляющий образование льда. Начав с соли формиата калия, исследователи смешали стирол-бутадиен-стирольный полимер и добавили смесь в битум — основной компонент асфальта. При испытании в лаборатории он «значительно» замедлил образование льда по сравнению с обычным дорожным покрытием, сообщают они, в то же время оставаясь таким же прочным, как немодифицированный битум. По данным Американского химического общества, новый композит способен выделять антиобледенительную соль в течение двух месяцев, но при использовании на реальных дорогах эффект может длиться еще дольше.Когда солевой полимерный композит равномерно распределяется по асфальту, давление автомобилей и грузовиков, истирающих дорогу, будет медленно высвобождать смесь и сохранять поверхность свободной ото льда — возможно, даже в течение нескольких лет. Конечно, выиграют не только водители. Местным властям приходится тратить деньги и использовать другие ресурсы, очищая дороги зимой, не один раз, а снова и снова, если условия сохраняются. Дорожное покрытие, которое деформируется от льда, уберет эти грузовики с песком с улиц, уменьшив заторы и сэкономив средства для местных органов власти. No related posts. Добавить комментарий Отменить ответ Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены * ➤