Нажмите для просмотра целиком
Устройство дорожных одежд предполагает подготовку грунта, устройство дренажа, создание градиента пористости слоёв, наличие кювет и целый комплекс строительных мероприятий для качественной современной автострады. Однако, значительная часть знаменитой Аппиевой дороги, строившейся за сотни лет до н.э. продолжает служить и в наши дни, а наши «дороги жизни» говорят, являются одной из бед России.
Асфальтобетонные смеси в соответствии с ГОСТ 9128 – рационально подобранные смеси минеральных материалов (щебня или гравия и песка с минеральным порошком или без него) с битумом, взятых в определённых соотношениях. Соотношения эти получаются в результате использования таблиц ГОСТа по зерновому составы и % битума и на основании данных анализа входящих компонентов. На каждую партию сырьевого компонента составляется своя рецептура. ГОСТом регламентируются требования к материалам. Что, например, может произойти с асфальтовым покрытием, в случае недостаточной прочности к сжатию щебня. Многие, наверное, видели, как крошится в пыль щебень при наезде на него грузовика. Такое событие внутри асфальтобетона приведёт к образованию прогрессирующего дефекта, ведущего, в конечном счёте, к разрушению полотна дороги. Справочно-технологические материалы утверждают даже, что признаком сдвигоустойчивости является правильно подобранный зерновой состав. Рекомендуется использование минеральных материалов, имеющих основной характер, кислые компоненты кислым битумом «не принимаются». Таким образом, песок априори не может образовывать когезионно связанную структуру асфальтобетона. Петербургской фирмой выпускается и рекомендуется ПАВ «АМДОР». Не во всех областях распространение получивший. Судя по описанию, «АМДОР» может подготовить кислый (по химическому происхождению) песок к соединению с битумом, «отбить» воду из композиции, но не более того. Песок, таким образом, был и остаётся «пасынком» асфальтобетона. Ещё любопытнее обстоит дело с самым главным компонентом – связующим минеральных составляющих - битумом. В соответствие с ГОСТ 22245 битумы нефтяные дорожные изготавливаются ОКИСЛЕНИЕМ различных нефтяных продуктов. Логично было бы ожидать в ГОСТе проверку этого самого окисления, глубину его, количество поглощённого кислорода и т.п., тем более, что ГОСТом разрешается изготавливать битум КОМПАУНДИРОВАНИЕМ окисленных и неокисленных продуктов, которое надо полагать надо как-то контролировать (ну, как переложишь неокисленного компонента?). Нет, качество окисленного продукта проверяют глубиной проникания металлической иглы с затупленным концом (предложено в 18 веке французским инженером Вика для цемента). Проверяется ещё температура размягчения (по температуре, при которой шарик провалится через заполненное битумом кольцо). Комбинацией этих параметров по приведённой в ГОСТе таблице находится ещё один параметр – индекс пенетрации. Кто думал, что его находят испытаниями – ошибается! Наука позволяет определять свойства вещества «на кончике пера». ТЕМПЕРАТУРА ХРУПКОСТИ определяется по формуле из индекса пенетрации (чтоб не мёрзнуть измеряя её на холоду)! И это ещё не всё. Битум – это дисперсия (не раствор, а смесь нерастворимых друг в друге веществ, наподобие молока, только чёрного). Устойчивость этой дисперсии придают асфальтогеновые кислоты. Они же обеспечивают адгезию (прилипание) битума к щебню и основе дороги. В искусственных битумах их мало (1-4%). Тринидадский натуральный битум содержит десятки % таких кислот, и поэтому зарубежными изготовителями асфальтобетонных смесей добавляется к нефтяному искусственному. В нашем ГОСТ количество этих кислот и само их наличие не оговаривается. По данным справочника инженера-дорожника 1959 г. битумы различных производителей СССР содержали 1-7% асфальтогеновых кислот. И только один производитель в 1959 г. не представил сведения о наличии и количестве АГК. Саратовский. Несколько лет, используя различные битумы, автор факультативно проводит анализ битума на наличие АГК. Традиционно, за пределом чувствительности титрования оказываются битумы одного производителя. Не скажу какого. На нашем предприятии для восполнения недостачи вводится «протез» АГК – мы дорожим маркой своей продукции и считаем объяснение о том, что кто-то чего-то недоложил неуместным.
И последний «гвоздь» в надежду на хорошие дороги. В справочнике дорожного мастера за 2007 г. утверждается, что уплотнение асфальтобетонной смеси – основная технологическая операция, к тому же определяющая физико-химические свойства покрытия. Недостаточное уплотнение – одна из основных причин его разрушения. Регламентируется количество проходов катков, температуры, время разрыва между нанесением смеси на землю и укатыванием. Начинаете догадываться? А то, что асфальтовое полотно во время дождя должно быть свободным от потока воды – иначе коэффициент трения станет недостаточным для автомашин, решается при невозможности сделать полотно выпуклым и с двумя кюветами по бокам, укладкой пористого асфальта. Пористое покрытие пропускает воду вниз, осушая поверхность.
Во времена Аппия Клавдия Цека, древнего дорожника, производитель извести (ею скреплялись плиты via Appia), решивший ускорить процесс вызревания извести в ямах попадал в уголовники. Несоблюдение технологии каралось смертью. Времена нынче иные, но и дороги тоже. Снизить влияние человеческого фактора может нанотехнология. Добиться прочной структуры сейчас можно не только наполнением композиции щебнем, а изменением структуры асфальтобетона. Сейчас известна модель Кельвина-Фойгта структуры материала, обеспечивающая, например, пуленепробиваемость кевлара лучшую чем у стали. Укатку можно сделать сверхэффективной. После того как Вика изобрел свою иглу, много чего наоткрывали и наизобретали. А чтобы сделать термодинамическую систему менее вариантной (снизить количество ошибок) в соответствии с правилом фаз Гиббса необходимо серьёзно уменьшить количество компонентов и параметров определяющих состояние системы.