Реферат: Характеристика покрытий из каменных материалов - текст реферата. Скачать бесплатно.
Банк рефератов, курсовых и дипломных работ. Много и бесплатно. # | Правила оформления работ | Добавить в избранное
 
 
   
Меню Меню Меню Меню Меню
   
Napishem.com Napishem.com Napishem.com

Реферат

Характеристика покрытий из каменных материалов

Банк рефератов / Физика

Рубрики  Рубрики реферат банка

закрыть
Категория: Реферат
Язык реферата: Русский
Дата добавления:   
 
Скачать
Архив Zip, 53 kb, скачать бесплатно
Заказать
Узнать стоимость написания уникального реферата

Узнайте стоимость написания уникальной работы

Характеристика покрытий из каменных материалов . 1 Конец XVIII — начало XIX в. характеризовались больш им числом экспериментальных и теоретических исследований в области со про тивления движению колесных повозок, направленных на установле ние связи между силой тяги, размерами колес и нагрузками. Именно в связи с эти ми целями проводили опыты Б. Румфорд, А. Морен и ряд других исследователей . Из числа теоретических работ выделя лась работа русского математика, ч лена Петербургской Академии наук Н. И. Фусса, который выступил с исследов анием «из начал ме ханики определить содержание движущей силы к перевоз имым тя гостям на четырехколесных и двухколесных повозках так, чтобы пр иняты были в рассуждение препятствия в движении, как, например, трение и т ому подобные сопротивления, обычно при перевозках бываемые и движущей с илой преодолеваемые». Рост перевозок сопровождался появлением во втор ой половине XVIII в. пе рвых попыток регламентирования правил пользования дорогами. В опублик ованном в 1768 г. в Германии в герцогстве Пфальц постановлении было сказано, что «каждый, кто преднамеренно повредит мосты, придорожные аллеи, мильны е столбы или со оружения водоотвода, будет осужден на три месяца, а при по вторении на год». В Саксонии в 1781 г. было утверждено руковод ство — «Манда т на производство дорожных работ», в котором да вались рекомендации по у ходу за дорогами, выбору для их ремонта прочных каменных материалов, не п одверженных выветриванию, говорилось о недопустимости использования г равия, содержащего примеси земли. Особенно подчеркивались требования к мощению — расположение камней большей стороной поперек дороги, недопу сти мость использования камней разных размеров; приводились также и дру гие правила, соблюдаемые в настоящее время. Несмотря на наличие детальных руководств, дорожн ое строитель ство фактически велось в XVIII в. упрощенными способами. В Гер мании, в период посл е окончания Семилетней войны, в Ангальте, Саксонии и Пруссии, как отмечае т д-р Хуммель, строили преимущественно многослойные гра вийные покрытия путем последовательных ежегодных весенних рос сыпей слоев гравия, кото рые за лето уплотнялись проездами повозок. Считали непригодным для доро жного строительства чисто отмытый речной гравий и сильно загрязненный карьерный гравий, летом силь но пыливший, а в сырое время года покрывавши йся слоем грязи. Тяжелые повозки с узкими колесами образовывали на этих доро гах глубокие колеи. В редких случаях в нижний слой одежды уклады вал и камни, уплотнявшиеся трамбованием. Покрытие устраивали только в средн ей части дороги. При легком движении на дорогах к поместьям толщин а слоя гра вия составляла 16 см у краев покрытия и 23 см в середине. При тяже л ом движении, например на дороге Лейпциг — Вайсенфельз, по которой перев озили соль повозками с грузом до 60 центнеров упряж ками в 6— 8 лошадей, слой гравия достигал в середине проезжей части 65 см, а у краев 30 см. Дороги с паке ляжными основаниями строившиеся в редких случаях, 2 были весьма несоверше нны. На до роге Лейпциг — Линденау в нижний слой одежды были поставлены н а ребро без расклинки крупные камни, перекрытые сверху плоско уложенным и камнями. Толщина каменного слоя по оси дорог состав ляла 45 см. Сверху был о насыпано 7,5— 15 см гравия. Тяжелым движением во время наполеоновских вой ск 1806— 1813 г. все эти дороги были разрушены. В конце XVIII в., когда темпы дорожного ст роительства начали возрастать, наибольшее распространение получили до рожные одеж ды на основании из пакеляжа — камней, устанавливаемых широ кой стороной на грунтовое или песчаное основание и расклиниваемых щебн ем. В отличие от мостовых при проезде по дорогам воздейст вие колес спосо бствовало уплот нению и упрочнению основания. Пакеляжные основания име ли стратегические дороги к границам Франции, построенные во время правл ения Наполеона Бонапарта. Они были распространены до 30-х годов XX столетия и еще применя лись на первых автомобильных магистралях Германии. Однако дорожные одежды н а пакеляжных основаниях не удовлетворяли тре бованиям механизированного строительств а, а опыт эксплуата ции показал, что они не выдержи вали движения тяжелых автомо билей, многократные проходы ко торых сосредоточивались на узкой полосе наката и вызывали про дольные просадки покрытий. Широкое внедрение дорожных одежд на пакеляжных о снованиях в литературе связываю т с именами француза П. Трезаге и англи чанина Т. Тельфорда, хотя близкие к ним конструкции дорожных одежд в тот же период предлагались в России и в ряде других стран. П. Трезаге 1 существенно уменьшил толщину дорожной одежды, снизив ее до 24 — 27 см по сравнению с толщиной одежд ранее строив шихся дорог, которая по оси достигала 50 см. Дорожную одежду устраивали в вырытом в земляном полот не корыте, выпуклое дно ко торого имело средний поперечный уклон около 6О% о. При связных грунтах это способствовало частичному стоку просочившей ся через дорожную одежду воды, а также позволяло придать дорожной одежде постоянную толщину по всей ширине проезжей части. Не меньшее значение и мела выпуклость дна корыта для более экономно го расходования каменног о материала. Нижний слой (основан ие) дорожной одежды толщиной 10 дюймов устраивали из установленных на реб ро на дно корыта камней, так чтобы ни один камень не возвышался над другим . Камни трамбовали ручной трамбовкой. Поверх них укладывали слой толщино й 8— 10 см менее крупных камней, которые дробили на месте и уплотняли трамб ованием. Частично проникая в промежутки между камнями, они расклинивали крупные камни. Сверху укладывали 10 см гравия, который в дальнейшем начали заменять щебнем «крупностью в орех из камня твердых пород», который расп ределяли слоем 8 см. П. Тре заге подчеркивал, что качество дороги зависит о т верхнего слоя. 3 При действии нагруз ок от колес дорожная одежда работала как свод, распределяя давление на б ольшую площадь основания, обеспечивая тем самым возможность пропуска н аиболее тяжелых конных повозок. На слабых грунтах под пакеляж укладывал и слой плоских камней толщиной 7— 8 см. В горной местности на участках доро г с большими продольными уклонами для предотвра щения размыва боковые к анавы не устраивали, а проезжей части придавали вогнутый поперечный про филь. Результатом привлечения к дорожным работам мест ного населе ния (дорожной повинности) явилось выполнение работ неквали фицированными людьми, а также отсутствие в течение большей части года ре монта дорог, поскольку дорожные работы выполнялись только в периоды, сво бодные от полевых работ. Возникавшие небольшие повреждения дорожной од ежды успевали до следующего периода дорожных работ превратиться в серь езные разрушения. Сделался необходимым переход на систему непрерывных ремонтов и текущего содержания дорог. В 1785 г. П. Трезаге организовал во Фран ции государственную ремонтно-эксплуатационную службу. Ремонтеры (сап1о шег5), за которыми были закреплены постоянные участки дороги, должны были в течение всего года ежедневно об ходить эти участки, своевременно испр авляя мелкие повреждения дорожной одежды, устраняя образующиеся на них неровности и предотвращая застои воды на поверхности дороги и в боковых канавах. Мысль о необходимости такой системы высказывал в России И. С. Гергардт: «Как бы ни была дорога хорошо сделана, но содержать о ную необходимо нужно... Должно определить в некото ром расстоянии надзир ателей; 4 или 5 верст легко могут быть под присмотром одного человека, кото рый удобно исправить может нужную починку». Особенностью к онструкции дорожных одежд П. Трезаге было использование для верхнего сл оя искусственного щебня. В аналогич ных конструкциях, строившихся в дру гих странах, широко использо вали местные каменные материалы, не требов авшие дробления. На пример, в Англии Джон Скотт указывал, что для покрытий кремню, гальке, крупнозернистому песку и искусственному щебню следует п редпочитать отгрохоченный гравий. Это легко можно объяснить тем, что при гранулометрическом составе, близком к оптимально му, гравий во влажную погоду, характерную для Англии, хорошо закатывается колесами и образует плотную поверхность. В Англии распространение по крытий на пакеляже с вязано с име нем Т. Тельфорда. Т. Тельфорд не предложил новых изменений в т ехнике дорожного строительства и строил дороги по тому же типу, как П. Тре заге. Он следующим образом описывал конструкцию своих дорог: «Нижний сло й состо ял из твердых камней семи дюй мов высотой, тщательно установ лен ных вручную широким концом вниз, плотно с перевязкой швов, и ни один камен ь не был более трех дюймов шириной поверху. Пространство между ними зате м вручную заполнялось меньшими камнями так, чтобы образовалась плотная и ровная поверхность. Расположенный над ней слой тол щиной 5— 7 4 дюймов состоял и з тщательно раздробленных твердых камней. Ни один из них не превышал вес ом шесть унций и не имел в поперечнике более 2,5 дюйма. Верхний слой толщино й в 1 дюйм был из связного гравия. Под нижним слоем на расстояниях через 100 я р дов (91,5 м) закладывались перепускные трубы, выводимые в кана вы. Результа том была легкая, плотная и сухая дорога, которой можно было пользовать ся в любую погоду. Даже в дожди выпук лость поверхности позволяла воде ст екать вниз». Описанные мето ды постройки новых дорог П. Трезаге и Т. Тель форда осуществлялись далеко не на всех маршрутах. На большинстве дорог тресты, выделявшие на работы п о строительству и ремон ту дорог ограниченные средства, благоустраивал и дороги более при митивно. В журнале « Monthly Magasin » писалось, что «обычный метод постройки или починки дорог в богатых камнем местностях очень неприятен для едущих. Он заключается в д обыче в ближай ших карьерах камней размером, не меньшим обычного кирпич а, и в разбрасывании их по дороге. Можно себе представить, с какими усилиям и и трудностью тянет бедная лошадь по такой дороге» Для распространения новых конструкций дорожных одежд имело значение также своевременное о публикование предложенных мето дов. Работы П. Трезаге и особенно Дж. Мак-А дама были широко известны при их жизни. Оригинальные поперечные профили русских дорожных одежд на пакеляже того же периода, извлеченные из ар хи вов, опубликовал впервые только в 1951 г. проф. А. С. Куд рявцев. 5 В России в 1786 г. была утверждена как обязательная ко нструк ция дорожной одежды капитана Баранова для дорог с проезжей часть ю шириной 4 сажени. Она представляла собой как бы сдвоенные двухполосные дороги (рис. 5.11,а), состоящие из боковых и осевой крепко расклиненных пакеля жных лент из двух камней каждая, кле ток и диагоналей из крупного 6 булыжника и заполнени я булыжными камнями более мелкого размера. Пакеляж из крупных камней укл а дывали в продольные ровики, заполненные песком. Каменные основа ния, им евшие выпуклость, представляли собой как бы два свода. Сверху их засыпал и гравием, природным щебнем (дресвой) или крупным песком. Основания устраивал и не только из округлого булыжного камня, но и из колотой шашки (рис. 5.11,6). Аналогичные конструкции использовали и при боле е узкой проез жей части. Вскоре эти конструкции были заменены более легк ими в осуществлении (рис. 5.11, в). В них средний ряд пакеляжа ста вили просто н а дно плоского корыта, а крайние погружали в песчаное основание на больш ую глубину, чем заполнение мостовой. Одновременно отказались от устройс тва клеток из более крупных булыжных камней. В связи с неизбежной разниц ей в размере осадок крупных и мелких камней наличие клеток должно было с пособ ствовать более быстрому возникновению неровностей на по крытии. Дорожные одежд ы описанного типа требовали высокой квали фикации рабочих и тщательнос ти выполнения. Они осуществлялись на участках небольшого протяжения и в скоре сменились более про стыми. Описанная" И. С. Гергардтом в одной из пер вых статей о дорогах на русском языке конструкция имела ряд отличий от с троившихся П. Трезаге (рис. 5.12). Они сводились к следующему: горизонтальное дно корыта, односкатный поперечный профиль, пеше ходная дорожка на возв ышающейся обочине, край которой под держивался трехслойным валиком из к рупных камней. С другой сто роны проезжей части были установлены наклон енные во внешнюю сторону каменные надолбы, препятствовавшие заезду пов озок на обочину. Пакеляж расклинивали камнем, который разбивали на месте укладки тяжелыми, весившими 10— 12 фунтов молотками на длин ных ручках. Пок рытие было двухслойным. Нижний слой состоял из щебня размером «малого ку риного яйца», а верхний толщиной 2— 4 дюйма — из прочного каменного матер иала, который при по стройке надо было «уколотить поплотнее ручными баб ами и выров нять катками, железными и каменными». Последняя строительна я операция рекомендовалась значительно ранее, чем ее ввел в 1830 г. в строите льную практику для щебеночных покрытий во Франции Полонсо. 7 Следующий этап развития техники дорожного строительства — переход к д орожным одеждам только из щебня, к так называе мому «щебеночному шоссе», которое обычно связывают с именем шотландского дорожника Дж. Мак-Адама. Метод Мак-Адама получил широкое распространение потому, что был прост, д ешев и отвечал требованиям времени. Став в 1827 г. генеральным надзирателем над дорогами Англии, Дж. Мак-Адам наст ойчиво внедрял свой метод в практику. Оценивая его деятельность, Сидней и Беатриса Вебб отмечали, что нельзя считать, что метод постройки дорожн ых одежд из дробленого камня изобрел Мак-Адам, «поскольку его раньше исп ользовали в Швеции, в Швейцарии и других странах и об этом давно знали наб людательные путешествующие». «Главной заслугой Мак-Адама было скорее и скусство дорожного администрирования, чем дорожной технологии». Наиболее творческий подход к системе Мак-Адама был проявлен ,в России. Дорожные одежды из каме нных материалов Ч5ыли давно известны в России, но строились они по методу, близкому к методу П. Трезаге в ограниченном числе случаев. По этой схеме б ыли построены в 1817 г. первые участки шоссе Петербург — Москва (рис. 6.3), Гродн енское и Калишское шоссе и некоторые дороги в западных губерниях «Царст ва польского», где проекты дорог утверж дались наместниками, управляющи ми этими губерниями. В дальнейшем с троительстве дорог в России почти преиму щественное распространение и мели дорожные одежды по типу Мак-Адама (рис. 6.3). В 1838 г. Комиссия проектов и сме т Ми нистерства путей сообщения «изъяснила, что так называемая фран цуз ская система шоссе, состоящая в употреблении различных слоев разной вел ичины камней и щебенок, уже в России оставлена. Все способы устроения шос се в просвещенных государствах Европы употребляемые, Главным управлен ием путей сообщения и публичных зданий исследованы» (ЦГИАЛ, фонд 218, 1835— 1836 г г., оп. 1, дело 1041, л. 48). С этого времени широко распространенные ранее пакеляжн ые основания практически перестали строить. 8 Изменились и услови я строительства и содерж ания дорог, которые в значительной степени были возложены на созданные в 1864 г. земские учреждения, финансировавшие дорожные работы за счет сборов с местного населения. Огр аниченные финансовые возмож ности земств привели к тому, что на подъезд ных путях начали получать распространение булыжные мостовые, постройк а которых не требовала механизации. Они были менее трудоем ки при строительстве, поскольку отпа дала необходимость дробления камн я на щебень, и их можно было надолго оставлять без ремонта. На важнейших г осударственных дорогах преимущественным типом дорожного покрытия ост авалось щебеночное. Несмотря на небольшие объемы его строительства, име нно в России было достиг нуто существенное улучшение техники постройки. Трудности получения каменных материалов, суровость климата и значительное разнообразие кл иматических условий предопреде лили творческое развитие в России конс трукций щебеночных дорож ных покрытий. Видный русский дорожник Егор Гол овачев писал в 1870 г. : «Нам, при значительном несогласии местных условий, пр и устройстве шоссейных дорог, зависящих столь много от климата и места, б ессознательно подражать той или иной системе непрости тельно. Во избежа ние этого нам необходимы рациональные иссле дования условий страны». В этом можно усмотреть первое высказывание о необходимости разработки « региональных 9 технических условий», идея которых неоднократно всплывает перио дически в современной литер атуре и в скрытом виде осуществляется через дорожно-климатическое райо нирование в современных нормах проектирования земляного полотна и дор ожных одежд. Существенным отличи ем конструкций дорожных одежд в России был отказ от обязательного требо вания Дж. Мак-Адама о соз дании дорожной одежды из однородного по составу , крупности и прочности щебня. Средняя полоса европейской части России, где вело сь строитель ство щебеночных покрытий, бедна каменными материалами, так как коренные породы покрыты мощными слоями ледниковых отло жений. Осно вным источником получения каменных материалов был сбор на полях валуно в. Поэтому вскоре возникла мысль об укладке в нижний слой одежды крупног о щебня слабых, но дешевых местных пород. Таким способом построен ряд шос се в западных губерниях. Вначале, так же как и Мак-Адам, щебеночным одеждам п рида вали толщину 25 см (10 дюймов), но потом, убедившись, что хоро шее уплотне ние щебеночного слоя проездом распространяется только на глубину прим ерно 10 см, а глубже щебень остается в слабо уплотненном состоянии, перешли постепенно в целях уменьшения расходов к толщине 15 см в уплотненном сост оянии. Это оказалось возможным в связи с меньшими нагрузками на конные п овозки в России по сравнению с применявшимися в Англии. При неблаго прия тных грунтовых условиях, где можно было ожидать пучин, щебеночную одежду утолщали до 9— 12 дюймов, но, так как это силь но удорожало строительство, н ижнюю часть каменного слоя начали заменять песком. Так было построено шо ссе Петербург — Москва. Число случаев формального использования в Росси и конструкций по типу, предложенному Дж. Мак-Адамом, было ограниченным. Их строили в 1840— 1860 гг., т. е. несколько десятилетий после начала их распростран ения в Англии. Характерные для России поперечные профили дорог с щебеноч ными одеждами показаны на рис. 6.5. Первые годы щебеночные покрытия строили с обязат ельным бордюром из крупных камней, отсутствовавшим в конструкции Дж. Мак -Адама, но являвшимся обязательной принадлежностью одежд по типу П.Трез аге и Т.Тельфорда. Поскольку обочины не укреплялись, при отсутствии бор дюров на них вскоре от заезда колес повозок образовывались колеи, из кот орых вода просачи валась в основание дорожной одежды. В 1843 г. для экономии средств устройство бордюров было запрещено на относительно прочном «т вердом и неудоборастворимом в ненастное время» грунте. Это запрещение б ыло отменено в 1851 г., но в целях экономии затрат дороги, как правило, продолж али строить без бордюров. 10 В период с 1820 по 1840 г. пес чаные основания в замкнутом корыте и укладка щебня или гравия в корыте н епосредственно на грунт встречались практически одинаково часто. В это время слой песка рассматривали лишь как замену дефицитного каменного м атериала. Примерно к 1840 г. было понято, что песчаный слой играет в дорожной одежде более важную самостоятельную роль, отводя проникающую воду и сни жая опасность пучинообразования. М. С. Волков указывал, что «песчаное осн ование, имеющее целью не допускать воду до дна ящика, делается иногда не д овольно толстым слоем. Толщина его должна бы непременно изменяться сооб разно свойству грунта, между тем как она берется постоянной для всего пр отяжения шоссе». «Чем грунт слабее и более раство ряем водою, тем толще до лжен быть основной слой песку. На грун тах чисто глинистых не лишним было увеличивать среднюю толщину песка до 10 и 12 дюймов тем более, что после осад ки дороги часть песка проникает в щебень и в грунт, так что действительна я толщина этого слоя значительно уменьшается против предположен ной». Для улучшения отвода воды корыто начали делать с выпуклым дном, по уклону которого вода могла стекать к обочинам, не проса чиваясь в грунт. В 1847 г. был утвержден «нормаль ный поперечный профиль для государственных шоссе», предусматри вавший на глинистых грунтах песча ный слой толщиной по оси 10 дюймов и постепенно утончавшийся к откосам зем ляного полотна до 5 дюймов. Застаивание воды у краев проезжей части в корыте и разру шение щебеночной коры у кромок из-за переувлажнения грунта осно вания вызвали распространение в 1840— 1860 гг. сплошных пес чаных слоев. Однак о по экономическим соображениям примерно с 1860 г. начали устраивать песчан ые дренажные воронки. 11 Введение в Рос сии в конструкцию дорожной одежды пористого песчаного слоя, который обе спечивал отвод воды и способ ствовал осушению грунтового основания, поч ти на 150 лет опереди ло зарубежную практику. До второй мировой войны в США и европейских странах в дорожных одеждах отсутствовали пористые основа ния для осушения поверхностного слоя земляного полотна. Укладывавшиес я иногда толстые песчаные или гравийные слои пре следовали цель защиты от пучения. Обширные исследования, про веденные в США в конце 60-х годов, выя вили значительную роль в разрушениях дорожных одежд гидродинамических напоров, воз никающих в переувлажненных грунтовых основаниях дорожных одежд при проезде автомобилей, и необходимость в связи с этим отвода вод ы из пористых слоев. В предложение Мак-Ад ама о постройке покрытий из одномерного на всю толщину слоя щебня к сере дине XIX в. был введен ряд уточнений. Повсеместно было узаконено устройство многослойных пок рытий. В Ганновере технические предписания 1860 г. оговарива ли, что «в отлич ие от прежнего способа производства работ… проезжая часть... должна устр аиваться из двух или даже трех слоев, из коих нижний слой, с целью удешевле ния, может быть устроен из менее тщательно и равномерно набитого щебня, ч ем для верхнего слоя». В утвержденных в 1889 г. правилах постройки стратегич еских шоссе в западных губерниях России было сказано, что «щебеночная од ежда должна устраиваться из самого твердого и однородного каменного ма териала, какой только имеется вблизи от проводимой дороги. В случае же не достатка его щебеноч ная одежда должна устраиваться из двух слоев: нижн ий из более мягкой и верхний из более твердой породы». Выработалось представление о структуре щебеноч ной коры. Как указывал в 1860 г. инж. Васильев, «хорошее шоссе должно состоят ь из двух главных частей: 1. .Твердой сетки или основы, образуемой кусками щ ебня, взаимно соприкасающимися и передаю щими давление один другому; 2. Из вещества, заключенного в пустотах сетки, которое связывает сеть и подде рживает ее равно весие; следовательно, прочность шоссе зависит: а) от степ ени сопро тивления материалов, употребляемых для твердой сетки, стирани ю на поверхности и раздроблению или раскрошиванию внутри; б) от каче ства вещества, заполняющего пустоты твердой сети, от его упру гости и прочнос ти». Отмеченная инж. Васильевым роль веществ, заполняю щих пусто ты в щебеночной коре, долгое время являлась предметом споров. Д ля повышения связности щебеночной коры высказывались пред ложения о не обходимости введения в нее материалов, «образующих связь, основанную на силе химического средства». При этом зна чительную пользу могло бы оказ ать «употребление веществ извест ковых для заполнения пустот в измельч енном виде с особую их поставкою». 12 В России идея повыше ния связности щебеночного покрытия .начала реализовываться лишь после введения искусственного уплот нения щебеночных россыпей катками, прич ем на основе других принципов, чем за рубежом. Щебеночная кора из одномер ного проч ного щебня, несмотря на обламывание кромок щебенок, имела высо кую пористость. Для заполнения пор в верхнем наиболее уплот нявшемся сл ое начали использовать более мелкий материал — клинец и высевки, вдавли ваемые весом катка в незаполненные места между щебенками и создающие ра склинивание. В России счи талось обязательным использование для этой це ли щебня тех же горных пород, что и для основной россыпи, поскольку примен е ние мягких легко дробящихся пород, облегчая закатку, давало малоустой чивое, быстроразрушающееся покрытие. За границей для облегчения заключительной стади и укатки щебеночных покрытий был «распространен другой прием, при кото ром... добавляемый мелкий материал стараются так подобрать, чтобы он в нек отором случае дополнил свойства каменного материа ла, употребленного д ля щебня. Если щебень, разрушаясь, дает пыль рассыпчатую, сухую, то прибавл яют материалов вяжущих, например, известняковых пород, дающих липкую гря зь; например, на севере Франции, где шоссейные дороги поддерживаются бел ь гийским гранитным щебнем, таким материалом служит известковый овражн ый песок». Аналогичная рекомендация содержа лась в широко распростране нном в 1920— 1930 гг. американском справочнике Харгера и Боннея: «Лучший запол нитель — известковые высевки, так как они обладают хорошими цементирую щими качест вами. Для трудно укатываемых пород (трапп, гранит, песчаник) в клинец можно примешивать не менее 50% известковой пыли». Однако тут же отме чалось, что значительное число разруше ний покрытий «непосредственно с вязано с размягчающимся запол нителем». С самого начала использования щебня в строительстве дорожных одежд выд вигались предложения о необходимости их искусственного уплотнения. В 1725 г. Якоб Леопольд рекомендовал для уплот нения дорог железные катки. В 1787 г. в Париже Цессарт делал по пытки укатки одежд, построенных по методу П. Тре заге, чугунными катками массой 3,5 т, которые тянули шесть лошадей. В 1802 г. И. С. Гергардт предлагал дорожную одежду «...уколачивать поплот нее ручными б абами и выравнивать катками». Однако обычно в литературе искусственную укатку щебеночных одежд свя зывают с именем французского инженера Поло нсо (Ро1опсеаи), применившего в 1829 г. вместо трамбования щебеночной россыпи 20-килограммовой трамбовкой, «которая уплотняла только поверх ность», ук атку 3-тонным катком, массу кото рого при последних проходах увеличивали до 4,5 т. Каток был сде лан из дубовых брусьев, окованных железными обручами , диаметр вальца составлял 2,1 м, ширина — 1,6 м. Брусья имели в середине вогнут ость, равную 3,2 см, предназначенную для того, чтобы при укатке формировала сь цилиндрическая поверхность 13 покрытия, а щебень не в ыжимался из-под катка в сторону. В боковых дисках катка были предусмотре ны отверстия, через которые каток можно было заполнять песком или гравие м, увеличивая его массу с 1,2 до 6 т. В дальнейшем Полонсо рекомендовал систем у послой ной укатки россыпи чугунными катками. Идея отказа от уплот нения щебеночных покрытий движением и перехода к уплотнению катком не с разу получила признание и лишь в 40-х годах XIX столетия стала рассматриваться как обязательн ая, по крайней мере, на первом этапе уплотнения. Так, напри мер, инж. Василье в предлагал при устройстве двухслойных одежд сперва рассыпать половин у щебня и укатывать его катком и открыть проезд, для облегчения которого в первое время можно употреблять некоторое количество песку». В России Комиссия проектов и смет Министерства пу тей сооб щения постановила в 1842— 1843 гг.: «Комиссия полагает весьма полезны м укатывание щебня большими катками для составления плотной коры прежд е открытия дороги, ибо цель дороги есть спокойный проезд и удобный прово з, а потому несправедливо в от ношении к частному интересу укатывать дор огу... теми транспор тами, которые случаются в то время на дороге» (ЦГИАЛ, фо нд 23, 1842— 1843 гг. дело 517, л. 13). В этом решении сыграл роль ряд об стоятельств — стр емление возчиков объезжать неуплотненные рос сыпи и необходимость уси ленного наблюдения за проездом, чтобы не происходило движения по одному следу, поскольку «рыхлые щебе ночные насыпи, однажды прорезанные колеям и, никогда уже не могут образовать впоследствии плотной и однородной мас сы» (ЦГИАЛ, фонд 218, 1845— 1850 гг. оп. 1, дело 1724, л. 24). При укатке рекомендовалось употреблять «катки с начала незна чительного веса, но увеличивать по мере укатки вес оных». Пр и этом «польза от катка могла только тогда быть, коль скоро тяжесть его по степенно доходила до 300 пудов нагрузкой в ящик камня» (ЦГИАЛ, фонд 218, он. 1, 1843-1846 гг. дело 571, л. 5 и 94) Расширению применен ия укатки способствовало.появление паро вых катков. В 1859 г. был выпущен кат ок Лемуана, имевший три вальца, расположенные один за другим. Передний и з адний вальцы были меньшего диаметра, чем средний ведущий. Каток Баллезон а был двухвальцовым. Начиная с Катков Эвелинга и Портера перешли к обычн ой трехвальцовой схеме. Оптимальная масса катков была найдена не сразу. Каток Дрелинга массой от 26 до 40 т был трудноуправляем и дробил щебень. В России первые заграничные паровые катки (рис. 6.6) м ассой 10 т появились только в 1875 г., а их производство в ограниченном объеме н а Коломенском, Варшавском и Брянском машиностроитель ных заводах было р азвернуто в конце XIX в. Для укатки преимущественно использовали каменные катки диаметром 0,5— 0,6 сажени и длиной 0,5 сажени, массой 150— 300 пудов (2,4— 4,8 т) и чугун ны е катки с загрузочными ящиками, позволявшими увеличивать их массу до 400 пу дов (6,4 т). Каток с двигателем 14 внутреннего сго рания впервые появился в США в 1909 г. К этому же периоду отно сится широкое внедре ние механической бойки щебня. Долгое время укатку вели без поливки водой, хотя п оложительное действие увлажнения щебня на закатывание было известно. В 1851 г. инж. Евреиновым рекомендовалось «при укатке до россыпи высевок выби рать по возможности сырое и дождливое время, укатку же с высевками произ водить тогда, когда уже шоссейная поверхность несколько просохнет, а вла жность будет находиться только в нижнем слое» (ЦГИАЛ, ф. 220, 1851 г., оп. 1, дело 257, с. 30). В конце концов, пришли к выводу, что одна укатка не обеспечивает необходи мого уплотнения щебеночной коры и для этого необходимы «...примесь щебен очной мелочи, сырость и усиленное укатывание катками и ездой; без совоку пности содействия этих условий щебеночный слой не уплотняется». Для бол ьшей эффективности доуплотнения движением и предотвращения проезда ко лес по одному следу проводилось ре гулирование движения укладкой на дор оге камней, «чтобы движение происходило змейкой». Камни периодически пе рекладывали. Эта рекомендация сохранялась до начала интенсивной автом обилиза ции. Роль воды в создании вместе с каменной пылью цеме нтирующего щебеночную россыпь материала и образовании щебеночной коры получила отражение в названии этого покрытия — «водосвязное шоссе» ( Waterbound 15 macadam surface ), которому противопостав лялось уплотн ение щебня в сухом состоян ии « Dry - bound macadam surface ». Прогресс в строител ьстве щебеночных покрытий по сравнению с техникой, рекомендованной Мак- Адамом, лучше всего сформулиро вал в 1870 г. Е. Головачев, писавший, что «...начи ная с сороковых годов, когда убедились в полной необходимости изучать не только крепость щебня, но и свойства его пыли, обеспечивающей наибольшу ю связь между щебнем, прибавлять к щебню мелкий материал для заполнения промежутков, укатывать шоссе искус ственно до полного уплотнения, чтоб сберечь то количество камен ного материала, которое должно было, при пре жней системе укатки шоссе проездом, обращаться в пыль и осколки, чтоб зап олнить про межутки между щебенками, без чего они не могли получить должн ой неподвижности и устойчивости, что собственно и обеспечивает прочнос ть щебеночной насыпи, когда для облегчения укатки введена была поливка щ ебня водой и для лучшего уплотнения щебеночного слоя стали в иных местах вместе со щебнем твердых пород, состав ляющих основу щебеночной насыпи, [ применять] еще примесь Щебня мягких известковых пород, тогда разъяснили сь причины: по чему устраиваемая по прежней системе щебеночная одежда и з крепкого и дорогостоящего щебня не получала ожидаемой прочности и не и мела гладкой поверхности». Все отмеченные Е. Головачевым особенности рацион альной системы строительства щебеночных покрытий, дополненные вве ден ием уплотнения катками постепенно увеличивающейся мас сы, нашли отраже ния в технических правилах постройки щебе ночных покрытий, действовавш их до начала второй мировой войны. К этому времени сложилось своеобразно е «искусст во укатки», сводившееся в основном к тому, чтобы не допус кать как «перекатывания», так и «недокатывания» щебня и точно улавливать мом енты начала рассыпания клинца и высевок, не пере увлажнять песчаное осн ование избыточной поливкой, укладывать тонкие защитные слои из листьев, соломы, травы и т. п. для предотвращения перемешивания щебня с мелкозерни стым песком основания, начинать укатку щебеночной россыпи рано утром «п о росе», когда щебень еще влажный и т. п. Особенностью щебеночных покрытий было то, что они нужда лись в повседневном надзоре и ремонте, так как от выбитой щебенки н ачинался быстрый рост дальнейших разрушений. Это отмечал в своей статье А. Гофмейстер: «Ни одно сооружение не требует столь бдительной и беспрер ывной поддержки, как шоссе, особен но многопроезжее, которое только тогд а удовлетворяет своему назначению, когда ремонт проводится своевремен но, систематичес ки и, конечно, старательно». Уже на первых этапах строительства щебеночных од ежд учиты валась связь их толщины с работоспособностью. «Шоссе может им еть применение только в известных пределах длительности проез да (по оп ыту Лондона максимум для городских улиц 4000 лоша дей в сутки)»,— писал М. С. В олков. Еще в 1842 г. Комиссия проектов и смет Министерства путей 16 сообщения отме чала, ч то «каким бы образом ни составилась щебеночная кора, толщина ее должна б ыть достаточной для сопротивления проез ду» (ЦГИАЛ, фонд 23, 1842— 1843 гг., дело 517, л. 16). М. С. Волков рекомендо вал толщину щебеночного слоя увязывать с прочностью щебня и загрузкой д ороги, оценивая ее по количеству повозок, одновременно находящихся на уч астке («число встречаю щихся в одно время повозок»). В зависимости от их ч исла (2— 8) и вида каменного материала рекомендуемая толщина щебеночного слоя менялась от 4 до 8,5 дюйма. При двухслойных покрытиях, если нижний слой у страивался из известнякового щебня, общую толщину надлежало увеличива ть еще на 2— 3 дюйма. Уже в 1870 г. было опубли ковано первое предложение о методике расчета толщины дорожной одежды. И сходя из пред ставления о передаче в щебеночном покрытии давления от ча стицы к частице, Е. Головачев пришел к выводу, что давление колеса, прилага емое к покрытию через малую прямоугольную площадку kL ( L — длина следа колеса; k — ширина обода), распространяясь в слое щебня под у глом естественного откоса L , равным по Ренкину 48°, передается на песчаное основание через большую прямоугольную площадь. Зная допуск аемое давление на песчаное основание, можно определить необходимую тол щину слоя щебня. Толщина песчаного с лоя может быть определена аналогич ным образом исходя из площади переда чи давления покрытием на поверхность песчаного слоя и допускаемой нагр узки на грунт. Формула Е. Головачева почти аналогична опубликованной 75 ле т спустя формуле Харгера, отличающейся лишь тем, что площадка передачи д авления на покрытие и грунт учитывает форму кон такта шины с покрытием в виде прямоугольника с двумя полуокруж ностями по концам. Рекомендуя свой метод расчета, Е. Головачев прида вал большое значение правильному назначению расчетных характеристик г рун та. Он писал, что «степень сопротивляемости в различных грунтах неод инакова, и она, кроме того, в каждом грунте зависит еще от степени насыщени я его водой и уплотнения грунта трам бовкой, потому в каждом частном случ ае при устройстве шоссе необходимо определять наименьшую единичную со противляемость грунта давлению». Для этого предлагался ориги нальный п рактический прием: «При изыскании нужно заметить глу бину колеи и диаме тр колес повозок, нагруженных грузом, при следовании их по дороге, грунт к оторой испытывается» и на основании этих данных определять временное с опротивление грунта как нагрузку, деленную на площадь контакта колеса с грунтом. Начало XIX в. характеризуется интенси вным дорожным строи тельством. Дорожная техника того периода вполне соо тветствова ла требованиям, предъявляемым к ней конным транспортом. Одна ко возможности конного транспорта не могли обеспечить возрастающие по требности в перевозках быстро развивающейся промышленно сти. Поэтому р азвернувшееся дорожное строительство вскоре смени лось застоем, 17 вызванным появлением нового, более производитель ного железнодорожного транспорта, надолго оттеснившего дороги на второстепенную роль путей подвоза массовых гру зов к железно дорожным станциям. Созданные в начале века безрельсовые п аро вые механические транспортные средства из-за несовершенства их кон струкции и низкого качества, дорог не смогли выдержать конку ренции с же лезными дорогами. Несмотря на снизивш иеся темпы дорожного строительства, XIX в. не был временем застоя дорожной техники. Он стал периодом накоп ления первоначальных теоретических представлений о ра боте земля ного полотна и дорожных одежд при воздействии проезда и прир од ных факторов. Были сделаны первые попытки использования машин при ст роительстве дорог, расширился круг дорожно-строительных материалов. За рождались новые более совершенные типы дорожных одежд, в том числе и с ис пользованием органических вяжущих ма териалов. Многие высказывавшиес я идеи получили научное обосно вание лишь позднее, при появлении автом обильного транспорта. В конце XIX в. произошло событие, внесше е революционное изменение в технику транспорта,— появление автомобил я — само ходной повозки с двигателем внутреннего сгорания. В 1885— 1886 гг. нем ецкий инженер К.Ф. Бенц установил бензиновый двигатель на трехколесной п овозке, а в 1887 г. Г. Даймлер приступил к серийному изготовлению автомобилей . Уже в 1895 г. во Франции состоялись автомобильные гонки Париж — Руан, на кот орых была достигнута средняя скорость 24 км/ч. В 1893 г. Г. Форд изготовил свой первый автомобиль на велосипед ных колесах . Вскоре было начато массовое производство автомо билей, число которых н ачало быстро возрастать. В 1900 г. во всем мире их насчитывалось 8000, в 1905 г.— 78 тыс ., в 1910 г.— 468,5 тыс., а после окончания первой мировой войны в 1918 г.— 6 196 617 шт. Первоначально автом обили являлись предметом развлечения и спорта состоятельных слоев нас еления. Будущая роль автомобиля в транспортной системе недопонималась. В 1896 г. английский пар ламент высказал опасение «вредных последствий его развития в отношении поддержания конной тяги, имеющей военное значение », а английский крупный политический деятель, впоследствии ставший прем ьер-министром, Г. Асквит говорил в 1907 г. об автомобилях, как о «роскоши, спосо бной выродиться во вредность». Значение автомобилей в полной мере выявилось после оконча ния первой мировой войны. При больш ей стоимости перевозки груза на единицу расстояния автомобильный транспорт оказался бо лее экономичным при малых дальностях перевозок, чем железнодорож ный. У же с начала 20-х годов он начал конкурировать с железно дорожным, поскольк у доставлял грузы «от двери к двери» без пере грузочных операций и прост оев во время переформирования желез нодорожных составов. Пассажирские перевозки автомобилями также были удобнее, так как не были связаны с рас писаниями поездов. Уже в 1922— 1925 гг. в США 8,3 тыс. км железных дорог, ставших 18 убыточными, были закр ыты. С 1935 по 1943 г. из 26 тыс. км дополни тельно закрытых железных дорог 15 тыс. (58%) не выдержали кон куренции с автомобильными. Аналогичные процессы происхо дят до сих пор в Англии и Японии. Нередки случаи, когда полотно железных до рог использовали для постройки автомобильных дорог. Примером может слу жить сооружение в 1940 г. в США первой платной Пенсильванской магистрали Пи ттсбург — Гаррисберг дли ной 250 км, для которой были использованы готовы е участки земля ного полотна и тоннели прекращенной строительством ж елезной дороги. Массовое производство автомобилей дало толчок дорожному с троительству. Щебеночные покрытия начали сильно изнашивать ся при движе нии автомобилей. Уплотненные россыпи, прочность которых об еспе чивалась взаимной заклинкой щебенок и слабым цементирующим дейст вием каменной пыли, образовавшейся при трении частиц друг о друга во вре мя укатки, достаточно хорошо сопротивлялись вер тикальным нагрузкам от колес конных повозок. Быстро движущиеся автомобили оказывали на покрыт ия также и касательные усилия не только при движении юзом во время тормо жения, но и в резуль тате возникновения зон проскальзывания на входном и выходном участках площади контакта шин ведущих колес с поверхностью по крытия. Уже в первых книгах периода начала автомобилизации дава лось правиль ное объяснение причин быстрого разрушения щебеноч ных покрытий тем, что «из всех слагающих сил, действующих на шоссе в точке прикосновения к ней автомобильного колеса, выдаю щуюся роль играет касательная слагающая, с тремящаяся сдвинуть верхний слой щебня в сторону, обратную направлению движения...». «При вращении колеса шина его, встречая неровности, сначала в ытягивается, а затем, сокращаясь, притягивает вместе с тем продукты изна шивания каменной одежды и вновь отбрасывает назад под действием центро бежной силы». Кроме того, «при быстром движении автомобиля получается сз ади колеса полоса раз реженного воздуха; в эту, так сказать, воздушную впа дину устрем ляется плотный воздух, со всех сторон увлекая за собой пыль и мелкие частицы, находящиеся на пути». Однако в дальнейшем еще долго в ли тературе господствовало примитивное объяснение разрушений щебеночн ых покрытий всасывающим действием рисунка протектора шины. Разрушающее действие автомобилей на щебеночн ые покрытия усугублялось тем, что до середины 20-х годов на грузовых автомо билях многих марок устанавливали сплошные литые резиновые шины или так назыв аемые эластичные шины — те же сплошные шины, в которых были устроены для повышения их сжимаемости отверстия и внутренние полости. Их динамическ ий коэффициент при движении по неровной поверхности в 2— 3 раза превышал коэф фициент для пневматических шин. Чтобы снизить разрушения дорож ны х одежд, неоднократно вводились ограничения осевых нагрузок и скорости. Московским градоначальником в 1912 г. нагрузка на 19 ось была ограничена 500 п удами (8 тс) и 25 пудами на дюйм (15,5кгс/см) ширины шины. В решениях IV Международного дорожного к онгресса (Севилья, 1923 г.) скорости движения на ма гистральных дорогах были рекомендованы в зависимости от типа шин и осевой нагрузки: Осевая нагрузка, тс . . . . . . . . . . . . . . . 2-3 3-5,5 5,5-8 8 Наибольшая скорость, км/ч, п ри шинах: сплошных . . . . . . . . . . 30 25 20 10 пневматических . . . . . . . 45 40 30 15 Развитие автомобил ьного движения, «причинявшее местами, резко выразившееся расстройство шоссейных дорог и возбудившее по всеместные жалобы на убийственную пыл ь», привело к тому, что среди широких кругов населения и отдельных специа листов возникла мысль о «банкротстве современных дорог», утверждали, чт о «шоссе отныне не может больше существовать, что нужно выра ботать особ ый тип «современной дороги», отвечающий своей конст рукцией новым спосо бам передвижения». Состоявшийся в 1914 г. Первый Всероссийский съезд деятелей по шоссейному делу принял решение, что «на тех перегонах, где дв и жение велико, а также в районе городов и населенных мест, реко мендоват ь замену щебеночной коры мостовой, так как при этих усло виях щебеночная кора перестает удовлетворять условиям и характе ру движения». Конфликт между автомобильным транспортом и дорогами пе риода преиму щественного конного движения был кратковременным и явился стимулом да льнейшего прогресса техники дорожного строи тельства — массового поя вления усовершенствованных покрытий на основе органических вяжущих ма териалов. Впервые вопрос об учете особенностей автомобильного движени я при проектировании и строи тельстве дорог явился основной темой созва нного в 1909 г. в Париже I Международного дорожного конгресса, в котором приняло учас тие 27 стран. Основной секцией строительства и содержания дорог руко води л представитель России проф. В. Е. Тимонов (1862— 1936 гг.). С тех пор организованна я на конгрессе Международ ная ассоциация дорожных конгрессов регулярн о, за исключением перерывов, вызванных первой и второй мировыми войнами, созывает раз в 4 года конгрессы, на которых обобщается мировой опыт дорож ного строительства. СССР вступил в Ассоциацию в 1950 г. и прини мает ак тивное участие в ее деятельности. Многие из усовершенствованных беспыльных пок рытий, как уже отмечалось выше, строились в порядке попыток и в прошлом. Пе сок, обработанный дегтем, предшественник литого асфальта, укладыва ли в 1870— 1884 г. на улицах Вашингтона, поверхностную обработ ку дегтем делали во Ф ранции в провинции Жиронда в 1880 г., в 1876 г. в США 20 применили литой асфал ьт, приготовленный с исполь зованием нефтяных битумов. Но все это были ед иничные случаи, которые не получили широкого распространения и не вноси ли вклада в прогресс техники дорожного строительства. Началом систе матического строительства усовершенствованных покрытий следует счит ать быстро распространявшуюся укладку на улицах столичных городов пок рытий из «трамбованного асфаль та» — щебня из природных асфальтовых по род, который разогре вали в котлах и уплотняли трамбованием после разра внивания на прочном каменном основании. В 1913 г. в Европе впервые была приме нена заимствованная в США укатка «асфальтовой мас сы». Покрытия получили название «укатанно го асфальта». В России метод трам бованного асфальта оказался неприемлемым, так как сызранские асфальто вые известняки, несмотря на значитель ное содержание битума, в разогрет ом состоянии не поддавались трамбованию и укатке. Их использовали в виде «литого асфаль та» — материала, готовившегося из полуфабриката — пли т асфаль товой мастики, приготовленных на заводе из порошка натуральной асфальтовой породы, обогащенной битумом примерно до 15— 16%. Мастику нагре вали и перемешивали в котлах с битумом, мелким гравием и песком. При распр еделении по твердому основанию лито го асфальта ограничивались разрав ниванием вручную деревянными вальками. Быстрый прогресс в расширении использования в дорожном стро ительстве органических вяжущих материалов связан с имен ем швей царского врача Э. Гуглилминетти (1862— 1943 гг.). В течение 12 лет, начиная с 1902 года, для борьбы с пылью на 20-километровом участке дороги Ницца — Монте- Карло при еже дневном движении почти 1000 автомобилей и большом количестве конных повозок Э. Гуглилминетти успешно применял разогретый каменноуг ольный деготь газового завода. Деготь использовали для ежегодного восс тановления поверхностной обработки щебеночного покрытия с последующе й засыпкой песком. Достигнутые хорошие результаты, а главное, активная пропа гандистска я деятельность Э.Гуглилминетти, получившего прозвище «доктор Гудрон», и одобрение метода I Международным дорож ным конгрессом вызвали быстрое распространение м етода поверх ностных обработок во многих странах. В России ограниченные по масштабу опыты устрой ства поверх ностных обработок проводились в 1902 г. вблизи от Варшавы, в 1908 г. — в Закавказье, в 1903 г.— в Одессе и в 1909 — 1914 гг.— в Крыму. В большинстве случаев результаты не были вполне удовлет ворительными из- за неудачного выбора вяжущих материалов и роз лива их по неочищенной о т пыли и грязи поверхности щебеноч ного покрытия. Работы В. Зинюхина в К рыму 1925 г. оказались более удачными, и с 1927 г. поверхностная обработка с испо льзованием вязких битумов начала получать распространение в СССР. 21 Опыт устройства пов ерхностных обработок показал, что они не только приводят к обеспыливани ю покрытий, но и существенно умень шают их износ. В результате повторных п оверхностных обработок на дорогах образуется своеобразный коврик — т онкослойное асфаль товое покрытие. Первоначально розлив битума и дегтя осуществляли вручную из леек с последующим распределением по покрытию щет ками. Затем появились котлы вместимостью 250— 350 л на тележках, из котор ых вяжущее вытекало через отверстия в горизонтальной трубке. Тележку п еревозили двое рабочих. Следующим этапом были распределители на конной тяге. Они имели емкости на 1200— 1500 л, из которых битум подавался под давление м до 8 атм. (0,8 МПа) при возможности регулирования количества подаваемого вяжущего. Распределители на автомобилях — автогудронаторы в СССР нача ли выпускать с 1931 г. Положительное влияние битумов и дегтей на проч ность дорож ных одежд вызвало постепенное на протяжении ряда лет появле ние новых конструкций. Это было связано как с развитием научных исследо ваний, так и главным образом с совершенствованием вы пускаемых дорожных машин. Схематически этот процесс можно описать следующим образом. Поверхностная обработка захватывала только в ерхний слой по крытия. Расположенный ниже щебень удерживался лишь силам и заклинки и поэтому при износе поверхностной обработки возобнов лялос ь быстро прогрессирующее разрушение покрытия. Задача свя зывания щебня на большую толщину была решена появлением метода пропитки. Наиболее вер оятно, что его развитие связано со случаями, когда избыточно разлитый пр и поверхностной обработке би тум потребовал засыпки толстым слоем щебн я, в который при укатке вжимался битум. При устройстве пропитки по недоуп лотненному слою щебеночной россыпи разливали горячий битум, который пр оса чивался в щели между камнями тем глубже, чем большее количество его б ыло разлито. В среднем расход вяжущего составлял 1 л/1 м 2 на 1 см толщины пропитываемого слоя. На обработанную таким образом поверхность дороги рассыпали мелкий щеб ень-клинец и укатывали. Таким, образом технология строительства по сути воспроизводила обычную постройку щебеночного покрытия с заменой полив ки водой розливом битума. В дополнение к создаваемой при укатке заклинке при методе про питки введенное вяжущее, склеивавшее щебенки, придавало щебе ночной коре связность, хотя часть его образовывала сгустки в порах между щебенками, где роль его сводилась лишь к уменьшению водо проницаемости покрытия. В зоны контакта между щебенками вяжу щее практически не попадало. Метод п ропитки начал получать рас пространение примерно с 1910 г. Желание создать более однородный материал пов ерхностного слоя вызвало идею устройства покрытий из каменного матери ала, заранее подвергнутого обработке вяжущим. Метод зародился из просте йшего просушивания щебня на железных листах и смешения с дегтем вручную . Вот 22 как описывали эту техн ологию в 1913 г.: «Для того чтобы щебень покрылся как следует смолой, необходи мо его предварительно хорошо высушить. Простейшим способом такое вы суш ивание производится на железных листах, уложенных поверх кирпичных сте нок и подогреваемых снизу углем или коксом... Сухой и теплый щебень затем с мешивают со смолой, перекидывая его три раза лопатами наподобие того, ка к приготовляют бетон из цемент ного раствора... После этого щебень оставл яют лежать на штабелях приблизительно в течение месяца, причем щебенки п остепенно оплы вают смолой со всех сторон». Вскоре для перемешивания см еси были созданы смесительные установки, и метод смешения на чал получа ть широкое распространение, постепенно вытесняя менее совершенный мет од пропитки. В 1913 г. впервые был использован щебень из доменно го шлака, а в 1928 г. в Германии появились укладчики дегтебетона. Постепен но выяснилось, что при соответствующем подборе минералогическо го состав а каменного материала и битума или дегтя малой вязкости период хранения «созревшей» смеси может быть значительно про длен, причем она не слежив ается. Это давало возможность заготов ки обработанного щебня впрок, изг отовления его на заводах, в том числе и в зимнее время, и перевозки на стро ительство на большие расстояния, сводя процесс постройки покрытия толь ко к распределе нию по подготовленному основанию и к укатке. Был запатен тован ряд способов приготовления «термакадама», из которых наибольшую известность получил в начале 30-х годов «эссенский асфальт», или «даммана сфальт», названный так по имени предложившего его спе циалиста инж. Дамм ана. Этот асфальт готовили из каменного мате риала в виде измельченного до крупности песка доменного шлака и минимального количества жидкого б итума. Для постройки щебе ночных покрытий методом пропитки и устройства поверхностной обработки с использованием горячего вязкого битума тре бовалось обязательно, чтобы щебень находился в сухом состоянии и на щебе нках не было пыли. Просачивающийся в покрытие битум быстро ох лаждался и загустевал, не попадая в узкие промежутки между щебенками. Для этой цели были необходимы менее вязкие материалы. Следующим этапом развития техн ики постройки усовершенствован ных дорожных покрытий явилось примене ние битумных и дегтевых эмульсий и разжиженных битумов, которые в СССР б ыли впервые испытаны в 1928 и 1930 гг. Битумные и дегтевые эмульсии, состоящие пример но на 50% из воды, включали 2% эмульгатора и диспергированный битум или де го ть. Они давали возможность выполнять работы при более ни зких положительных температурах и влажном щебне. Распадаясь при соприк основении с поверхностью каменного материала, они остав ляли прилипшую к нему битумную пленку. Вяжущие материалы, разжиженные летучими раство рителями, также легче проникали в пространства между щебенками, связы в ая пыль с поверхностью каменных частиц. Особенно широкое при менение жи дкие битумы получили 23 при устройстве гравий ных покры тий на дорогах низших категорий методом смешения на дороге, по скольку гравийные материалы, содержащие большой процент пылеватых и пе счаных частиц, можно было перемешать на полотне дороги малым числом прох одов грейдера или дисковой бороны только с мало вязким материалом. Широ кое применение такие методы находили в США и в СССР перед второй мировой войной при создании низовой сети автомобильных дорог в условиях быстро го роста автомобили зации. На первых этапах применения органических вяжущих материа лов наибол ьшее применение находил каменноугольный деготь, полу чаемый в процессе сухой перегонки каменного угля при приготов лении кокса и светильного г аза. Получение природных битумов было трудоемким, и они были более дорог ими. Нефтяные битумы нашли распространение позднее, с развертыванием до бычи нефти. Первая нефтяная скважина была пробурена в Баку в 1848 г., в США — в 1859 г. В 1878 г. инж. В. И. Рогозин и другие предложили получать битум из нефти. В 1901 г. в Баку начал работать завод по выпуску остаточного битума. Однако начало промышленного изготовления нефтяных битумов относится к более поздне му периоду (1907— 1913 гг.): В процессе развития дорожного строительства д егти постепен но вытеснялись битумами. Причин было несколько. Каменноуг оль ный деготь был освоен химической промышленностью как сырье для изго товления ценных продуктов. Для дорог, как выяснилось, они бы ли менее выго дны, поскольку в дорожных одеждах происходит быст рое старение дегтя, он становится хрупким, и прочность одежды сни жается. Позднее была установ лена канцерогенность дегтей и введе ны ограничения на их использование в верхних слоях покрытий и в пределах населенных пунктов. Битумы, изгото вляемые из гудрона — остаточного продукта перегонки нефти, который шел на топливо, бы ли доступным сырьем, и их использование быстро росло. Совре менный дефицит битума в ряде стран связан с непропорционально большим и спользованием гудрона в период после второй мировой войны как топлива в промышленности и относительным снижением использо вания для этой цели каменного угля. Рост интенсивности дви жения и появление на дорогах тяжелых автомобилей потребовали дальнейш его повышения прочности дорож ных покрытий по сравнению со щебеночными покрытиями, обрабо танны ми вяжущими материалами. В дорожном строительстве начали получать расп ространение асфальтовый и цементный бетоны. Ас фальтобетон возник как развитие щебеночных покрытий из материа лов, обрабатываемых вяжущими в установках. Коренным отличием асфальтобетон а от щебня, обработанного вяжущим, явилось обя зательное наличие в его со ставе тонкого минерального порошка круп ностью менее 0,1 мм. На первом эта пе проектирования составов асфальтобетона ему предписывалась роль зап олнения пор между песчаными частицами, откуда и родилось его первоначал ьное наиме нование «заполнитель», впоследствии замененное 24 термином «минеральны й порошок». В зависимости от соотношения минераль ного порошка и вяжуще го покрытие оказывалось слишком хрупким или слишком пластичным, особен но в жаркую погоду, когда на нем оставались следы от колес и возникали сдв иги при торможении. Одежды с малым содержанием вяжущего быстро разрушал ись. Изу чение опыта службы асфальтобенных покрытий показало необхо ди мость тщательного подбора гранулометрического состава мине ральной ч асти и количества битума с учетом климатических условий его работы. Появ ившись впервые в 1910— 1912 гг., асфальтобетон получил широкое распространение в практике дорожного ст роитель ства в конце 20-х - начале 30-х годов. Первые отечественные - асфальтоб етонные смесители производительностью 15— 18 т/ч нача ли выпускаться в 1936 г. В СССР развитие теории асфальтобетона связано с именами проф. П. В. Сахарова и его учеников профессоров В. В. Ми хайлова, И. А. Рыбьева, Н. В. Горелышева, И. В. Королева, Л. Б. Гезенцвея и др. При проектировании состава асфальтобетона с п ервых лет вы явилась направленность на обеспечение наибольшей плотнос ти смеси путем подбора зернового состава по крупности в такой пропорции , чтобы поры между более крупными зернами были заполнены мел кими. Битуму отводилась роль самой тонкой фракции, заполнявшей поры в минеральном по рошке (принцип минимума пустот). Это меха нистически упрощенное предста вление об асфальтобетоне. Постепен но сменилось углублявшимся учетом с труктуры и физико-химическо го взаимодействия его составляющих. Проф. П. В. Сахаров (1879— 1945 гг.) первый обратил внима ние на особую роль асфальтового вяжущего вещества — однооб разной дисп ерсной системы, образующейся в результате физико-химического взаимоде йствия объединяющихся минерального по рошка и битума. Он отмечал, что в а сфальтобетоне их нельзя рас сматривать по отдельности и что в нем «роль вяжущего выполняет однородная смесь битума с асфальтовым порошком». Би тум «не должен рассматриваться как само стоятельное вяжущее вещество... Вяжущее вещество по отношению к песку должно состоять, поэтому из тесной связи битума с более тонким минеральным порошком». Проф. П. В. Сахаров не о трицал значения заполнения всех пор, говоря, что в «асфальтово-песчаной смеси должны быть сообразованы относительные ко личества песка, тонког о асфальто вого порошка и битума так, чтобы все поры в песке могли быть за полнены асфальтовым вяжущим веществом с небольшим избытком для распре деления по всей поверх ности зерен песка». Исследования в области при менения органических вяжущих материалов в дорожных одеждах получили в СССР развитие в на чале 30-х годов после неуд ачной попытки привлечения в 1929 г. американских и германских фирм к строит ельству дорог в Москве, Московской области и Харькове. Опыт показал, что н и фор мальное использова ние оправдавших себя в условиях США соста вов асфальтобетона («метод ре цептов»), ни германский «метод ми нимума пустот», применявшиеся без пред варительного 25 изучения физико-химич еского взаимодействия отечественных органических вяжущих с минеральн ыми компонентами асфальтобетона, не дали положительных результатов — построенные участки покрытий быст ро разрушились. Проводившиеся с тех пор исследовательские раб оты в области асфальтобетона были направлены на повышение его структур ной прочности, сдвиго - и влагоустойчивости, на поиски путей усиления вну тренних сил взаимодействия между его составляющими. В состав битума вво дятся поверхностно-активные добавки, адсорбирующиеся на поверхности к аменных материалов и улучшающие сцепление с ними битумов. Для активизац ии поверхностной энергии песка с поверхности его зерен перед введением минерального порошка и би тума интенсивным перемешиванием удаляются п окрывающие пленки окислов. Строительные и эксплуатационные качества асф альтобетона — сравнительная легкость постройки и ремонта покрытий, во змож ность механизации, а также комфортабельность проезда по ним автомо билей, связанная с упругоэластичным характером взаимо действия колеса и покрытия, явились причиной широкого распространения асфальтобетонн ых покрытий в период после второй миро вой войны. Если не касаться недоказанного предположения об использовании бетона в дорожных одеждах римлянами, то первые случаи п римене ния минеральных вяжущих относятся к концу XVIII — началу XIX столетия. В 1796 г. П. Э. Шретер оп исал проведенный в Петербурге опыт постройки улицы, на которой по основа нию из пакеляжа был уложен слой в 2— 3 дюйма густого известкового раствор а с засып кой слоем песка. Для твердения раствора улица была закрыта на ме сяц, после чего по ней открыли движение. В течение нескольких лет покрыти е работало успешно, но потом началось разрушение известково-песчаного с лоя, сопровождавшееся сильным пылеобразованием. Уже через три года после оформления в 1824 г. в Англи и Апсдином патента на портландский цемент, изоб ретенный им практически одновременно с Челиевым в России, там были запат ентованы способы постройки дорожной одежды из утрамбованного щебня, пр олитого цементным раствором, и из бетона, приготовленного из остроуголь ного карьерного песка, гранитного щебня и портландцемента. Единичные случаи постройки цементобетонных покрытий были известны е ще в прошлом столетии. В Шотландии первый участок был построен в г. Инверн ессе в 1865 г., в Австралии (г. Сидней) — в 1882 г., в Германии (г. Герлиц ) — в 1888 г ., во Франции (г. Гре нобль) — в 1892 г. Покрытие, построенное в США (г. Белфонтин) в 1894 г., состояло из квадратных плит со сторонами 1,5 и 1,8 м. В России первое бетонное покрытие было уложено на улице Пе тербурга в 1913 г. В дальнейшем цементобетонные покрытия общей п ротяженностью 20 км были уложены на внутризаводских проездах 26 автомобильного завод а в Нижнем Новгороде в 1931 г. и на опытных участках на дороге Москва — Минск в 1937 г. Штыри в поперечных швах были поставлены впервы е в 1918 г. в г. Ньюпорт-Ньюс в штате Виргиния. С 1920 г. для борьбы с трещи нами нача ли устраивать ложные швы , ослабляя сечение плиты при укладке бетона втапливанием рейки. Примерно в то же время начали устанавливать анкеры в продольные швы. Из боязни воз никновения ритмических толчков при переезде колесами швов поперечные швы располагали под углом к продольной оси покрытия, а длину плит приним али переменной в определенной последовательности, напри мер, 3,6— 4,5— 3,9— 5,2 м. В дальнейшем, когда убедились в надеж ности соединения плит штырями, от этого отказались. Чтобы обеспечить равнопрочность при приложен ии нагрузки в любом месте, толщину плит принимали переменной, устраивая у краев утолщения. В дальнейшем от всех этих усложняющих строи тельство предложений отказались и перешли к плитам постоянной толщины, учитывая влияние установленных штырей на распреде ление нагрузки между плитами. Для бетонных покрытий характерны отдельные пе риоды интен сивного строительства преимущественно при создании сетей автомобильных магистралей. Это объяснялось более высокой степенью мех а низации строительства бетонных покрытий в то время по сравнению со ст роительством покрытий, в которых используются органические вяжущие ма териалы, в том числе и асфальтобетонных. При строительстве бетонных покрытий исключал ись, ручное раз равнивание смеси и укатка — медленная и требующая тщате льного контроля и квалификации рабочих операций. Недостаток бетонных п окрытий — необходимость тщательного ухода за уложенной бетон ной смес ью во время твердения — был легко преодолим, поскольку требуемое для эт ого оборудование входило в состав комплекта ма шин, передвигающихся вдо ль дороги по рельс-формам. Переход от единичных случаев постройки бетонн ых дорожных покрытий к их массовому строительству произошел в США в годы первой мировой войны. После ее окончания при быстром росте чис ленности парка автомобилей все магистральные дороги США строили из бетона компл ектами бетоноукладчиков. В 1917 г. протяженность таких дорог составляла 8500 км, в 1919 г. было построено еще 4500 км, а в 1923 г. в США имелось уже около 50 тыс. км дорог с бетонными, покрытиями. В последующ ие годы ежегодно строилось по 10— 15 тыс. км в год. Аналогично, когда в 1933 г. Германия приступила к со зданию сети стратегических автомобильных магистралей, дорожные покры тия строились только из бетона и лишь на соединительных рампах, на перес ечениях в разных уровнях, где на крутых подъемах и виражах было трудно ук ладывать бетон, устраивали мостовые из брусчатки или мозаики. С 1934 до 1942 г., 27 когда строительство а втомобильных магистралей было прекращено, было построено 3000 км четырехп о лосных дорог с бетонными покрытиями. В СССР бетонные дорожные покрытия строились на целом ряде автомобильных магистралей начиная с 50-х годов (Харьков — Рос тов, Ростов — Орджоникидзе, Московская кольцевая дорога и др.), чему спосо бствовало освоение промышленностью комплектов бетоноукладочных маши н для дорожного и аэродромного строительства. В период до второй мировой войны для всех стран был типичен поперечный профиль бетонного покрытия из соединенных мета лличе скими штырями плит постоянной толщины 18— 24 см, укладываемых на пес чаное или гравелистое основание или более толстый «морозозащитный сло й», предохранявший от пучения. Предполагалось, что толстая бетонная плит а, распределяющая давление от колес автомо билей на большую площадь осн ования, может в известной степени компенсировать неоднородность грунт а земляного полотна. Однако опыт эксплуатации показал, что различие в пр огибах центральной части и краев плит при проезде автомобилей приводит к накоплению остаточных деформаций грунта под поперечными швами и обра зо ванию там полости, заполняющейся в дождливые периоды водой, разжижаю щей грунт земляного полотна. Возникает характерное явление «выплесков » — выбрызгивание из швов при проезде автомобилей грязной воды, приводя щее к увеличению полостей под концами плит, их работе под нагрузкой как к онсоли, в конце концов, к их обламыванию. Аналогичное явление накопления осадок подстилающего грунта под влиянием прогиба плит возникает и в цен тральной части плит. В бетоне плиты, не испытывающей полной поддержки гр унтового основания, начинают развиваться усталост ные явления, приводя щие к образованию трещин. Однако в условиях движения того времени это явл ение не имело массового характера и с ним боролись армированием швов, ус тройст вом под ними прокладок и ремонтом с нагнетанием под приподнятую домкратами плиту тощего цементного раствора. Тенденция изменения типа покрытий до начала второй мировой войны видна по данным об относит ельной протяженности участков с разными покрытиями на государственных дорогах Германии: Годы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1913 1925 1939 Протяженность покрытий, %: щебеночных . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 87,8 85,7 4,4 поверхностной об работки . . . . . . . . . . . . . . . . . 0,3 0,5 41 облегченных усов ершенствованных и асфальтобетонных 0,1 0,1 34,8 бетонных . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . - - 0,7 брусчатых . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11,8 13,7 18,1 28 Период 30-х годов хара ктеризовался в СССР быстрым развитием автомобильного движения по доро гам в связи с вводом построенных в первой пятилетке автомобильных завод ов в Москве, Горьком и Ярославле. К концу второй пятилетки в 1937 г. автомобил ьная про мышленность выпускала более 200 тыс. автомобилей. Советский Союз занял четвертое место в мировом выпуске автомобилей. Рост интенсивности движения вызывал быстрый и знос основных в то время щебеночных и гравийных покрытий, развитие пучин ообразования и разрушений в периоды весеннего оттаивания дорог. Для дор ожных покрытий стало типичным прогрессирующее разви тие поверхностны х деформаций — выбоин и волн, образование кото рых связано с колебатель ными процессами автомобилей, возникаю щими при движении по неровному до рожному покрытию. Много летние исследования связи динамики развития по верхностных де формаций с интенсивностью движения и автомобильными на грузка ми, их влияние на междуремонтные сроки, сопротивление движению, р асход топлива и комфортабельность перевозок, проводившиеся проф. А. К. Би руля (1895— 1967 гг.), заложили основы нового раз дела теории эксплуатации дорог о транспортно-эксплуатационных характеристиках автомобильных дорог. Конец 30-х годов характеризовался в СССР возраст анием темпов строительства дорог. XVIII съезд ВКП (б) наметил в третью пятилет ку построить и р еконструировать 210 тыс. км дорог с решительным увеличением доли усоверше нствованных дорог. Предусматривалось увеличение объема автомобильных перевозок в 4,6 раза. Запланированные объемы работ не могли быть вып олнены ранее применявшимися методами организации строительства и треб овали сокращения его сроков. Была по ставлена задача значительного по в ышения темпов — переход на ско ростное строительство, идея кото рого св одилась к ускорению от дельных этапов строительства, исключению технол огических про цессов, требовавших длительного времени (выдерживание на сыпей для уплотнения под действием собственного веса или для осадки на б олотах ), применения конст рукций дорожных одежд, не тре бующих ручного т руда, типизация и сборность искусственных сооружений, и сведение к минимуму и х индивидуального проектирования. Переходу на скоростные мето ды строительства с пособствовал значительный прогресс в развитии дорожного машиностроен ия. За десятилетие с 1930 г. было освоено серийное производство грейдеров, скреперов, бульдозеров, само ходных дорожных катков, камнедроби лок, автогудронаторов и асфальтовых смесителей, хотя номенклатура их еще и не была достаточной, а выпуск не вп олне удовлетворял по требности дорожных 29 организаций. В решения х XVIII съезда ВКП (б) ст авилась задача «преодолеть отставание в производстве строитель ных и д орожных машин и механизмов». Успешно начат ое выполнение плана третьей пятилетки было пре рвано вероломным нападе нием фашистской Германии. Идеи скорост ного строительства были воплоще ны в жизнь после окончания Вели кой Отечественной войны на более высоко м организационном уровне поточного строительства, при котором специал изированные отряды движутся по трассе с ритмичной ежесуточной готовно стью участков дороги. Неравномерно распределенные по трассе сосредото ченные работы (высокие насыпи и глубокие выемки, мосты и трубы) выпол няют ся заблаговременно специальными отрядами до подхода к ме стам их распол ожения отрядов, занятых на линейных работах. 30 Л и т е р а т у р а : 1. В.Ф.Бабков, Разви тие техники дорожного строительства. Москва, 1988.
1Архитектура и строительство
2Астрономия, авиация, космонавтика
 
3Безопасность жизнедеятельности
4Биология
 
5Военная кафедра, гражданская оборона
 
6География, экономическая география
7Геология и геодезия
8Государственное регулирование и налоги
 
9Естествознание
 
10Журналистика
 
11Законодательство и право
12Адвокатура
13Административное право
14Арбитражное процессуальное право
15Банковское право
16Государство и право
17Гражданское право и процесс
18Жилищное право
19Законодательство зарубежных стран
20Земельное право
21Конституционное право
22Конституционное право зарубежных стран
23Международное право
24Муниципальное право
25Налоговое право
26Римское право
27Семейное право
28Таможенное право
29Трудовое право
30Уголовное право и процесс
31Финансовое право
32Хозяйственное право
33Экологическое право
34Юриспруденция
 
35Иностранные языки
36Информатика, информационные технологии
37Базы данных
38Компьютерные сети
39Программирование
40Искусство и культура
41Краеведение
42Культурология
43Музыка
44История
45Биографии
46Историческая личность
47Литература
 
48Маркетинг и реклама
49Математика
50Медицина и здоровье
51Менеджмент
52Антикризисное управление
53Делопроизводство и документооборот
54Логистика
 
55Педагогика
56Политология
57Правоохранительные органы
58Криминалистика и криминология
59Прочее
60Психология
61Юридическая психология
 
62Радиоэлектроника
63Религия
 
64Сельское хозяйство и землепользование
65Социология
66Страхование
 
67Технологии
68Материаловедение
69Машиностроение
70Металлургия
71Транспорт
72Туризм
 
73Физика
74Физкультура и спорт
75Философия
 
76Химия
 
77Экология, охрана природы
78Экономика и финансы
79Анализ хозяйственной деятельности
80Банковское дело и кредитование
81Биржевое дело
82Бухгалтерский учет и аудит
83История экономических учений
84Международные отношения
85Предпринимательство, бизнес, микроэкономика
86Финансы
87Ценные бумаги и фондовый рынок
88Экономика предприятия
89Экономико-математическое моделирование
90Экономическая теория

 Анекдоты - это почти как рефераты, только короткие и смешные Следующий
Так, мозг, все, прекращаем думать, как можно взломать Форекс или стать сыном Билла Гейтса и начинаем искать работу.
Anekdot.ru

Узнайте стоимость курсовой, диплома, реферата на заказ.

Обратите внимание, реферат по физике "Характеристика покрытий из каменных материалов", также как и все другие рефераты, курсовые, дипломные и другие работы вы можете скачать бесплатно.

Смотрите также:


Банк рефератов - РефератБанк.ру
© РефератБанк, 2002 - 2016
Рейтинг@Mail.ru