Как дороги выходят из строя... и почему они могут стать еще хуже

Устали от выбоин? Благодаря изменению климата и тяжелым грузовикам мы, вероятно, увидим их больше в будущем.

Количество выбоин и других дефектов дорожного покрытия растет (AP Photo/Charles Rex Arbogast)

Как выглядят дороги с твердым покрытием общего пользования в ближайшем к вам городе? Они гладкие и темные, с верхним слоем асфальта? Может быть, они бледно-серые, сделанные из бетона. Независимо от их макияжа, они вряд ли будут нетронутыми. Вместо этого большинство дорог покрыто дефектами. Трещины, впадины, неровности, выбоины, пятна битума от предыдущего ремонта… все эти поверхностные шрамы рассказывают историю использования этой дороги и ее внутренней структуры. На инженерном языке эти шрамы называются «разрушениями дорожного покрытия», а «тротуар» — это формальный термин, обозначающий «любую поверхность земли, подготовленную для транспортировки». По этому определению даже футбольное поле считается тротуаром, но в большинстве случаев мы говорим о дороге.

Что бы вы ни думали, дороги (или тротуары) представляют собой довольно сложные конструкции, состоящие из нескольких слоев. В самом низу находится земляное полотно – это существующий грунт. Поверх этого укладывают один или несколько толстых слоев сыпучего материала – часто щебня или заполнителя. Это формирует подоснову. После этого все меняется в зависимости от того, какой тип поверхности используется.

Если вы строите дорогу из жесткого бетона (широко используемую в США), следующим шагом будет укладка армированной или неармированной бетонной плиты поверх основания. Жесткость бетона способствует передаче нагрузки от движения транспорта, которое в конечном итоге будет проходить по нему, на основание. Во многих случаях, в том числе на автобане в Германии, несколько слоев железобетона укладываются друг на друга. В бетоне также есть швы, чтобы минимизировать растрескивание.

Если вы строите гибкую асфальтированную дорогу (типичную для тех, что встречаются в Великобритании, Новой Зеландии и других частях мира), за основанием следует слой более мелкого заполнителя, который уплотняется и действует как основание. В этой конструкции покрытия задача основания состоит в том, чтобы распределять нагрузки, вызванные движением транспорта. Заполнитель в этом слое можно либо смешать с битумом, либо оставить несвязанным. Далее идет связующий курс. Как следует из названия, это промежуточный слой, который находится между базовым и поверхностным слоями, связывая их вместе. Он изготовлен из заполнителя, покрытого битумом, и, как и основание, играет важную роль в укреплении дороги, обеспечении структурной поддержки и распределении нагрузки от движения. Поверхностный слой – часть дороги, по которой вы едете или ездите на велосипеде, – снова состоит из смеси мелких камней и битума. Если сначала укладывается горячий битум, а затем слой камней одинакового размера, полученная поверхность называется чип-силером. Если битум сначала смешивают с камнями разного размера, а затем укладывают эту смесь, поверхность называется асфальтом.

Когда вы видите выбоину или разрушение покрытия любого типа, это означает, что что-то повредило один или несколько слоев дороги. Оказывается, терминология для описания разрушения дорожного покрытия представляет собой богатый набор терминов. Некоторые из моих любимых новых для меня терминов включают в себягон(видимые канавки колес на дорожном покрытии, вызванные повторяющимися тяжелыми транспортными нагрузками),пихать(образование ряби на дорожном покрытии в результате горизонтальных напряжений) ибред (отслоение частиц заполнителя от поверхности, оставляя грубую и рыхлую текстуру). Причины этих отказов широки и разнообразны: плохая почва, неподходящие материалы и некачественная конструкция. Однако есть две основные причины разрушения дорожного покрытия, и, к сожалению, в ближайшие годы обе они будут ухудшаться.

Вода может просачиваться в основную структуру дороги, вызывая ее разрушение.

Сначала этопогода и окружающая среда.

Известно, что влажность и температура оказывают существенное влияние на эксплуатационные характеристики дорожного покрытия. Например, выбоины обычно являются результатом длительного проникновения воды через поверхность, что ослабляет нижележащие слои. Вода может проникнуть даже в самые маленькие щели. Хотя битум является гидрофобным (водоотталкивающим), камни, смешанные с ним, нет, и граница раздела между этими материалами слабая. Вес транспортных средств также приводит к образованию более крупных трещин, что дает воде еще больше возможностей просачиваться сквозь конструкцию дорожного покрытия, разрушая материалы по пути. В холодном климате вода может замерзнуть и расшириться под поверхностью, вызывая дополнительную нагрузку на дорожное покрытие и ускоряя образование выбоин.