Когда стали асфальтом крыть дороги. История московских мостовых: от дерева до плитки. Сравнительная стоимость дорог в России и за рубежом

Для людей двадцать первого века асфальт такая же обыденность, как и машины, для которых он служит идеальным покрытием для дорог, но так было не всегда. Еще недавно, в девятнадцатом веке, городские улицы были вымощены булыжником, но бурное развитие автомобильной промышленности и изобретение двигателя внутреннего сгорания вынудили усовершенствования технологий дорожного покрытия. Потребовалось эффективное и простое производство дорог. Мало кто знает, но асфальт был известен еще в древности. В Вавилоне его называли «смола», а древние римляне знали его как «битум». Но тогда его использовали как материал для изоляции от воды в кораблестроении и строительстве резервуаров для жидкости. В Египте асфальт использовался при мумификации, а некоторые врачи древности приписывали ему лечебные свойства.

По составу асфальт представляет собой смесь битумов, песка, гравия или щебня. В природе он встречается как в жидком, так и в твердом виде. При нагревании асфальт становится мягким и пластичным, затем снова затвердевает при охлаждении.

Существует два вида асфальта.

• Натуральный - образуется из нефти в результате естественных химических процессов. Его можно встретить на небольшой глубине в виде пластовых залежей.
• Искусственный - получают промышленным путем в результате перегонки сырой нефти на специализированных заводах.

Натуральный природный асфальт содержит гораздо больше битума, чем искусственный. В натуральном битума содержится от 60 % до 75 %, в искусственном - от 13 % до 60%.
Самое большое в мире месторождение природного асфальта расположено на юго-западе острова Тринидад, битумное озеро площадью в 40 гектаров и глубиной более 30 метров. С текущими темпами использования запасы асфальтового озера будут добываться не менее чем 400 лет. Первый асфальт, который появился в США в 1876 году в ходе строительства дороги в Вашингтоне, был добыт на острове Тринидад. В Европе асфальт впервые применили при строительстве Королевского моста в Париже в тридцатых годах прошлого века, а также на мосту через реку Рону в Лионе. В России начало эры асфальта приходится на 1839 год, когда в Петербурге были проложены первые тротуары.

Свойства асфальта оказались очень практичными для строительства дорог. Он ровно ложится, обладает структурой, обеспечивающей хорошее сцепление, легок в ремонте. Асфальт быстро высыхает и приобретает достаточную прочность, что позволяло использовать дороги сразу после его укладки.
В современном производстве применяют смесь асфальта и цемента. Эта технология придает асфальту пластичность, способность выдерживать большое давление, перепады температур и при этом не разрушаться. С появлением многотонных грузовиков и развитием авиации, так как нагрузка на покрытие колоссально увеличилась, требования к дорогам выросли. Это заставило производителей асфальта совершенствовать технологию производства. Для строительства специализированных объектов, требующих повышенный запас прочности, используют добавки модификаторы - сверхпрочный дробленый камень и переработанные старые покрышки.

Асфальт - природный или искусственный многокомпонентны й материал на основе поверхностного (образованного при выходе на поверхность земли) или нефтяного (полученного в результате нефтепереработки и последующей обработки оставшегося в осадке гудрона) битума, содержащего минеральные наполнители - гравий, щебень разных пород, песок.

По сути, применение термина «асфальт» к дорожным асфальтобетонным смесям некорректно. Содержание асфальта как смеси битумов в общей массе в несколько раз меньше и зависит от марки материала.

Начало использования асфальта для строительства дорог

Первые упоминания об использовании природного асфальта для прокладки дорог относятся к XVI веку и Южной Америке. Производство искусственных литых асфальтовых смесей появилось в США только в конце XIX века, чуть раньше пришли битумно-минераль ные составы на улицы Европы - в 1830-40 г.г. мощеные тротуары и проезжие части городов Франции, Австрии, Великобритании и России стали заменяться асфальтовыми покрытиями.

Первый пробный и более масштабный опыт асфальтирования провели в Санкт-Петербурге, но только к 80 г.г. новый дорожный материал распространился по другим крупным городам. При этом собственный завод был построен в России не сразу - в течение трех десятков лет прогрессивный тогда продукт закупали за границей.

Пионером в механизированной укладке опять оказалась Америка. Именно здесь для построения дороги впервые применили гудронатор, из которого лился горячий битум.

Состав природного и искусственного асфальта

Природный асфальт добывается с редких месторождений - озера Пич-Лейк на территории Тринидада, Мертвого моря в Израиле, провинции Альберта в Канаде, Поясе Ориноко в Венесуэле, штатах США, Иране, на Кубе. Состав включает в себя смесь битумов содержанием до 70%, неорганические включения и органические соединения.

Искусственные асфальтобетонные смеси состоят из двух основных компонентов. В роли вяжущего компонента выступают вязкие, маловязкие или жидкие нефтяные, модифицированные битумы и ПБВ (полимерно-битум ные вяжущие). В качестве наполнителей используются щебень/гравий разных фракций от 5-10 мм до 20-40 мм, песок и минеральный порошок для улучшения прочности, вязкости и заполнения пустот.

Асфальтобетон - монолитное дорожное покрытие, полученное путем укладки и уплотнения асфальтобетонной смеси.

Технология производства асфальта

Основные шаги производства любой асфальтобетонной смеси - подготовка компонентов, смешивание и отправка на хранение в бункер. Изготовление выполняется на стационарных и мобильных (располагаемых вблизи участка дорожного строительства) заводах.

Общие технологические этапы:

• Подготовка компонентов смеси. Минеральные наполнители дробятся и подвергаются разделению на фракции при помощи грохота, просушиваются, нагреваются, дозируются и подаются в смеситель.
• Приготовление битума. Разогретый битум подается на битумоплавильную установку, выдерживается при постоянном перемешивании, добавлении ПАВ и повышении температуры до выпаривания влаги, отправляется в рабочие котлы и на дозировку смесителя.
• Перемешивание компонентов. Подготовленный щебень/гравий, песок подаются в асфальтосмесител ь принудительного действия для «сухого» перемешивания с добавлением минерального порошка и последующим добавлением нагретого битума и смешиванием до однородной смеси.
• Перегрузка готовой смеси. Горячую асфальтобетонную смесь отправляют в накопительный бункер или загружают в самосвалы для транспортировки к строительной площадке. Холодную смесь охлаждают и перевозят для хранения на склад.

Нагревание щебня и битума при производстве горячих смесей выполняется до температуры 165…175 0 С и 140…155 0 С, при изготовлении холодных смесей - до 65…75 0 С и 110…120 0 С соответственно.

Классификация асфальтобетонных смесей выполняется по остаточной пористости, типу минеральных материалов, их фракции и процентному содержанию, битумному вяжущему и температуре укладки.

Отдельные виды асфальтобетонных смесей

Помимо традиционных и повсеместно применяемых асфальтобетонных смесей существуют более прогрессивные дорожные материалы, которые отличаются от первых составом и условиями укладки.

К ним относятся:

• Щебеночно-мастич ные смеси ЩМА со стабилизирующими добавками.
• Литые асфальтобетонные смеси с увеличенным содержанием битума и минерального порошка.
• Полимерасфальтоб етонные смеси с добавлением полимеров (эластомеров).
• Цветные горячие и холодные смеси с красящими пигментами.
• Стеклоасфальтобе тонные смеси с включением стеклянного боя.
• Резиноасфальтобе тонные и резиновые дренирующие смеси с резиновой крошкой и полимерными добавками.
• Сероасфальтобето нные смеси с присутствием технической серы.

Каждый вид материала имеет конкретную область применения, обусловленную характеристиками и эксплуатационным и свойствами получаемого покрытия.

Асфальт - это смесь минеральных материалов (гравий и песок) и битумов. В недрах Земли он может быть как в жидком, так и в твердом виде. При повышении температуры он размягчается и становится жидким, а при снижении снова застывает. В асфальте находятся углерод и водород, последний, в свою очередь, входит в состав сырой нефти.

Виды асфальта

Различают два вида: натуральный, который лежит залежами почти у самой поверхности земли, и искусственный - его вырабатывают на современных заводах из сырой нефти. Натуральный асфальт отличается высоким содержанием битума - от 60% до 75%, а в нефтяном его всего 13-60%.

Очень интересен тот факт, что на острове Тринидад располагается самое большое «озеро асфальта», оно занимает площадь в сорок гектаров и уходит вглубь больше чем на тридцать метров. При устилании асфальтом улиц Вашингтона - столицы США - большая часть его была взята из Тринидада.

Асфальтовое озеро Пич-Лейк, Тринидад

Асфальт используют для покрытия автомобильных дорог, для кровли, для изготовления различных лаков, клеев и замазок, также применяют как электро- и гидроизоляционный материал.

Предыстория расцвета

В девятнадцатом веке изначально улицы городов вымащивались камнями. В таких странах, как США, Швейцария, и Франция, с середины девятнадцатого столетья для дорожного покрытия стали использовать битумно-минеральные смеси. Первый литой асфальт на основе нефтяных битумов появился в США в 1876 году. «Пионером» тротуарного покрытия асфальтобетон стал в Париже 30-х годов при устилке и облагораживания Королевского моста, а немного позже и для моста под названием Моран, переброшенном в Лионе через реку Рону.

Дорожные коммуникации развивались очень бурно и требовали новых технологий и видов , которые сооружались так же быстро и легко, как и полотна из земли.

Впервые автодорожное полотно было создано индустриальным методом в США в 1892 году, в ширину оно было 3 метра и изготовлено из бетона. А через двенадцать лет дорожные конструкции уже производились при помощи гудронатора, по которому горячий битум свободно стекал.

Первопроходцем массового производства асфальта в России был инженер И.Ф. Буттац. Первым российским заводом, на котором производили этот дорожный материал, стал Сызранский (еще в далеком 1873 году).

Преимущества асфальта в современном мире

Как оказалось, асфальт - это подходящий идеальным образом материал для покрытия дорог, потому что у него масса преимуществ. Со временем он становился все ровнее, что уменьшало шум колес. В отличие от цементобетона, который использовался ранее, асфальтобетон быстро высыхал, твердел, набирал прочность и «разрешал» открывать движение практически сразу. Цементобетону для этого требовалось целых двадцать восемь дней.

В современном мире асфальт широко используется и является самым популярным материалом покрытия различных территорий. Одним из многочисленных преимуществ этого битумного вещества является его пластичность и способность прогибаться, а не ломаться. Это очень важно при создании взлетных полос, так как иногда вес самолета может превышать 140 тонн. Это качество также значимо в создании автомобильных дорог, по которым ездят огромные грузовики, вес которых может быть больше сорока пяти тонн.

Асфальтное покрытие очень практично, оно легко поддается ремонту, замечательно держит любую разметку дороги, хорошо моется и обладает нужной жесткостью для сцепления колес с дорогой.

Современные технологии не стоят на месте и продолжают развиваться. Это касается и асфальтного материала, и методов его покрытия. В список плюсов давно добавлена способность выдерживать большую жару и сильные холода, не боясь перепадов температур.

Давайте вместе изучим технологию производства асфальта, особенности его укладки и в чем конкретно выигрывает город от появления именно этого завода.

2. Площадка для предприятия была заложена в конце прошлого года, а уже в июне в работу были запущены две установки, каждая из которых может выдавать 240 тонн асфальтобетонной смеси в час (3 тонны за 40 секунд). Этой производительности достаточно, чтобы укатывать до 30 тысяч квадратных метров дорожного полотна в сутки. Собственный асфальтовый завод выгоднее, чем обращаться к подрядчикам, во-первых это всегда высокое качество продукции, во-вторых возможность повторной переработки готовой смеси в случае если условия не позволили уложить ее по технологии (например, смесь остыла в пути т.к. машина попала в пробку).

3. В состав асфальтобетонной смеси входит 5 основных компонентов. Это щебень (слева), отсев (по сути пыль от щебня, по центру), песок (справа), минеральный порошок и битум. Процентное соотношение сырья может меняться в зависимости от того, где будет укатываться асфальт. Если это тротуар (зона с минимальной удельной нагрузкой), то в составе смеси максимальное количество песка, а щебень не используется. Если речь идет про автомобильные дороги (высокая нагрузка), то большую часть асфальтобетонной смеси составлят щебень (фракция определяется в зависимости от типа и класса автомобильной дороги).

4. Помимо обычного гранитного щебня используется высокопрочная порода вулканического происхождения - габбро диабаз. Всего в мире есть три месторождения - в Австралии, Украине и России. На асфальтобетонный завод сырье везут из Карелии.

5. Минеральные добавки нужна для того, чтобы придать определенные свойства для готовой смеси. Например, пластичность и стойкость к перепадам температур. Именно это отличает технологию современного производства асфальта от того, как его изготавливали раньше.

6. Битум - основной связующий компонент. Поступает на завод в цистернах-термосах в нагретом виде и перекачивается в накопительные емкости, где постоянно подогревается. Здесь стоит отметить факт связанный уже с непосредственно укладкой асфальта на дороги. Наверняка многие замечали, что на свежеуложенный асфальт наносят разметку не сразу, а через 2-3 недели. Это не лень дорожных рабочих, а соблюдение технологии. После укладки необходимо чтобы с верхего слоя испарилась битумная пленка иначе краска используемая для разметки во-первых окрасится, во-вторых у свежеуложенного асфальта хуже адгезия.

7. Завод работает круглосуточно, следовательно и сырье привозят непрерывно. На въезде специальные грузовые весы, которые взвешивают грузовой автомобиль сначала при въезде, а затем при выезде.

8. Для работы завода необходимо электричество, дизельное топливо и газ. Завод был построен и запущен в рекордные сроки, но в Москве официальное подключение к городским сетям в среднем занимает один год, поэтому в настоящий момент завод работает полностью в автономном режиме. После официального подключения дизельные генераторы просто перевезут на новые строящиеся площадки, поэтому такой вариант фактически не удорожает стоимость готовой продукции.

9. Щебень, песок и отсев загружают в приемные бункеры фронтальным погрузчиком. Внизу каждого бункера есть заслонка, которой определяется расход каждого из исходных компонентов.

11. В барабане смесь высушивается дизельной печью.

12. И подается на самый верх установки - в грохот, где происходит разделение смеси по гранулометрическому составу.

13. Это необходимо для того, чтобы с высокой точностью дозировать состав готовой продукции.

14. Из подогреваемых танков-термосов к сухой смеси добавляется битум.

15. И минеральные добавки (хранятся в синих емкостях). Еще один важный момент. На фото видна вытяжная труба (синего цвета) и даже визуально видно, что выбрасываемый воздух чист. Для сравнения можно посмотреть на пыль из вентиляционной трубы какого-то другого завода, расположенного на заднем плане. Экологические нормы регламентируют замер выбросов на расстоянии 500 метров от трубы, но данный завод укладывается в эти нормы даже если выполнить замеры непосредственно на территории завода.

16. После перемешивания всех ингридиентов готовый асфальт поступает в бункеры.

17. Откуда его отгружают в самосвалы. Несмотря на высокие борта в каждую машину загружают не более 20 тонн готового асфальта. Температура асфальта на отгрузке - 160°C, на объект он должен поступить с температурой не ниже 130 градусов и укатываться при температуре не ниже 110 градусов. В зависимости от уличной температуры это позволяет выполнять дорожный ремонт на расстоянии до 80 километров от производства.

18. Диспетчерская - центр управления всей установки. Оператор наглядно видит весь процесс, а также вручную управляет заслонкой на отгрузке готовой продукции. На левом экране работа весов и бункеров. Справа - рабочий процесс в сушильной камере, грохоте и смесительной установке. Всего на заводе работает 80 человек, а для управления производственным процессом достаточно 10.

19. После этого машины с горячим асфальтом также взвешиваются на весах и отправляются на объект. Еще один актуальный вопрос - можно ли укатывать асфальт в дождь? Технология не допускает укладку асфальта в дождь, но т.к. на погоду повлиять невозможно, то обычно решение принимается по месту. Перед укладкой нового слоя асфальта основание проливается битумной эмульсией и если дождь не сильный, без образования луж, то вполне допустимо укатывать асфальт на мокрое основание. Как мы помним, у асфальта температура укладки выше 110 градусов и вся возможная влага с основания моментально испарится при укладке.

20. На площадке сейчас расположено две действующих установки, которые работают независимо друг от друга. Также планируется строительство еще одной установки (отдельные детали для нее можно увидеть в левом верхнем углу). В правой части видны административные модульные здания. Там же расположена заводская лаборатория, которая контролирует качество сырья и готовой продукции. Пока это временные сооружения, которые постепенно будут заменены на капитальные.

21. У ГБУ «Автомобильные дороги» также имеется высокотехнологичная мобильная лаборатория. Она включает в себя пространственный лазерный дальномер, шесть фотокамер и георадар.

22. Накрышная установка Riegl VMX-450 дополняется и переносной стационарной станцией Riegl VZ-1000. Эти устройства позволяют строить трехмерную картину окружающего мира. Это позволяет измерить геометрические размеры объектов в определенном радиусе от установки и автоматически высчитать объем и площадь материалов или уложенного покрытия. Также это позволяет фиксировать дефекты дорожного покрытия, бордюрного камня и металлических ограждений. Георадар позволяет определять границы разделения сред и расположение коммуникаций. Наиболее эффективная для работы скорость перемещения - 40-50 км/ч.

23. Заводская лаборатория в которой проводят контроль качества сырья и испытывают готовую продукцию. На фото машина ДТС-06-05, которая предназначена для испытания образцов асфальтобетонных материалов на сжатие и определения предела прочности при расколе.

24. Испытуемые образцы плавят в печи, растягивают, просеивают, взвешивают, определяют водонасыщение и тд.

25. У любой автомобильной дороги есть гарантийный срок службы. Для дорог с повышенной нагрузкой (например МКАД, ТТК, Садовое кольцо и вылетные магистрали) это 3 года гарантии на асфальтовое покрытие. Для дорог с меньшей интенсивностью движения и тротуаров этот срок может быть увеличен до 5 лет. Если вы видите, что асфальт меняют ежегодно, то это именно тот случай, когда дорогу выполнил подрядчик с нарушениями и теперь переделывает за свой счет. Поэтому это еще один плюс к тому, что этот асфальтовый завод принадлежит городу - нет смысла выпускать некачествую продукцию, т.к. потом придётся переделывать.

Что в итоге? Город и его жители только в плюсе от нового асфальтобетонного завода. Дороги в городе и сейчас поддерживаются в хорошем состоянии, но будет еще лучше.

В каком городе появилась первая асфальтированная дорога?

Асфальт был первым нефтепродуктом, с которым познакомился человек. Природный асфальт - один из видов природного битума - представляет собой вязкое смолистое вещество, образующееся из тяжелых фракций нефти в результате длительного выветривания. Встречается в виде пластовых жильных залежей, а также озер в местах естественного выхода нефти на поверхность земли. Это твердая легкоплавкая масса черного цвета, содержащая 25–40% масел и 60–75% смолисто-асфальтеновых веществ. Cлово «асфальт» (от греческого «асфалес» – прочный, крепкий, надежный) известно со времен Геродота, который описал в своей «Истории» месопотамские и персидские асфальтовые месторождения.
Применение природному асфальту люди нашли еще на заре цивилизации - в Древнем Египте 5000 лет назад пол и стены в амбарах для хранения зерна покрывали асфальтом. В Вавилоне его использовали как связующее вещество при кладке каменных стен - в Библии говорится, что при постройке Вавилонской башни использовалась «земляная смола», как в древности называли асфальт. Те же вавилоняне при устройстве знаменитых висячих садов Семирамиды для гидроизоляции использовали слой асфальта, смешанного с тростником. За 400–500 лет до нашей эры в Мидии стены крепостей, как свидетельствует древнегреческий историк Ксенофонт, строились из кирпичей, скрепляемых природным битумом. Точно так же, на битуме, возводились первые участки Великой китайской стены.
Что же касается более привычного для нас дорожного применения асфальта, то природный асфальт использовался при постройке дорог в Америке, за полтысячи с лишним лет до того, как до такого применения асфальта додумались в Европе и США. Когда в 1532 году отряд испанских конкистадоров под предводительством Франсиско Писарро вступил на территорию империи инков, они в числе прочего изумлялись там великолепным дорогам, покрытым асфальтом.
Но великие цивилизации прошлого погибли, и асфальт как строительный материал был забыт на века и тысячелетия. Вплоть до начала XIX столетия улицы всех городов мира в лучшем случае мостились камнями, и только затем в крупных городах началась новая эра - эра асфальта. В 1832 - 1835 гг. в Париже были выполнены первые работы по мощению городских улиц и тротуаров асфальтом. Далее, в 1835–1840-м, пришла очередь Лондона, Вены, Лиона, Филадельфии и некоторых других городов.
В Российской империи первый опыт использования асфальта был предпринят в 1839 году, когда в Санкт-Петербурге им были покрыты почти 100 метров тротуара полутораметровой ширины около Тучкова моста. В несколько больших масштабах асфальт применили в 1865-м, когда были заасфальтированы террасы Зимнего дворца. Но уже в следующем году асфальт стали довольно широко использовать на обычных питерских улицах, площадях и во дворах, а к 1880 году им были прокрыты многие улицы в Кронштадте, Москве, Риге, Харькове, Киеве и Одессе. Правда, первый асфальтовый завод был построен в России только в 1873 году в нескольких верстах от Сызрани, а до этого асфальт закупали за границей.
С середины XIX века во Франции, США, Швейцарии и других странах дорожное покрытие начинают делать из битумно-минеральных смесей. В США литой асфальт, приготовленный с использованием нефтяных битумов, впервые применили в 1876 году. Затем, в 1892-м, индустриальным методом была построена первая дорожная конструкция шириной 3 метра, а еще через 12 лет с помощью гудронатора со свободным истечением горячего битума построили 29 км дороги.
Для бурно развивавшейся дорожной сети были необходимы новые типы дорожных покрытий, и асфальт оказался самым подходящим материалом. Его можно уложить практически идеально ровно, он очень малошумное покрытие, но при этом ему свойственна необходимая шероховатость. Современные дороги покрыты асфальтом, изготовленным на базе нефтяных битумов, получаемых в результате окисления воздухом тяжелых остатков перегонки нефти при температуре 239-340 °С. Этот процесс был разработан в 1896 г., а внедрен в производство в 1914 г.