Щебень — это тип дорожного строительства, впервые изобретенный шотландским инженером Джоном Лаудоном МакАдамом около 1820 года, при котором щебень укладывается неглубокими выпуклыми слоями и тщательно уплотняется. Может образоваться связующий слой каменной пыли (щебня из исходного материала); после прокатки его также можно покрыть цементным или битумным вяжущим, чтобы удерживать пыль и камни вместе. Этот метод упростил то, что на тот момент считалось самым современным.
Пьера-Мари-Жерома Тресаге иногда считают первым человеком, который привнес постримскую науку в дорожное строительство. Француз из семьи инженеров, он работал мощением дорог в Париже с 1757 по 1764 год. Будучи главным инженером дорожного строительства Лиможа , он имел возможность разработать лучший и более дешевый метод дорожного строительства. В 1775 году Тресаге стал генеральным инженером и представил свой вариант улучшения дорог во Франции, что вскоре стало там стандартной практикой. [1]
Тресаге рекомендовал построить дорогу, состоящую из трех слоев камней, уложенных на земляное полотно с выступом, с боковыми канавами для дренажа. Первые два слоя состояли из угловатого заполнителя , разбитого вручную , размером максимум 3 дюйма (7,6 см) и глубиной около 8 дюймов (20 см). Третий слой имел толщину около 2 дюймов (5 см) с максимальным размером заполнителя 1 дюйм (2,5 см). [2] Эта поверхность верхнего уровня позволяла иметь более гладкую форму и защищала более крупные камни дорожной конструкции от железных колес и лошадиных копыт. Чтобы поддерживать беговую поверхность на одном уровне с сельской местностью, эту дорогу проложили в траншее, что создало проблемы с дренажем. Эти проблемы были решены путем изменений, которые включали рытье глубоких боковых канав, делать поверхность как можно более прочной и строить дорогу с разницей в высоте (высоте) между двумя краями, причем эта разница взаимозаменяемо называется изгибом или поперечником дороги. склон . [2]
Томас Телфорд , родившийся в Дамфрисшире , Шотландия , [3] был геодезистом и инженером, который применил теории дорожного строительства Тресаге. В 1801 году Телфорд работал в Комиссии по горным дорогам и мостам . Он стал директором дорожной комиссии Холихеда между 1815 и 1830 годами. Телфорд расширил теории Тресаге, но сделал упор на высококачественный камень. Он признал, что некоторых дорожных проблем французов можно избежать, используя каменные блоки кубической формы. [4]
Телфорд использовал брусчатку частичной формы (кувшины) размером примерно 12 × 10 × 6 дюймов (30 × 25 см × 15 см) с небольшой плоской поверхностью на нижней поверхности. Остальные лица он повернул более вертикально, чем метод Тресаге. Самая длинная грань располагалась поперек движения транспорта, а швы разбивались методом обычной кирпичной кладки , но с наименьшими гранями кувшина, образующими верхнюю и нижнюю поверхности. [4]
Битый камень был заклинен в промежутки между коническими перпендикулярными гранями, чтобы обеспечить хороший боковой контроль слоя. Телфорд сохранил естественный уровень формации и использовал каменщиков, чтобы выровнять верхнюю поверхность блоков. Он положил слой камня толщиной 6 дюймов (15 см) и толщиной не более 2,4 дюйма (6 см) поверх каменного фундамента. Чтобы закончить дорожное покрытие, он покрыл камни смесью гравия и щебня. Эта структура стала известна как «Телфордская качка». Дорога Телфорда зависела от прочной конструкции, предотвращающей скопление воды и разрушение прочности тротуара. Телфорд по возможности поднимал конструкцию тротуара над уровнем земли. [ нужна цитата ]
Там, где конструкцию невозможно было поднять, Телфорд осушил территорию вокруг дороги. Предыдущие дорожные строители в Великобритании игнорировали проблемы дренажа, а открытие Телфордом принципов дренажа стало важным вкладом в дорожное строительство. [5] Примечательно, что примерно в то же время Джон Меткалф решительно выступал за то, что дренаж на самом деле является важным фактором в дорожном строительстве, и удивил коллег, построив сухие дороги даже через болотистую местность. Он добился этого, добавив слой хвороста и вереска. [ нужна цитата ]
Джон Лаудон МакАдам родился в Эре , Шотландия, в 1756 году. В 1787 году он стал попечителем Эйрширской магистрали в шотландской низменности , и в течение следующих семи лет его хобби превратилось в навязчивую идею. Он переехал в Бристоль , Англия, в 1802 году и стал комиссаром по дорожному покрытию в 1806 году. [6] 15 января 1816 года он был избран генеральным инспектором дорог Бристольского треста магистралей и отвечал за 149 миль дорог. [6] Затем он применил свои идеи о строительстве дорог на практике: первым «щебеночным» участком дороги стала Марш-роуд у Эштон-Гейт в Бристоле. [6] Он также начал активно пропагандировать свои идеи в двух брошюрах под названием « Замечания (или наблюдения) о современной системе дорожного строительства» (вышло девять изданий в период с 1816 по 1827 год) и « Практическое эссе по научному ремонту и сохранению дорог общего пользования». , опубликовано в 1819 году. [7]
Метод МакАдама был проще, но более эффективен для защиты дорог: он обнаружил, что массивные фундаменты из камня на камне не нужны, и утверждал, что сама по себе естественная почва выдержит дорогу и движение по ней, пока она будет покрыта дорожной коркой, которая защитит дорогу. почва под ней от воды и износа. [8] Нижний слой из маленьких угловатых щебней будет действовать как сплошная масса. Камни на поверхности должны быть меньше ширины колеса, чтобы обеспечить хорошую беговую поверхность. Мелкие камни на поверхности также обеспечивали низкую нагрузку на дорогу, пока она оставалась достаточно сухой. [9]
В отличие от Телфорда и других дорожников того времени, Макадам прокладывал дороги почти ровно. Его дорога шириной 30 футов (9,1 м) требовала подъема всего на 3 дюйма (7,6 см) от краев к центру. Изгиб и подъем дороги над уровнем грунтовых вод позволили дождевой воде стекать в канавы по обе стороны. [10]
Размер камней занимал центральное место в теории строительства дорог Макадама. Толщина нижней дороги толщиной 8 дюймов (20 см) ограничивалась камнями размером не более 3 дюймов (7,5 см). Верхний слой камней толщиной 2 дюйма ( 5 см) ограничивался камнями диаметром 2 сантиметра ( 3/4 дюйма ); их проверяли контролеры с весами. Рабочий мог сам проверить размер камня, проверив, поместится ли камень ему в рот. Важность размера камня в 2 см заключалась в том, что камни должны были быть намного меньше, чем ширина четырехдюймовых (10 см) колес железной повозки , движущейся по дороге. [5]
Макадам считал, что «правильный метод» разрушения камней с точки зрения полезности и скорости достигается тем, что люди садятся и используют маленькие молотки, разбивая камни так, чтобы ни один из них не весил более шести унций (170 г). Он также писал, что качество дороги будет зависеть от того, насколько тщательно камни будут разложены по поверхности на значительном пространстве, по одной лопате за раз. [11]
Макадам распорядился, чтобы на дороге не было никаких веществ, которые поглощают воду и влияют на дорогу из-за мороза. И на чистый камень не было ничего, что могло бы преграждать дорогу. Под действием дорожного движения обломки камня объединялись со своими углами, превращаясь в ровную твердую поверхность, способную противостоять погодным условиям и движению транспорта. [12]
Первая щебеночная дорога, построенная в Соединенных Штатах, была построена между Хагерстауном и Бунсборо, штат Мэриленд , и в то время называлась Бунсборо- Тернпайк- роуд. Это был последний участок неулучшенной дороги между Балтимором на Чесапикском заливе и Уилингом на реке Огайо . Дилижансам, едущим по дороге из Хагерстауна в Бунсборо зимой, требовалось от 5 до 7 часов, чтобы преодолеть 10-мильный (16-километровый) участок. [13] [14]
Эта дорога была построена в 1823 году с использованием дорожной техники МакАдама, за исключением того, что готовая дорога была уплотнена чугунным катком вместо того, чтобы уплотнять дорожное движение. [15] Второй американской дорогой, построенной с использованием принципов МакАдама, была Камберленд-роуд длиной 73 мили (117 км) и была завершена в 1830 году после пяти лет работ. [13] [14]
Слава МакАдама – это его эффективная и экономичная конструкция, которая была большим шагом вперед по сравнению с методами, использовавшимися его поколением. Он подчеркнул, что дороги можно построить для любого вида транспорта, и помог смягчить недовольство путешественников по поводу увеличения трафика на дорогах. Его наследие заключается в его пропаганде эффективного содержания и управления дорогами. Он выступал за создание центрального дорожного управления с обученными профессиональными чиновниками, которым можно было бы платить зарплату, которая защитила бы их от коррупции. Эти профессионалы могут посвятить все свое время выполнению этих обязанностей и нести ответственность за свои действия. [16]
Технология дорожного строительства МакАдама была применена к дорогам другими инженерами. Одним из этих инженеров был Ричард Эджворт , который заполнил промежутки между поверхностными камнями смесью каменной пыли и воды, обеспечив более гладкую поверхность для увеличения трафика на дорогах. [17] Этот основной метод строительства иногда называют щебнем, связанным с водой. Хотя этот метод требовал большого количества ручного труда, в результате получилось прочное и хорошо дренируемое покрытие. Дороги, построенные таким образом, описывались как «щебеночные». [17]
С появлением автомобилей пыль стала серьезной проблемой на дорогах с щебеночным покрытием. Зона пониженного давления воздуха, создаваемая под быстро движущимися транспортными средствами, всасывала пыль с дорожного покрытия, создавая пылевые облака и постепенное рассыпание дорожного материала. [18] Эту проблему решили путем распыления смолы на поверхность для создания связанного смолой щебня. В 1902 году швейцарский врач Эрнест Гульельминетти придумал использовать смолу газового завода Монако для связывания пыли. [19] Позже была введена смесь каменноугольной смолы и металлургического шлака , запатентованная Эдгаром Пурнеллом Хули как асфальт .
Более прочное дорожное покрытие (современное смешанное асфальтовое покрытие), иногда называемое в США асфальтовым покрытием, было введено в 1920-х годах. Вместо того, чтобы укладывать каменные и песчаные заполнители на дорогу и затем опрыскивать верхнюю поверхность вяжущим материалом, при укладке асфальта заполнители тщательно перемешивают со вяжущим материалом и смесь укладывают вместе. [20] Хотя в большинстве развитых стран щебёночные дороги были заново покрыты , некоторые из них сохранились на участках дорог, таких как Национальная дорога США. [21]
Из-за исторического использования щебня в качестве дорожного покрытия дороги в некоторых частях Соединенных Штатов (например, в некоторых частях Пенсильвании ) называются щебнем, даже если они могут быть сделаны из асфальта или бетона . Точно так же термин «гудронированное шоссе» иногда в разговорной речи применяется к асфальтированным дорогам или взлетно-посадочным полосам для самолетов . [22]
