Большинство людей называют асфальтом то, что правильнее именовать асфальтобетоном. Природный асфальт — это вязкая смесь битума с минеральными веществами, встречающаяся в виде природных залежей, например знаменитое Тринидадское озеро Пич-Лейк, где асфальт буквально выступает на поверхность земли уже тысячи лет. Именно оттуда в XIX веке его впервые начали добывать и экспортировать для мощения улиц. Дорожный же асфальтобетон — это искусственно созданный материал, состоящий из битумного вяжущего, щебня, песка и минерального порошка в строго выверенных пропорциях.
Битум, основа всей смеси, получают как побочный продукт нефтепереработки: после того как из нефти извлекают бензин, керосин и дизельное топливо, остаётся тяжёлый тёмный остаток — он и становится «клеем», скрепляющим каменный скелет дороги. Именно качество битума во многом определяет, как долго покрытие выдержит морозы, жару и многотонные грузовики.
Как готовится смесь
Прежде чем началась укладка асфальта на конкретном участке дороги, смесь проходит долгий путь от лаборатории до асфальтобетонного завода. Технологи подбирают гранулометрический состав — то есть соотношение частиц щебня разного размера — так, чтобы они максимально плотно укладывались друг к другу. Затем щебень, песок и порошок нагреваются в барабанной сушилке до температуры около 170–200 °C и перемешиваются с горячим битумом. Получившаяся смесь называется горячим асфальтобетоном — именно с ней работают дорожные бригады.
Существует и холодный асфальт: в нём битум разжижают специальными растворителями, что позволяет укладывать покрытие без нагрева. Такой вариант удобен для ямочного ремонта или работ в труднодоступных местах, однако по прочности он заметно уступает горячему аналогу и чаще используется как временная мера.
Послойная история дороги
Дорожное полотно никогда не состоит из одного слоя. Под тем асфальтом, по которому едут машины, скрывается целая стратиграфия — система пластов, каждый из которых выполняет свою функцию.
* Земляное полотно — уплотнённый и выровненный грунт, основа всей конструкции. * Дренирующий слой — крупнозернистый песок или щебень, отводящий грунтовую влагу. * Нижний слой основания — укреплённый щебень или пескоцемент, принимающий нагрузку. * Верхний слой основания — более плотный щебень, выравнивающий поверхность. * Нижний слой покрытия — крупнозернистый асфальтобетон, связующий. * Верхний слой покрытия — мелкозернистый или щебнёмастичный асфальтобетон, с которым непосредственно контактируют шины.
Суммарная толщина этой «слоёной конструкции» на городской магистрали может достигать 60–80 сантиметров, а на скоростных трассах — и того больше.
Машины, люди и температура
Укладка асфальта — это гонка со временем и температурой. Смесь привозят на объект в автомобилях-термосах — самосвалах с утеплёнными кузовами, — и у дорожников есть ограниченное количество часов до того, как материал остынет и потеряет пластичность. При температуре ниже +5 °C укладка горячего асфальта официально не рекомендуется: холодный воздух и промёрзшее основание резко ускоряют охлаждение смеси, не давая катку уплотнить её должным образом.
Центральная фигура на строительной площадке — асфальтоукладчик. Этот жёлтый исполин принимает смесь из кузова самосвала, равномерно распределяет её по поверхности с помощью шнека и предварительно уплотняет выглаживающей плитой. За укладчиком следуют катки — сначала тяжёлые вальцовые, затем пневмоколёсные. Каждый проход меняет плотность покрытия: специалисты контролируют её с помощью ядерных плотномеров или современных электронных приборов, добиваясь показателя не менее 98% от лабораторного стандарта.
Зачем дороге разметка и текстура
После уплотнения поверхность дороги не гладкая в буквальном смысле. Верхний слой специально делают шероховатым: микрорельеф покрытия обеспечивает сцепление шин с дорогой, особенно важное при торможении на мокром полотне. Для этого применяют щебнёмастичный асфальтобетон (ЩМА) с крупными зёрнами щебня, выступающими над поверхностью, или поверхностную обработку — россыпь щебня на горячий битум с последующим уплотнением.
Дорожная разметка наносится термопластиком или краской уже после того, как покрытие остыло и набрало прочность. Световозвращающие стеклянные шарики, вмешанные в термопластик, делают разметку видимой ночью даже в дождь — незаметная, но жизненно важная деталь.
Почему дороги разрушаются
Главные враги асфальта — вода и перепады температур. Вода проникает в микротрещины, замерзает, расширяется и разрывает покрытие изнутри. Этот процесс называется морозным пучением, и именно он стоит за появлением ям после каждой зимы. Второй враг — перегрузка: когда фура везёт груз, превышающий допустимую нагрузку на ось, она за один проезд наносит покрытию такой же вред, как несколько тысяч легковых автомобилей.
Исследователи из ведущих дорожных институтов работают над так называемым «умным асфальтом»: покрытиями с добавками полимеров, регенерирующих агентов и даже капсул с битумом, которые лопаются при образовании трещины и «залечивают» её. Нидерландский технологический университет Делфта уже испытывал самовосстанавливающееся покрытие на реальных трассах, демонстрируя, что срок его службы можно увеличить вдвое.
