Из чего строились дороги
ИСТОРИЯ
Как направления становятся дорогами? В разные эпохи для укрепления дорожного покрытия применялись различные материалы – от дерева до чугуна. Представляем вашему вниманию исторический обзор о видах и эволюции дорожных одежд.
Древний Рим
Древнейшие каменные дороги были построены во времена минойской цивилизации на острове Крит, их относят к 3 тыс. до нашей эры. Дороги с каменным покрытием существовали в Ассирии, Хеттском царстве и империи Ахеменидов. Но самыми знаменитыми из древних каменных дорог стали римские, строительство которых приходится на период с 5 в. до н.э. по 3 в. н.э. Принято считать, что именно с созданием дорог в Риме и зародилось все дорожное строительство. Самой известной из всех античных дорог Рима стала Аппиева дорога.
Строительство Аппиевой дороги началось в 312 году до н.э., она связывала Рим с богатыми регионами Кампанией и Апулией. Ширина дороги достигала от 4 до 6 м, что позволяло разъехаться двум конным экипажам, по бокам дороги шли похожие на тротуар возвышения и глубокие канавы для стока дождевой воды. На определенном расстоянии друг от друга находились дорожные станции, служившие местом отдыха для путников. Приблизительно в 16,5 км от Рима, в конце девятой мили, располагалась первая почтовая станция, на которой меняли лошадей.
Дорога строилась методом «слоеного пирога»: нижний слой состоял из крупных необработанных камней; следующий слой представлял собой массу более мелкого битого камня, скрепленного связующим раствором. Третий слой состоял из зацементированных мелких обломков кирпича и керамики. Поверх часто клали четвертый слой – крупные булыжники из базальтовой лавы. Мостовая имела двускатный поперечный профиль, что обеспечивало сток воды. С современной точки зрения римские дорожные одежды имели избыточно большую толщину, порой достигавшую 1 м. Но при этом надо учитывать, что конструкция сооружалась не сразу, дорожная одежда наращивалась слой за слоем в течение нескольких веков.
Римская империя уделяла огромное внимание развитию дорожной сети, прокладывая к каждой новой завоеванной территории каменные дороги. В период наивысшего могущества в империи насчитывалось около 90 тыс. км магистральных каменных дорог. Историки полагают, что с учетом грунтовых и гравийных дорог местного значения общее протяжение дорожной сети Римской империи составляло от 250 тыс. до 300 тыс. км.
С падением Римской империи возведение подобных конструкций стало невозможным. Но именно дороги древних римлян легли в основу современной дорожной сети Европы. Сегодня есть дороги, сохраненные в первозданном виде, а среди них есть участки, открытые для автомобильного движения.
Мезоамерика
Не менее уникальным явлением в истории дорожного строительства являются каменные пути, проложенные народами древней Америки вдоль побережья Тихого океана и через джунгли Амазонии. Майя, ацтеки и другие племена Мезоамерики проложили многочисленные каменные тропы для торговли между собой. Самая же густая сеть древнемексиканских дорог протяженностью 16 тыс. км была построена инками в 11–16 веках для перемещения колонн воинов в ходе завоевательных войн. По своей плотности древние дороги в десятки раз превосходили сегодняшнюю инфраструктуру автомобильных дорог и во многом составили ее основу. В наши дни древние дороги проходят по территории таких современных государств, как Перу, Эквадор, Боливия, Колумбия, Чили, Аргентина.
Считается, что доколумбова Америка не знала колеса, и дороги строились исключительно для пешеходного движения, а товары перемещались исключительно на спинах людей и южноамериканских лам. По большей части дороги были проложены на высоте от 3500 до 5000 м на склонах Анд. Поверх уложенных насухо грубо отесанных известняковых плит массой от 15 до 150 кг укладывался слой известнякового гравия. Уплотненный во влажном состоянии, он образовывал твердую сцементированную светлую поверхность, которая, вбирая в себя дождевую влагу, превращалась фактически в бетон.
Не на всем своем протяжении древнеамериканские дороги были каменными. Их устраивали только на особо неблагоприятных сырых и заболоченных местах. Если дорога проходила по болоту – ее поднимали на дамбу, если она пересекала зону постоянных дождей – укрепляли верхние слои. На остальном же протяжении это был естественный твердый каменистый грунт.
Деревянные
и каменные мостовые
Для дорожного покрытия в одно время широко использовалась древесина. Например, в Великобритании сохранились участки дороги из бревен, строительство которой относят к 4 тыс. до н.э. В России деревянные дорожные одежды долго оставались практически единственным типом искусственных покрытий на главных улицах русских городов и отдельных труднопроезжаемых участках загородных дорог.
Конструкция бревенчатой мостовой включала в себя настил из пригнанных друг к другу стесанных бревен–плах, уложенных по продольным тонким бревнам – лагам. Ширина плах иногда достигала 1 м. Когда деревянные настилы изнашивались, их устраивали заново, обычно оставляя старые настилы в земле. Например, при раскопках в Новгороде в культурном слое, относящемся к X–XV векам, было найдено 25 настилов.
Новое решение по использованию дерева в строительстве дорог в 1820 году предложил инженер путей сообщений
В.П. Гурьев. Его модель сосновой шашки (торца) стала широко применяться в России и за рубежом. Первая такая деревянная торцовая мостовая была построена в Петербурге на Невском проспекте и Дворцовой набережной. В конструкцию дорожной одежды такой мостовой входили уплотненные профилированные грунты; слой основания из гравийных или щебеночных смесей; слой песка и слой деревянной шашки (торцов высотой 18 см и шириной 25,4 см, соединенных деревянными штырями), который осмаливали и посыпали песком.
Торцы Гурьева вызвали интерес в ряде европейских стран, а в Соединенных Штатах Америки широко использовались, в том числе после совершенствования процесса укладки деревянных блоков. Особое внимание уделялось швам, которые заливали асфальтом, цементом и т. п. А сами торцы пропитывались антисептиком для предупреждения быстрого гниения. При всех своих достоинствах деревянная торцовая мостовая имела серьезные недостатки: недолговечность (каждые 7 лет требовался ремонт) и пожароопасность. Кроме того, в случае наводнения торцы всплывали и мостовая разрушалась. В Петербурге, например, полное разрушение покрытия случалось несколько раз. Так, в 1924 году наводнением смыло 341 тыс. кв. м
покрытия из торцовой шашки. С появлением на дорогах автомобилей деревянные торцовые мостовые начали отходить на второй план и вскоре совсем перестали строиться.
Если говорить про города, то основным способом благоустройства улиц было мощение. В том же Петербурге, основанном в 1703 году, мостить улицы камнем начали в 1710 году, выбрав для этого территорию близ Петропавловской крепости, где располагался дом царя. Любопытный факт: из–за бедности казны и дефицита каменного материала было решено переложить эту задачу на плечи горожан, и тогда по распоряжению царя каждому жителю Санкт–Петербурга надлежало сдать городским властям по сто камней, а гостям столицы – по тридцать. Кардинальные перемены в деле обустройства мостовых пришлись на времена царствования Елизаветы Петровны. В 1742 году императрица подписала указ «О немедленном намощении улиц против казенных и конфискованных дворов...».
Булыжник оставался основным материалом. Улицы Санкт–Петербурга имели ширину от 6 до 20 сажень, камень для мощения добывали по берегам Финского залива или Балтийского моря. Он сортировался по величине, что позволяло раскладывать крупный камень вдоль и поперек улиц по линии, образуя двухсаженные квадраты, перерезанные диагонально мелкими камнями. Остававшееся между линиями пространство засыпалось также мелкими камнями. Скважины между камнями наполнялись битым булыжником и кирпичом, а готовую уже мостовую засыпали песком. Площадь таких городских улиц в 1832 году достигала 773 тыс. кв. сажень.
Впрочем, Санкт–Петербург не испытывал недостатка в энтузиастах, предлагавших принципиально новые способы мощения для покрытия петербургских мостовых. Среди таких материалов были даже чугунные плиты и чугунные шашки. Конечно, это оказалось очень дорого для властей. Но уже тогда критика в лице газеты «Северная пчела» писала: «Многие нам не поверят, если мы скажем, что мостовая из чугунных плит обошлась бы дешевле торцовой. Извольте вычислить починки и возобновления на 25 лет, тогда удостоверитесь!»
Переходные
покрытия
Начиная с XVIII века стали разрабатывать более сложные конструктивные решения, поскольку появилась более сложная обработка материалов. Инженеры также начали пытаться уменьшать толщину конструктивных слоев, а главной задачей считалось предотвращение проникновения воды в нижние слои дорожной одежды.
В 1786 году в России была утверждена обязательная конструкция дорожной одежды капитана Баранова для дорог с проезжей частью. В нижней части двухслойного покрытия засыпался щебень «размером с куриное яйцо», в верхней укладывался 2–4–дюймовый камень, который требовалось «уколотить поплотнее ручными бабами». Впервые утверждалась необходимость предварительного уплотнения покрытия железными и каменными катками.
В историю же дорожных одежд двухслойное покрытие (нижний слой – крупный щебень, верхний – одномерный мелкий щебень), укатанное тяжелым катком, вошло как изобретение шотландского инженера–дорожника Джона Макадама (1756–1836).
Если в качестве связующего вещества использовалась не вода, а разновидность битума, то такая дорожная одежда называлась «тармакадам». Щебень в сочетании со смолой и под давлением тяжелого катка превращался в жесткую, ровную и водонепроницаемую поверхность, прекрасно подходящую для движения колеса. Такие дегтебетонные дороги считались самыми лучшими до появления асфальта.
Природный
и искусственный асфальт
В строительстве дорог природный асфальт использовался уже в Древней Месопотамии. Расположенная на осадочных грунтах долин рек Тигра и Евфрата, Месопотамия не имела каменных материалов. Для мощения дворов храмов и улиц использовался обожженный кирпич. Этот слабый пористый кирпич укладывался на мастику, приготовленную из смеси глины, песка, гравия и природного асфальта. Асфальт (смесь битумов) добывали из месторождений на побережье Мертвого моря, в Латтакии (Сирия) и ряде других мест.
Активное использование природного асфальта в дорожном строительстве началось, когда многократно возросла интенсивность движения. Первым применением асфальта на дорогах считается укладка в 1824 году крупных блоков натурального асфальта на Елисейских полях в Париже.
Изобретателем современного дорожного битума считается профессор Эдвард Дж. де Смедт. В 1870 году бельгийский эмигрант, работая в Колумбийском университете в Нью–Йорке, получил патент на изобретенное им новое дорожное покрытие, получившее известность как французское асфальтовое покрытие. Хотя известны и более ранние попытки укладки асфальта: например, в Петербурге с 1866 года использовались покрытия с применением сызранских асфальтов.
Одним из крупнейших источников природного асфальта является озеро Пич–Лейк на острове Тринидад в Карибском море. Занимая около 40 гектаров площади и имея внушительную глубину (больше 80 м), оно содержит более 6 млн тонн природного битума, причем уровень битума не понижается. В 1876 году 54 тыс. кв. м листового асфальта из Тринидада было использовано на Пенсильвания–авеню, Вашингтон, округ Колумбия. Несмотря на напряженное дорожное движение, в течение 11 лет поверхность дороги оставалась в идеальном состоянии.
Постепенно производство нефтепродуктов позволило заменить природный асфальт искусственным. Началом систематического строительства усовершенствованных покрытий следует считать быстро распространявшуюся укладку на улицах столичных городов покрытий из «трамбованного асфальта» – природный асфальт разогревали в котлах и, после разравнивания на прочном каменном основании, уплотняли трамбованием. В 1913 году в Европе впервые была применена заимствованная у США укатка асфальтовой массы. Покрытие получило название укатанного асфальта. Оно отлично подходило для резинового колеса и быстро получило широкое распространение.
Спустя век дорожная техника для укладки асфальта в своем развитии ушла далеко вперед. Современные асфальтоукладчики автоматически осуществляют подачу, распределение, укладку материалов и нивелирование дороги. Большое внимание сейчас уделяется и цементобетонным дорогам. Такие покрытия превосходят асфальтовые по прочности, износостойкости и долговечности, а также имеют целый ряд эксплуатационных и экологических преимуществ. Высокие транспортно–эксплуатационные качества и возможность полной механизации строительных работ выдвигают бетонные покрытия дорог на первое место в мире среди усовершенствованных покрытий.
По материалам
из открытых источников
