2.10. Конструкционные материалы для дорожных покрытий. Клинкерный кирпич, дорожный бетон, асфальтобетон

Строить дороги люди стали с самых древних времен. Их использовали для обмена товарами, торговли, транспортирования различных грузов, передвижения военных частей. Первые мощеные дороги стали возводить еще в 3800 г. до н.э. Для их изготовления применялся, в основном, природный камень. Позже с развитием производства строительных материалов для мощения дорог стали применяться клинкерный кирпич, дорожный бетон и асфальтобетон.

Первая в мире мощеная проезжая дорога была возведена в Риме в 312 г. до н.э. Она была построена по приказу цензора Рима Аппия Клавдия Цека и носит название – Аппиева дорога (рис. 2.67). Протяженность Аппиевой дороги составила 195 км. Она связывала Рим с Капуей, главным городом Кампании. Для ее строительства убирали верхний слой почвы, пока не добирались до твердого грунта, на который в несколько слоев насыпали щебень и гальку. Сверху укладывали булыжники из тщательно обработанного базальта, которые скрепляли раствором.

Рис. 2.67. Аппиева дорога, Древний Рим

Уже к 300 г. н.э. дорожная сеть, созданная римлянами, насчитывала свыше 370 дорог. Общая их протяженность составляла примерно 85 тыс. км. Они простирались от Шотландии до Индии, пересекали горы, болота и даже пустыню Сахара.

Клинкерный (дорожный) кирпич получают обжигом глин до полного спекания, поэтому он отличается высокими показателями прочности (марки 400, 700 и 1000) и морозостойкости (50…100 циклов). Размеры кирпича 220×110×65 мм. Применяют клинкер для покрытия дорог, мостов, набережных. Для мощения тротуаров выпускают также фигурный кирпич. В 1893 г. в городе Иллинойсе первая дорога была уложена из клинкерного кирпича (рис. 2.68). В 1923 г. в США было произведено более 460 млн штук такого кирпича [13].

Рис. 2.68. Дорога, вымощенная клинкерным кирпичом, Иллинойс, США

Дорожный бетон является разновидностью специальных видов тяжелых бетонов и применяется для устройства покрытий и оснований при строительстве автомобильных дорог и аэродромов. Так как дорожный бетон эксплуатируется в условиях динамических нагрузок, различных климатических факторов, действия растворов и щелочей, то он должен обладать следующими свойствами: высокой прочностью при сжатии и изгибе, высокой плотностью, морозостойкостью и водостойкостью, повышенной износостойкостью, минимальной усадкой в процессе твердения, достаточной химической и коррозионной стойкостью.

Как правило, для дорожного бетона используют обычный портландцемент, пластифицированный, гидрофобный портландцемент, дорожный цемент. Для увеличения морозостойкости в бетонную смесь вводят воздухововлекающие и газообразующие добавки.

Применение сборного железобетона в дорожном строительстве позволяет преодолеть главный недостаток – сезонность, также появляется возможность создания запаса изделий по всей трассе строительства, полной механизации, снижается трудоемкость работ, обеспечивается неограниченная дальность перевозки изделий. В качестве сборных конструкций применяют балки, мелкие блоки, плиты [14].

Наиболее широко в современном дорожном строительстве применяют асфальтовые растворы и бетоны. Их получают в результате горячего смешивания рационально подобранной смеси, состоящей из битума (дегтя), минерального порошка (известняк, доломит и др.), крупного и мелкого заполнителя (щебень или гравий и песок). Материал, получаемый смешением битума с минеральным порошком, называют асфальтовым вяжущим, а смесь асфальтового вяжущего с песком – асфальтовым раствором, или песчаным асфальтобетоном.

Битумы и дегти относятся к органическим вяжущим веществам. Они имеют темно-коричневый или черный цвет, поэтому их часто называют «черными вяжущими». Применялись битумы еще в глубокой древности в качестве вяжущего и водоизолирующего слоя. Существуют природные битумы, образовавшиеся из нефти в верхних слоях земной коры. Залежи чистого природного битума встречаются в виде озер крайне редко, чаще они пронизывают горные породы. Искусственные битумы получают из нефти путем ее переработки.

В отличие от дорожного цементобетона свойства асфальтобетона в значительной мере изменяются от температуры. Например, если предел прочности при сжатии асфальтобетона при 20 ⁰С – 2,2…2,4 МПа, то при 50 ⁰С – только 0,8…1,2 МПа. Однако асфальтовые бетоны лучше, чем цементные, противостоят коррозии, обладают достаточно хорошей износостойкостью и водостойкостью.

Асфальтобетонные смеси укладывают в горячем или холодном состоянии. Наиболее распространены горячие асфальтобетонные смеси, имеющие температуру при укладке не ниже 120 ⁰С. Холодные асфальтобетонные смеси изготавливают на жидких битумах, они укладываются при температуре окружающей среды не ниже 5 ⁰С. В отличие от горячего асфальтобетона холодный можно укладывать с сырую и холодную погоду, его можно также длительное время хранить на складах. В последнее время получили распространение «черный» щебень и асфальтобетоны на основе битумных эмульсий и паст [14].

Аттестационные вопросы

1. Перечислите основные свойства древесины и область ее применения в архитектурно-строительной практике.

2. Назовите современные направления в использовании природного камня в строительстве и архитектуре.

3. Использование керамических материалов и изделий в архитектурно-строительной практике.

4. Использование строительного стекла в качестве конструкционно-отделочного материала.

5. Перечислите свойства металлов и представьте их классификацию.

6. Каковы основные этапы развития и применения бетона и железобетона в архитектурно-строительной практике.

7. Применение силикатных материалов в строительстве.

8. Внедрение пластмасс в архитектурно-строительную практику.

9. Перечислите и дайте характеристику конструкционных материалов, используемых для дорожных покрытий.