Kur guma susitinka su keliu

Amerikiečiai yra nuostabūs vairuotojai. kiekvienais metais šalies ratai sukasi 1,5 trilijono kilometrų kelių. Tai yra apie 5000 km kiekvienam vyrui, moteriai ir vaikui JAV. Tačiau nepaisant nacionalinio apetito juoda danga, grindinys retai kada susimąsto. Išskyrus tuos atvejus, kai laikas sukti aplink duobę arba atsitrenkti į provėžomis užpildytą sankryžą. Tada yra tikimybė, kad įniršęs vairuotojas pasipiktinęs paklaus: „Kodėl jie nesutvarko šių niūrių kelių?



Atsipalaiduokite, jie yra.

Interneto neišrinkta vyriausybė

Ši istorija buvo mūsų 1998 m. lapkričio mėnesio numerio dalis



  • Žr. likusią numerio dalį
  • Prenumeruoti

Visoje šalyje, ramiose kaimo juostose ir perpildytose posūkiuose greitkelių inžinieriai diegia galingą naują kelių tiesimo principą, žinomą kaip Superpave.



„Superpave“ yra naujas būdas kurti karšto asfalto mišinį – lipnų, kai karštą dervos spalvos cemento ir skaldos mišinį, kuris sudaro 94 procentus JAV dangų. Tai puiki technologija, sako Neilas Hawksas, Transporto tyrimų valdybos (TRB) Vašingtone specialiųjų programų direktorius. Tai taip pat didelis pokytis iš esmės empiriniam kelių tiesimo menui. „Superpave“ pakeičia ankstesne patirtimi paremtą receptūrą dangos projektavimu, paremtu analitiškesniu kelių medžiagų inžinerinių savybių vertinimu. „Superpave“ tikslas: aprengti tautos arterijas ilgaamžiais, pagal užsakymą pritaikytais grindiniais.

Naujoji sistema buvo sukurta universitetų ir pramonės laboratorijose vykdant intensyvų, unikalų tyrimą, finansuotą Kongreso 1987 m. Kaip ir bet kuri laboratorinė technika, skirta naudoti realiame pasaulyje, „Superpave“ paėmė savo gabalėlius. Tai turėjo apimti galingas pramonės šakas, o tai reiškė staigią mokymosi kreivę vietiniams transporto skyriams ir rangovams, kurie iš tikrųjų moka už naujus kelius ir stato juos. 1996 m. jie naudojo sistemą tik 95 klojimo darbams. Tačiau šiais metais „Superpave“ pradėjo skraidyti, o jų skaičius išaugo iki 1 339 visoje šalyje, o tai sudaro beveik 30 procentų Jungtinėse Valstijose nutiestų dangų.

Superasfaltuoti keliai niekuo nesiskiria nuo jų empirinių atitikmenų. Tačiau mokslininkai prognozuoja, kad jie tarnaus kur kas ilgiau, galbūt 15 metų, o ne 10, kol prireiks didelių priežiūros darbų. Remiantis Teksaso transporto instituto skaičiavimais, greitkelių skyriams tai turėtų sutaupyti daugiau nei pusę milijardo dolerių per metus. Amerikiečių keliautojams svarbiau, kad tyrimas parodė, kad „Superpave“ sutaupys dar 2 milijardus dolerių, nes sutaupys mažiau laiko automobilių remontui ir mažiau minučių, praleistų už techninės priežiūros brigadų.



Superpave ištakos glūdi laikais, kai karaliavo diskoteka, perkamiausias šalies automobilis buvo Oldsmobile, o nauji kelių projektai staiga ir paslaptingai pradėjo žlugti. Visada buvo atvejų, kai viskas klostėsi ne taip, ir žmonės negalėjo to paaiškinti, sako Damianas Kulashas, ​​Vašingtono Eno transporto fondo prezidentas. Tačiau žmonės pradėjo jausti, kad tai darosi daug dažniau. Senatvės požymius keliuose kūrė dar gerokai anksčiau: į lovius panašias provėžas nuo eismo karštomis dienomis ir įtrūkimus nuo šalto oro.

Aiškių priežasčių nebuvo. Rangovai naudojo kelių tiesimo receptus, kurie mažai pasikeitė nuo 1872 m., kai Niujorko Fifth Avenue pasveikino pirmąsias šalyje asfaltuotas dangas. Tiesa, transporto apkrovos nuolat didėjo. O sunkesni sunkvežimiai su standesnėmis padangomis buvo įtariami žiauriai nusidėvėję. Kiti pirštais rodydavo į patį asfaltą – lipnią naftos perdirbimo likutį. OPEC naftos embargas pakeitė tiekimo linijas, o medžiagos pobūdis pasikeitė.

Nors asfaltas buvo naudojamas tūkstančius metų (senovės egiptiečiai jį naudojo mumifikacijai), o žvyras – dar ilgiau, dangos mechaninės savybės iš esmės liko neištirtos. Taigi, kai keliai pradėjo gesti, greitkelių inžinieriai nežinojo, ką keisti. Taip pat nebuvo tikėtina, kad būtų galima rasti lengvų atsakymų iš tyrimų vamzdyno, kuris ilgą laiką buvo sausas. Skaičiai niūriame 1984 m. TRB pranešime pasakė viską. Puslaidininkių pramonė išleido 8 procentus pardavimų tyrimams ir plėtrai; farmacijos pramonė 6 proc.; net MTEP atsiliekančios įmonės, tokios kaip maisto ir gėrimų pramonė, užėmė vos 1 proc. Greitkelių pramonė išleido mažiau nei 0,2 proc.



Infrastruktūros nykimo šmėkla ir niūrus finansavimo scenarijus paskatino Kongresą imtis veiksmų. 1987 m. ji pradėjo Strateginių greitkelių tyrimų programą (SHRP), 150 mln. Iš viso 50 milijonų dolerių buvo skirta šaligatvio problemai išspręsti.

Pavement's Moonshot

Tačiau naujovės buvo tokia svetima asfaltui, kad Kulashas, ​​tapęs SHRP vykdomuoju direktoriumi, neviltis, galėdamas rasti gabių tyrinėtojų. Pasak jo, visko buvo labai mažai. Buvome susirūpinę, kad nepakaks techninių pajėgumų. Bet tai turėjo būti šaligatvio mėnulis. Taigi, vadovaujami Tomui Kennedy iš Teksaso universiteto Ostine, akademinės bendruomenės ir pramonės inžinieriai šešerius metus stengėsi rasti geresnių būdų, kaip tiesti grindinį.



Visų tyrimų rezultatas yra Superpave, kuris reiškia aukščiausios kokybės asfalto dangą. „Superpave“ nėra viena supermedžiaga ar viena pagrindinė įžvalga. Vietoj to, tai yra naujas bandymo įrangos ir protokolų rinkinys, skirtas kelių maišymui, garantuojantis, kad jis atlaikys konkrečios vietos oro sąlygas ir eismą.

Paimkite asfaltą, dar vadinamą karšta alyva naftos perdirbimo gamyklų darbuotojų, gaminančių jį kaip šalutinį katalizinio krekingo produktą, kuris atlaisvina benziną ir šildymo kurą. Prieš Superpave rangovai nuo šiaurinio Meino iki Virdžinijos linijos naudojo tos pačios klasės asfaltą. Taip yra todėl, kad jie išbandė tik jo klampumą, kad pamatytų, kaip vasarą jis apsaugotų nuo provėžų.

Tačiau šiaurės rytuose grindinio plyšiai nuo šalčio atsiveria dažniau nei provėžuoja nuo karščio. Su Superpave, aiškina Konektikuto Transporto departamento (DOT) medžiagų inžinierius Nelio Rodriguesas, asfaltas dabar turi peršokti per lanką, išlaikant našumo testus tiek aukštoje, tiek žemoje temperatūroje. Vienas bandomasis objektas stiklinis kambario temperatūros asfaltas naudojamas mašinoje, vadinamoje dinaminiu šlyties reometru. SHRP tyrėjų pritaikytas modeliui, kuris matuoja grietinėlės sūrio konsistenciją, prietaisas taiko sukimo jėgą, kad įvertintų asfalto atsparumą deformacijai. Kitas bandymas reikalauja, kad atšaldytos asfalto lazdelės, išdėstytos ant mažų ir lygintuvų, atlaikytų svorį. Jei jie įtrūksta, asfaltas netinka šaltiems regionams.

Žiūrėti į žemą temperatūrą yra didelis žingsnis į priekį, sako April Swanson, Amoco's Whiting, Indijos naftos perdirbimo gamyklos mokslinis chemikas. Iki Superpave nebuvo praktinio metodo, kaip tai padaryti. Dabar mes tikrai vertiname inžinerines savybes.

Pagal Superpave Whiting technikai kiekvieną dieną išbando 40 000 statinių gamykloje pagaminto asfalto, rūšiuodami partijas su tokiomis etiketėmis kaip 58–28 našumo laipsnis. Etiketė reiškia, kad asfaltas yra įvertintas taip, kad atliktų savo funkcijas nuo šnypščiančios 58 C iki -28 C. Swanson sako, kad Amoco dabar prideda polimerų asortimentą, kad atitiktų aukštesnes klases. Norėdami pasirinkti tobulą asfaltą klojimo darbams, inžinieriai, remdamiesi Nacionalinės meteorologijos tarnybos duomenimis, savo statybvietėje ieško kraštutinių temperatūrų.

Idealaus asfalto pasirinkimas yra tik pusė žaidimo. Tada inžinieriai turi įmaišyti tinkamą uolienų arba užpildų mišinį. Prieš Superpave kelių statytojai intuityviai jautė, kad puikiai suprato, kokios stambaus ir smulkaus akmens proporcijos sudaro gerą dangą. Visi naudojo tuos, kuriuos laikė išbandytais ir patikrintais mišiniais, sako Kulash. Bet tai nebuvo tie patys dalykai. Evangelijos nebuvo.

Superpave sujungia geriausias turimas know-how į naują tūrinio mišinio dizaino raštą. Ilgi stalai apibrėžia idealų akmenų, oro kišenių ir asfalto derinį, priklausomai nuo numatomo eismo intensyvumo. Siekdami įsitikinti, kad teorija pasitvirtina praktikoje, inžinieriai naudoja kitą SHRP išradimą – sukamąjį tankintuvą Superpave, kad minkytų dažų skardinės dydžio dangos talpyklą esant aukštam slėgiui. Gauti egzemplioriai parodo, kaip atrodys kelio danga po sutankinimo volais ir po kelių eismo metų.

Jei blokai neišlaiko našumo egzaminų, inžinieriai patobulina mišinio dizainą pakeisdami akmenis arba pridedant geresnį asfaltą. Rodriguesas sako, kad vietoj visiems tinkančių praeities modelių, naudojant Superpave, kiekvienas kelias dėvi pagal užsakymą pagamintą dangą.

Bandomasis važiavimas

Praeis metai, kol sužinosime, ar „Superpave“ pateisina savo pavadinimą, tačiau jau pasigirsta džiuginančių pranešimų. Niujorke rangovai atnaujino 50 kilometrų Interstate 81 visoje Kortlando grafystėje, naudodami du trečdalius originalaus recepto ir trečdalį „Superpave“. Vos po vienos žiemos, pasak valstybės techninių paslaugų direktoriaus Paulo Macko, senamadiškas asfaltas pradėjo prastėti. „Superpave“ skyrius, palyginti, atrodo labai gerai, sako jis.

Superpave patyrė techninių gedimų ir realaus pasaulio pasipriešinimo. Kai kurie asfalto bandymai buvo susprogdinti realiame pasaulyje, o „Amoco“ atstovas Swansonas teigia, kad kitus naudoti sudėtinga. Nors jos technikai atlieka kruopščius matavimus, ji reguliariai derasi dėl rezultatų su karšto mišinio augalais. Šios įmonės, tiekiančios statybų brigadai neapdorotą dangą, kartoja veiklos testus, dažnai su skirtingais rezultatais.

Kelių ekipažai taip pat susiduria su mokymosi iššūkiu. Naujieji mišiniai pasižymi didesniais akmenimis ir yra sunkiai sutankinami, sako Niujorko valstijos medžiagų inžinierius Williamas Brudi. Atliekant įprastus kelių darbus, klojimo mašinos brigada numeta vamzdynams karšto mišinio, o slystantys plieniniai ratukai seka maždaug 60 metrų iš paskos, lygindami jį maždaug 93 C temperatūroje. Tačiau Brudi sako, kad tai nėra pakankamai karšta Superpave. Dabar, įgyvendinant 90 mln. USD projektą, skirtą 9 km ilgio HOV juostai Long Ailendo greitkelyje nutiesti, volai karštai seka klojimo brigados uodegą, sutankindami mišinį 150 C temperatūroje. Tam reikia daug daugiau mašinų koordinavimo. “, – sako Brudi. Komandos nėra įpratusios bendrauti, dabar turi susitvarkyti.

Kartais tie, kurie priešinasi naujoviškoms technologijoms, turi prasmę. 1993 m. dirbdami netoli Kingmano, Arizės valstijoje, rangovai, vadovaudamiesi Superpave gairėmis, neįtraukė nuo juostelių saugančios cheminės medžiagos, kuri įprastai naudojama kelio apsaugai nuo drėgmės. Šiandien kelio paviršių drėgmei trūkinėja. Manome, kad aklai priimti šią projektavimo procedūrą nenaudojant savo inžinerinių žinių yra meškos paslauga Arizonos piliečiams, sako valstijos DOT inžinierė Julie Nodes.

Tokių žmonių, kaip „Nodes“, reakcija yra kritiška – „Superpave“ likimas svyruoja nuo tokių pareigūnų, nes valstijos DOT finansuoja didžiąją dalį šalies kelių tiesimo. Iki šiol dauguma noriai ėmėsi savanoriškų Superpave specifikacijų, o Indiana, Merilandas ir Niujorkas pirmauja. Iš viso 38 valstijos dabar prašo rangovų naudoti naujus eksploatacinių savybių turinčius asfaltus, o beveik pusė įgyvendina užpildų mišinio projektą.

Kreivės į priekį

Nors valstijos yra pagrindiniai šaligatvių kūrėjai, Superpave sėkmė taip pat priklauso nuo 40 000 vietinių valdžios institucijų, kurios valdo ir eksploatuoja kelius, taip pat nuo daugybės rangovų, įrangos gamintojų ir juos aptarnaujančių karjerų. Diegimo darbas dar beveik nesibaigė, sako Gary Henderson, Federalinės greitkelių administracijos Superpave technologijų pristatymo komandos vadovas. Be to, tai nėra pigu: įranga, mokymai ir tolesni tyrimai, reikalingi Superpave išvežimui iš laboratorijos ir lauke, jau kainavo 150 milijonų dolerių – tris kartus daugiau nei pradinis tyrimas.

Neskaitant išlaidų, akademikų, rangovų ir tiekėjų sujungimas bendram tikslui gali būti svarbiausia naujos sistemos naujovė. Nors, pasak Kulash'o, trapioje pramonėje kažkada viešpatavo nepasitikėjimas, Superpave išskirtinis bruožas yra tai, kad ji sukūrė konstruktyvią aplinką. Ir tai, jo nuomone, turėtų paspartinti naujų technologijų diegimą.

Keliuose centruose inžinieriai ir toliau ieško būdų, kaip kelių tiesimą paversti dar mažesniu menu. Pavyzdžiui, Merilendo universitete Matto Witczako vadovaujama komanda kuria kompiuterinius modelius, kurie, remiantis srauto įverčiais ir žaliavų eksploatacinėmis savybėmis, turėtų tiksliai numatyti, kiek metų dangos tarnaus prieš provėžų ar įtrūkimų atsiradimą nuo temperatūros ir nuovargis.

Tačiau tokių projektų ateitis suabejojo ​​21-ojo amžiaus transporto nuosavybės įstatymu, kurį prezidentas Clintonas pasirašė birželio 9 d. Šešerių metų trukmės 217 milijardų dolerių išlaidų planas padidino greitkelių statybos išlaidas beveik 40 proc. išdarinėtos lėšos federaliniams asfalto tyrimams ir įgyvendinimui, daug pinigų nukreipiant į valstijas.

Ar Superpave transportavimo aktas yra kriptonitas? Netikėtina. Nors „Superpave“ neturi tiek žiniasklaidos blizgesio, kiek naujos medicinos priemonės, ir gali neužauginti tiek milijonierių, kiek Silicio slėnio startuolis, jis turi pagrindinį bet kurio ištvermingo herojaus atributą – širdį žmonėms. Tai sprendimas, tinkantis visoms 50 valstijų, dėl kurių Los Andžele ar Omahoje grindinys išlieka patvarus, karštu ir šlapiu metu, gerais ar blogais laikais. Ir nėra nieko, kas amerikiečiams patiktų geriau nei ilgas, tiesus juodo dangos ruožas be įtrūkimų.

paslėpti