Время массового строительства цементобетонных дорог наступило уже вчера
Количество просмотров: 329
27.02.2023
Создание современной автодорожной
инфраструктуры способно стать мощным стимулом для экономического
развития страны. При этом технологии дорожного строительства не стоят на
месте, и значительная часть новых трасс должна вводиться с
использованием цементобетона при укладке верхнего слоя дорожной одежды.
Такие дороги обладают рядом существенных преимуществ перед теми, где в
качестве покрытия используется асфальт. Расширенный ввод в эксплуатацию
цементобетонных магистралей в нашей стране будет способствовать решению
транспортных, экономических и экологических проблем, а также повысит
безопасность дорожного движения.
В настоящее время большинство российских дорог имеют асфальтовое покрытие, а доля трасс с цементобетонным покрытием остается низкой. Так сложилось исторически, и у такого положения дел имеются экономические, технологические и другие причины. Вместе с тем, утвержденная правительством «Стратегия развития промышленности строительных материалов» предусматривает, что к началу следующего десятилетия доля ввода в эксплуатацию дорог с цементобетонным покрытием в общем объеме должна составлять до 50%. Переход к такой пропорции нового дорожного строительства целесообразен по целому ряду причин.
Одна из важнейших — экологическая. Хорошо известно, что верхний слой асфальтовых, а точнее, асфальтобетонных дорог оказывает на экологию и здоровье человека комплексное негативное воздействие. Особенно это верно применительно к городским условиям. Еще в 2004 году Госсанэпидемнадзор опубликовал исследование, в котором было показано, что постоянное проживание людей в городе со значительной площадью асфальтового покрытия крайне нежелательно сказывается на их здоровье. Так, сравнительный химический анализ показал, что содержание тяжелых металлов, в частности свинца, достигает максимума в покрытиях, уложенных 2-5 лет назад. В свежеуложенном асфальте накопления тяжелых металлов из внешней среды еще незначительны. Но по истечении нескольких лет в верхнем слое асфальтового покрытия накапливается много вредных веществ и тяжелых металлов, которые постепенно попадают в окружающую среду.
Неожиданным результатом научного изыскания стал факт того, что концентрация тяжелых металлов в асфальтах, уложенных в пешеходных зонах и дворах, значительно (иногда в несколько раз) выше. Впоследствии этому нашлось объяснение: тяжелые металлы вместе с выхлопными газами отлетают далеко от проезжей части и оседают во дворах и пешеходных зонах, асфальтовое покрытие которых низкого качества и впитывает вредные вещества, как губка. С магистралей же слой токсичных веществ частично стирается шинами и убирается дорожной техникой.
Сходные выводы содержатся и в других исследованиях. Хорошо известно, что асфальтовое покрытие в отличие от плиточных производит эмиссии вредных веществ. И при увеличении температуры выше 25 градусов эти выделения возрастают. Так, в исследовании ученых Йельского университета (2020 г.) отмечается, что так как асфальт производится из сырой нефти или схожих субстанций, состоит из органических соединений, то часть их поступает в воздух. И чем новее асфальт, тем менее свеж воздух вокруг него. Больше всего органики в воздух выделяется, когда асфальт имеет температуру 140 градусов Цельсия, а именно при этой температуре происходит его укладка. Потом он начинает остывать, но и при 60 градусах это еще весьма заметно чадящая субстанция. Дополнительно влияет на выбросы и солнечный свет: его воздействие на асфальт увеличивает их на 300%. Вывод исследователей неутешителен: асфальт портит воздух ничуть не меньше машин, которые по нему ездят. Пока что ученые не нашли ответа на вопрос, насколько долго идет выделение вредных соединений из асфальта, но, во всяком случае, ясно, что частая смена дорожного покрытия невыгодна не только экономически, но и экологически.
В 2020 году журнал Science Advances опубликовал статью, посвященную изучению вреда асфальта на здоровье человека. В частности, был подробно описан механизм проникновения микрочастиц в организм человека. Ученые установили, что нагретый до температуры типичного летнего дня асфальт выделяет сложный коктейль веществ. Примерно 85% из них составляют полулетучие органические соединения, которые выбрасываются в виде твердых частиц размером менее 2,5 микрометра (известны как частицы PM2.5). Смешиваясь с воздухом, они образуют вторичный органический аэрозоль (secondary organic aerosol, или SOA). Содержание SOA — один из главных показателей загрязненности атмосферы. В отличие от более крупных объектов эти частицы легче проникают в организм и поэтому представляют наибольшую угрозу. Сами по себе они представляют мельчайшие частицы тяжелых металлов и сажи, которая впитывает в себя множество ядовитых веществ. Частицы PM2.5 есть практически везде, даже в лесу, но в городах их больше всего. Благодаря своим маленьким размерам они легко преодолевают защитные системы человеческого организма. Вместе со вдыхаемым воздухом микроскопические частицы проникают в легкие, а из них в кровь. Соответственно, выделяемые асфальтом вещества могут стать причиной заболеваний не только органов дыхания, но и сердечно-сосудистой системы.
Профессор МАДИ Виктор Ушаков согласен с выводами этих исследований и выделяет несколько аспектов отрицательного поведения асфальтобетонных покрытий. Во-первых, действительно при повышении температуры они начинают выделять вредные вещества, что отрицательно влияет на экологию и на здоровье людей. «Асфальт черный, поэтому при температуре порядка 35-40 градусов температура поверхности асфальтобетона нагревается уже до 70-75 градусов и идет усиленное испарение вредных веществ. Это особенно страшно в городах», — отметил ученый.
Во-вторых, в условиях летнего нагрева на таком покрытии даже при движении по одному следу автомобилей с небольшой массой образуется значительная пластическая колея. Затем она в дождливый период заполняется водой и возникает процесс так называемого аквапланирования, когда автомобиль при движении становится неуправляемым.
Опять же при износе покрытий образуется мелкая асфальтобетонная пыль. Износ идет круглогодично. Но особенно мощно он происходит в зимний период, когда используется шипованная резина. В этом случае превращенный в мелкодисперсные компоненты асфальтобетон представляет угрозу для здоровья людей.
Специалист также указывает на низкую несущую способность дорожных покрытий из асфальтобетона. «Недаром у нас вводится ограничение движения транспортных средств весной, так как в этот период происходит особенно значительное разрушение конструкции дорожных одежд. В это время оттаивает земляное полотно, соответственно снижается его несущая способность. И асфальтобетонное покрытие уже не воспринимает нагрузки так, как, например, их воспринимает в таких же условиях слой из цементобетона. Поэтому, чтобы не разрушать дороги, приходится ограничивать на них движение большегрузных автомобилей», — говорит Виктор Ушаков.
При движении по дорогам с асфальтобетонным покрытием образуется так называемая «чаша прогиба», и коэффициент качения автомобиля увеличивается. В результате транспортному средству приходится преодолевать большую нагрузку и больше расходовать топлива. При этом недостатки, связанные с механическими свойствами и ведущие в том числе к образованию колейности, напрямую влияют на безопасность дорожного движения. Не случайно одна из основных причин ДТП в России — это неудовлетворительное состояние дорог.
Пора менять технологию
Рекомендация специалистов состоит в том, чтобы заменить асфальт, где это возможно, бетонными плитами. Трассы с таким покрытием обладают целым рядом преимуществ и являются достойной альтернативой асфальту.
Они более долговечные. Им также реже нужен ремонт. На жаре цементобетонные дороги не плавятся и не деформируются, на холоде не становятся хрупкими и не трескаются. Бетонные дороги выдерживают увеличенные нагрузки, поэтому тяжелые транспортные средства могут проезжать по ним круглогодично, без ограничений.
Такие дороги более экологичны: цемент не выделяет токсичных газов при нагревании и на 100% перерабатывается.
За счет жесткого покрытия расход топлива при движении автомобилей на бетонных дорогах меньше. А чем ниже расход топлива, тем меньше выбросов углекислого газа в атмосферу.
Наконец, по статистике, в России асфальтовое покрытие на крупных магистралях и в городах ремонтируют раз в три года. Для проведения ремонтных работ необходимо перекрывать целые участки дорог, что, естественно, приводит к пробкам и скоплению автомобилей, особенно в крупных городах. Кроме того, при ремонте происходит большой перерасход энергии, горючего и других материалов.
Конечно, асфальтобетонные покрытия в некотором смысле легче ремонтировать, так как у них проще срезать верхние слои и уложить новые, признает Виктор Ушаков. Но зато в отличие от них цементобетонные покрытия рассчитаны на безремонтный период эксплуатации, длительность которого составляет порядка 30 лет.
«Если покрытие из асфальтобетона, то мы каждые три года должны укладывать новые слои, для чего нужно произвести новую асфальтовую смесь. К тому же столь частый ремонтный процесс приводит к высокому расходу горючего и материалов на такие работы, что также негативно влияет на экологию», — констатирует ученый.
Тогда как если цементобетонная дорога построена правильно, то с ее верхним слоем не происходит пластическая деформация, она эксплуатируется долго. К тому же сейчас разработаны технологии ремонта дорог, которые позволяют существенно легче решать вопрос их реновации. «В совокупности все эти факторы говорят в пользу расширения строительства цементобетонных дорог и подтверждают, что за ними большое будущее», — заключил Виктор Ушаков.
Кроме того
Негативное влияние на экологию оказывают и заводы по производству асфальтобетонных смесей. Это так называемый «горячий процесс», при котором битум разогревается до 160-180 градусов и в атмосферу выбрасываются вредные испарения. Такие заводы обычно расположены недалеко от крупных городов для улучшения логистики по доставке материалов на строительные площадки. Следовательно, все вредные испарения достигают городской черты. В их состав входят сажа, пыль, содержащая свободный диоксид кремния (кремнезем), диоксид серы (SO2), оксиды азота (NO, NO2), угарный газ (CO), полиароматические углеводороды (ПАУ).
Авторы: Алексей ЩЕГЛОВ
В настоящее время большинство российских дорог имеют асфальтовое покрытие, а доля трасс с цементобетонным покрытием остается низкой. Так сложилось исторически, и у такого положения дел имеются экономические, технологические и другие причины. Вместе с тем, утвержденная правительством «Стратегия развития промышленности строительных материалов» предусматривает, что к началу следующего десятилетия доля ввода в эксплуатацию дорог с цементобетонным покрытием в общем объеме должна составлять до 50%. Переход к такой пропорции нового дорожного строительства целесообразен по целому ряду причин.
Одна из важнейших — экологическая. Хорошо известно, что верхний слой асфальтовых, а точнее, асфальтобетонных дорог оказывает на экологию и здоровье человека комплексное негативное воздействие. Особенно это верно применительно к городским условиям. Еще в 2004 году Госсанэпидемнадзор опубликовал исследование, в котором было показано, что постоянное проживание людей в городе со значительной площадью асфальтового покрытия крайне нежелательно сказывается на их здоровье. Так, сравнительный химический анализ показал, что содержание тяжелых металлов, в частности свинца, достигает максимума в покрытиях, уложенных 2-5 лет назад. В свежеуложенном асфальте накопления тяжелых металлов из внешней среды еще незначительны. Но по истечении нескольких лет в верхнем слое асфальтового покрытия накапливается много вредных веществ и тяжелых металлов, которые постепенно попадают в окружающую среду.
Неожиданным результатом научного изыскания стал факт того, что концентрация тяжелых металлов в асфальтах, уложенных в пешеходных зонах и дворах, значительно (иногда в несколько раз) выше. Впоследствии этому нашлось объяснение: тяжелые металлы вместе с выхлопными газами отлетают далеко от проезжей части и оседают во дворах и пешеходных зонах, асфальтовое покрытие которых низкого качества и впитывает вредные вещества, как губка. С магистралей же слой токсичных веществ частично стирается шинами и убирается дорожной техникой.
Сходные выводы содержатся и в других исследованиях. Хорошо известно, что асфальтовое покрытие в отличие от плиточных производит эмиссии вредных веществ. И при увеличении температуры выше 25 градусов эти выделения возрастают. Так, в исследовании ученых Йельского университета (2020 г.) отмечается, что так как асфальт производится из сырой нефти или схожих субстанций, состоит из органических соединений, то часть их поступает в воздух. И чем новее асфальт, тем менее свеж воздух вокруг него. Больше всего органики в воздух выделяется, когда асфальт имеет температуру 140 градусов Цельсия, а именно при этой температуре происходит его укладка. Потом он начинает остывать, но и при 60 градусах это еще весьма заметно чадящая субстанция. Дополнительно влияет на выбросы и солнечный свет: его воздействие на асфальт увеличивает их на 300%. Вывод исследователей неутешителен: асфальт портит воздух ничуть не меньше машин, которые по нему ездят. Пока что ученые не нашли ответа на вопрос, насколько долго идет выделение вредных соединений из асфальта, но, во всяком случае, ясно, что частая смена дорожного покрытия невыгодна не только экономически, но и экологически.
В 2020 году журнал Science Advances опубликовал статью, посвященную изучению вреда асфальта на здоровье человека. В частности, был подробно описан механизм проникновения микрочастиц в организм человека. Ученые установили, что нагретый до температуры типичного летнего дня асфальт выделяет сложный коктейль веществ. Примерно 85% из них составляют полулетучие органические соединения, которые выбрасываются в виде твердых частиц размером менее 2,5 микрометра (известны как частицы PM2.5). Смешиваясь с воздухом, они образуют вторичный органический аэрозоль (secondary organic aerosol, или SOA). Содержание SOA — один из главных показателей загрязненности атмосферы. В отличие от более крупных объектов эти частицы легче проникают в организм и поэтому представляют наибольшую угрозу. Сами по себе они представляют мельчайшие частицы тяжелых металлов и сажи, которая впитывает в себя множество ядовитых веществ. Частицы PM2.5 есть практически везде, даже в лесу, но в городах их больше всего. Благодаря своим маленьким размерам они легко преодолевают защитные системы человеческого организма. Вместе со вдыхаемым воздухом микроскопические частицы проникают в легкие, а из них в кровь. Соответственно, выделяемые асфальтом вещества могут стать причиной заболеваний не только органов дыхания, но и сердечно-сосудистой системы.
Профессор МАДИ Виктор Ушаков согласен с выводами этих исследований и выделяет несколько аспектов отрицательного поведения асфальтобетонных покрытий. Во-первых, действительно при повышении температуры они начинают выделять вредные вещества, что отрицательно влияет на экологию и на здоровье людей. «Асфальт черный, поэтому при температуре порядка 35-40 градусов температура поверхности асфальтобетона нагревается уже до 70-75 градусов и идет усиленное испарение вредных веществ. Это особенно страшно в городах», — отметил ученый.
Во-вторых, в условиях летнего нагрева на таком покрытии даже при движении по одному следу автомобилей с небольшой массой образуется значительная пластическая колея. Затем она в дождливый период заполняется водой и возникает процесс так называемого аквапланирования, когда автомобиль при движении становится неуправляемым.
Опять же при износе покрытий образуется мелкая асфальтобетонная пыль. Износ идет круглогодично. Но особенно мощно он происходит в зимний период, когда используется шипованная резина. В этом случае превращенный в мелкодисперсные компоненты асфальтобетон представляет угрозу для здоровья людей.
Специалист также указывает на низкую несущую способность дорожных покрытий из асфальтобетона. «Недаром у нас вводится ограничение движения транспортных средств весной, так как в этот период происходит особенно значительное разрушение конструкции дорожных одежд. В это время оттаивает земляное полотно, соответственно снижается его несущая способность. И асфальтобетонное покрытие уже не воспринимает нагрузки так, как, например, их воспринимает в таких же условиях слой из цементобетона. Поэтому, чтобы не разрушать дороги, приходится ограничивать на них движение большегрузных автомобилей», — говорит Виктор Ушаков.
При движении по дорогам с асфальтобетонным покрытием образуется так называемая «чаша прогиба», и коэффициент качения автомобиля увеличивается. В результате транспортному средству приходится преодолевать большую нагрузку и больше расходовать топлива. При этом недостатки, связанные с механическими свойствами и ведущие в том числе к образованию колейности, напрямую влияют на безопасность дорожного движения. Не случайно одна из основных причин ДТП в России — это неудовлетворительное состояние дорог.
Пора менять технологию
Рекомендация специалистов состоит в том, чтобы заменить асфальт, где это возможно, бетонными плитами. Трассы с таким покрытием обладают целым рядом преимуществ и являются достойной альтернативой асфальту.
Они более долговечные. Им также реже нужен ремонт. На жаре цементобетонные дороги не плавятся и не деформируются, на холоде не становятся хрупкими и не трескаются. Бетонные дороги выдерживают увеличенные нагрузки, поэтому тяжелые транспортные средства могут проезжать по ним круглогодично, без ограничений.
Такие дороги более экологичны: цемент не выделяет токсичных газов при нагревании и на 100% перерабатывается.
За счет жесткого покрытия расход топлива при движении автомобилей на бетонных дорогах меньше. А чем ниже расход топлива, тем меньше выбросов углекислого газа в атмосферу.
Наконец, по статистике, в России асфальтовое покрытие на крупных магистралях и в городах ремонтируют раз в три года. Для проведения ремонтных работ необходимо перекрывать целые участки дорог, что, естественно, приводит к пробкам и скоплению автомобилей, особенно в крупных городах. Кроме того, при ремонте происходит большой перерасход энергии, горючего и других материалов.
Конечно, асфальтобетонные покрытия в некотором смысле легче ремонтировать, так как у них проще срезать верхние слои и уложить новые, признает Виктор Ушаков. Но зато в отличие от них цементобетонные покрытия рассчитаны на безремонтный период эксплуатации, длительность которого составляет порядка 30 лет.
«Если покрытие из асфальтобетона, то мы каждые три года должны укладывать новые слои, для чего нужно произвести новую асфальтовую смесь. К тому же столь частый ремонтный процесс приводит к высокому расходу горючего и материалов на такие работы, что также негативно влияет на экологию», — констатирует ученый.
Тогда как если цементобетонная дорога построена правильно, то с ее верхним слоем не происходит пластическая деформация, она эксплуатируется долго. К тому же сейчас разработаны технологии ремонта дорог, которые позволяют существенно легче решать вопрос их реновации. «В совокупности все эти факторы говорят в пользу расширения строительства цементобетонных дорог и подтверждают, что за ними большое будущее», — заключил Виктор Ушаков.
Кроме того
Негативное влияние на экологию оказывают и заводы по производству асфальтобетонных смесей. Это так называемый «горячий процесс», при котором битум разогревается до 160-180 градусов и в атмосферу выбрасываются вредные испарения. Такие заводы обычно расположены недалеко от крупных городов для улучшения логистики по доставке материалов на строительные площадки. Следовательно, все вредные испарения достигают городской черты. В их состав входят сажа, пыль, содержащая свободный диоксид кремния (кремнезем), диоксид серы (SO2), оксиды азота (NO, NO2), угарный газ (CO), полиароматические углеводороды (ПАУ).
| Новости по темам: |
Нерудные материалы
Финансирование дорожного строительства |
Новости по этой теме:
