Kur gumija satiekas ar ceļu

Amerikāņi ir brīnišķīgi autovadītāji. katru gadu valsts riteņi griežas pa 1,5 triljoniem kilometru ceļiem. Tas ir aptuveni 5000 km uz katru vīrieti, sievieti un bērnu Amerikas Savienotajās Valstīs. Bet, neskatoties uz nacionālo apetīti pēc melnā seguma, bruģis reti kad tiek pārdomāts. Izņemot gadījumus, kad ir pienācis laiks apgriezties bedrei vai uzsist pāri riestu pilnam krustojumam. Tad, iespējams, dusmīgais autovadītājs sašutumā pieprasīs: Kāpēc viņi nesakārto šos sasodītus ceļus?

Atpūtieties, viņi ir.

Šis stāsts bija daļa no mūsu 1998. gada novembra numura

• Skatiet pārējo izdevuma daļu
• Abonēt

Visā valstī uz klusām lauku ieliņām un pārslogotiem pagriezieniem lielceļu inženieri ievieš jaunu jaudīgu ceļu būves principu, kas pazīstams kā Superpave.

Superpave ir jauns veids, kā veidot karstā asfalta maisījumu — lipīgu, kad karstu darvas krāsas cementa un šķembu maisījumu, kas veido 94 procentus no ASV segumiem. Tā ir izcila tehnoloģija, saka Nīls Hoks, Vašingtonas Transporta pētniecības padomes (TRB) īpašo programmu direktors. Tā ir arī liela pārmaiņa ceļu būves mākslā, kas lielā mērā ir empīriska. Superpave aizstāj receptūru būvniecību, kas balstīta uz iepriekšējo pieredzi, ar seguma projektiem, kas sakņojas analītiskākā ceļu materiālu inženiertehnisko īpašību novērtējumā. Superpave mērķis: ietērpt valsts artērijas ilgmūžīgos, individuāli pielāgotos ietvēs.

Jaunā sistēma tika izstrādāta universitāšu un nozares laboratorijās intensīvas, unikālas pētniecības darbības laikā, ko 1987. gadā finansēja Kongress. Tāpat kā jebkura laboratorijas tehnika, kas paredzēta izmantošanai reālajā pasaulē, arī Superpave ir ieguvusi savus gabalus. Tam bija jāpieņem spēcīgas nozares, un tas ir nozīmējis strauju mācīšanās līkni vietējiem transporta departamentiem un darbuzņēmējiem, kuri faktiski maksā par jauniem ceļiem un būvē tos. 1996. gadā viņi izmantoja sistēmu tikai 95 bruģēšanas darbos. Taču šogad Superpave ir uzsācis lidojumu, un to skaits ir palielinājies līdz 1339 visā valstī, kas veido gandrīz 30 procentus no Amerikas Savienotajās Valstīs ieklātā seguma.

Lieliski asfaltēti ceļi pēc izskata neatšķiras no to empīriskajiem līdziniekiem. Taču pētnieki prognozē, ka tie kalpos daudz ilgāk, iespējams, 15 gadus, nevis 10, pirms būs nepieciešams liels apkopes darbs. Saskaņā ar Teksasas Transporta institūta aprēķiniem automaģistrāļu departamentiem vajadzētu ietaupīt vairāk nekā pusmiljardu dolāru gadā. Amerikāņu ceļotājiem vēl svarīgāk ir tas, ka pētījums atklāja, ka Superpave ietaupīs vēl 2 miljardus ASV dolāru, ietaupot mazāk laika automašīnu remontam un mazāk minūšu, kas jāpavada apkopes brigādēm.

Superpave pirmsākumi meklējami laikā, kad diskotēka bija karalis, valstī visvairāk pārdotais automobilis bija Oldsmobile, un jauni ceļu projekti pēkšņi un mistiskā kārtā sāka neveiksmi. Vienmēr ir bijuši gadījumi, kad kaut kas nogāja greizi, un cilvēki to nevarēja izskaidrot, saka Vašingtonas Eno transporta fonda prezidents Damians Kulašs. Bet cilvēki sāka just, ka tas kļūst daudz izplatītāks. Uz ceļiem jau krietni pirms sava laika veidojās vecuma pazīmes: silei līdzīgas rievas no satiksmes karstajās dienās un plaisas no aukstā laika.

Skaidru iemeslu nebija. Būvuzņēmēji izmantoja ceļu būves receptes, kas bija maz mainījušās kopš 1872. gada, kad Ņujorkas Piektajā avēnijā tika sagaidīti valsts pirmie asfalta segumi. Tiesa, satiksmes slodze bija nepārtraukti pieaugusi. Un tika turētas aizdomas, ka smagākas kravas automašīnas ar stingrākām riepām ir izdarījušas nekaunīgu nolietojumu. Citi rādīja ar pirkstiem uz pašu asfaltu, lipīgu naftas pārstrādes atlikumu. OPEC naftas embargo bija pārkārtojis piegādes līnijas, un materiāla būtība bija mainījusies.

Lai gan asfalts tika izmantots tūkstošiem gadu (senie ēģiptieši to izmantoja mumifikācijai) un grants vēl ilgāk, seguma mehāniskās īpašības lielākoties nebija izpētītas. Tātad, kad ceļi sāka bojāties, šoseju inženieri nezināja, ko mainīt. Arī no pētniecības cauruļvada, kas ilgu laiku bija izžuvis, nebija iespējams rast vienkāršas atbildes. Skaitļi drūmajā 1984. gada ziņojumā no TRB izteica visu. Pusvadītāju nozare pētniecībai un attīstībai tērēja 8 procentus no pārdošanas apjoma; farmācijas rūpniecība 6 procenti; Pat pētniecības un attīstības atpalicēji, piemēram, pārtikas un dzērienu rūpniecība, ieņēma tikai 1 procentu. Autoceļu nozare bija iztērējusi mazāk nekā 0,2 procentus.

Infrastruktūras sabrukuma rēgs un drūmais finansēšanas scenārijs mudināja Kongresu rīkoties. 1987. gadā tas aizsāka Stratēģisko automaģistrāļu izpētes programmu (SHRP), kas ir 150 miljonu ASV dolāru piedāvājums, lai rastu risinājumus automaģistrāļu inženieru grūtākajām problēmām. 50 miljoni dolāru tika novirzīti seguma problēmas risināšanai.

Pavement’s Moonshot

Tomēr inovācija bija asfaltam tik svešs jēdziens, ka Kulašs, kurš kļuva par SHRP izpilddirektoru, bija izmisumā atrast spējīgus pētniekus. Viņš saka, ka notika ļoti maz. Mēs bažījāmies, ka nepietiks tehniskās iespējas. Bet tam bija jābūt bruģa mēnesstrādei. Tāpēc Toma Kenedija (Tom Kennedy) vadībā Teksasas Universitātē, Ostinā, akadēmisko aprindu un nozares inženieri apvienojās sešu gadu garumā, lai atrastu labākus veidus, kā veidot segumu.

Visu pētījumu rezultāts ir Superpave, kas apzīmē izcilas veiktspējas asfalta segumus. Superpave nav viens supermateriāls vai viens no galvenajiem ieskatiem. Tā vietā tas ir jauns testēšanas iekārtu un protokolu komplekts ceļu sajaukšanai, kas garantē, ka tie atbilst laikapstākļiem un satiksmei noteiktā vietā.

Ņemiet asfaltu, ko rafinēšanas rūpnīcu darbinieki sauc arī par karstu eļļu, kas to ražo kā katalītiskā krekinga blakusproduktu, kas atbrīvo benzīnu un kurināmo no jēlnaftas. Pirms Superpave darbuzņēmēji no Meinas ziemeļiem līdz Virdžīnijas līnijai izmantoja vienas kvalitātes asfaltu. Tas ir tāpēc, ka viņi pārbaudīja tikai tā viskozitāti, lai redzētu, cik labi tas novērš riestu veidošanos vasarā.

Bet ziemeļaustrumos ietves plaisas no aukstuma atveras biežāk nekā no karstuma. Izmantojot Superpave, skaidro Konektikutas Transporta departamenta (DOT) materiālu inženieris Nelio Rodrigess, asfaltam tagad ir jāizlec cauri stīpai, izturot veiktspējas testus gan augstā, gan zemā temperatūrā. Viens tests tiek pakļauts stiklainam istabas temperatūras asfaltam mašīnai, kas pazīstama kā dinamiskais bīdes reometrs. SHRP pētnieki pielāgojuši modelim, kas mēra krējuma siera konsistenci, un ierīce pieliek vīšanas spēku, lai novērtētu asfalta spēju pretoties deformācijai. Citā pārbaudē tiek prasīts atdzesēts asfalta nūjas, kas novietotas pāri maziem un gludekļiem, lai atbalstītu svaru. Ja tie plaisā, asfalts nav piemērots aukstiem reģioniem.

Aplūkojot zemu temperatūru, tas ir liels solis uz priekšu, saka Eiprils Svonsons, pētnieks ķīmiķis Amoco's Whiting, Indijas rafinēšanas rūpnīcā. Līdz Superpave nebija praktiskas metodes, kā to izdarīt. Tagad mēs patiešām mērām inženiertehniskās īpašības.

Superpave ietvaros Vaitingas tehniķi katru dienu pārbauda rūpnīcā saražotos 40 000 mucu asfalta, klasificējot partijas ar etiķetēm, piemēram, 58.–28. veiktspējas pakāpi. Etiķete nozīmē, ka asfalts ir novērtēts tā, lai tas veiktu savus pienākumus no 58 C līdz -28 C. Swanson saka, ka Amoco tagad pievieno dažādu polimēru klāstu, lai atbilstu augstākajām kategorijām. Lai izvēlētos perfektu asfaltu bruģēšanas darbam, inženieri meklē galējās temperatūras savā būvlaukumā, izmantojot Nacionālā laikapstākļu dienesta datus.

Ideālā asfalta izvēle ir tikai puse no spēles. Pēc tam inženieriem jāiemaisa pareizais iežu vai pildvielu maisījums. Pirms Superpave ceļu būvētāji intuitīvi juta, ka labi saprata, kādas rupja un smalka akmens proporcijas veido labu segumu. Ikviens izmantoja tos, ko uzskatīja par izmēģinātiem un pārbaudītiem maisījumiem, saka Kulash. Bet tās nebija vienas un tās pašas lietas. Evaņģēlija nebija.

Superpave apvieno labākās esošās zināšanas jaunā Rakstā tilpuma maisījuma dizainam. Garie galdi nosaka ideālu akmeņu, gaisa kabatu un asfalta kombināciju atkarībā no paredzamās satiksmes apjoma. Lai pārliecinātos, ka teorija ir spēkā praksē, inženieri izmanto citu SHRP izgudrojumu — Superpave griežamo blīvētāju, lai augstā spiedienā mīcītu krāsas kārbas lieluma seguma konteineru. Iegūtie paraugi parāda, kā ceļa segums izskatīsies pēc veltņu sablīvēšanas un turpmākajiem satiksmes gadiem.

Ja bloki neiztur veiktspējas eksāmenus, inženieri pielāgo maisījuma dizainu, mainot akmeņus vai pievienojot labāku asfaltu. Pagātnes universālo dizainu vietā, saka Rodrigess, ar Superpave katrs ceļš valkā pēc pasūtījuma izgatavotu segumu.

Testa brauciens

Paies gadi, līdz mēs uzzināsim, vai Superpave atbilst savam nosaukumam, taču jau tiek saņemti iepriecinoši ziņojumi. Ņujorkā darbuzņēmēji atjaunoja 50 kilometrus no Interstate 81 visā Kortlendas apgabalā, izmantojot divas trešdaļas oriģinālās receptes un vienu trešdaļu Superpave. Jau pēc vienas ziemas, pēc valsts tehniskā dienesta direktora Pola Maka teiktā, vecmodīgais asfalts sāka bojāties. Salīdzinājumam Superpave sadaļa izskatās ļoti labi, viņš saka.

Superpave ir pieredzējis savu daļu tehnisko kļūmju un reālās pasaules pretestības. Vairāki asfalta testi tika bombardēti reālajā pasaulē, un Amoco Swanson saka, ka citus ir grūti izmantot. Lai gan viņas tehniķi veic rūpīgus mērījumus, viņa regulāri kaulējas par rezultātiem ar karsto maisījumu iekārtām. Šie uzņēmumi, kas piegādā celtnieku brigādēm neapstrādātu segumu, atkārto veiktspējas pārbaudes, bieži vien ar dažādiem rezultātiem.

Ceļu apkalpes arī saskaras ar mācīšanās līkni. Jaunajos maisījumos ir lielāki akmeņi, un tos ir grūti sablīvēt, saka Ņujorkas štata materiālu inženieris Viljams Brudi. Parastos ceļu darbos bruģēšanas mašīnas brigāde izmet cauruļu karstu maisījumu, un slīdošie tērauda riteņu veltņi seko apmēram 60 metriem aiz muguras, gludinot to temperatūrā, kas ir tuvu 93 C. Taču Brudi saka, ka tas nav pietiekami karsts, lai varētu izmantot Superpave. Tagad 90 miljonu dolāru vērtā projektā, lai izveidotu 9 km garu HOV joslu Longailendas automaģistrālē, veltņi karsti seko bruģēšanas brigādes astei, sablīvējot maisījumu 150 C temperatūrā. Tas prasa daudz lielāku mašīnu koordināciju. , saka Brudi. Komandas nav pieradušas sazināties, tagad viņiem tas ir jāsakārto.

Dažreiz tiem, kas pretojas jaunajai tehnoloģijai, ir kāda jēga. 1993. gada darbā netālu no Kingmanas, Arizā, darbuzņēmēji, ievērojot Superpave vadlīnijas, izlaida pretslāņošanās ķīmisko vielu, ko parasti izmanto, lai aizsargātu ceļu no mitruma. Mūsdienās mitruma plaisas čūskām pāri ceļa virsmai. Mūsuprāt, akli pieņemt šo projektēšanas procedūru, neizmantojot savas inženierzinātnes, ir lāča pakalpojums Arizonas pilsoņiem, saka štata DOT inženiere Džūlija Nodesa.

Tādu cilvēku kā Nodes reakcija ir kritiska — Superpave liktenis no šādām amatpersonām skatās uz īkšķi, jo valsts DOT finansē lielāko daļu valsts ceļu būves. Līdz šim lielākā daļa ir dedzīgi pieņēmuši brīvprātīgās Superpave specifikācijas, un Indiānas, Merilendas un Ņujorkas priekšgalā. Kopumā 38 štati tagad pieprasa darbuzņēmējiem izmantot jaunos veiktspējas pakāpes asfaltus, un gandrīz puse īsteno pildvielu maisījumu dizainu.

Līknes uz priekšu

Lai gan štati ir galvenie bruģa ierīkotāji, Superpave panākumi ir atkarīgi arī no 40 000 vietējo pašvaldību, kurām pieder un pārvalda ceļi, kā arī no visiem neskaitāmajiem darbuzņēmējiem, iekārtu ražotājiem un karjeriem, kas tos apkalpo. Ieviešanas darbs vēl ne tuvu nav beidzies, saka Gerijs Hendersons, Federālās autoceļu pārvaldes Superpave tehnoloģiju piegādes komandas vadītājs. Tas nav arī lēts: aprīkojums, apmācība un turpmākie pētījumi, kas nepieciešami, lai Superpave izņemtu no laboratorijas un nonāktu laukā, jau ir maksājuši 150 miljonus USD — trīs reizes vairāk nekā sākotnējais pētījums.

Neņemot vērā izdevumus, akadēmisko aprindu, darbuzņēmēju un piegādātāju apvienošana kopīgam mērķim var būt jaunās sistēmas vissvarīgākais jauninājums. Lai gan reiz trakajā nozarē valdīja neuzticība, saka Kulash, Superpave iezīme ir tā, ka tas ir radījis konstruktīvu vidi. Un tam, viņaprāt, vajadzētu paātrināt jaunu tehnoloģiju ieviešanu.

Vairākos centros inženieri turpina meklēt veidus, kā ceļu būvniecību padarīt vēl mazāku mākslu. Piemēram, Merilendas Universitātē Meta Vitčaka vadītā komanda veido datormodeļus, kuriem, izmantojot satiksmes aprēķinus un izejmateriālu veiktspējas īpašības, būtu precīzi jāparedz, cik gadus segums izturēs pirms rievu veidošanās vai plaisāšanas no temperatūras un nogurums.

Tomēr šādu projektu nākotni apšaubīja 21. gadsimta Transporta kapitāla likums, kuru prezidents Klintons parakstīja 9. jūnijā. Sešu gadu tēriņu plāns 217 miljardu dolāru apmērā palielināja šoseju būvniecības izdevumus par gandrīz 40 procentiem, bet izķidāti līdzekļi federālajai asfalta izpētei un ieviešanai, pārvirzot lielu daļu naudas uz štatiem.

Vai Superpave transportēšanas akts ir kriptonīts? Maz ticams. Lai gan Superpave nav tik daudz mediju spožuma kā jaunam medicīniskam līdzeklim un, iespējams, neizraisīs tik daudz miljonāru kā Silīcija ielejas jaunizveidotajam uzņēmumam, tam piemīt jebkura izturīga varoņa galvenā īpašība — sirds cilvēkiem. Tas ir risinājums, kas ir piemērots visiem 50 štatiem, kas padara segumu noturīgu Losandželosā vai Omahā gan karstumā, gan slapjā laikā, gan labos, gan sliktos laikos. Un nekas amerikāņiem patīk labāk par garu, taisnu melno segumu bez plaisām.

paslēpties