Jeździmy na nich, nasze opony się do nich przyczepiają, a nasze motocykle opierają się na nich – dosłownie.
Ale nigdy nie przestajemy się zastanawiać, skąd się wzięły, dokąd zmierzają i z czego są zrobione.
Tekst: Simon Hargreaves Zdjęcia: Simon Hargreaves, Bridgestone
Każdy, kto jeździ na motocyklu, instynktownie wie, że para świeżych, prawidłowo napompowanych opon jest niezbędna. Bez nich przyczepność motocykla jest ograniczona, a przyczepność jest tym, co powstrzymuje jadący motocykl – i Ciebie – przed przewróceniem się. Przyczepność działa jednak w dwie strony – opony przylegają do czegoś tylko wtedy, gdy to samo coś przylega do nich (jeśli chcesz to udowodnić, weź najbardziej lepkie opony szosowe, jakie możesz znaleźć, i przejedź się po mokrej trawie). A rzecz, do której opony najbardziej lubią się przyklejać, nazywa się drogą.
Historia dróg
Drogi zostały wynalezione podczas rewolucji rolniczej 12,000 8000 lat temu, gdy pierwsi ludzie przestali polować i zbierać, a osiedlili się, by żyć w jaskiniach. Wytyczenie drogi między własną jaskinią a jaskinią sąsiada znacznie ułatwiało wpadanie na obiad lub zakupy. Te wczesne szlaki dobrze sprawdzały się podczas pieszych wędrówek, a wraz z wprowadzeniem hodowli zwierząt około 4000 r. p.n.e. stopniowo je poszerzano, aby zrobić miejsce dla zwierząt gospodarskich. Ale kiedy około XNUMX r. p.n.e. opracowano koło jako środek transportu, musiały powstać również drogi.
Najwcześniejsze drogi gruntowe były po prostu ścieżkami wykorytowanymi aż po wierzchnią warstwę gleby. Wkrótce zaczęto używać różnych materiałów do wzmacniania dróg – drewna, żwiru, kamiennych płyt – ale poza kilkoma godnymi uwagi wyjątkami, takimi jak 50-kilometrowa brukowana droga zbudowana przez Minojczyków z Krety w 2000 r. p.n.e., dopiero gdy armia rzymska zaczęła maszerować i ciągnąć rydwany po całej Europie, pojawiło się zapotrzebowanie na mocne, niezawodne i odporne na warunki atmosferyczne drogi. Sieć dróg rzymskich obejmowała dziesiątki tysięcy kilometrów, a ich wytrzymałość budowano w kilku warstwach. Zaczynały się od warstwy bazowej z piasku lub lekkiego żwiru, następnie układano większe kamienie (czasami zaprawiane), lżejszą warstwę z mniejszych kamieni lub tłucznia, a na końcu układano górną warstwę z kamiennych bloków. Po obu stronach wykopywano rowy, a górną warstwę wyginano, aby ułatwić odprowadzanie wody, budowano miejsca dla pieszych, a kamienie milowe służyły do oznaczania odległości. Te innowacje są stosowane do dziś.
Kiedy Rzymianie wycofali się, drogi popadły w ruinę (choć wiele tras i wiele konstrukcji zachowało się do dziś). Bez spójnej siły, która mogłaby je utrzymać, dopiero w XVIII wieku w Europie ponownie rozpoczęto systematyczną budowę dróg. Na Bliskim Wschodzie imperium arabskie zaczęło używać lepkiej substancji wiążącej, pozyskiwanej z ropy naftowej, do wiązania i uszczelniania wierzchniej warstwy najbardziej prestiżowych dróg. Substancja ta nosiła nazwę smoły.
Na początku XIX wieku Szkot John McAdam opracował tańszą i szybszą technikę budowy dróg, która nie wymagała już stosowania dużych warstw kamienia, ale polegała na zagęszczaniu istniejącego podłoża i dokładnym kontrolowaniu wielkości kamieni, aby zachować spójność nawierzchni. Metoda ta była popularna do czasu wynalezienia pojazdów mechanicznych na początku XX wieku, kiedy to większe prędkości spowodowały, że pył i zużycie stały się problemem. Rozwiązano go, rozprowadzając na powierzchni drogi roztopioną smołę zmieszaną z piaskiem, aby uszczelnić górną warstwę. Tak narodził się asfalt.
Co jest w nowoczesnej drodze?
Smołę od dawna zastępuje bitum (lub asfalt), również produkt uboczny rafinacji ropy naftowej, ponieważ jest on bardziej stabilny w szerszym zakresie temperatur i łatwiejszy w obróbce.
Podstawowe składniki nowoczesnej drogi asfaltowej (zwanej również asfaltem lub nawierzchnią) to tylko kilka głównych materiałów: kruszywo (cząstki kamienne, zazwyczaj żwir lub granit) zmieszane z lepiszczem bitumicznym oraz wypełniacze. Istnieje wiele mieszanek, wariantów i klas, modyfikowanych przez dodawanie substancji chemicznych (polimerów, włókien, wosków, zeolitów i emulsji) w celu dostosowania ich do konkretnych warunków pogodowych i drogowych panujących w kraju lub miejscu, w którym będą wykorzystywane.
W praktyce oznacza to, że istnieją dosłownie tysiące możliwych „receptur” tego, co uważamy za warstwy asfaltu na drodze i w drodze. Jednak na ogół warstwy te składają się, od góry do dołu, z czegoś takiego:
• Warstwa ścieralna –wierzchnia warstwa, po której jeździmy. Musi być odporna na hałas i poślizg, wytrzymała na koleinowanie, pękanie i zużycie w każdych warunkach pogodowych. Zazwyczaj jest ona wykonana z mieszanki HRA (asfalt walcowany na gorąco), która stanowi mieszaninę około 6-8% asfaltu z np. granitowymi lub żwirowymi fragmentami o maksymalnej wielkości 14 mm. Grubość warstwy wynosi zazwyczaj około 30-50 mm.
• Warstwa wiążąca – warstwa ta, również wykonana z HRA, zapewnia stabilność strukturalną, zwłaszcza na drogach wiejskich, gdzie nie ma możliwości zastosowania niższych warstw strukturalnych. Wykonana z podobnych materiałów jak warstwa ścieralna, zmieszanych w różnych proporcjach z kruszywem o większym rozmiarze, około 20 mm. Zazwyczaj grubość warstwy wynosi od 60 do 90 mm.
• Podbudowa – ponownie wykonana z HRA i przeznaczona do stabilizacji konstrukcji na drogach głównych, transportowych i przemysłowych oraz autostradach. Wielkość kruszywa jest jeszcze większa, zwykle do 35 mm. Grubość warstwy wynosi zazwyczaj od 90 do 130 mm.
• Podbudowa dolna – jest to główna podbudowa drogi. Zazwyczaj składa się z kruszywa niezwiązanego (granitu lub wapienia), a specyfikacja i grubość warstwy zależy od kategorii drogi i warunków gruntowych, ale często wynosi około 350 mm.
• Warstwa przykrywająca – podobna do podbudowy, ale często jest to materiał o niższych parametrach. Zazwyczaj grubość wynosi od 150 do 350 mm.
• Geowłóknina przepuszczalna mata wykonana z tkaniny syntetycznej, która zapobiega łączeniu się warstw znajdujących się nad nią z podłożem.
• PodłożePodbudowa – jest to naturalna warstwa denna, która jest mierzona pod kątem nośności i stabilności, a następnie konsolidowana i zagęszczana.
Jaka jest różnica między typami dróg?
Budowa drogi zależy od warunków glebowych panujących na danym obszarze, przewidywanej częstotliwości użytkowania (mierzonej w milionach standardowych osi), zakresu pojazdów, które będą z niej korzystać (oczywiście większe pojazdy, takie jak samochody ciężarowe, autobusy itp. będą obciążać drogę bardziej niż samochody osobowe i rowery), projektowanego okresu eksploatacji (w Europie zazwyczaj 40 lat) i wreszcie kosztów budowy.
Drogi są zwykle dzielone na:
• niesklasyfikowane (wiejskie/mieszkalne)
• miejskie lub przemysłowe
• drogi główne (trasy główne)
• drogi boczne (trasy niższej kategorii)
• drogi krajowe i autostrady
Droga główna lub autostrada jest budowana w najwyższym możliwym standardzie i kosztuje najwięcej. Główne trasy również mogą być budowane według podobnych standardów i często są utrzymywane przez instytucję krajową, a nie przez samorządy lokalne. Drogi niebędące drogami głównymi, drogi boczne i niżej położone są pod opieką lokalnych władz autostradowych. Ze względu na ich mniejsze wykorzystanie, są one projektowane i utrzymywane według niższych i tańszych standardów. W przypadku wszystkich dróg rodzaj i prędkość ruchu określają także, jaka nawierzchnia będzie najlepsza pod względem odporności na poślizg. Drogi główne i autostrady otrzymają lepszy produkt i nawierzchnię o podwyższonej odporności na poślizg, ale mniejsze drogi mogą wymagać takiej nawierzchni, jeśli wymagają tego warunki (czarne punkty wypadków, dojazd do przejść dla pieszych, wjazdy na ronda lub przed szkołami, bardzo ostre zakręty itp.).
Koszt odgrywa główną rolę w określaniu specyfikacji drogi. Jest całkowicie możliwe zbudowanie dróg, które nigdy się nie zużyją, nie będą miały dziur w jezdni i nie będą wymagały konserwacji przez całe życie. Jednak ze względu na koszty materiałów i skalę prac inżynieryjnych jest to niepraktyczne.
Dlaczego nie wszystkie drogi mogą mieć nawierzchnią jak tory wyścigowe?
Shell Cariphalte Racetrack to asfalt ze zmodyfikowanym lepiszczem bitumicznym stosowany w miejscach o wysokich parametrach, takich jak tory wyścigowe. Wiele torów MotoGP (ale nie Silverstone) używa tego materiału. Jest on bardzo sztywny i odporny na naprężenia, pękanie (czyli ogólne zużycie nawierzchni) oraz odkształcenia. Zapewnia także bardzo wysoką przyczepność. Powód, dla którego nie stosuje się jej na drogach, jest prosty: jej specjalistyczna zawartość i specyficzne wymagania konstrukcyjne oznaczają, że kosztuje ona wiele, wiele razy więcej niż zwykła droga – a szczerze mówiąc, większość pojazdów nie wymaga takich osiągów.
Jak długo trwa budowa drogi i ile to kosztuje?
Jak długo trwa budowa drogi? Zależy to od typu i wielkości drogi, dlatego może wynosić od kilku miesięcy do trzech lat. Podczas budowy regularnie przeprowadza się testy, aby upewnić się, że materiały są zgodne ze specyfikacją i spełniają wymagania. Po jej zakończeniu klient (władze lokalne lub krajowe) zwykle wstrzymuje na rok wypłatę pewnego procentu kosztów. Jest to tak zwany „okres poprawek usterek” i stanowi rodzaj gwarancji na naprawę drogi.
Koszt budowy drogi zależy także od jej kategorii i może wynosić od 1300 euro do 11,000 20 euro za metr, a nawet więcej. Oczywiście również liczba pracowników zależy od rodzaju drogi i wykonawcy. Przy budowie drogi o małym znaczeniu zaangażowanych jest około XNUMX pracowników, ale przy budowie autostrady liczba ta może wzrosnąć do kilkuset – a niektóre roboty są tak duże, że na miejscu może mieszkać cała wspólnota Porta-cabins.
Ile jest rodzajów powierzchni?
Tysiące, a tyle samo firm je produkujących. Istnieją normy, którym muszą one odpowiadać podczas stosowania, a także normy dotyczące rodzaju, wielkości i proporcji stosowanego kruszywa, ale producenci stosują różne dodatki i inne związki, aby stworzyć swoje specyficzne mieszanki.
Shell Grip to popularny rodzaj nawierzchni o wysokiej przyczepności, o którym wielu z nas mogło słyszeć. Zazwyczaj kojarzymy ją z piaszczystą, fakturowaną nawierzchnią na dojazdach do rond lub stosowaną na ostrych zakrętach. Jest to materiał antypoślizgowy o wysokim współczynniku tarcia, w którym zastosowano kruszywo z kalcynowanego boksytu oraz żywicę epoksydową lub poliuretanową, dzięki czemu uzyskano współczynnik odporności na poślizg (SRV) wynoszący 70+. Odporność na poślizg jest mierzona za pomocą specjalnego urządzenia zwanego SCRIM (Sideways Force Co-efficient Routine Investigation Machine) - jest to specjalne koło testowe, nachylone pod kątem 20 stopni, ciągnięte za samochodem z prędkością 50 km/h.
Jednak Shell Grip, tak jak i wiele innych podobnych powłok powierzchniowych, jest droga. Ponownie, wszystko sprowadza się do wyważenia proporcji między rodzajem zastosowania, trwałością na drodze i kosztami.
Dlaczego nawierzchnia dróg z fragmentami żwiru?
Jak twierdzą planiści drogowi, jest to rozwiązanie tanie, skuteczne, jeśli chodzi o przedłużenie żywotności nawierzchni, i pod warunkiem, że jeździ się zgodnie z zalecanym ograniczeniem prędkości (zwykle 30 km/h), nie stanowi zagrożenia dla kierowcy ani motocykla. Twierdzą oni, że problemy pojawiają się, gdy ludzie jeżdżą zbyt szybko i wpadają w poślizg na luźnym żwirze lub kamień przebije oponę lub chłodnicę. Albo inny pojazd przyspiesza i wyrzuca spod kół kamienie, rozbijając reflektor lub odpryskując lakier. Ale nie zawsze tak jest; nawet przy małej prędkości motocykl może stracić panowanie – nie mówiąc już o późniejszym czyszczeniu roweru z lepkiego, smolistego asfaltu.
Dlaczego pojawiają się dziury i wyboje?
Dziury w jezdni powstają na skutek przedostawania się wody na drogę. Dobre odwodnienie ma zasadnicze znaczenie dla długowieczności drogi – woda powoduje erozję, korozję (w przypadku soli drogowej) i ogólne niszczenie warstw nawierzchni. Lub, jak to ma miejsce w niektórych krajach, zimowe cykle pogodowe, które obejmują powtarzające się zamarzanie (rozszerzanie), a następnie rozmarzanie (kurczenie), powodują szybkie pękanie i zapadanie się odcinków dróg. A dopóki ruch drogowy odbywa się po tych uszkodzeniach, jest jeszcze gorzej.
Jeśli chodzi o wyboje, to są one spowodowane złymi warunkami glebowymi, korzeniami drzew lub złym projektem i budową drogi, na przykład na wejściach w ostre zakręty, gdzie silne hamowanie dużych pojazdów powoduje falowanie powierzchni drogi, lub powodują zużycie rowków w wyniku wielokrotnego użytkowania. Generalnie jednak, gdy nawierzchnia drogi starzeje się i zużywa, następuje degradacja lepiszcza asfaltowego, co powoduje odsłonięcie kruszywa ściernego, które staje się nadmiernie wypolerowane i śliskie.
