Муниципальное автономное  общеобразовательное учреждение

«Гимназия № 25 города Благовещенска»

Исследовательский проект

«Вот такой ширины, вот такой глубины… Или откуда берутся ямы на дорогах»

г. Благовещенск

2020 г.

Оглавление

Введение        2

Актуальность        3

Основная часть        5

Что такое асфальт?        5

Виды асфальта        5

Преимущества асфальта в современном мире        7

Технология изготовления асфальта        7

Практическая часть        13

Причины, влияющие на образование ям на дорогах        13

Заключение        16

Список использованной литературы        17

Введение

Вопрос «Зачем нужны хорошие дороги?» может показаться странным. Хорошие дороги нужны для безопасного передвижения, для комфорта, для того, чтобы автомобиль прослужил долгое время. Всегда приятно ехать по гладкой дороге без ям и выбоин. Так откуда же берутся ямы на дорогах? Данный вопрос остаётся актуальным в наше время.

Цель проекта: определить, как появляются ямы на дорогах.

Задачи: 

1. Выяснить, что такое асфальт;
2. Узнать, как делают дороги;
3. Установить причины, влияющие на образование ям на дорогах.

Методы исследования:

1. Поисковый. Прочитал литературу, научные статьи и журналы.

2. Практический.

3. Анкетирование.

Гипотеза: на образование ям на дорогах влияют автомашины и природные условия.

Объект исследования: дорожное полотно

Предмет исследования: причины, влияющие на разрушение дорог.

Актуальность

Только ленивый не ругает качество дорог в нашей стране. С наступлением весны асфальт на дорогах «тает», как говорят пешеходы и водители. Люди обеспокоены качеством дорог.

На данный момент создано много различных проектов, которые позволяют отследить качество дорог на территории Российской федерации. Такими проектами являются: «Автострада», сайт показывает актуальное состояние дорог; «Оценим качество дорог!», задачи проекта – оценить работу регионов по исполнению указа президента В.В. Путина об улучшении качества дорожного строительства и многие другие. Все они направлены на улучшение качества дорог.

В своём проекте мы рассмотрим все аспекты, которые могут влиять на появление ям на дорогах.

Основная часть

Что такое асфальт?

Перед тем, как ответить на основной вопрос, мы решили сначала обратиться к словарям и узнать, что же такое асфальт.

По одной версии асфальт - это строительный материал, представляющий собой чёрное смолистое вещество, которое используется для покрытия автомобильных дорог и тротуаров.

По другой версии, асфальтом называют и саму дорогу, покрытую таким материалом.

Асфальт – это смесь минеральных материалов (гравий и песок) и битумов. В недрах Земли он может быть как в жидком, так и в твердом виде. При повышении температуры он размягчается и становится жидким, а при снижении снова застывает. В асфальте находятся углерод и водород, последний, в свою очередь, входит в состав сырой нефти.

Виды асфальта

Различают два вида: натуральный, который лежит залежами почти у самой поверхности земли, и искусственный – его вырабатывают на современных заводах из сырой нефти. Натуральный асфальт отличается высоким содержанием битума – от 60% до 75%, а в нефтяном его всего 13-60%.

Очень интересен тот факт, что на острове Тринидад располагается самое большое «озеро асфальта», оно занимает площадь в сорок гектаров и уходит вглубь больше чем на тридцать метров. При устилании асфальтом улиц Вашингтона – столицы США – большая часть его была взята из Тринидада.

Асфальтовое озеро Пич-Лейк, Тринидад
 

Асфальт используют для покрытия автомобильных дорог, для кровли, для изготовления различных лаков, клеев и замазок, также применяют как электро- и гидроизоляционный материал.

В девятнадцатом веке изначально улицы городов вымащивались камнями. В таких странах, как США, Швейцария, и Франция, с середины девятнадцатого столетья для дорожного покрытия стали использовать битумно-минеральные смеси. Первый литой асфальт на основе нефтяных битумов появился в США в 1876 году. «Пионером» тротуарного покрытия асфальтобетон стал в Париже 30-х годов при устилке и облагораживания Королевского моста, а немного позже и для моста под названием Моран, переброшенном в Лионе через реку Рону.

Дорожные коммуникации развивались очень бурно и требовали новых технологий и видов дорожных покрытий, которые сооружались так же быстро и легко, как и полотна из земли.

Впервые автодорожное полотно было создано индустриальным методом в США в 1892 году, в ширину оно было 3 метра и изготовлено из бетона. А через двенадцать лет дорожные конструкции уже производились при помощи гудронатора, по которому горячий битум свободно стекал.
Первопроходцем массового производства асфальта в России был инженер И.Ф. Буттац. Первым российским заводом, на котором производили этот дорожный материал, стал Сызранский (еще в далеком 1873 году).

Преимущества асфальта в современном мире

Как оказалось, асфальт – это подходящий идеальным образом материал для покрытия дорог, потому что у него масса преимуществ. Со временем он становился все ровнее, что уменьшало шум колес. В отличие от цементобетона, который использовался ранее, асфальтобетон быстро высыхал, твердел, набирал прочность и «разрешал» открывать движение практически сразу. Цементобетону для этого требовалось целых двадцать восемь дней.

В современном мире асфальт широко используется и является самым популярным материалом покрытия различных территорий. Одним из многочисленных преимуществ этого битумного вещества является его пластичность и способность прогибаться, а не ломаться. Это очень важно при создании взлетных полос, так как иногда вес самолета может превышать 140 тонн. Это качество также значимо в создании автомобильных дорог, по которым ездят огромные грузовики, вес которых может быть больше сорока пяти тонн.

Асфальтное покрытие очень практично, оно легко поддается ремонту, замечательно держит любую разметку дороги, хорошо моется и обладает нужной жесткостью для сцепления колес с дорогой.

Современные технологии не стоят на месте и продолжают развиваться. Это касается и асфальтного материала, и методов его покрытия. В список плюсов давно добавлена способность выдерживать большую жару и сильные холода, не боясь перепадов температур.

Технология изготовления асфальта

Рассмотрим более традиционные технологии изготовления асфальтобетонного раствора, принятые Госстандартом.

Подготовка сырья

Изменение в структуре при добавлении минерального наполнителя.

Составляющими компонентами данного материала являются:

• Песок – выступает мелким заполнителем, обеспечивающим разделение нагрузки от дорожного покрытия к почве. Если не подмешивать песок, то вяжущее вещество растечется, а щебень вытеснится на поверхность.
• Заполнитель минерального характера. Под данным составляющим могут выступать перетертые до порошковой консистенции породы: известь, мел либо песчаник. Их функция – заполнить оставшееся свободное пространство. Самый стойкий из них песчаник – выдерживает любые химические реакции, благодаря чему довольно часто применяется около промышленных химзаводов.
• Резина – измельчается до состояния миллиметровой крошки, и только так домешивается к составу. Ее задача – сделать готовый композит гибким, устойчивым к влаге. Асфальтобетонные настилы на резиновой основе намного меньше подвергаются растрескиванию, поэтому не нуждаются в частых ремонтных работах. Однако такое дорожное покрытие стоит колоссальных денег, посему используется исключительно для особо важных автодорожных отрезков с повышенными нагрузками, а также проложенных в сложных районах с агрессивной средой.

К подготовительным работам относят сушку и просев. Заполнители, как правило, приходят на производство во влажном виде. Сохранение этой влаги может нарушить прочностные качества асфальтного настила. Поэтому посредством подогрева до 200 градусов производится сушка минерального сырья.

Перед просеиванием минеральные заполнители поддаются дроблению, затем сортируются по фракциям. При необходимости просушивание может повториться после любой стадии подготовки. Это зависит от типа используемой технологии.

Перемешивание ингредиентов

Горячий асфальтобетон.

По методу изготовления асфальтобетонный композит делят на три вида:

• холодный;
• теплый;
• горячий.

Отличаются эти разновидности друг от друга температурой доведения соединяемых ингредиентов во время приготовления. Производство теплого либо горячего асфальтобетонного раствора осуществляется посредством подмешивания к сильно или умеренно подогретому вяжущему остальных ингредиентов той же температуры. Для холодных смесей нагревается лишь один компонент.

Перемешивание составляющих ингредиентов осуществляется при температурном режиме 160 градусов. Посредством ленточного механического транспортера песок и щебенку ссыпают внутрь общего приемника. Расколачивать раствор можно с заполнителями и битумом совместно. А можно сначала соединить, довести до однородности отдельно щебень с песком.

Во время процесса необходимо постоянно следить за температурой внутри бункера с материалами, чтобы она была всегда одинаковой. После того, как готовый раствор набрал желаемую густоту, его перекладывают внутрь специального контейнера на хранение. Хранится готовая смесь при температуре 150-180 градусов.

Данная емкость способна удерживать теплоту композита до четырех суток. За это время асфальтобетон необходимо доставить заказчику, так как дальше материал начнет терять свои прочностные качества. Дополнительные примеси подсыпаются во время перемешивания основных компонентов. Резиновая крошка подмешивается в уже готовую к использованию, подогретую смесь.

Типы установок по изготовлению асфальтобетона

Заводы по производству асфальтобетона бывают двух типов: циклические, непрерывные. Различаются они процессами перемешивания, дозировкой компонентов, количеством вырабатываемого материала, методами его хранения, а также передвижными способностями.

Циклический механизм

Циклический механизм имеет добавочное техническое оснащение в виде башни и грохота, посредством которого производится сортировка сырья. Дальше материал делится на определенные доли, каждая из которых по отдельности отправляется сушиться внутрь барабана. Подобная производственная методика разрешает запросто модифицировать заданный рецепт композита.

Недостатком такого производственного процесса является стационарность и неподвижность установки, а также малые объемы выходящего продукта. Кроме того, процесс грохотания приводит к проявлению некоторого простаивания сильно разогретых бункеров – или же они пустуют, или отсутствует один из ингредиентов. Таким образом ухудшается качество композита. Это может привести к убыткам. Обычно данный тип производства асфальтобетонной смеси применяется в больших городах.

Непрерывный завод по приготовлению асфальтобетонного композита

Непрерывный завод по приготовлению асфальтобетонного композита славится своей простотой, не нуждается в наличии вышек. Устройство без проблем перевозится, легко устанавливается. Однако и у него есть свои подводные камни. Одним из таких камней считается неимение грохота. Ведь большая часть используемой щебенки нуждается во фракционировании, а без грохота это нереально. Из-за данного недостатка изменяется рецепт, ухудшаются качественные характеристики получившегося продукта.

Некоторые изготовители исправляют этот недостаток посредством доукомплектации оборудования автономным сортировальным устройством, сохраняя при этом рентабельность производственного процесса. Главным положительным моментом здесь является то, что производство осуществляется непрерывно, без остановок, что дает в итоге гораздо больше продукции, а соответственно, и дохода.

Практическая часть

Причины, влияющие на образование ям на дорогах

Изучив теоретическую часть, мы решили провести  опрос среди пешеходов и водителей.

Вопросы:

1. Устраивает ли Вас качество дорог в нашем городе?
2. Как Вы думаете, что является причиной разрушения дорог?

• Природные явления
• Автомобили
• Некачественное покрытие

Было опрошено 30 человек. Результаты показали, что 35% людей удовлетворены качеством дорог в нашем городе. Большая часть опрошенных не удовлетворена качеством дорог.

Результаты второго вопроса показали, что большинство людей считают причиной разрушения автодорог – автомобили. На втором месте некачественное покрытие и на третьем – природные явления.

Далее мы решили отправиться на завод ЗАО «Асфальт» и задать данные вопросы работникам и директору завода.

Мы посмотрели производство. Посмотрели наглядно из чего состоит асфальт. Задали интересующие нас вопросы.

И сделали следующие выводы.

Сложность тут в первую очередь заключается в существенной разнице между летним и зимним периодами (территория страны значительна, вследствие чего климатические условия в разных частях отечества переменчивы). На протяжении года температурный режим по стране может больше ста раз переходить отметку замерзания воды, в связи с чем могут возникать значительные проблемы в строительстве дорог. Вода представляет собой жидкость, которая замерзает в брешах и полостях дороги, после чего происходит разрывание дороги. Вследствие этого разрушается основание дороги.

Кроме переменчивого климата в России оказывает большое влияние на состояние автомобильных дорог состав почвы. Россия является уникальной страной, в которой 86% грунтов являются почвой с примесью глины, либо вовсе глиной. Глина и суглинки отлично аккумулируют влагу, при этом на отдачу влаги данный природный материал плох.

Результатом этому служит подъем подпочвенных вод по пустотам почвы под дорожное полотно. Затем происходит замерзание воды, и впоследствии разрыв дороги. В среде специалистов данный эффект получил название «морозного пучения». Следствием подобному явлению служит растрескивание дорожного покрытия.

Весной происходит обратный эффект, при котором верхний слой почвы под плотном дороги размораживается, напитывается водой, так как в зимнее время года лёд наделал пустот, вследствие чего теряется несущая способность. По этой самой причине тяжелым процессом оказывается строительство дороги в условиях вечной мерзлоты.

76% автомобильных дорог предусматривают транспортировку грузовых автомобилей с нагрузкой на ось не более 6 т. Стоит отметить, что современные автобусы и автомобили имеют нагрузку, которая может достигать 10 тонн. Владельцы грузового и пассажирского автотранспорта нередко превышают допустимую норму нагрузки, тем самым подвергая дорожное полотно испытаниям.

Таким образом, мы на дорогах появляются из-за природных явлений и из-за нарушений эксплуатации автомобилей.

Заключение

В результате проделанной работы мы выяснили, что в современном мире асфальт широко используется и является самым популярным материалом покрытия различных территорий. Одним из многочисленных преимуществ этого битумного вещества является его пластичность и способность прогибаться, а не ломаться. Это очень важно при создании взлетных полос, так как иногда вес самолета может превышать 140 тонн. Это качество также значимо в создании автомобильных дорог, по которым ездят огромные грузовики, вес которых может быть больше сорока пяти тонн.

Асфальтное легко поддается ремонту, замечательно держит любую разметку дороги, хорошо моется и обладает нужной жесткостью для сцепления колес с дорогой.

Но, к сожалению, не всегда асфальт выдерживает перепады температур, а так же люди зачастую сами виноваты в разрушении полотна, так, владельцы грузового и пассажирского автотранспорта нередко превышают допустимую норму нагрузки, тем самым подвергая дорожное полотно испытаниям.

А так же, мы решили выяснить, ждут ли изменения жителей города Благовещенска, в отношении улучшения качества дорог. И вот, что нам удалось узнать: до конца октября 2020 года в рамках национального проекта «Безопасные и качественные автомобильные дороги» в Благовещенске отремонтируют три масштабных участка улично-дорожной сети: улицу Калинина от Краснофлотской до Тенистой, Воронкова от Игнатьевского шоссе до Тепличной и путепровод на Загородной – Северной.

Надеемся, что в скором будущем, на вопрос «Устраивает ли Вас качество дорог в нашем городе?», жители Благовещенска будут без сомнения отвечать «Да».

Таким образом, мы считаем, что цель исследования достигнута, задачи решены.

Список использованной литературы

1. Толковый словарь русского языка под редакцией Д. В. Дмитриева.

2. https://www.ampravda.ru/2019/12/31/093131.html

3. http://stroyres.net/vyazhushhie-materialy/organicheskie/asfalt/sostav-i-proizvodstvo.html

4. http://www.letopis.info/themes/roads/kak_pojavilsja_asfalt.html