Жол төсеме материалдары және технологиялары

Кіріспе

жол төсемі материалдары берік материалмен жабылған жол

Жол төсемі (британдық ағылшын тілінде) немесе жабын (солтүстік американдық ағылшын тілінде) – көлік құралдарының немесе жаяу жүргіншілердің қозғалысын қамтамасыз етуге арналған аумаққа төселген берік беттік материал. Бұрын қиыршық тас, макадам, хоггин, мозаика тас және гранит тастар кеңінен қолданылған, бірақ олардың көп бөлігі асфальт немесе бетонмен алмастырылды, олар тығыздалған негізгі қабатқа төселеді. Асфальт қоспалары 20 ғасырдың басынан бері жол төсеу құрылысында қолданылып келеді және екі түрі бар: металлданған (қатты жабынмен) және металлданбаған жолдар. Металлданған жолдар көлік жүгін көтеруге арналған, сондықтан көбінесе жиі пайдаланылатын жолдарда жасалады. Металлданбаған жолдар, сондай-ақ қиыршық тас жолдар немесе топырақ жолдар деп те аталады, бұзық және аз салмақты жүк көтере алады. Жол төсемдері көлік қозғалысын бағыттау үшін жиі белгіленеді. Бүгінде, су тасқынын болдырмау үшін төмен әсер ететін жолдар мен жаяу жүргіншілер жолдары үшін су өткізгіш жабын әдістері қолданыла бастады. Жол төсемдері АҚШ және Канада сияқты жол көлігіне көп тәуелді елдер үшін өте маңызды. Сондықтан, жол төсемдерінің әртүрлі түрлерінің қызмет ету мерзімін оңтайландыру үшін Ұзақ мерзімді жол төсемінің тиімділігі сияқты зерттеу жобалары іске қосылды. Құрылыста жол төсемі – бұл сыртқы еден немесе беттік жабын. Жабын материалдарына асфальт, бетон, тас, жасанды тас, кірпіш, плитка және кейде ағаш кіреді. Ландшафт сәулетінде жол төсемдері – бұл жасанды ортаның бөлігі және тротуарларда, жол төсемдерінде, террасаларда, аулаларда және т.б. қолданылады. "Жол төсемі" термині латынша "pavimentum" сөзінен шыққан, яғни ескі француз тіліндегі "paviment" сөзінен, "жаяу жүруге арналған еден" деген мағынаны білдіреді. "Жаяу жүруге арналған еден" мағынасы ағылшын тіліне енгенге дейін қолданыстан шығып кеткен. Қиыршық тас түріндегі жол төсемі анатомиялық жағынан қазіргі адам пайда болғанға дейін бар болған. Римдіктер мозаика сияқты өрнектермен төселген жол төсемдерін жиі қолданған. Жол төсемінің жүк көтеру қабілетін және қызмет ету мерзімін жол төсемінің негізгі және төменгі қабаттарындағы ылғалдылықты азайту үшін ашық каналдар немесе жабық дренаждарды орнату арқылы айтарлықтай арттыруға болады.

A road surface (British English) or pavement (North American English) is the durable surface material laid down on an area intended to sustain vehicular or foot traffic, such as a road or walkway. In the past, gravel road surfaces, macadam, hoggin, cobblestone and granite setts were extensively used, but these have mostly been replaced by asphalt or concrete laid on a compacted base course. Asphalt mixtures have been used in pavement construction since the beginning of the 20th century and are of two types: metalled (hard surfaced) and unmetalled roads. Metalled roadways are made to sustain vehicular load and so are usually made on frequently used roads. Unmetalled roads, also known as gravel roads or dirt roads, are rough and can sustain less weight. Road surfaces are frequently marked to guide traffic. Today, permeable paving methods are beginning to be used for low impact roadways and walkways to prevent flooding. Pavements are crucial to countries such as United States and Canada, which heavily depend on road transportation. Therefore, research projects such as Long Term Pavement Performance have been launched to optimize the life cycle of different road surfaces. Pavement, in construction, is an outdoor floor or superficial surface covering. Paving materials include asphalt, concrete, stones such as flagstone, cobblestone, and setts, artificial stone, bricks, tiles, and sometimes wood. In landscape architecture, pavements are part of the hardscape and are used on sidewalks, road surfaces, patios, courtyards, etc. The term pavement comes from Latin pavimentum, meaning a floor beaten or rammed down, through Old French pavement. The meaning of a beaten down floor was obsolete before the word entered English. Pavement, in the form of beaten gravel, dates back before the emergence of anatomically modern humans. Pavement laid in patterns like mosaics were commonly used by the Romans. The bearing capacity and service life of a pavement can be raised dramatically by arranging good drainage by an open ditch or covered drains to reduce moisture content in the pavements subbase and subgrade.

Даму

Дөңгелекті көліктер жақсы жолдарға қажеттілік тудырды. Жалпы, табиғи материалдар бір мезгілде жұмсақ болу арқылы жақсы қалыптасқан беттер жасауға және дөңгелекті көліктерді, әсіресе ылғал болғанда, ұстап тұру үшін жеткілікті берік болуға шамасы келмейді. Қалалық жерлерде тас төселген көшелер салу пайдалы болды, шын мәнінде, б.з.б. 4000 жылы Ур қаласында алғашқы төселген көшелер салынған. Б.з.б. 3300 жылы Англияның Гластонбери қаласында жіптерден жасалған жолдар, ал шамамен сол уақытта Үндістан субконтинентіндегі Инд өркениетінде кірпішпен қаланған жолдар салынды. Металлургияның жетілуінің арқасында б.з.б. 2000 жылға қарай Таяу Шығыс пен Грекияда тас кесу құралдары қолжетімді болды, бұл жергілікті көшелерді төсеуге мүмкіндік берді. Айта кетерлігі, б.з.б. 2000 шамасында минойлықтар Солтүстік Криттегі Кноссостан таулар арқылы Гортин мен Лебенаға дейін – аралдың оңтүстік жағалауындағы портқа дейін 50 шақырымдық төселген жол салды. Бұл жолда жақтарында су ағызу арналары, саз гипсімен байланыстырылған құмтас блоктарынан жасалған 200 мм қалың төсем, үстінен базальт тақталар жабылған және бөлек иықтары болған. Бұл жол римдік кез келген жолдан жақсырақ деп санауға болады. Римдік жолдар қарапайым жіптерден жасалған жолдардан бастап, судың топыраққа сіңбеуі үшін, тастар мен қиыршықтардың арасынан ағып шығуына мүмкіндік беретін, терең қиыршық төсеніштері бар төселген жолдарға дейін әртүрлі болды. Римдіктердің әдістерін қайта ашуға әрекеттер жасалғанмен, 18 ғасырға дейін жол салуда көптеген пайдалы жаңалықтар болған жоқ. Индустриялық революция кезінде пайда болған алғашқы кәсіби жол салушы Джон Меткалф болды, ол 1765 жылдан бастап, негізінен Англияның солтүстігінде 180 мильге (290 км) жуық автокөлік жолын салдырды, парламент Кнаресборо аймағында жол ақысы төленетін жолдарды салу үшін автокөлік жолы трестерін құруға рұқсат бергеннен кейін. Пьер Мари Жером Тресаге Франциядағы жол құрылысына алғашқы ғылыми көзқарасты Меткалфпен бірге енгізген деп есептеледі. Ол 1775 жылы өзінің әдісі туралы меморандум жазды, ол Францияда кең таралған практикаға айналды. Бұл үлкен тастардың қабатынан, одан кіші шағылдың қабатынан тұрды. 18-шы ғасырдың соңы мен 19-шы ғасырдың басында жаңа жолдар салу әдістерін екі британдық инженер – Томас Телфорд пен Джон Луддон МакАдам ұсынды. Телфордтың жол салу әдісі үлкен траншея қазуды және оның ішінде ауыр тастан іргетас орнатуды қамтыды. Ол жолдарын ортасынан төмен қарай еңкейтіп, судың ағып кетуін қамтамасыз етті, бұл Тресаге жұмысына қарағанда үлкен жетістік болды. Оның жолдарының беті бұзылған тастан жасалған. МакАдам топырақ пен тас қоспасынан (макадам) арзан төсем материалдарын жасады. Оның жол салу әдісі Телфордтыкінен қарапайым болғанымен, жолдарды қорғауда тиімдірек болды: ол қалың тас іргетастардың қажеті жоқ екенін анықтады және топырақ жолды және оның үстіндегі қозғалысты, егер ол су мен тозудан қорғайтын жол қабатымен жабылған болса, қолдай алатынын мәлімдеді. Тастардың мөлшері МакАдамның жол салу теориясының маңызды бөлігі болды. Қазіргі асфальтқа британдық инженер-құрылысшы Эдгар Пурнелл Хули патент алды, ол жолға төгілген қайыңның шаң-тозаңды төмендетіп, тегіс бет жасағанын байқады. Ол 1901 жылы асфальтқа патент алды. Хулидің 1901 жылғы асфальтқа патенті қайың мен қоспаны механикалық түрде араластыруды және содан кейін қоспаны бу ролигімен тығыздауды қамтыды. Қайыңға портланд цементінің, шайырының және битумның аз мөлшері қосылды.

Wheeled transport created the need for better roads. Generally, natural materials cannot be both soft enough to form well graded surfaces and strong enough to bear wheeled vehicles, especially when wet, and stay intact. In urban areas it began to be worthwhile to build stone paved streets and, in fact, the first paved streets appear to have been built in Ur in 4000 BC. Corduroy roads were built in Glastonbury, England in 3300 BC, and brick paved roads were built in the Indus Valley Civilisation on the Indian subcontinent from around the same time. Improvements in metallurgy meant that by 2000 BC stone cutting tools were generally available in the Middle East and Greece allowing local streets to be paved. Notably, in about 2000 BC, the Minoans built a 50 km paved road from Knossos in northern Crete through the mountains to Gortyn and Lebena, a port on the south coast of the island, which had side drains, a 200 mm thick pavement of sandstone blocks bound with clay gypsum mortar, covered by a layer of basaltic flagstones and had separate shoulders. This road could be considered superior to any Roman road. Roman roads varied from simple corduroy roads to paved roads using deep roadbeds of tamped rubble as an underlying layer to ensure that they kept dry, as the water would flow out from between the stones and fragments of rubble, instead of becoming mud in clay soils. Although there were attempts to rediscover Roman methods, there was little useful innovation in road building before the 18th century. The first professional road builder to emerge during the Industrial Revolution was John Metcalf, who constructed about 180 mile (290 km) of turnpike road, mainly in the north of England, from 1765, when Parliament passed an act authorising the creation of turnpike trusts to build toll funded roads in the Knaresborough area. Pierre Marie Jérôme Trésaguet is widely credited with establishing the first scientific approach to road building in France at the same time as Metcalf. He wrote a memorandum on his method in 1775, which became general practice in France. It involved a layer of large rocks, covered by a layer of smaller gravel. By the late 18th and early 19th centuries, new methods of highway construction had been pioneered by the work of two British engineers: Thomas Telford and John Loudon McAdam. Telford's method of road building involved the digging of a large trench in which a foundation of heavy rock was set. He designed his roads so that they sloped downwards from the centre, allowing drainage to take place, a major improvement on the work of Trésaguet. The surface of his roads consisted of broken stone. McAdam developed an inexpensive paving material of soil and stone aggregate (known as macadam). His road building method was simpler than Telford's, yet more effective at protecting roadways: he discovered that massive foundations of rock upon rock were unnecessary, and asserted that native soil alone would support the road and traffic upon it, as long as it was covered by a road crust that would protect the soil underneath from water and wear. Size of stones was central to McAdam's road building theory. The lower road thickness was restricted to stones no larger than
Modern tarmac was patented by British civil engineer Edgar Purnell Hooley, who noticed that spilled tar on the roadway kept the dust down and created a smooth surface. He took out a patent in 1901 for tarmac. Hooley's 1901 patent for tarmac involved mechanically mixing tar and aggregate prior to lay down, and then compacting the mixture with a steamroller. The tar was modified by adding small amounts of Portland cement, resin, and pitch.

Асфальт

Асфальт (әсіресе, асфальт бетон), кейде иілгіш жамылғы деп аталады, себебі оның тұтқырлығы жүктемені тарату кезінде шағын деформацияларға алып келеді және 1920 жылдан бері кеңінен қолданылып келеді. Битум байланыстырғышының тұтқырлығы асфальт бетонның маңызды пластикалық деформацияға төзуіне мүмкіндік береді, бірақ уақыт өте келе қайталама жүктемеден туындайтын шаршау ең көп кездесетін сәтсіздік механизмі болып табылады. Көптеген асфальт жамылғылары қиыршық тас негізге төселеді, ол әдетте асфальт қабатынан кем болмайды, бірақ кейбір «толық тереңдікті» асфальт жамылғылары тікелей жергілікті негізге төселеді. Өте жұмсақ немесе кеңейетін негіздерде, мысалы, саз немесе торф болған жағдайда, қалың қиыршық тас негіздері немесе портланд цементі немесе әкпен негізді тұрақтандыру қажет болуы мүмкін. Бұл мақсатта полипропилен және полиэстер геосинтетикалық материалдары қолданылады, ал кейбір солтүстік елдерде негізге мұздың енуін кешіктіру және азайту үшін полистирол тақталарының қабаты қолданылады. Асфальт қолданылатын температураға байланысты ыстық қоспа, жылы қоспа, жартылай жылы қоспа немесе суық қоспа болып жіктеледі. Ыстық қоспалы асфальт 150 °C (302 °F) жоғары температурада еркін қозғалатын жабынмен қолданылады. Жылы қоспалы асфальт төмен температурада қолданылады, бұл энергия тұтынуын және ұшпалы органикалық қосылыстардың шығарылуын азайтады. Суық қоспалы асфальт көбінесе ауылдық аймақтардағы аз қозғалысты жолдарда қолданылады, онда ыстық асфальт асфальт зауытынан құрылыс алаңына дейінгі ұзақ сапарда тым тез суынып кетеді. Асфальт бетон жамылғысы әдетте жоғары қозғалысты магистральдар үшін салынады, онда күндізгі орташа көлік жүктемесі 1200 машинадан астам болады. Шиналарды кәдеге жаратудың және полигондардағы өрт қаупін азайтудың мүмкіндігі ретінде резеңкеленген асфальт, қоңыраудан еріген циклдерде тоңазыту жиілігі жоғары болып шықты, себебі резеңке емес компоненттердің біртекті емес кеңеюі мен жиырылуы байқалады. Резеңкеленген асфальтты қолдану температураға сезімтал және көптеген жерлерде оны жылдың белгілі бір уақытында ғана қолдануға болады. Резеңкеленген асфальттың ұзақ мерзімді акустикалық пайдасы туралы зерттеулердің нәтижелері нақты емес. Резеңкеленген асфальтты бастапқы қолдану дөңгелектен шығатын шуды 3–5 децибелге (дБ) дейін азайтуы мүмкін, бірақ бұл жол қозғалысы шуының басқа компоненттерімен біріктірілгенде, жалпы шу деңгейінің 1–3 дБ ғана төмендеуіне әкеледі. Дәстүрлі пассивті шуды азайту шараларымен (мысалы, шу қабырғалары және топырақ үйірмелері) салыстырғанда, резеңкеленген асфальт әдетте әлдеқайда жоғары құнмен ұзаққа соқпайтын және аз акустикалық пайда әкеледі.

Asphalt (specifically, asphalt concrete), sometimes called flexible pavement since its viscosity causes minute deformations as it distributes loads, has been widely used since the 1920s. The viscous nature of the bitumen binder allows asphalt concrete to sustain significant plastic deformation, although fatigue from repeated loading over time is the most common failure mechanism. Most asphalt surfaces are laid on a gravel base, which is generally at least as thick as the asphalt layer, although some 'full depth' asphalt surfaces are laid directly on the native subgrade. In areas with very soft or expansive subgrades such as clay or peat, thick gravel bases or stabilization of the subgrade with Portland cement or lime may be required. Polypropylene and polyester geosynthetics are also used for this purpose, and in some northern countries a layer of polystyrene boards are used to delay and minimize frost penetration into the subgrade. Depending on the temperature at which it is applied, asphalt is categorized as hot mix, warm mix, half warm mix, or cold mix. Hot mix asphalt is applied at temperatures over 150 °C (302 °F) with a free floating screed. Warm mix asphalt is applied at temperatures of , resulting in reduced energy usage and emissions of volatile organic compounds. Cold mix asphalt is often used on lower volume rural roads, where hot mix asphalt would cool too much on the long trip from the asphalt plant to the construction site. An asphalt concrete surface will generally be constructed for high volume primary highways having an average annual daily traffic load greater than 1,200 vehicles per day. While a potential use for tires that would otherwise fill landfills and present a fire hazard, rubberized asphalt has shown greater incidence of wear in freeze thaw cycles in temperate zones because of the non homogeneous expansion and contraction with non rubber components. The application of rubberized asphalt is more temperature sensitive and in many locations can only be applied at certain times of the year. Study results of the long term acoustic benefits of rubberized asphalt are inconclusive. Initial application of rubberized asphalt may provide a reduction of 3–5 decibels (dB) in tire pavement source noise emissions; however, this translates to only 1–3 dB in total traffic noise reduction when combined with the other components of traffic noise. Compared to traditional passive attenuating measures (e. g., noise walls and earth berms), rubberized asphalt provides shorter lasting and lesser acoustic benefits at typically much greater expense.

Бетон

Бетон беттері (әсіресе, Портленд цементінен жасалған бетон) Портленд цементі, ірі ұсатылған тас, құм және судың бетон қоспасын қолдану арқылы жасалады. Көптеген қазіргі қоспалар жұмыс істеуге қолайлылықты арттыру, қажетті су мөлшерін азайту, зиянды химиялық реакцияларды жеңілдету және басқа да пайдалы мақсаттар үшін әртүрлі қоспаларды қамтиды. Көп жағдайда Портленд цементінің орнына ұшқыш күл сияқты материалдар қосылады. Бұл бетонның құнын төмендетіп, оның физикалық қасиеттерін жақсартады. Материал жаңадан араластырылған қоспаға қолданылады және ішкі бөлігін тығыздау және цемент қоспасының бір бөлігін бетке шығару үшін механикалық түрде өңделеді, нәтижесінде тегіс, тығыз және бал арасы сияқты қуыстардан бос бет пайда болады. Су қоспаның гидратация деп аталатын химиялық реакцияда молекулалық деңгейде бірігуіне мүмкіндік береді. Бетон беттері үш негізгі типке бөлінеді: біріктірілген тегіс (JPCP), біріктірілген арматуралы (JRCP) және үздіксіз арматуралы (CRCP). Әр типтің ерекшеленетін жалғыз факторы – жарықтардың пайда болуын бақылауға арналған біріктіру жүйесі. Бетон жолдардың маңызды артықшылықтарының бірі – олар әдетте асфальт жолдарға қарағанда мықтырақ және ұзақ қызмет етеді. Бетіне сырғанауға қарсы жақсырақ болуын қамтамасыз ету үшін жолақтар жасауға болады. Бетон жолдар отын тұтыну тұрғысынан тиімді, жарықты жақсырақ шағылыстырады және басқа төсеме материалдарына қарағанда ұзаққа созылады, бірақ олардың нарықтағы үлесі басқа төсеме шешімдеріне қарағанда әлдеқайда төмен. Қазіргі заманғы төсеу және жобалау әдістері бетон төсеудің экономикасын өзгертті, сондықтан жақсы жобаланған және орнатылған бетон төсеме бастапқы құны бойынша арзан және қызмет ету мерзімі ішінде айтарлықтай тиімді болады. Тағы бір маңызды артықшылығы – су өткізбейтін бетонды пайдалану мүмкіндігі, бұл жолдың жанында суды ағызу жүйесін орнату қажеттілігін жояды және жаңбыр суын ағызу үшін жолдың сәл еңісті болуын талап етпейді. Жаңбыр суын ағызудан аулақ болу үшін ағынды суды пайдалану электр энергиясын үнемдеуге мүмкіндік береді (әйтпесе су тарату жүйесінде көбірек сорғылар қажет болар еді) және жаңбыр суы ластанбайды, өйткені ол ластанған сумен араласпайды, керісінше, бірден жерге сіңіріледі. Бұрынғы кемшілік – жоғары бастапқы құн және салыстырмалы түрде ұзақ құрылыс уақыты. Алайда, бұл құн төсеменің ұзақ қызмет ету мерзімі және битумның жоғары құны есебінен өтелуі мүмкін. Бетон төсемелерді алмасты ұнтақтау, довелдерді қайта орнату, біріктірулер мен жарықтарды герметтеу, тігістер салу және т.б. сияқты бетон төсемесін қалпына келтіру деп аталатын әдістер арқылы уақыт өте келе күтіп ұстауға болады. Алмазды ұнтақтау ескі бетон төсемелерінде шуды азайтуға және сырғанауға қарсы қасиеттерді жақсартуға да көмектеседі. АҚШ-та бетонмен төселген алғашқы көше 1893 жылы Огайо штатының Беллефонтейн қаласындағы Корт даңғылы болды. АҚШ-тағы алғашқы бетонды жол 1909 жылы Мичиган штатының Детройт қаласындағы Вудвард даңғылында салынды. Осы алғашқы тәжірибелерден кейін, 1913 жылдың қазан айында құрылған және автомобильдер үшін АҚШ-тың алғашқы шығыс-батыс трансконтиненталдық тас жолын құруды қадағалауға арналған Линкольн тас жолы қауымдастығы 1914 жылдан бастап Иллинойс штатының Мальтасының батысында, ал 1922 және 1923 жылдары Индиана штатының Лейк округінде Линкольн тас жолы үшін арнайы бетонмен төселген жолдың "тұқымдық мильдарын" құруға кірісті. Бетон жолдар шиналардың жарықтар мен кеңею буындарына тиген кезде туындайтын шудың нәтижесінде асфальттан көбірек шу шығаруы мүмкін. Біркелкі өлшемді бірнеше плитадан тұратын бетон төсемі көлік құралының дөңгелектері әр кеңею буынынан өткен сайын үнемі дыбыс пен діріл тудырады. Бұл монотонды дыбыстар мен дірілдер ұзақ сапар кезінде жүргізушіде шаршау немесе гипноз сезімін тудыруы мүмкін.

Concrete surfaces (specifically, Portland cement concrete) are created using a concrete mix of Portland cement, coarse aggregate, sand, and water. In virtually all modern mixes there will also be various admixtures added to increase workability, reduce the required amount of water, mitigate harmful chemical reactions, and for other beneficial purposes. In many cases there will also be Portland cement substitutes added, such as fly ash. This can reduce the cost of the concrete and improve its physical properties. The material is applied in a freshly mixed slurry and worked mechanically to compact the interior and force some of the cement slurry to the surface to produce a smoother, denser surface free from honeycombing. The water allows the mix to combine molecularly in a chemical reaction called hydration. Concrete surfaces have been classified into three common types: jointed plain (JPCP), jointed reinforced (JRCP) and continuously reinforced (CRCP). The one item that distinguishes each type is the jointing system used to control crack development. One of the major advantages of concrete pavements is they are typically stronger and more durable than asphalt roadways. The surface can be grooved to provide a durable skid resistant surface. Concrete roads are more economical to drive in terms of fuel consumption, they reflect light better, and they last significantly longer than other paving surfaces; but they have a much smaller market share than other paving solutions. Modern paving methods and design methods have changed the economics of concrete paving so that a well designed and placed concrete pavement will be cheaper in initial cost and significantly cheaper over the life cycle. Another important advantage is that waterproof concrete can be used, which eliminates the need to place storm drains next to the road and reduces the need for a slightly sloped driveway to drain rainwater. Avoiding rainwater discharge by using runoff also means less electricity is needed (otherwise more pumps would be needed in the water distribution system) and rainwater is not polluted because it no longer mixes with polluted water. Rather, it is immediately absorbed by the earth. A previous disadvantage was that they had a higher initial cost and could be more time consuming to construct. This cost can typically be offset through the long life cycle of the pavement and the higher cost of bitumen. Concrete pavement can be maintained over time utilizing a series of methods known as concrete pavement restoration which include diamond grinding, dowel bar retrofits, joint and crack sealing, cross stitching, etc. Diamond grinding is also useful in reducing noise and restoring skid resistance in older concrete pavement. The first street in the United States to be paved with concrete was Court Avenue in Bellefontaine, Ohio in 1893. The first mile of concrete pavement in the United States was on Woodward Avenue in Detroit, Michigan in 1909. Following these pioneering uses, the Lincoln Highway Association, established in October 1913 to oversee the creation of one of the United States' earliest east west transcontinental highways for the automobile, began to establish "seedling miles" of specifically concrete paved roadbed in various places in the American Midwest, starting in 1914 west of Malta, Illinois, while using concrete with the specified concrete "ideal section" for the Lincoln Highway in Lake County, Indiana, during 1922 and 1923. Concrete roadways may produce more noise than asphalt from tire noise on cracks and expansion joints. A concrete pavement composed of multiple slabs of uniform size will produce a periodic sound and vibration in each vehicle as its tires pass over each expansion joint. These monotonous repeated sounds and vibrations can cause a fatiguing or hypnotic effect upon the driver over the course of a long journey.

Композиттік асфальт

Композиттік жамылғылар Портланд цемент бетоннан жасалған төменгі қабатты және асфальттан жасалған үстіңгі қабатты біріктіреді. Олар көбінесе жаңа құрылыс емес, қолданыстағы жолдарды жаңарту үшін қолданылады. Асфальт төсемесі кейде зақымдалған бетон үстіне тегіс жамылғыны қалпына келтіру үшін салынады. Бұл әдістің кемшілігі – төменгі бетон плиталар арасындағы біріктірулердің жылулық кеңею мен тарылуы немесе жүк көліктің осінен бетон плиталарының иілуі салдарынан асфальтта рефлективті жарықтар пайда болуы мүмкін. Рефлективті жарықтарды азайту үшін бетонды үзіп-отырғызу, жарып-отырғызу немесе ұсату процесі арқылы бұзуға болады. Жарықтарды бақылау үшін геосинтетикалық материалдарды қолдануға болады. Үзіп-отырғызу және жарып-отырғызу процестерінде бетонды жарылуға итермелеу үшін ауыр салмақ түсіріледі, содан кейін ауыр роликпен алынған бөлшектер суббазаға бекітіледі. Екі процестің басты айырмашылығы – бетонды жамылғыны бұзу үшін қолданылатын жабдық және алынған бөлшектердің мөлшері. Теория бойынша, жиі кездесетін кішкентай жарықтар жылулық стресті сирек кездесетін үлкен біріктірулерге қарағанда кеңірек аумаққа таратады, бұл асфальт жамылғысындағы стресті азайтады. "Ұсату" – бұл ескі, тозған бетонды толығымен бұзу, нәтижесінде ескі жамылғыны жаңа асфальт жолы үшін инертті материалға айналдыру. Ақ жамылғы процесі Портланд цемент бетонын қолданып, зақымдалған асфальт жолын қайта жаңартуды қамтиды.

Қайта өңдеу

Жолды жаңарту кезінде зақымдалған төсенішті қайта пайдалануға болады. Қолданыстағы төсеніш бөлшектеледі және "фрезелеу" процесі арқылы сол жерде ұнтақталуы мүмкін. Бұл материал әдетте қайта өңделген асфальт төсеніші (ҚӨАТ) деп аталады. ҚӨАТ асфальт зауытына тасымалданып, жаңа асфальт қоспаларын дайындау үшін жинақталады, немесе төменде сипатталған технологиялар арқылы сол жерінде қайта өңделеді.

Жергiлiктi қайта өңдеу әдістері

Жол төсемінің ұсатуы: Қолданыстағы бетонды жол майда ұсақталған тас мөлшеріндегі бөлшектерге дейін ұнтақталады. Барлық металл арматура алынып тасталады, ал ұнтақталған төсем жаңа асфальт төсемінің негізгі және/немесе қосалқы қабаттарын құру үшін тығыздалады. Ұнтақталған төсемді тас жолдарда қолдану үшін де тығыздауға болады. Қосымша инерт материал қосылуы мүмкін. Содан кейін асфальт қоспасы төселіп, тығыздалады. Ол жолдың беткі қабаты ретінде қолданылуы мүмкін, немесе кейіннен жаңа асфальтпен жабылуы мүмкін. Ыстық араластырумен қайта өңдеу: Битумдік асфальт қыздырылып, ұнтақталады, қайта жаңартушы агент және/немесе таза асфальт байланыстырғышымен араластырылып, тығыздалады. Содан кейін оған жаңа асфальт-бетон жабылуы мүмкін. Бұл технология "беттік жабын", "микрожабын", "мөрлеу" немесе жай ғана "битум" деп аталады. BST Аляска тас жолының жүздеген шақырымдарында, сондай-ақ Аляска, Юкон территориясы және Британдық Колумбияның солтүстігіндегі басқа да ұқсас жолдарда қолданылады. BST-нің қолдану оңайлығы оның танымалдығының бір себебі, бірақ оның икемділігі де маңызды, әсіресе жолдар тұрақсыз жерге төселгенде, көктемде еріп, жұмсаратын жағдайда. BST-нің басқа түрлеріне микротөсем, шлакпен жабу және Novachip жатады. Бұл технологиялар арнайы және эксклюзивті жабдықтарды пайдалану арқылы жүзеге асырылады. Олар көбінесе қалалық аймақтарда қолданылады, онда кескішпен жабуға байланысты беткейдің тегіс болмауы және ұсақ тастардың болуы қолайсыз деп есептеледі.

Ұсақ мембраналық бет

Жұқа мембраналық жамылғы (ЖМЖ) – маймен өңделген ұсақ материал, ол қиыршық тас жол төсегіне төселіп, тозаңсыз жол жасайды. ЖМЖ жолы лайлы проблемаларды азайтады және жүк көлігінің қозғалысы аз жерлердегі жергілікті тұрғындарға тас жолсыз жолдарды ұсынады. ЖМЖ қабаты едәуір құрылымдық беріктік қоспайды, сондықтан ол көліктің ағыны аз және салмағы жеңіл болатын екінші дәрежелі жолдарда қолданылады. Құрылыс жұмыстары минималды төсеме дайындығымен басталып, содан кейін суық асфальт-ұсақ материал қоспасымен жабылады. Саскачеван облысы Автомобиль жолдары және инфрақұрылым министрлігінің Операциялық бөлімі жұқа мембраналық жамылғы (ЖМЖ) жолдарының күтілуіне жауапты.

Түлкі

Otta seal – битум және ұсақталған тастың қоспасынан жасалған төмен бағалы жол жамылғысы.

Қабыршақ бет

Рим империясының сарбаздары жол салуда қиыршық тасты кеңінен қолданған, бірақ 1998 жылы Ұлыбританияның Оксфордшир аймағындағы Ярнтон қаласында қола дәуіріне дейін сонатын, әк таспен жабылған жол табылған. Қиыршық тас немесе "металдау" жол төсемінде екі түрлі қолданысқа ие болды. "Жол металы" термині жолдар мен теміржолдарды салу немесе жөндеу кезінде қолданылатын сынған тас немесе шөгіндіні білдіреді және латын тіліндегі metallum сөзінен шыққан, ол "кен" және "карьер" деген мағынаны білдіреді. Бұл термин бастапқыда қиыршық тас жолды жасау процесін білдірген. Жолдың жолы алдымен бірнеше метр тереңдікке қазылып, жергілікті жағдайларға байланысты француз дренаждары орнатылған немесе орнатылмаған. Содан кейін ірі тастар салынып, тығыздалды, одан кейін кіші тастар қабатталып, жол беті кішкентай тастардан тұратын, берік және ұзақ қызмет ететін бетке дейін жеткізілді. "Жол металы" кейіннен жол төсемі материалдарын жасау үшін битуммен араластырылған тас сынықтарының атауына айналды, осы материалдан жасалған жол Ұлыбританияда "металданған жол", Канада мен АҚШ-та "асфальтталған жол", ал Канаданың, Австралия мен Жаңа Зеландияның кейбір аймақтарында "жабық жол" деп аталады. Түйіршікті беткейді көлік қозғалысы күніне 1200 көлік немесе одан аз болатын учаскелерде пайдалануға болады. Жол беті қосалқы негіз бен негізді біріктіріп, эмульсиямен екі рет ізбесалдағыш қоспасымен жабылғанда, белгілі бір құрылымдық беріктікке ие болады. Саскачеван провинциясында күтілетін түйіршікті жолдардан басқа, Жаңа Зеландия жолдарының шамамен 40% түйіршікті жол құрылыстарынан тұрады. Қиыршық тас жолды асфальттау немесе асфальттамау туралы шешім көбінесе көлік қозғалысының көлеміне байланысты қабылданады. Көрсетілгендей, көлік қозғалысы күніне 200 көліктен асса, қиыршық тас жолдарды күтіп ұстау құны асфальтталған немесе жол бетімен өңделген жолдарды күтіп ұстау құнынан асып кетеді. Кейбір қауымдастықтар көлемі аз асфальтталған жолдарын түйіршікті беткейлерге айналдырудың тиімді екенін анықтады.

Басқа беттер

Жалпы алғанда, құйма бетон блоктар түріндегі төсеу тастар көбінесе эстетикалық мақсаттар үшін немесе кейде ұзақ мерзімді жүктемелерге ұшырайтын портовый жабықтарда қолданылады. Төсеу тастар жоғары жылдамдықты көлік қозғалысы болатын жерлерде сирек қолданылады. Кірпіш, мозаика тас, жиек тас, ағаш тақтайша, ағаш блок және Николсон төсегі сияқты жол төсемелері бір кезде әлемнің барлық қалалық аймақтарында кең таралған, бірақ оларды орнату мен күтіп ұстау үшін қажетті еңбектің жоғары құнына байланысты көптеген елдерде сәннен шығып, әдетте тарихи немесе эстетикалық себептермен ғана сақталады. Дегенмен, кейбір елдерде олар әлі де жергілікті көшелерде жиі кездеседі. Нидерландыда 1997 жылы қабылданған ұлттық жол қауіпсіздігі бағдарламасынан кейін кірпішпен төселген жолдар қайтадан танымал болды. 1998 жылдан 2007 жылға дейін 41 000 км-ден астам қалалық көшелер 30 км/сағ жылдамдық шегімен жергілікті қол жеткізу жолдарына айналдырылды, мақсаты – жол қозғалысын баяулату. Бір танымал шара – жүргізушілерді баяулату үшін шу мен дірілді азайту үшін кірпішпен төсеу. Сонымен қатар, жол бойындағы велосипед жолдарының беті жолдың өзінен тегіс болуы жиі кездеседі. Бүгінде сирек болғанымен, ерте заманғы макадам және асфальт төсемелері кейде қазіргі асфальт бетон немесе портланд цемент бетон төсемелерінің астында табылады, себебі оларды жөндеу кезінде алып тастау құны жаңа беттің беріктігі мен ұзақтығына елеулі пайда әкелмейді. Кірпішпен төселген жолдың сыртқы көрінісін шығынсыз жасаудың жолдары бар. Кірпіш текстурасын жасаудың бірінші әдісі – асфальт төсемесін қыздырып, металл сымдарды қолданып, кірпіш үлгісін басып шығару үшін пресстеуішті пайдалану. Ұқсас әдіс – резеңке мөрлерді пайдаланып, бетонның жұқа қабатына басып, сәндік бетон жасау. Тағы бір әдіс – кірпіш үлгісі бар трафаретті қолданып, трафареттің үстіне беттік материалды жағу. Кірпіштің түсі мен сырғанауға қарсы тұру қасиеттерін беру үшін қолданылатын материалдар әртүрлі болуы мүмкін. Мысалы, боялған полимермен өзгертілген бетон қоспасын шпаттау немесе шашырату арқылы қолдануға болады. Тағы бір материал – цемент үлгісінің бетіне жылумен жағылатын, агрегатпен күшейтілген термопластик. Таңбаланған асфальттың үстіне жағылатын басқа қаптама материалдары – бояулар және екі компонентті эпоксидті қаптамалар.

Pavers (or paviours), generally in the form of pre cast concrete blocks, are often used for aesthetic purposes, or sometimes at port facilities that see long duration pavement loading. Pavers are rarely used in areas that see high speed vehicle traffic. Brick, cobblestone, sett, wood plank, and wood block pavements such as Nicolson pavement, were once common in urban areas throughout the world, but fell out of fashion in most countries, due to the high cost of labor required to lay and maintain them, and are typically only kept for historical or aesthetic reasons. In some countries, however, they are still common in local streets. In the Netherlands, brick paving has made something of a comeback since the adoption of a major nationwide traffic safety program in 1997. From 1998 through 2007, more than 41,000 km of city streets were converted to local access roads with a speed limit of 30 km/h, for the purpose of traffic calming. One popular measure is to use brick paving the noise and vibration slows motorists down. At the same time, it is not uncommon for cycle paths alongside a road to have a smoother surface than the road itself. Although rarely constructed today, early style macadam and tarmac pavements are sometimes found beneath modern asphalt concrete or Portland cement concrete pavements, because the cost of their removal at the time of renovation would not significantly benefit the durabilty and longevity of the newer surface. There are ways to create the appearance of brick pavement, without the expense of actual bricks. The first method to create brick texture is to heat an asphalt pavement and use metal wires to imprint a brick pattern using a compactor to create stamped asphalt. A similar method is to use rubber imprinting tools to press over a thin layer of cement to create decorative concrete. Another method is to use a brick pattern stencil and apply a surfacing material over the stencil. Materials that can be applied to give the color of the brick and skid resistance can be in many forms. An example is to use colored polymer modified concrete slurry which can be applied by screeding or spraying. Another material is aggregate reinforced thermoplastic which can be heat applied to the top layer of the brick pattern surface. Other coating materials over stamped asphalt are paints and two part epoxy coating.

Акустикалық әсері

Жол төсемінің таңдалуы дөңгелек пен жол бетінің арасындағы байланыстан туындайтын дыбыстың қарқындылығы мен спектріне әсер ететіні мәлім. Дыбыс туралы зерттеулердің алғашқы қолданылуы 1970 жылдардың басында жүзеге асты. Дыбыс құбылыстары көліктің жылдамдығына күшті тәуелді. Жол төсемінің түрлері 4 дБ-ға дейін әртүрлі дыбыс әсерін тудырады, мұнда ұсақ таспен жабылған және жолақты жолдар ең шулы, ал аралықтары жоқ бетон беттері ең үнсіз болып табылады. Асфальттық беттер бетон және ұсақ тасқа қарағанда орташа нәтижелер көрсетеді. Резеңкеленген асфальт дөңгелектің жолмен тудырған шуын 3–5 дБ-ға дейін төмендетсе, дәстүрлі асфальтпен салыстырғанда жолдың жалпы шуын 1–3 дБ-ға дейін азайтуға мүмкіндік береді.

Жер бетінің нашарлауы

Жол жүйелері негізінен шаршауға байланысты (металдарға ұқсас) бұзылады, сондықтан жолға тигізілген зақым, одан өтетін көлік құралдарының осьтік жүктемесінің төртінші дәрежесімен пропорционалды түрде артады. AASHO Road Test мәліметтері бойынша, ауыр жүк таситын жүк көліктері, қарапайым жолаушылар көлігінен 10 000 есе көп зақым келтіре алады. Осы себепті көптеген елдерде жүк көліктеріне салынатын салықтар, жеке көліктерге қарағанда жоғарырақ, бірақ олар келтірілген зақым мөлшеріне пропорционалды емес. Материалдардың шаршау тұрғысынан қарағанда, жеке көліктер жолдың қызмет ету мерзіміне елеулі әсер ете алмайды. Басқа да бұзу түрлеріне қартаю және беткі қабаттың тозуы жатады. Уақыт өте келе, битумды жабынның байланыстырғышы қатаяды және иілгіштігін жоғалтады. Ол жеткілікті түрде "қартайғанда", беткі қабаттан ұсақ бөлшектер түсе бастайды және макротекстураның тереңдігі күрт өседі. Егер жабынға уақтылы шара қолданылмаса, шұңқырлар пайда болады. Суық климатта судың қатып-еру циклы жолдың нашарлауын күрт жеделдетеді, егер су беткі қабатқа еніп үлгерсе. Саз және түтінді кремний нанобөлшектері асфальт жабындарының УФ сәулесінен қорғауға арналған тиімді жабыны ретінде қолданылуы мүмкін. Егер жолдың құрылымдық беріктігі сақталған болса, чипсіл немесе беттік киім сияқты битумды беттік өңдеу, жолдың қызмет ету мерзімін ұзартуға мүмкіндік береді. Суық климат аймақтарында жеке көліктерге тісті дөңгелектерді пайдалануға рұқсат етіледі. Швеция мен Финляндияда тісті дөңгелектері бар жеке көліктер жолдың шұңқырына түсуіне елеулі үлес қосады. Жолдың белгілі бір бөлігінің физикалық қасиеттерін құлау салмағы дефлектометрі арқылы тексеруге болады. Жол беттерінің қалыңдығы мен құрамын анықтау үшін бірнеше жобалау әдістері әзірленді. Жол салу әдістері үздіксіз дамып келеді. Олардың қатарында Shell Pavement жобалау әдісі және Америкалық мемлекеттік автомобиль жолдары және көлік басқармасының (AASHTO) 1993/98 жылғы "Жол құрылыстарын жобалау жөніндегі нұсқаулық" кіретін болады. Механикалық-эмпирикалық жобалау нұсқаулығы NCHRP процесі арқылы әзірленді, нәтижесінде Механикалық-эмпирикалық жол жобалау нұсқаулығы (MEPDG) құрылды, ол 2008 жылы AASHTO ұйымы тарапынан қабылданды, бірақ мемлекеттік көлік департаменттерінде MEPDG-ні енгізу баяу жүріп жатыр. Лондон университетінің колледжі жолдар саласындағы зерттеулер жүргізу арқылы 80 шаршы метрлік жасанды жолдың зерттеу орталығын құрды, ол "Жаяу жүргіншілерге қолжетімділік және қозғалыс ортасы зертханасы" (PAMELA) деп аталады. Ол әртүрлі жол пайдаланушылардан бастап жолдың әртүрлі жағдайларын симуляциялау үшін қолданылады. Сонымен қатар, Оберн университетінің жанында NCAT асфальт сынақ жолағы орналасқан, ол эксперименталды асфальт жабындарының беріктігін сынау үшін пайдаланылады. Жөндеу шығындарынан басқа, жолдың жағдайы жол пайдаланушылар үшін экономикалық әсерге ие. Жолдың нашарлауы дөңгелеу кезіндегі қарсылықты арттырады, сондай-ақ көлік құралдарының бөліктерінің тозуына себеп болады. Жолдың нашар болуының нәтижесінде АҚШ-тағы орташа жүргізуші жылына 324 доллар, немесе барлығы 67 миллиард доллар көлік жөндеуге жұмсайды. Сондай-ақ, жолдың жағдайының шамалы жақсаруы отын тұтынуды 1,8-ден 4,7%-ға дейін төмендетуі мүмкін екені есептелген.

As pavement systems primarily fail due to fatigue (in a manner similar to metals), the damage done to pavement increases with the fourth power of the axle load of the vehicles traveling on it. According to the AASHO Road Test, heavily loaded trucks can do more than 10,000 times the damage done by a normal passenger car. Tax rates for trucks are higher than those for cars in most countries for this reason, though they are not levied in proportion to the damage done. Passenger cars are considered to have little practical effect on a pavement's service life, from a materials fatigue perspective. Other failure modes include aging and surface abrasion. As years go by, the binder in a bituminous wearing course gets stiffer and less flexible. When it gets "old" enough, the surface will start losing aggregates, and macrotexture depth increases dramatically. If no maintenance action is done quickly on the wearing course, potholes will form. The freeze thaw cycle in cold climates will dramatically accelerate pavement deterioration, once water can penetrate the surface. Clay and fumed silica nanoparticles may potentially be used as efficient UV anti aging coatings in asphalt pavements. If the road is still structurally sound, a bituminous surface treatment, such as a chipseal or surface dressing can prolong the life of the road at low cost. In areas with cold climate, studded tires may be allowed on passenger cars. In Sweden and Finland, studded passenger car tires account for a very large share of pavement rutting. The physical properties of a stretch of pavement can be tested using a falling weight deflectometer. Several design methods have been developed to determine the thickness and composition of road surfaces required to carry predicted traffic loads for a given period of time. Pavement design methods are continuously evolving. Among these are the Shell Pavement design method, and the American Association of State Highway and Transportation Officials (AASHTO) 1993/98 "Guide for Design of Pavement Structures". A mechanistic empirical design guide was developed through the NCHRP process, resulting in the Mechanistic Empirical Pavement Design Guide (MEPDG), which was adopted by AASHTO in 2008, although MEPDG implementation by state departments of transportation has been slow. Further research by University College London into pavements has led to the development of an indoor, 80 sq metre artificial pavement at a research centre called Pedestrian Accessibility and Movement Environment Laboratory (PAMELA). It is used to simulate everyday scenarios, from different pavement users to varying pavement conditions. There also exists a research facility near Auburn University, the NCAT Pavement Test Track, that is used to test experimental asphalt pavements for durability. In addition to repair costs, the condition of a road surface has economic effects for road users. Rolling resistance increases on rough pavement, as does wear and tear of vehicle components. It has been estimated that poor road surfaces cost the average US driver $324 per year in vehicle repairs, or a total of $67 billion. Also, it has been estimated that small improvements in road surface conditions can decrease fuel consumption between 1.8 and 4.7%.

Белгілер

Жол жапсырмалары жүргізушілер мен жаяу жүргіншілерге бағыт беру және ақпарат ұсыну үшін асфальтталған жолдарда қолданылады. Олар мысық көзі, бот нүктелері және дірілдейтін жолақтар сияқты механикалық белгілер, немесе бояу, термопластик, пластик және эпоксид сияқты механикалық емес белгілер түрінде болуы мүмкін.