Введение
Метод дорожного строительства Джона Лоудона МакАдама – это тип дорожного строительства, разработанный шотландским инженером Джоном Лоудоном МакАдамом около 1820 года, при котором дробле́ный камень укладывается в неглубокие, выпуклые слои и тщательно уплотняется. Может формироваться связующий слой из каменной пыли (полученный из того же исходного материала); после укатки он также может быть покрыт цементным или битумным вяжущим веществом для удержания пыли и камней вместе. Этот метод упростил то, что в то время считалось передовым.
Macadam is a type of road construction pioneered by Scottish engineer John Loudon McAdam around 1820, in which crushed stone is placed in shallow, convex layers and compacted thoroughly. A binding layer of stone dust (crushed stone from the original material) may form; it may also, after rolling, be covered with a cement or bituminous binder to keep dust and stones together. The method simplified what had been considered state of the art at that point.
Пьер-Мари-Жером Тресаге
Пьер Мари Жером Тресаже иногда считается первым, кто привнес научные достижения после эпохи Римской империи в строительство дорог. Француз из инженерной семьи, он занимался мощением дорог в Париже с 1757 по 1764 год. Будучи главным инженером дорожного строительства в Лиможе, он получил возможность разработать более совершенный и экономичный метод строительства дорог. В 1775 году Тресаже стал генеральным инженером и представил свое решение по улучшению дорог во Франции, которое вскоре стало общепринятой практикой. Тресаже рекомендовал дорожное полотно, состоящее из трех слоев камня, уложенных на профилированный земляной вал с боковыми кюветами для дренажа. Первые два слоя состояли из щебня неправильной формы, полученного путем ручного дробления, максимальным размером около 30 см, на глубину около 20 см. Третий слой был толщиной около 10 см с максимальным размером щебня около 15 см. Эта верхняя поверхность обеспечивала более ровное покрытие и защищала крупные камни в дорожной конструкции от железных колес и копыт лошадей. Чтобы сохранить уровень проезжей части относительно окружающей местности, дорогу прокладывали в траншею, что создавало проблемы с дренажем. Эти проблемы решались путем углубления боковых кюветов, обеспечения максимальной прочности поверхности и строительства дороги с перепадом высот между краями, который назывался поперечным уклоном или продольным уклоном. Томас Телфорд был геодезистом и инженером, который применял теории строительства дорог Тресаже. В 1801 году Телфорд работал в Комиссии по дорогам и мостам в Шотландском нагорье. С 1815 по 1830 год он был директором Комиссии по дороге Холихед. Телфорд развивал теории Тресаже, но делал акцент на использовании высококачественного камня. Он понял, что некоторых проблем с дорогами, с которыми сталкивались французы, можно избежать, используя кубические каменные блоки. Телфорд использовал грубо обработанные каменные плиты (питчеры) с небольшим плоским основанием. Он ориентировал остальные грани более вертикально, чем в методе Тресаже. Самый длинный край располагался поперек направления движения, а стыки выполнялись в технике обычной кирпичной кладки, при этом наименьшие грани питчера формировали верхнюю и нижнюю поверхности. Примечательно, что примерно в то же время Джон Меткалф настоятельно утверждал, что дренаж является важным фактором в строительстве дорог, и удивил коллег, построив дороги без основания даже на болотистой местности. Он добился этого, включив в конструкцию слой хвороста и вереска.
Джон МакАдам
Джон Лоудон МакАдам родился в 1756 году в городе Эйр, Шотландия. В 1787 году он стал доверенным лицом Айрширского трактного пути в Шотландском нагорье и в течение следующих семи лет его увлечение переросло в навязчивую идею. В 1802 году он переехал в Бристоль, Англия, и в 1806 году стал комиссаром по мощению дорог. Он также начал активно распространять свои идеи в двух брошюрах под названием «Замечания (или наблюдения) о существующей системе строительства дорог» (которая выдержала девять изданий между 1816 и 1827 годами) и «Практическое эссе о научном ремонте и поддержании общественных дорог», опубликованном в 1819 году.
Методы МакАдама
Метод МакАдама был проще, но более эффективен для защиты дорог: он обнаружил, что массивные основания из камня на камне не нужны, и утверждал, что сама местная почва выдержит дорогу и движение по ней, если она будет покрыта дорожной основой, которая защитит почву внизу от воды и износа. Нижний слой из мелких угловатых обломков камня действовал как монолитная масса. Поддержание размера поверхностных камней меньше ширины колеса обеспечивало хорошее качество покрытия. Небольшие поверхностные камни также снижали нагрузку на дорогу, при условии ее достаточной сухости. В отличие от Телфорда и других строителей дорог того времени, МакАдам строил свои дороги почти горизонтально. Его дорога шириной 9 метров требовала подъема всего лишь от краев к центру. Уклон и возвышение дороги над уровнем грунтовых вод позволяли дождевой воде стекать в канавы по обеим сторонам. Размер камней был ключевым в теории дорожного строительства МакАдама. Толщина нижнего слоя ограничивалась камнями не более в диаметре. Верхний слой камней ограничивался камнями в диаметре; их проверяли надзиратели с весами. Рабочий мог самостоятельно проверить размер камня, убедившись, что он не помещается в рот. Важность размера камня в 2 см заключалась в том, что камни должны были быть значительно меньше ширины железных колес повозок, ездивших по дороге. МакАдам предписал не использовать в строительстве дороги вещества, поглощающие воду и подверженные воздействию мороза. Также запрещалось укладывать что-либо на чистый камень для связывания дорожного покрытия. Движение по дороге заставляло обломки камня сцепляться своими углами, образуя ровную, прочную поверхность, способную выдерживать непогоду и транспорт.
Северная Америка
Первая дорога с покрытием из макадама, построенная в Соединенных Штатах, проходила между Хагерстауном и Бунсборо в штате Мэриленд и в то время называлась Бунсбороу Тёрнпайк. Это был последний неблагоустроенный участок дороги между Балтимором на Чесапикском заливе и Уилингом на реке Огайо. Зимой дилижансам требовалось от 5 до 7 часов, чтобы преодолеть 16 километров этой дороги. Строительство дороги было завершено в 1823 году с использованием технологии Мак-Адама, но вместо уплотнения дорожным движением для этого применяли чугунный каток. Второй дорогой в Америке, построенной по принципам Мак-Адама, была Камберлендская дорога длиной 117 километров, строительство которой завершилось в 1830 году после пяти лет работы.
Макадам, связанный с водой
Технология строительства дорог, разработанная МакАдамом, была применена к дорогам другими инженерами. Одним из этих инженеров был Ричард Эджворт, который заполнял промежутки между камнями дорожного покрытия смесью каменной крошки и воды, обеспечивая более гладкую поверхность для возросшего трафика. Этот базовый метод строительства иногда называют макадамом, связанным водой. Хотя этот метод требовал значительного ручного труда, он приводил к созданию прочного и хорошо дренируемого покрытия. Дороги, построенные таким образом, называли «макадамизированными». Для решения этой проблемы стали распылять деготь на поверхность, создавая макадам, связанный дегтем. В 1902 году швейцарский врач Эрнест Гульельминетти предложил использовать деготь с газового завода в Монако для связывания пыли. Позже была разработана и запатентована Эдгаром Пурнеллом Хули смесь каменноугольного дегтя и шлака металлургических предприятий под названием «тармак». Более долговечное дорожное покрытие (современный асфальтобетон), иногда называемое в США «чёрным покрытием», появилось в 1920-х годах. В отличие от метода, при котором камень и песок укладывались на дорогу, а затем верхняя поверхность обрабатывалась связующим материалом, при асфальтировании заполнители тщательно смешиваются со связующим веществом, и смесь укладывается одновременно. Хотя в большинстве развитых стран дороги из макадама были перекрыты новым покрытием, некоторые участки сохранились, например, на Национальной дороге США. Из-за исторического использования макадама в качестве дорожного покрытия, дороги в некоторых частях США (например, в Пенсильвании) до сих пор называют макадамом, даже если они сделаны из асфальта или бетона. Аналогично, термин «тармак» иногда в разговорной речи используется для обозначения асфальтированных дорог или взлетно-посадочных полос аэродромов.