Инж. К. КУПРЕЯНОВ
НА любой более или менее крупной фабрике действует своя лаборатория, которая занимается контрольными испытаниями свойств сырья и выпускаемого фабриката, не допуская отклонений их от заданных стандартов, а также изучением новых материалов и новых приемов работы.
|
| Пенетрометр — для определения степени мягкости битума |
Работу заводских лабораторий об'единяют стоящие во главе данной отрасли производства более крупные исследовательские организации — научно-исследовательские институты. Эти органы, совершенно необходимы, — они не только постоянно держат производство на установленном научно-техническом уровне, но и непрерывно повышают его в такт с непрерывно развивающейся техникой.
Чтобы быть последовательными, мы должны применить все сказанное и к дорогам, — ибо что же представляет собою дорожная организация, как не "фабрику дорог"? Разница лишь в том, что в других областях промышленности производство отлилось в определенные, более или менее установившиеся формы; в дорожной же области, вследствие ее молодости (научная постановка началась лишь с начала XX века, совпадая с введением автомобилизма), далеко не все еще разрешено. Техническая проблема дорожного строительства обнимает столь широкое поле и так сложна, как никакая другая техническая область, в виду бесконечного разнообразия районных условий. Недостаток компетентных технических сил в прошлом является одной из причин бездорожья сейчас, и дорожная работа в недалеком будущем потребует от дорожников величайшего искусства.
Поэтому при "дорожных фабриках", как и при обычных фабриках, должны быть свои лаборатории — дорожно-исследовательские станции.
Дорожная техника у нас запущена, и мы привыкли ее отождествлять с чем-то очень грубым, простым и кустарным, как кустарна обычная булыжная мостовая, покрытая ямами и буграми, или первобытная грунтовая дорога огромной ширины с рядом наезженных колей. И многим даже покажется странным — какие могут быть научные исследования в столь кустарном производстве?
Дуктилометр — для определения степени тягучести нитей из битума
Суть дела в том и состоит, что современная промышленная жизнь советской страны уже не удовлетворяется тем, что может дать ей дорожное производство, которое ведется грубо примитивными или вовсе первобытными способами. Механический транспорт, и даже расширившийся конный, требует гладких, прочных и дешевых путей. "Требует" — т.-е. заставляет устранить: 1) ненормально частые ремонты недостаточно сильных под грузовиками мостовых старого типа; 2) чрезмерный износ шин и повозок, который столь велик на негладкой поверхности, что, может быть, лучше отказаться от выгод, представляемых механическим транспортом, и вернуться к конному малосильному, т.-е. допустить явное отступление.
Надо искать новые методы устройства дорог. Каким же способом их искать? Среди дорожных органов уже упрочилось сознание, что прежние дорожные приемы устарели и для их рационализации и разработки новых приемов устройство улучшенных грунтовых и усовершенствованных шоссейных дорог обязательно нужно применить научно-исследовательский принцип. В широких же кругах далеко еще нет сознания насущности и важности этих исследований.
 |
| "Кольцо с шариком" — прибор для определения плавкости битума |
Охарактеризуем вкратце отдельные группы дорожных вопросов, чтобы показать всю их сложность и невозможность решения их без применения научно-исследовательского начала.
Главнейшие из этих групп следующие: 1) усовершенствованные дорожные одежды и основания под ними, 2) улучшенные грунтовые дороги и грунты, как среда, подстилающая каждую дорогу, 3) месторождения сырьевых дорожных материалов.
Мы отстали от иностранной дорожной техники и нам надо прежде всего ее догнать. Надо раскрыть западно-европейские приемы, расшифровать патенты, которыми многие из них закрыты.
Порядок работы таков: сначала анализ — изучение отдельных частей дорожной одежды, потом синтез — комбинация из частей образцов дорожной одежды и испытание их.
Частями дорожной одежцы являются связующие вещества и каменные материалы. Связующими веществами, дающими наиболее прочные и экономические одежды, являются битумы и дегти, представляющие, однако, при пользовании ими некоторые затруднения, легко устранимые применением этих веществ в виде водных эмульсий. т.-е. об'единенных с водой. Эмульсии возможно употреблять почти без всякого механического оборудования (нужны только лейки) даже в сырую погоду на сырой дороге, без применения огня. Мы уже знаем, что некоторые из этих эмульсий заключают 50% воды, 48% битума и 2% эмульгатора — вещества, которое способствует об'единению двух таких "антагонистов", как битум и вода. Этот входящий в небольшом количестве, но играющий очень большую роль, материал и должен быть раскрыт. Имея образцы этих эмульсий, можно решить эту задачу путем химического анализа.
 |
| Пресс для определения прочности на сжатие каменных образцов |
Получение натурального битума является очень сложной технической задачей, так как битум приходится извлекать из асфальтоносной руды. Здесь возникает целая серия вопросов: 1) возможность применения асфальтовой руды в измельченном виде в качестве добавочного, или даже самостоятельного материала для дорог, 2) способы извлечения из руды битума для применения его в асфальтовых дорогах других видов и использования отбросов после извлечения битума.
За границей из асфальтового порошка, полученного от дробления асфальтовой руды, делают асфальтовые дороги, так называемый прессованный асфальт (asphalt comprimé, Stamp-Asphalt). До сего времени мы использовали асфальтовую руду для извлечения из нее битума, или после измельчения ее в порошок применяем последний в состав асфальто-бетонной массы. Асфальтовый порошок не применялся в качестве самостоятельного материала для устройства прессованного асфальта, за границей же его охотно и с пользой применяют.
Несмотря на наши богатые месторождения асфальта, дело использования его было плохо поставлено, отсутствовало серьезное научное изучение. Извлечение ценного продукта — битума — из асфальтовой руды производилось допотопной водной вываркой, при которой в отбросе оставалось еще 50% битума. За границей извлечение битума производится не водой, а с помощью химических реагентов, растворяющих битум. Нам надо изыскивать практический и дешевый прием извлечения битума и использования отбросов от асфальтового порошка.
Посредством многочисленных исследований, ошибок, разнообразных лабораторных и полевых опытов, в заграничной технике выработались известные числовые пределы для характеристики различных свойств битума, пригодного для дорожных целей. Нам необходимо найти эти числовые пределы для себя в условиях наших битумов, нашего климата, различного в различных районах, и для нашего проезда.
Круг Дорри для изучения истираемости камня
Для исследования свойств битума применяется целый ряд специальных приборов: пенетрометр — для измерения степени мягкости битума посредством определения глубины проникания в него стандартной иглы (если погружение велико, то дорога будет страдать мягкостью); дуктилометр — для измерения тягучести битума посредством определения длины нитей, могущих вытянуться из него при определенных постоянных условиях (если нити не получаются достаточной длины, то такой материал будет не липок и хрупок); прибор "кольцо с шариком" — для определения температуры размягчения битума (если эта температура будет слишком высока, то материал будет труден для работы, будет быстро остывать).
Барабан Деваля для изучения сопротивления камня ударом, соединенным с истиранием
Кроме связующих материалов, необходимо исследование каменных материалов, идущих в состав усовершенствованной одежды. Для этого применяются: пресс для раздавливания каменных образцов; круг Дорри для истирания, на котором искусственно истирается камень при вращении круга, воспроизводя в известной мере то истирание дороги, которое производят колеса повозок; барабан Деваля, в цилиндры которого помещаются куски испытуемого камня, и при вращении барабана куски камня при ударах о стенки цилиндров не только истираются, но и подвергаются ударам; так как повозки не только истирают дорожный камень, но и разбивают его ударами, то это испытание больше, чем предыдущие, воспроизводит действительные условия службы камня, и оно принято во всех странах.
 |
| Набор лабораторных сит для рассортировки грунта на отдельные фракции по крупности частиц |
После анализа составных частей дорожной одежды, связующего вещества и камня, приступают к их синтезу, т.-е. об'единению их лабораторным порядком и последующему испытанию полученного образца. Эту работу надо целиком провести при раскрытии патентов готовых материалов для дорожных одежд, т.-е. таких, в которых связующее вещество уже об'единено с каменным материалом. К числу таких патентованных материалов относится немецкий состав "даман", представляющий собой по предположению мелко раздробленный шлак доменных печей, об'единенный с некоторым связующим веществом; из этого порошка получается одежда, похожая на асфальтовую.
При удовлетворительном результате лабораторный опыт переносится в полулабораторные—полуполевые условия, на особую дорожку, прямолинейную или кольцевую с искусственным проездом (особые колесные пары). Наконец, при хорошей службе составленной одежды в этих условиях опыт переносится на дорогу, на "опытный участок". Если одежда выдержит и это испытание, то полученный лабораторно и проверенный на практике метод поступает для применения в производстве. Для производства этих работ нужны дорожные химики и инженеры путей сообщения — исследователи.
Изучение грунтов делается с целью найти искусственные устойчивые смеси грунтов для грунтовой дороги, приемы улучшения грунта, подстилающего усовершенствованную одежду, приемы оздоровления больных мест дороги (пучин, сплывов, болот и пр.), глины, годные для клинкерного производства и при постройке опор больших мостов, — те грунтовые горизонты, на которых эти опоры можно заложить...
Грунты в дорожном отношении являются строительным материалом, так как из них строится проезжая часть грунтовой дороги, подвергающаяся действию сил проезда и природы, и они служат подстилающей средой для одежд всех. других типов. Поэтому надо знать строительно-механические свойства этих материалов, главным образом, их сжимаемость. Сжимаемые грунты — это плохие: глины и пр. Несжимаемые — хорошие: крупный песок и удачные сочетания песка с глиной.
Прежде чем строить дорогу, нужно выяснить, какие грунты залегают по ее линии; для этого производятся почвенно-грунтовые исследования вдоль дороги, при которых берутся образцы грунта. В результате этих полевых исследований получается грунтовый разрез дороги на глубину до двух метров, с изображением напластования грунтов и прочих данных.
По получении полевых данных о грунтах надо исследовать в лаборатории их строительно-механические свойства. Так как каждый грунт является комбинацией трех тел — самых частиц грунта, воды и воздуха между частицами, то изучение строительно-механических свойств является делом очень трудным, начатым лишь в самое последнее время. До выработки методики испытаний этих свойств оно пока заменяется изучением физических и химических свойств грунтов, в частности — определяется гранулометрический состав грунтов с рассортировкой его на ситах и другими специальными способами на отдельные фракции, с частицами одинаковой крупности в каждой фракции. Чем крупнее частицы, тем грунт лучше в дорожном отношении; частицы крупностью от 2 мм. до 0,05 мм. называются песком; крупностью от 0,05 до 0,005 мм. — пылью, меньше 0,005 — глиной.
На основании этих исследований можно сделать некоторые пока приблизительные заключения о строительных свойствах грунтов.
На основании физических и химических исследований можно установить меры борьбы с пучинами и другими больными местами дороги, выяснить те глины, которые наиболее подходят для обжига их на клинкер, и т. п. Для производства этих исследований нужны специалисты, дорожные почвоведы и инженеры-грунтоведы.
Геология — наука о недрах нашей земли — приходит на службу дорожному делу, научно выясняя местонахождение запасов дорожно-строительных материалов. Зная законы образования земной коры, геолог может указать и вероятное местонахождение тех или других пород, а при детальном обследовании особыми приемами может выяснить и примерные запасы породы в данном месте.
Каменные и асфальтовые породы, гравий, песок и глины составляют важнейшие источники строительных материалов, подлежащие исследованию геолога посредством применения специальной методики с производством бурения, шурфования и изучением "обнажений", т.-е. путем осмотра естественного разреза земной поверхности, обнаруживающегося, например, у высокого берега реки, не покрытого растительностью. Для исполнения этой работы требуются специалисты по инженерной геологии.