К списку направлений

Строительство бетонных дорог

Бетонное будущее
В мире строительство дорог с бетонным покрытием по объективным причинам непрерывно возрастает, они становятся основным видом магистральных дорог.

Протяженность автодорог в России — 1,4 млн километров, из них всего 2% цементобетонные.

В настоящее время обсуждаются возможности по увеличению доли цементобетонных дорог как наиболее долговечного покрытия.

В октябре 2014 года Президент Российской Федерации Владимир Путин провел заседание Президиума Госсовета, посвященное дорожному строительству, на котором в частности подняли вопрос более широкого использования бетонных смесей.


Cтенограмма заседания Президиума Госсовета по вопросам совершенствования сети автодорог.

Цементобетонные дороги обладают рядом эксплуатационных преимуществ. Они гораздо долговечнее и прочнее асфальтовых и способны служить, не требуя ремонта до 50 лет. В то время как движение по асфальтовым трассам часто останавливается или ограничивается из-за ремонта, дороги с бетонным покрытием эксплуатируются практически без перерывов.

В течение весеннего сезона, когда земляное полотно испытывает наиболее сильные нагрузки по температурному режиму, только 6% «бетонок» подвергаются определенным деформациям, для асфальтовых дорог этот показатель составляет 61%.

Большегрузные автомобили сильно прогибают асфальт, портят его, что приводит к существенному увеличению расхода топлива. Бетонное покрытие уменьшает прогиб дорожного полотна и, следовательно, экономит топливо.

К тому же на нем не появляется колейности и волнообразности, как на асфальте. Согласно исследованию группы экспертов для Федеральной администрации по автотрассам США, проведенному в 1982 г., экономия топлива в данном случае составляет 20%.

Движение по бетонным дорогам значительно безопаснее. В дождливую погоду выбоины в асфальте наполняются водой, что создает дополнительную опасность из-за глиссирования колес. Зимой вода в выбоинах превращается в лед, что снижает коэффициент сцепления. В то же время на гладком бетонном полотне жидкость практически не задерживается.

Бетонное покрытие в темное время суток отражает свет значительно лучше, чем асфальт, что обеспечивает хорошую видимость для водителей. По некоторым данным, отражающий эффект бетонной трассы позволяет уменьшить уровень освещения на 20%.

Несомненные экологические преимущества бетонных дорог перед асфальтовыми связаны со следующими моментами:

  • нефтепродукты, используемые в асфальтовом покрытии, вместе с водой проникают в почву, и через несколько лет эксплуатации земля как под дорогой, так и вокруг полностью загрязняется нефтепродуктами
  • меньший расход топлива на то же расстояние по бетонной дороге означает меньший выброс вредных веществ в атмосферу. К тому же повышенные эксплуатационные характеристики «бетонок» позволяют одной единицей большегрузной техники перевозить по ним гораздо большее количество груза. Разумеется, это также уменьшает выбросы в атмосферу
  • современные технологии строительства позволяют «бетонкам» полностью приблизиться к асфальтовым дорогам с точки зрения шумности
В начале бетонного пути
Среди стран с наибольшей долей бетонных дорог лидируют США. Около 60% шоссе между штатами (interstate highway — протяженность 45 тысяч миль, аналог в России — дороги федерального значения) — бетонные. Самая значительная их часть появилась во время программы строительства хайвеев, затеянной президентом Линдоном Джонсоном в 60-е годы прошлого столетия. Основной вывод после более чем вековой эксплуатации (а первая бетонная дорога в США появилась в 1893 году и это отдельная история) прост. «Бетон, как правило, имеет более высокую начальную стоимость по сравнению с асфальтом, но служит значительно дольше и требует меньше расходов на ремонт»,— написано в пособии американского Совета по транспортным исследованиям 2006 года.

Тот же вывод сделали и в Германии. В этой стране доля бетонных автобанов — около 25%. Здесь тоже учитывают специфику бетона. Во время тендеров на строительство дорог предложение по бетону имеет фору в 1,8 евро на квадратный метр — из-за того что власти уверены в меньших ремонтных расходах во время эксплуатации. Это значение установлено произвольно, и немецкие цементники считают его слишком маленьким и борются за его увеличение.

Бетонные дороги предоставляют массу примеров долговечного использования начиная с самой первой дороги — построенной в 1893 году в городке Беллифонтейн в шате Огайо на Среднем Западе. Джордж Бартоломью, который учился бетонному делу в Германии, предложил местному муниципальному совету проложить бетонную дорогу. Впрочем, тогда и слово «бетон» было еще не в ходу — Бартоломью предлагал «искусственный камень». Муниципальный совет был против — там никто не верил, что искусственный камень устоит против покрытых сталью ободов дилижансов и металлических подков. Но Бартольмью уговорил их провести эксперимент — в 1891 году сделали бетонный пятачок размером с парковочное место под современную машину (2,5 кв. метра). Пятачок отработал на «отлично». И в 1893 году муниципалы согласились оплатить дорожные работы на участке 3м х 67 м. Скептики в городском совете все же не сдавались — часть цемента Бартоломью использовал за свой счет и, кроме того, он дал гарантию на $5 тысяч, которые перешли бы в городскую казну, если бы дорога не прослужила пять лет. Но это было, пожалуй, самое эффективное вложение в городское дорожное строительство за всю его историю. Потратив на дорогу $9 тысяч, за следующие 50 лет муниципалы потратили на ремонт $1,4 тысячи. И сейчас — через 122 года — дорога все еще эксплуатируется. Она, конечно, сохранилась не на 100%, но как пишут в статьях, «значительные фрагменты» — это все еще тот бетон, замешанный вручную рабочими в 1893 году. В 1992 году американская ассоциация бетонных дорог уговорила мэра сделать дорогу пешеходной — к юбилею, но через несколько лет ее под давлением местных жителей снова открыли для проезда легкового транспорта. Ведь она ведет к местному суду и пешком туда горожанам ходить не нравилось.

Это, конечно, самое удивительное, но не единственное доказательство долговечности бетонных дорог. Трехкилометровая Lorraine Avenue в Бельгии, которая находится на юге Брюсселя и ведет от границы города по направлению к Ватерлоо, была построена в 1925 году и до 2003 года (78 лет) служила без ремонта, в Австрии 30-километровая горная дорога Mölltalroad в области Каринтия, пущенная в эксплуатацию в 1956 году (по ней проезжает 3–6 тысяч машин в сутки) все еще обходится без капитального ремонта. Вообще, в Австрии две трети высоконагруженных магистралей — бетонные.

Скептики и противники, конечно, возразят, что можно найти и примеры неудач. Например, в том же 1893 году в Рочестере (штат Нью-Йорк) была проложена другая бетонная дорога. Сейчас она забыта — и заслуженно. Через два с половиной года она раскрошилась и была закатана в асфальт. Но что это доказывает? А то, что устройство бетонных дорог — это, как бы странно для некоторых ни звучало, высокотехнологичный бизнес, требующий подготовки, опыта, качественного подбора смеси. Если ты применил негодную технологию (а технологии и составы в Беллифонтейне и Рочестере различались радикально), плохо провел работы — получишь закономерный провальный результат. Для инженера Бартоломью, конечно, удачно «встали звезды» — не имея никаких предшественников и опыта строительства бетонных дорог, он получил уникальный результат. Но через 120 лет опыт строительства бетонных дорог огромен — и России стоило бы его изучить.

Бетонная трасса Квебек—Москва
Первое возражение против строительства бетонных дорог предсказать легко — опыт США, Германии, Китая и Индии (где бетонное строительство тоже развито) нам не указ. У них там и морозов не бывает. Что ж, это правда. Если исключить Аляску, самые северные штаты США имеют более мягкие климатические условия, чем, скажем, Москва. Но тогда стоит посмотреть севернее. Центральный регион России легко сравнить с Канадой. Разброс максимальной и минимальной среднегодовой температуры в Квебеке (9 градусов по Цельсию — минус 1 граду по Цельсию) совпадает с московскими данными (8-+1 градусов по Цельсию), Монреаль, Виннипег и Эдмонтон тоже имеют сравнимые климатические условия — и даже чуть суровее. Морозы, число циклов «мороз-оттепель», использование соли — все очень похоже.

Максимальная доля бетонных дорог в Канаде построено как раз в Квебеке — 4% (в России бетонные дороги составляют 2% общей протяженности сети), но на них приходится 75% трафика. И самое главное — Канада всерьез занялась бетонными дорогами лишь в конце 80-х годов прошлого века (тогда канадцы вдруг осознали, что они поставляют несколько миллионов тонн цемента соседу в его северные штаты и те его используют для строительства дорог, а в Канаде таких дорог почти нет). А наш последний масштабный опыт строительства бетонных дорог относится к 60-м годам прошлого века — при возведении Новосибирского Академгородка. Но бетонная наука последние десятилетия не стояла на месте и опыт канадцев нужно изучать.

С 2000 года канадские госзаказчики в провинциях (в Канаде нет аналогов единого федерального дорожного агентства, как в США и в России) используют на тендерах метод оценки полной стоимости жизненного цикла. Каков результат? В 2003 году 10-километровый участок шоссе в провинции Nova Scotia был отдан компании St. Lawrence Cement Concrete, хотя ее предложение ($5,911 млн) предложение асфальтовой компании Dexter Construction Asphalt ($4, 602 млн). Дело в том, что расчеты стоимости жизненного цикла дали бетону фору в $1,5 млн, которую компенсировали более высокую первоначальную стоимость «бетонного» предложения. Расчеты дорожных агентств в провинциях показывают, что средний срок службы бетонной дороги до капремонта составляет 29,4 года, а асфальтовых — 13,8 года. Даже мелкий ремонт качественно сделанной бетонной дороге, по мнению канадских дорожных чиновников, не нужен 12 лет. А асфальтовые требуют его каждые три-пять лет. Отсюда и вытекает разница в стоимости обслуживания.

Канадские бетонщики и цементники насчитывают у бетонных дорог еще массу преимуществ. Они, конечно, заинтересованы в развитии бетонных дорог — но в доказательство все же предъявляют результаты серьезных исследований. Топливная экономия на большегрузах — около 4% в год, экономия энергии на освещении — более 30% и вообще более комфортные условия ночного вождения. На строительстве километра бетонки тратится в пять раз меньше горючего (а значит, этот процесс экологичнее). Тормозной путь на бетоне (и это, кстати, неожиданный для многих результат) меньше. И последнее — использование асфальта дает существенный вклад в общее повышение температуры в больших городах.

Зона Деда Мороза
Центральный регион России вполне может опираться на опыт Канады. Что же касается более северных районов — и более сурового климата, здесь дело обстоит немного сложнее. Финляндия, Норвегия, Исландия не имеют масштабной сети бетонных дорог. Норвежские и финские документы показывают одну существенную проблему, которая съедает часть преимуществ бетонных дорог — это использование шипов. В обеих странах (как и в России) они разрешены и наносят урон дорожному покрытию, не делая различий между бетоном и асфальтом. Поэтому, например, исландские расчеты показывают, что в этой стране имеет смысл строить бетонную дорогу, только если суточный трафик превышает 14 тысяч автомобилей (в Европе этот показатель — 6–8 тысяч автомобилей). Впрочем, на участке трассы Москва—Санкт-Петербург в Московской области эта цифра составляет 160 тысяч автомобилей и очевидно, что строительство бетонных дорог при таких показателях немного более выгодно, нежели традиционных асфальтобетонных.

Опыт стран, схожих с Россией по климату, показывает, что бетонные дороги в России не получают того внимания, которого заслуживают. Российские государственные ведомства, как минимум, могли бы в ближайшее время заказать несколько экспериментальных участков таких дорог — чтобы оценить их преимущества.

Сравнение качественных характеристик дорог 
 

 

Цементобетонные

Асфальтобетонные

Сроки эксплуатации

34 года (до кап. ремонтов)

8-10 лет

Истирание полотна

0.1 мм/год

18 мм/год

Сезонные деформации

менее 6%

до 60%

Грузоподъемность

до 60 т

до 30 т

Шумность

Совпадает


Виды дорожных покрытий и степень их распространения в России

Вид покрытия

Преимущества

Недостатки

Применение в России

Цементно-бетонные покрытия (монолитные, сборные)

Долговечность, надежность, низкая потребность в текущем ремонте

Новая технология требует перевооружения отрасли (первоначальные инвестиции), дороже асфальтобетонной укладки

Около 2%всех дорог с твердым покрытием

Асфальтобетонные покрытия

Относительно низкая стоимость сметы на строительство. Широко распространенная технология, обеспеченность техникой и материалами

В эксплуатации требует усиленного надзора и ухода

Широкое применение от федеральных трасс до городского строительства

Усовершенствованные мостовые из штучного камня (брусчатка, мозаика) на каменном или бетонном основании

Наиболее долговечны

Самый дорогой по стоимости и трудоемкий по устройству тип покрытий

В основном в условиях городского строительства

Клинкерные мостовые

-

Эксплуатационные свойства в значительной мере зависят от качества клинкера, дорогие

Булыжные мостовые

-

Неудобные в эксплуатации, устаревающий тип покрытия, дорогие

Щебеночные покрытия с поверхностными обработанным органическими вяжущими веществами слоем

Более экономичны по сравнению с цементобетонным покрытием, требуют меньше материалов, чем асфальтобетонные покрытия

При интенсивном движении нуждаются в частом ремонте

Пригодны для временных дорог и внутриквартальных городских проездов

Щебеночные покрытия («водосвязное шоссе»)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Быстрота строительства, дешевизна

Не пригодно для городских условий ввиду больших деформаций при интенсивном движении

Пригодны для временных дорог и внутриквартальных городских проездов

Грунтовые профилированные (могут быть улучшены добавками щебня, гравия, шлака)

При интенсивном движении нуждаются в частом ремонте

Переходный тип покрытия в качестве основания под асфальтовый бетон, мозаику или клинкер

Грунтовые не профилированные (проселочные, лесные, полевые и т.д., не имеющие искусственного насыпного основания

Подверженность потери эксплуатационных свойств под воздействием природных факторов

Широко распространены



* В разделе использованы материалы из статьи "Бетонная альтернатива", Журнал Холдинга "ЕВРОЦЕМЕНТ груп" №1 (8) / 2015

К списку направлений