Superfície da estrada - Road surface


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A estrada que está sendo ressurgiu

A superfície da estrada ou pavimento é o material de superfície durável previsto em uma área destinada a manter veicular ou pé de tráfego , como uma estrada ou passarela . No passado, a estrada cascalho superfícies, paralelepípedos e granito setts foram extensivamente utilizados, mas essas superfícies têm sido quase sempre substituído por asfalto ou betão colocada sobre um compactado camada de base . Superfícies de estrada são frequentemente marcados para orientar o tráfego . Hoje, pavimento permeável métodos estão começando a ser usado para estradas de baixo impacto e passarelas. Pavimentos são cruciais para países como Estados Unidos e Canadá , que dependem fortemente de transporte rodoviário. Portanto, projetos de pesquisa, tais como Long-Term Pavement desempenho são lançados para otimizar o ciclo de vida de diferentes superfícies de estrada.

Revestimento vermelho para a pista de bicicleta na Holanda
Comunicações furtiva tripulação, que estabelece asfalto sobre trincheira de fibra óptica, em Chinatown (New York)

Asfalto

Close up do asfalto em uma garagem
Deitado asfalto

Asfalto (especificamente, de concreto asfáltico ), às vezes chamado de pavimento flexível devido à natureza em que distribui as cargas, tem sido amplamente utilizado desde 1920. A natureza viscosa do betume ligante permite betão betuminoso para sustentar significativa deformação plástica , embora fadiga de cargas repetidas ao longo do tempo é o mecanismo de falha mais comum. A maioria das superfícies de asfalto são colocadas sobre uma base de cascalho, que é geralmente pelo menos tão espessa quanto a camada de asfalto, embora algumas superfícies de asfalto 'profundidade total' são colocadas directamente sobre o nativa sub-nível . Em áreas com subgrades muito macios ou expansivas, tais como argila ou turfa , cascalho bases grossas ou estabilização do aterro com cimento Portland ou cal pode ser necessária. Polipropileno e poliéster geossintéticos também têm sido utilizados para este fim e, em alguns países do norte, uma camada de poliestireno placas têm sido utilizados para retardar e minimizar a penetração da geada para o sub-nível.

Dependendo da temperatura à qual ela é aplicada, o asfalto é categorizado como de mistura a quente, quente mistura, ou mistura fria. Mistura de asfalto quente é aplicado a temperaturas acima de 300 ° F (150 ° C) com uma mesa de flutuação livre . Quente mistura de asfalto é aplicado a temperaturas de 200-250 ° F (95-120 ° C), resultando no consumo de energia reduzida e as emissões de compostos orgânicos voláteis . Frio massa asfáltica é frequentemente usado em estradas rurais de menor volume, onde mistura asfáltica quente esfriaria muito na longa viagem a partir da usina de asfalto para o local da construção.

Uma superfície de asfalto de betão irá geralmente ser construídos para de alto volume rodovias primárias tendo uma carga de tráfego diário anual média superior a 1200 veículos por dia. Vantagens de estradas de asfalto incluem relativamente baixo ruído, custo relativamente baixo em comparação com outros métodos de pavimentação, e percepção de facilidade de reparação. As desvantagens incluem menor durabilidade do que outros métodos de pavimentação, de menos resistência à tracção do que o betão, a tendência para se tornar lisa e macia em tempo quente e uma certa quantidade de hidrocarboneto poluição de solos e águas subterrâneas ou cursos de água .

Em meados da década de 1960, asfalto com borracha foi utilizado pela primeira vez, a mistura de borracha fragmentada de pneus usados com asfalto. Enquanto uma potencial utilização para pneus que, de outra forma enchem aterros e apresentam um risco de incêndio, de asfalto com borracha mostrou uma maior incidência de desgaste em ciclos de congelamento-descongelamento em zonas temperadas devido à expansão não homogénea e contracção com componentes não borracha. A aplicação de asfalto emborrachado é mais sensível à temperatura, e em muitos locais só pode ser aplicada em determinadas épocas do ano.

Os resultados do estudo sobre os benefícios acústicos de longo prazo de asfalto emborrachado são inconclusivos. aplicação inicial do asfalto com borracha podem fornecer 3-5 decibéis (dB) redução na emissão de ruídos de origem pneu-pavimento; no entanto, isto traduz-se apenas 1-3 decibéis (dB) na redução total do nível de ruído do tráfego (devido aos outros componentes do ruído do tráfego). Em comparação com as medidas atenuantes passiva tradicionais (por exemplo, paredes de ruído e bermas da terra), o asfalto de borracha fornece benefícios acústicos curtos duração e menor no tipicamente muito maior despesa.

Concreto

Pista de concreto em San Jose , Califórnia

Betão superfícies (especificamente, o cimento Portland de betão) são criadas usando uma mistura de betão de cimento Portland , agregado grosso , areia e água . Em praticamente todas as misturas modernas haverá também vários aditivos adicionados para aumentar a trabalhabilidade, reduzir a quantidade necessária de água, mitigar prejudiciais reacções químicas e para outras finalidades benéficas. Em muitos casos haverá também Portland substitutos de cimento adicionado, tais como cinzas volantes . Isso pode reduzir o custo do concreto e melhorar suas propriedades físicas. O material é aplicado em uma lama acabado de misturar, e trabalhado mecanicamente para compactar o interior e forçar algum do pasta de cimento para a superfície para produzir uma superfície mais lisa, mais denso livre de honeycombing. A água permite que a mistura para combinar molecularmente em uma reacção química chamada hidratação .

A estrada de concreto em Ewing , New Jersey . O pavimento original foi lançada em 1950 e não foi alterada significativamente desde então.

superfícies de betão ter sido refinado em três tipos comuns: simples articulado (JPCP), articulado reforçado (JRCP) e reforçada continuamente (CRCP). A um item que distingue cada tipo é o sistema de juntas usado para controlar o desenvolvimento rachadura.

Uma das principais vantagens de pavimentos de concreto é que eles são normalmente mais fortes e mais duráveis do que as estradas de asfalto. Eles também podem ser ranhuras para proporcionar uma superfície de deslizamento resistente à prova. Uma desvantagem notável é que eles tipicamente pode ter um custo inicial mais elevado, e pode ser mais para construir demorado. Este custo pode tipicamente ser compensado através do longo ciclo de vida do pavimento. Pavimento de betão pode ser mantida ao longo do tempo utilizando uma série de métodos conhecidos como restauração do pavimento de betão, que incluem rectificação com diamante , retrofits de armaduras de ligação , conjunta e quebrar a selagem, cross-costura, etc. diamante moagem é também útil na redução do ruído e restaurar a resistência à derrapagem em mais velho pavimento de concreto.

A primeira rua nos Estados Unidos a ser pavimentada com concreto era Court Avenue em Bellefontaine, Ohio , em 1893. A primeira milha de pavimento de concreto nos Estados Unidos estava em Woodward Avenue , em Detroit, Michigan , em 1909. Após esses usos pioneiras, o Lincoln Rodoviária Association , fundada em outubro de 1913 para supervisionar a criação de uma das primeiras rodovias transcontinentais leste-oeste dos Estados Unidos para o então novo automóvel, começou a estabelecer 'milhas de mudas' de leito especificamente concreto pavimentada em vários lugares da América Centro-oeste, começando em 1914 oeste de Malta, Illinois , durante o uso de concreto com o concreto "seção ideal" especificado para a estrada de Lincoln em Lake County, Indiana , durante 1922 e 1923.

pavimento Composite

Um exemplo de pavimento composto: de mistura quente de asfalto colocado sobre Portland pavimento de betão de cimento

pavimentos compostos combinar uma subcamada concreto de cimento Portland com um asfalto. Eles são normalmente utilizados para reabilitar estradas existentes, em vez de em novas construções.

Sobreposições de asfalto são, por vezes colocada sobre concreto afligido para restaurar uma superfície de desgaste suave. Uma desvantagem deste método é que o movimento nas juntas entre as placas de betão subjacente, quer a partir de expansão e contracção térmica, ou a partir de deflexão das lajes de betão de camiões cargas por eixo , geralmente provoca fissuras reflexivos no asfalto. Para diminuir o aparecimento de fissuras, pavimento de concreto é quebrada através de uma pausa e assento, crack e assento , ou rubblization processo. Geossintéticos pode ser utilizado para controlo de crack reflexivo. Com ruptura e assento e processos de crack e de assento, um peso é deixada cair sobre o betão para induzir craqueamento, em seguida, um rolo pesado é utilizado para assentar os pedaços resultantes para a sub-base. A principal diferença entre os dois processos é o equipamento utilizado para quebrar o revestimento de betão e o tamanho dos pedaços resultantes. A teoria é frequente pequenas fendas irão espalhar tensão térmica sobre uma área mais larga do que as articulações grandes infrequentes, reduzindo a pressão sobre o pavimento de asfalto sobrejacente. Rubblization é uma fratura mais completa do velho, concreto desgastado, convertendo de forma eficaz o antigo pavimento em uma base agregada para uma nova estrada de asfalto.

Whitetopping usa concreto de cimento Portland para ressurgir uma estrada de asfalto angustiado.

Reciclando

Uma máquina de asfalto moagem em Boise, Idaho .

Materiais de estrada afligidos podem ser reutilizados na reabilitação de uma estrada. O pavimento existente é moído ou quebrado em pedaços pequenos, através de um processo chamado de fresagem . Ele pode em seguida ser transportado para um asfalto ou central de betão e incorporada pavimento novo, reciclado ou no lugar para formar a base ou sub-base para o novo pavimento. Alguns métodos utilizados incluem:

No local de reciclagem

  • Rubblizing de pavimento de concreto. Existente pavimento de betão é quebrada em partículas do tamanho de cascalho-. Qualquer aço de reforço é removido, em seguida, as partículas de tamanho cascalho-restantes são compactada e coberta com pavimento de asfalto.
  • reciclagem a frio no local. pavimento betuminoso é triturado ou moído em partículas pequenas. As moagens de asfalto são misturadas com uma pequena quantidade de emulsão de asfalto ou de betume de espuma, pavimentadas e compactadas, deixa-se curar durante sete a dez dias, em seguida, coberto com o asfalto.
  • reciclagem a quente no local. pavimento betuminoso é aquecida a 250 a 300 ° F (120 a 150 ° C), moído, combinado com um agente de rejuvenescimento ou betão betuminoso virgem, e compactado. Nesse caso, pode ser sobreposta com uma nova camada de asfalto. Este processo só recicla as duas primeiras polegadas (50 mm) ou menos, de modo que pode ser utilizado para corrigir cio, polimento ou outros defeitos de superfície. Não é um bom procedimento para estradas com falhas estruturais. Ele também gera emissões de calor e vapor de alta, e pode não ser um bom candidato para áreas construídas.
  • Recuperação completa profundidade é um processo que pulveriza a espessura total da camada de asfalto e uma parte do material de base para proporcionar uma mistura uniforme de material. Um agente de ligação pode ser misturada para formar uma camada de base para o novo pavimento, ou pode ser deixado não ligada para formar um campo de sub-base. Agentes de ligação comuns incluem emulsão de asfalto, cinzas volantes, cimento Portland ou cloreto de cálcio. Ele também pode ser misturado com agregados , fresagens de asfalto reciclado, ou esmagado cimento Portland para melhorar a gradação do material, e pode proporcionar um ciclo de vida de criação de 30 anos com o teste de laboratório adequado e verificação de campo.

superfície betuminosa

Tratamento de superfície betuminoso (BST) ou Chipseal é usado principalmente em vias de baixo tráfego, mas também como um revestimento selante para rejuvenescer um pavimento de betão betuminoso. Em geral, consiste de propagação ao longo de um agregado asfalto pulverizado em emulsão ou cut-back asfalto cimento. O agregado é em seguida incorporado no asfalto rolando-o, tipicamente com um pneus de borracha do rolo . Este tipo de superfície é descrita por uma ampla variedade de termos regionais, incluindo "selo de chip", "alcatrão e chip", "óleo e pedra", "revestimento de selagem", "selo pulverizados" ou "revestimento superficial" ou simplesmente como "betume ".

BST é utilizado em centenas de milhas da estrada de Alaska e outras estradas semelhantes no Alasca , o território de Yukon , e do norte da Colúmbia Britânica . A facilidade de aplicação de BST é uma das razões para sua popularidade, mas outra é a sua flexibilidade, que é importante quando as estradas são estabelecidas em terreno instável que derrete e suaviza na primavera.

Outros tipos de BSTs incluem micropaving, selos de lamas e Novachip. Estes são estabelecidas usando equipamento especializado e de propriedade. Eles são mais frequentemente utilizados em áreas urbanas onde a rugosidade e pedra solta associados com selos de chips é considerado indesejável.

superfície da membrana fina

Uma superfície de membrana fina (TMS) é um óleo -treated agregado o qual foi fixado sobre uma estrada de cascalho cama, produzindo um caminho livre de poeira. Uma estrada TMS reduz os problemas de lama e fornece estradas livre de pedra para os moradores locais onde o tráfego de caminhão carregado é insignificante. A camada TMS adiciona nenhuma resistência estrutural significativa, e por isso é usado em estradas secundárias com baixo volume de tráfego e carga mínima peso. Construção envolve a preparação sub-nível mínimo, seguido de revestimento com um 100-milímetros 50-para-(2,0-3,9 em) mistura fria asfalto agregado. A divisão de Operação do Ministério das estradas e infra-estrutura em Saskatchewan tem a responsabilidade de manter 6.102 km (3,792 mi) de rodovias (TMS) de superfície de membrana fina.

selo otta

Otta selo é uma superfície de estrada de baixo custo utilizando um 16-30 milímetros (0,63-1,18 in) de espessura mistura de betume e de brita.

superfície de cascalho

Gravel é conhecido por ter sido amplamente utilizado na construção de estradas por soldados do Império Romano (veja estrada romana ), mas em 1998, uma estrada asfaltada-calcário, pensado para remontam à Idade do Bronze , foi encontrado em Yarnton em Oxfordshire, Grã-Bretanha . Aplicando cascalho, ou " empedramento ", teve dois usos distintos na pavimentação de estradas. O termo britada refere-se à quebrado pedra ou cinzas utilizados na construção ou reparação de estradas ou caminhos de ferro , e é derivado do latim Metallum , o que significa que tanto " mina " e " presa ". O termo originalmente se referia ao processo de criação de uma estrada de cascalho. A rota da estrada seria primeiro cavou vários pés e, dependendo das condições locais, drenos franceses pode ou não ter sido adicionado. Próximo, pedras grandes foram colocadas e compactadas, seguido por sucessivas camadas de pedras mais pequenas, até que a superfície da estrada foi composta de pequenas pedras compactadas numa superfície dura e durável. "Metal Road" mais tarde se tornou o nome da pedra cascalho misturado com alcatrão para formar o material de pavimentação de estradas de asfalto . Uma estrada de tal material é chamado de " estrada metalled " na Grã-Bretanha, uma " estrada pavimentada " no Canadá e os EUA, ou uma "estrada selado" em partes do Canadá, Austrália e Nova Zelândia.

Uma superfície granular pode ser usado com um volume de tráfego em que o tráfego diário médio anual é de 1.200 veículos por dia ou menos. Há alguma resistência estrutural, se a superfície da estrada combina um sub base e base e é coberto com uma dupla agregado vedação graduada com emulsão. Além dos 4.929 quilômetros (3.063 milhas) de pavimentos granulares mantidos em Saskatchewan, cerca de 40% da Nova Zelândia estradas são estruturas de pavimento granulares.

A decisão de abrir uma estrada de cascalho ou não, muitas vezes depende de volume de tráfego. Verificou-se que os custos de manutenção de estradas de cascalho muitas vezes excedem as despesas de manutenção de estradas pavimentadas ou com a superfície tratada, quando os volumes de tráfego superior a 200 veículos por dia.

Algumas comunidades estão encontrando faz sentido para converter seu baixo volume estradas pavimentadas para superfícies agregadas.

outras superfícies

-Acabadora (ou paviours ), geralmente sob a forma de blocos de betão pré-fundido, são muitas vezes utilizados para fins estéticos, ou, por vezes, a porta de instalações que vêem de longa duração do pavimento de carga. Pavers são raramente usados em áreas que vêem o tráfego de veículos de alta velocidade.

Tijolos , paralelepípedos , sett , prancha de madeira , e bloco de madeira pavimentos, tais como Nicolson pavimento , foram comuns em áreas urbanas em todo o mundo, mas saiu de moda na maioria dos países, devido ao alto custo do trabalho necessário para colocar e manter-los , e normalmente são mantidas apenas por razões históricas ou estéticas. Em alguns países, no entanto, eles ainda são comuns nas ruas locais. Na Holanda , tijolo pavimentação tornou uma espécie de retorno desde a adopção de uma grande nacional de segurança de tráfego programa em 1997. De 1998 a 2007, mais de 41.000 km de ruas da cidade foram convertidos para estradas de acesso local com um limite de velocidade de 30 km / h, com a finalidade de acalmia de tráfego . Uma medida popular é a utilização de pavimentação de tijolos - o ruído e vibração diminui os motoristas para baixo. Ao mesmo tempo, não é incomum para as ciclovias ao lado de uma estrada para ter uma superfície mais lisa do que a própria estrada.

Da mesma forma, macadame e asfalto calçadas ainda pode às vezes ser encontrados enterrados debaixo de pavimentos de concreto de concreto asfalto ou cimento Portland, mas raramente são construídos hoje.

Há também outros métodos e materiais para criar pavimentos que têm aparência de pavimentos de tijolo. O primeiro método para criar textura de tijolos é aquecer um pavimento de asfalto e usar fios de metal para imprimir um padrão de tijolos usando um compactador para criar asfalto estampado . Um método semelhante é a utilização de ferramentas de borracha imprinting para pressionar sobre uma camada fina de cimento para criar concreto decorativo . Outro método é usar um estêncil padrão de tijolo e aplicar um material de revestimento sobre o estêncil. Materiais que podem ser aplicadas para dar a cor do tijolo e skid resistência pode ser de várias formas. Um exemplo é a utilização de cor de massa de concreto modificado por polímero que pode ser aplicada por nivelamento de pisos ou pulverização. Outro material é agregado -Reforçados termoplástico que pode ser aplicado calor à camada de topo da superfície de tijolo-padrão. Outros materiais de revestimento mais de asfalto estampado são tintas e de duas partes de epoxi de revestimento.

implicações acústicas

escolhas de estrada à superfície são conhecidos para afectar a intensidade e o espectro do som que emana da interacção pneu / superfície. pedidos iniciais de estudos de ruído ocorreu no início de 1970. fenômenos de ruído são altamente influenciado pela velocidade do veículo.

Tipos de superfície de estrada contribuir efeitos diferenciais de ruído de até 4 dB , com o tipo de selo de chip e estradas com ranhuras, sendo os mais altos, e superfícies de betão , sem espaçadores sendo o mais silencioso. Asfálticas superfícies executar intermediamente em relação ao betão e selagem de chip . Asfalto com borracha foi mostrado para dar um marginal 3-5 dB redução nas emissões de ruído do pneu-pavimento, e uma marginalmente discernível 1-3 dB redução nas emissões totais de ruído rodoviário quando em comparação com aplicações de asfalto convencionais.

deterioração da superfície

deteriorando asfalto

Como os sistemas de pavimento falham principalmente devido à fadiga (de forma semelhante ao metais ), os danos causados ao pavimento aumenta com a quarta potência da carga por eixo dos veículos que circulam sobre ele. De acordo com o Teste de Estrada AASHO , fortemente carregados caminhões podem fazer mais do que 10.000 vezes o dano causado por um carro de passageiros normal. Fiscais taxas para caminhões são maiores do que aqueles para os carros na maioria dos países, por este motivo, embora eles não são cobrados na proporção do dano causado. Automóveis de passageiros são considerados como tendo pouco efeito prático sobre a vida útil do pavimento, de uma perspectiva de fadiga de materiais.

Outros modos de falha incluem o envelhecimento ea superfície abrasão. Como passar dos anos, o ligante betuminoso numa camada de desgaste fica mais rígida e menos flexível. Quando se chega "velho" o suficiente, a superfície vai começar a perder agregados, e macrotexture aumentos de profundidade dramática. Se nenhuma ação de manutenção é feito rapidamente sobre a camada de desgaste, buracos irá se formar. O congelamento e descongelamento ciclo em climas frios irá acelerar drasticamente a deterioração do pavimento, uma vez que a água pode penetrar na superfície.

Se a estrada ainda é estruturalmente sólida, um tratamento de superfície betuminosa, como um Chipseal ou superfície de vestir pode prolongar a vida útil da estrada a baixo custo. Em áreas com clima frio, os pneus com pregos podem ser permitidos em automóveis de passageiros. Na Suécia e na Finlândia, pneus de automóveis pregos são responsáveis por uma parcela muito grande de pavimento cio .

As propriedades físicas de um trecho de pavimento pode ser testado usando um flexômetro peso em queda .

Vários métodos de concepção têm sido desenvolvidos para determinar a espessura e a composição de superfícies de estrada necessárias para transportar cargas de tráfego previstas para um dado período de tempo. Métodos de concepção do pavimento estão em constante evolução. Entre eles estão o projeto Shell Pavement método, ea Associação Americana de Rodovias do Estado e Funcionários de Transporte (AASHTO) 1993-1998 "Guia para Dimensionamento de Estruturas do pavimento". Um guia de design mecanicista-empírico foi desenvolvido através do processo NCHRP, resultando em mecanicista empírica Pavement Guia de Design (MEPDG), que foi adoptada pela AASHTO em 2008, embora a implementação MEPDG pelos departamentos estaduais de transportes tem sido lento.

Mais pesquisas por University College London em pavimentos levou ao desenvolvimento de um, 80-sq metros pavimento artificial coberta em um centro de pesquisa chamada de acessibilidade pedonal e Movimento ambiente de laboratório (PAMELA). Ele é usado para simular cenários cotidianos, de diferentes usuários pavimento às condições do pavimento variados. Existe também um centro de pesquisa perto da Universidade de Auburn , o NCAT Pavement Test Track , que é usado para testar pavimentos asfálticos experimentais para durabilidade.

Além dos custos de reparação, a condição de uma superfície de estrada tem efeitos económicos para os utentes da estrada. Resistência ao rolamento aumenta no pavimento áspero, como faz o desgaste dos componentes dos veículos. Estima-se que as superfícies de estrada pobres custar o motorista média US $ 324 por ano em reparos de veículos, ou um total de US $ 67 bilhões. Além disso, estima-se que pequenas melhorias nas condições da superfície da estrada pode diminuir o consumo de combustível entre 1,8 e 4,7%.

marcações

Marcas na superfície da estrada são usados em estradas pavimentadas para fornecer orientações e informações aos motoristas e pedestres. Ele pode estar na forma de marcadores mecânicos, tais como os olhos de gato , pontos Botts e bandas sonoras , ou marcadores não mecânicos, tais como tintas, termoplástico , de plástico e de epóxi .

Veja também

Notas

links externos