Curbstone Presents – the American Road
Mój ojciec urodził się w 1895 roku i miał 58 lat, kiedy ja przyszedłem na świat. Opowiedział mi o jeździe na motocyklu Indian z Nowego Jorku, jego rodzinnego stanu, do Kalifornii po I wojnie światowej. Pamiętam, że zawsze odnosił się do dróg jako „macadam” i nigdy tak naprawdę nie wiedział, dlaczego. Więc zrobiłem trochę kopania w Internecie i umieścić to razem. Pierwotnie, to nie było dla społeczeństwa, więc nie przeszkadzało mi zachować referencje na thedetails. Wszystko to, co jest moje pisanie i wszystkie zdjęcia, które są w publicdomain są dostępne dla Ciebie do użytku, jak chcesz. No claim is made for theaccuracy.
Painting by Carl Rakeman
Pierwsza nawierzchnia makadamowa w Stanach Zjednoczonych została położona na „Boonsborough Turnpike Road” pomiędzy Hagerstown i Boonsboro, Maryland. Do 1822 r. odcinek ten był ostatnią nieulepszoną luką w wielkiej drodze prowadzącej z Baltimore nad Zatoką Chesapeake do Wheeling nad rzeką Ohio. Dyliżanse używające tej drogi w zimie potrzebowały od 5 do 7 godzin podróży, aby pokonać 10 mil.
Specyfikacje budowy drogi turnpike zawierały te ustanowione przez Johna Loudona McAdama ze Szkocji. Po wykopaniu rowów bocznych, duże kamienie były zbierane i grabione, a następnie łamane „tak, aby nie przekraczały 6 uncji wagi lub aby nie przeszły przez dwucalowy pierścień”. Zagęszczanie każdej z trzech warstw zostało przyspieszone przy użyciu żeliwnego walca, zamiast pozwalać na zagęszczanie pod ruchem drogowym.
W 1830 roku, po 5 latach pracy, 73-milowa National Pike (lub Cumberland Road) stała się drugą amerykańską drogą zbudowaną na „zasadzie McAdama.”
Powierzchnia ścieralna drogi, ulicy lub chodnika.Uważa się, że części Babilonu i Troi były wybrukowane; rzymskie drogi były znane z trwałego bruku kamiennego. Ulice miast Imperium Rzymskiego były zwykle wybrukowane „bazaltowymi płytami”. Podwyższone chodniki, które zazwyczaj budowano po obu stronach ulicy, często zajmowały aż połowę jej całkowitej szerokości i były wybrukowane „kamieniem peperino”. Ulice poza miastem były również brukowane lub przynajmniej miały żwirową nawierzchnię.
Pierwsza droga, która została wybrukowana asfaltem, powstała w Babilonie między 625 a 604 rokiem p.n.e. Rzymianie zbudowali imponujący system drogowy w Wielkiej Brytanii podczas swojej okupacji od I do IV wieku, z czego wiele dróg zostało wykorzystanych jako wzór dla współczesnych brytyjskich dróg.
Kredyt dla nowoczesnej budowy dróg należy się rzymskiej armii, jej wojskowe techniki budowy dróg są prototypem dla dzisiejszych dróg. Rzymskie ulice miejskie, z ich krawężnikami i podwyższonymi chodnikami są podstawą dla nowoczesnych projektów ulic, które widzimy dzisiaj.
Wcześniejsze drogi w Stanach Zjednoczonych były po prostu wyryte w ziemi przez wiele koni i wozów, które przemierzały tę wielką ziemię. Podróż była brutalna w najlepszym wypadku, dodajmy do tego wszelkie niesprzyjające warunki pogodowe i mamy obraz. Bruk był powszechny od późnego średniowiecza do XIX wieku.
W 1876 roku prezydent Grant wybrał grupę inżynierów wojskowych do zbadania zastosowania asfaltu na drogach. Grupa ta zasugerowała, aby Pennsylvania Avenue w Waszyngtonie została pokryta asfaltem z jeziora Trinidad. Nawierzchnia ta pozostała w doskonałym stanie przez 11 lat, pomimo ruchu w Białym Domu.
Historyczna Pennsylvania Ave. została po raz pierwszy pokryta asfaltem w 1876 roku. Na tym zdjęciu, zrobionym w 1907 roku, ekipy układają nawierzchnię przy użyciu ówczesnego sprzętu.
Pożądane cechy nawierzchni to trwałość, gładkość, cichość, łatwość czyszczenia i nieśliska powierzchnia. Wymagania te są w pewnym stopniu sprzeczne, więc żaden materiał nie jest idealny pod każdym względem. Fundament nawierzchni musi być zwieńczony lub lekko wygięty w łuk, aby umożliwić spływanie wody; musi być wystarczająco mocny, aby wytrzymać duże obciążenia dynamiczne, ale zdolny do reagowania na zmiany temperatury. Szacuje się, że na jedną milę drogi spada rocznie około 27 000 ton wody.
Wcześniej w XIX wieku asfalt kamienny i naturalny były stosowane jako produkty budowlane. Produkty te były już stosowane od 7000 lat do impregnacji wodoodpornej. Już w 1820 roku w Anglii stosowano gorącą smołę do łączenia pękniętych kamieni. Ten rodzaj mieszanki, znany jako tarmacadam, został opatentowany w 1910 roku przez Warren Brothers w Cambridge, Mass. Firma ta przekształciła się później w APAC, jedną z największych firm produkujących mieszanki asfaltowe w Stanach Zjednoczonych.
Budowniczowie autostrad z końca XIX wieku do budowy dróg używali wyłącznie kamienia, żwiru i piasku. Nawierzchnie dróg można było ustabilizować, dodając wodę do powierzchniowego piasku, aby utworzyć spoiwo, które podtrzymywałoby ruch ciągniony przez konie. Błoto i kurz nie stały się poważnym problemem aż do wprowadzenia samochodu.
W 1919 r. droga Washington-Richmond Road w pobliżu Dumfries, Va., około 30 mil (48 km) na południe od Waszyngtonu, D.C., wymagała tego samochodu.Błoto było poważnym problemem przed asfaltowaniem.
Nieprzyjemne warunki panujące na drogach krajowych stały się poważnym problemem publicznym pod koniec XIX wieku wraz z wynalezieniem roweru, a później samochodu. Na początku lat 90-tych XIX wieku kluby rowerowe w Stanach Zjednoczonych usilnie dążyły do poprawy stanu dróg. Wysiłki te doprowadziły do powstania „Narodowej Ligi na rzecz Dobrych Dróg” w 1892 roku. Ciągłe niezadowolenie z warunków panujących na drogach w kraju doprowadziło do utworzenia przez Kongres w 1893 roku „Biura Badań Drogowych” (Office of Road Inquiry). Całkowite wdrożenie asfaltu na drogach rozpoczęło się jednak od człowieka o nazwisku John Metcalfe.
Metcalfe urodził się w Szkocji w 1717 roku. Mimo że był niewidomy od szóstego roku życia, Metcalfebudował 180 mil dróg w Yorkshire, w Anglii, po ukończeniu 40 lat. Upewnił się, że jego drogi dobrze odprowadzają wodę i zostały zbudowane na solidnych podstawach. Zbudował je z trzech warstw: pierwsza warstwa składała się z największych kamieni, druga zawierała wykopany materiał drogowy, a trzecia była warstwą żwiru. Droga była również wysklepiona w środku, aby woda spływała do rowów zbudowanych wzdłuż każdej strony.
Thomas Telford, który urodził się w Eskdale w Szkocji w 1757 roku, udoskonalił metodę budowania dróg z kamieni łamanych. Telford układał kamienie na określoną grubość, zgodnie z ciężarem i natężeniem ruchu na danej drodze. Wziął również pod uwagę przebieg drogi i jej nachylenie, które do dziś są ważnymi czynnikami dla budowniczych dróg.
John Loudon McAdam(1756-1836)
Rycina autorstwa Charlesa Turnera. Dzięki uprzejmości powierników British Museum; fotografia, J.R. Freeman & Co. Ltd.
John Loudon McAdam, urodzony w Szkocji w 1757 roku i generalny geodeta miasta Bristol w Anglii, zaprojektował drogi przy użyciu kamieni łamanych, które zostały ułożone równo i ciasno, tak aby pokryły glebę i utworzyły twardą powierzchnię. Drogi Semacadam, jak je nazywano, służyły do zapewnienia nieco stabilnej drogi dla pieszych i ruchu konnego.
Chociaż Telford i McAdam byli rówieśnikami, każdy z nich miał inne poglądy na temat tego, jak zbudować najlepszą drogę. Projekty Telforda były droższe od projektów McAdama, ale niektórzy uczeni twierdzą, że były one lepsze jakościowo.
Schemat budowy makadamu.
Makadam składa się zasadniczo z zagęszczonych warstw małych kamieni połączonych w twardą powierzchnię za pomocą pyłu kamiennego i wody (makadam związany wodą). Jednakże głównymi nawierzchniami stosowanymi obecnie są pokrycia bitumiczne/asfaltowe i beton. Makadamowa metoda budowy dróg wykorzystuje warstwę dobrze odwodnionego i zagęszczonego podłoża do podtrzymania ciężaru jezdni, podczas gdy górna warstwa działa jak powierzchnia ścieralna zbudowana wyłącznie w celu zrzucania wody. Współczesna budowa dróg makadamowych opiera się na tej praktyce i jest stosowana na całym świecie.
Górna warstwa drogi makadamowej jest wykonana głównie z asfaltu i kamieni, obecnie niektórzy budowniczowie używają innych składników, aby powstrzymać zużycie drogi i dodać trakcji do powierzchni. Obecnie asfalt jest wytwarzany syntetycznie, ale prawdziwy asfalt w stanie naturalnym został pierwotnie znaleziony tylko w jednym miejscu na świecie, w jeziorze asfaltowym na wyspie Trynidad.
Sir Walter Raleigh, podczas swojej trzeciej podróży w 1498 roku, odkrył słynne jezioro asfaltowe na wyspie Trynidad, największe naturalne jezioro asfaltowe na świecie. „Asfalt z Trynidadu”, jak go nazywano, był bardziej ceniony niż ten wytwarzany przez człowieka, ponieważ dobrze znosił upływ czasu i działanie żywiołów. Trynidad był pierwszym źródłem asfaltu dostępnym w Ameryce; drugim było jezioro Bermudez w Wenezueli.
Budownictwo makadamowe z użyciem asfaltu.
Do roku 1910 asfalt rafinowany z ropy naftowej uzyskał trwałą przewagę rynkową nad producentami asfaltu skalnego, naturalnego i arkuszowego. Koncerny naftowe były w stanie wyprodukować asfalt lepszy niż ten wydobywany z naturalnych złóż w jeziorze Trinidad i jeziorze Bermudez. Ta supremacja zagroziła nawet stosunkom dyplomatycznym między Stanami Zjednoczonymi a Wenezuelą.
W nawierzchni bitumicznej, fundamentem jest makadam, na który wylewa się materiał bitumiczny, który wnika co najmniej 2 cale (5 cm) w fundament, tworząc animpervious binder. W przypadku nawierzchni makadamowej z mieszanki bitumicznej na podbudowie makadamowej rozkłada się mieszankę skruszonego kamienia, zmielonego szkła i innych dodatków oraz lepiszcza bitumicznego, a następnie wałuje się ją na zwartą masę.
Kluczowe daty związane z budową dróg w Stanach Zjednoczonych
1625 – Najwcześniejsza znana utwardzona droga amerykańska – kolonialna ulica miejska – Pemaquid, Maine
1795 – Pierwsza amerykańska droga inżynieryjna – płatna autostrada z Filadelfii do Lancaster
1823 – Pierwsza droga makadamowa zbudowana w Ameryce – stan Maryland
1877 – Pierwsza nawierzchnia asfaltowa w N. Ameryce – Pennsylvania Avenue – Washington, DC
1893 – Pierwsza wiejska droga ceglana – Ohio
1906 – Pierwsza zbudowana bitumiczna droga makadamowa – Rhode Island
Dwa pozostałe rodzaje nawierzchni wykorzystują jako podbudowę betonową płytę drogową. W przypadku warstwowej nawierzchni asfaltowej na betonowej podbudowie układa się warstwę wiążącą i warstwę ścieralną. Warstwa wiążąca, której zadaniem jest zapobieganie pełzaniu górnej warstwy, składa się z kamienia łamanego i cementu asfaltowego. Warstwę ścieralną stanowi mieszanina drobnego piasku, wypełniacza i asfaltu.
Do układania nawierzchni ciężkich najczęściej stosowany jest sztywny beton. Pierwsza nawierzchnia betonowa została ułożona w 1894 r. w Bellefontaine w stanie Ohio. Nowoczesna autostrada będzie miała 15 cm (6 cali) betonowej podstawy, na której zostanie położony 7,5 cm (3 cale) betonu zbrojonego stalą. (2,5 cm) piasku, zaprawy cementowej lub mastyksu.
1910 – Rozprowadzanie asfaltu Makadam na podkładzie z tłucznia kamiennego, State Aid Road No.59 – 85, Yakima County. Stan Waszyngton.
1912 – Walec parowy zagęszczający makadam. Stan Waszyngton.
1910 – Samochód ciężarowy rozlewający asfalt makadam, hrabstwo Walla Walla, stan Waszyngton.
1911 – Kruszarnia i maszyny do ciągnięcia używane do budowy stałej autostrady, hrabstwo Yakima. Stan Waszyngton.
Korpus Inżynierów USA, który przed II wojną światową nie zajmował się sprawami nawierzchni, został obciążony obowiązkiem budowy dróg wojskowych i pasów startowych. W obliczu produkcji coraz większych i cięższych samolotów Korpus musiał opracować metody projektowania grubości nawierzchni pasów startowych, które mogłyby wytrzymać nacisk kół większy niż 12 500 funtów (5 670 kg). W 1956 roku powstała ustawa o autostradach (Federal-Aid Highway Act), która stworzyła program infrastruktury autostradowej nie mający sobie równych na świecie. Prezydent Dwight D. Eisenhower stwierdził, że system międzystanowy ustanowi plan przebudowy przestarzałego systemu dróg i ulic. Podstawą systemu była sieć autostrad o długości 41 000 mil (65 983 km) łącząca główne miasta w Stanach Zjednoczonych. Jeden z elementów tego planu zakładał, że na każde pięć mil drogi jedna mila będzie prosta do wykorzystania jako lądowisko dla samolotów w razie potrzeby.
Zadanie zaprojektowania sieci zostało powierzone Amerykańskiemu Biuru Dróg Publicznych i Stanowym Departamentom Autostrad. Wiele wydziałów autostrad stanowych zażyczyło sobie, aby ich część systemu międzystanowego była wykonana z asfaltu, jednak mimo wyższych kosztów budowy zastosowano również beton.
Poza kosztami, kolejną cechą, która czyni asfalt lepszym od betonu, jest elastyczność. Utrzymanie asfaltu jest również zwykle mniej kosztowne niż utrzymanie betonu.