Drumurile romane
Dacă este să respectăm adevărul, cartaginezii sunt, în general, creditați că au fost primii care au construit și întreținut un sistem de drumuri (aproximativ 600 î.Hr.). Romanii au decis în cele din urmă că vecinii lor de peste Mediterană reprezintă o amenințare pentru ei și vor distruge Cartagina în 146 î.Hr. (ruinele capitalei sunt situate în Tunisia de azi). Se sugerează că romanii au preluat ideea unui sistem de drumuri militare de la cartaginezi și se estimează că aceștia au construit aproximativ 87.000 km de drumuri în interiorul imperiului lor (aproximativ lungimea sistemului interstatal al SUA). Relevantă este situația în Marea Britanie, unde nu există prea multe înregistrări ale drumurilor „tradiționale” înainte de cele ale romanilor (Collins și Hart, 1936). În cea mai mare parte, principalele drumuri romane din Regatul Unit (în total aproximativ 4.100 km) erau pentru scopuri militare, legând tabere aflate la aproximativ 30 km una de cealaltă (sau aproximativ o zi de marș). Întrucât aceste drumuri era construite, în primul rând, pentru soldații de infanterie, drumurile erau drepte, dar practic fără a ține cont de pantele terenului. Ele generau niveluri ridicate de zgomot, erau dure și consumau multă forță de muncă (deseori se folosea munca sclavilor). Designul pentru drumurile romane principale din Marea Britanie a constat în general din patru straturi (de sus în jos), după cum urmează [Collins și Hart, 1936]:
- Summa Crusta (suprafață) – blocuri netede, poligonale, așezate în stratul de dedesubt;
- Nucleu – un fel de strat de bază compus din pietriș și nisip cu var;
- Rudus – al treilea strat era compus din zidărie de moloz și pietre mai mici, de asemenea, fixate în mortar de var;
- Statumen – două sau trei rânduri de pietre plate inserate în mortar de var.
O ilustrare a structurii pavajului roman de lângă Radstock, Anglia, este prezentată în Figura 1. Grosimea totală ajungea până la 0,9 m și lățimea drumului era de 4,3 m sau mai puțin, dar drumurile romane din unele țări au avut o lățime de până la 2,4 m. Aceste structuri aveau suprafețe realizate în pantă pentru a îmbunătăți drenajul, iar adesea încorporau șanțuri și/sau scurgeri subterane. După cum ne-am putea aștepta, tehnica de construcție a drumurilor romane a fost variată, pentru a se potrivi condițiilor și materialelor locale – spre deosebire de zilele noastre. Romanii au părăsit Regatul Unit în jurul anului 406 d.Hr., iar timp de aproximativ 1.200 de ani după aceea proiectarea și construcția drumurilor au rămas în urmă.
Construcția drumurilor romane nu a fost ieftină. Estimările actualizate pentru Via Appia din Italia, de exemplu, sunt de aproximativ 2.000.000 USD per kilometru [după Rose (1935) și Leger (1875)].
Drumul tip Hoggin
Hoggin este o acoperire de sol compactabilă compusă dintr-un amestec de argilă, pietriș și nisip sau praf de granit, care produce o suprafață bine legată. Este mai frecvent văzută în sudul Angliei și la proprietățile National Trust. Materialul este potrivit din punct de vedere estetic proprietăților mai vechi și are o întreținere mai redusă decât pietrișul singur, deoarece nu necesită greblare regulată. Odată așezată, suprafața este oarecum permeabilă la apă și, prin urmare, nu formează bălți și nu generează scurgeri rapide de suprafață. Materialul este din ce în ce mai des folosit la proprietățile casnice pentru căi și alei, ca o alternativă ieftină și prietenoasă cu mediul la beton și pavaj din blocuri. O bază compactă de piatră zdrobită mai mare este adesea așezată înainte de stratul superior de hoggin, mai ales dacă zona care trebuie acoperită este un pământ moale sau predispus la băltire. Rocile mai mari oferă o bază fermă pentru hoggin și un drenaj îmbunătățit. Este posibil ca originea cuvântului să provină de la ”hogging”, spatele arcuit al porcului, aceasta fiind forma dată unui drum pentru a facilita drenajul.
Drumul lui Telford
Denumirea provine de la Thomas Telford (născut în 1757), constructor considerat deseori ”părintele” ingineriei civile. El și-a făcut ucenicia ca zidar [Smiles, 1904] și, în consecință, și-a extins cunoștințele la construcția de poduri. O perioadă (pe la 1780), a sculptat pietre funerare și lucrări ornamentale, iar în cele din urmă a devenit „Surveyor of Public Works” pentru zona Salop, îndreptându-și astfel atenția mai mult către drumuri. Telford a încercat, acolo unde a fost posibil, să construiască drumuri pe pante relativ mici (nu mai mult de 30%), pentru a reduce numărul de cai necesari pentru transportul de mărfuri. Mai mult, sistemul de pavaj avea o secțiune de aproximativ 350 până la 450 mm grosime și, în general, era compus din trei straturi. Stratul inferior era format din pietre mari, de circa 100 mm lățime și 75 – 180 mm grosime, acest strat specific fiind reprezentativ pentru designul unic de tip Telford. Pe deasupra erau așezate două straturi de pietre cu dimensiunea maximă de 65 mm și aproximativ 150 – 250 mm grosime totală, urmate de un strat de uzură din pietriș de aproximativ 40 mm grosime (vezi Figura 2). S-a estimat că acest sistem ar suporta o sarcină de 88 N/mm2.
Macadamizarea
Inginerul de drumuri scoțian John Loudon McAdam (născut în 1756) a observat că majoritatea drumurilor pavate din Regatul Unit la începutul anilor 1800 erau compuse din pietriș rotunjit, deși se știa că agregatul unghiular peste un substrat bine compactat va funcționa substanțial mai bine. În consecință, el a folosit o suprafață înclinată pentru a îmbunătăți drenajul (spre deosebire de Telford care a folosit o suprafață plată), peste care a așezat în două straturi agregat unghiular (sfărâmat manual, cu dimensiunea maximă de 75 mm), pentru o adâncime totală de aproximativ 200 mm. Pe deasupra a fost plasat stratul de uzură (aproximativ 50 mm grosime cu o dimensiune maximă a agregatului de 25 mm). Motivul pentru această ultimă dimensiune a fost acela de a oferi o călătorie mai lină pentru roțile căruțelor. Astfel, adâncimea totală a unui pavaj tipic macadam era de aproximativ 250 mm (vezi Figura 3). Mai mult, McAdam și-a dat seama că straturile de piatră spartă vor deveni în cele din urmă „legate” între ele prin tasările generate de trafic. Odată cu introducerea concasorului de piatră, au fost obținute cantități mari de praf de piatră, ceea ce a permis reducerea grosimii pavajului. Un citat interesant atribuit lui McAdam despre dimensiunile maxime admisibile ale agregatului a fost că „nicio piatră mai mare decât cea care va intra în gura unui om nu ar trebui să intre pe drum” [Gillette, 1906]. Cea mai mare sarcină permisă pentru acest tip de proiectare a fost estimată la 158 N/mm2. În 1815, inginerul scoțian a fost numit „supraveghetor general” al drumurilor din Bristol și acum a putut să-și folosească designul la numeroase proiecte. Primul pavaj de macadam din SUA a fost construit în Maryland în 1823. Până în 1850, în zonele urbane din Marea Britanie existau aproximativ 2.200 km de pavaj de tip macadam. Modelul s-a dovedit suficient de reușit încât termenul „macadamizat” a devenit reprezentativ pentru proiectarea și construcția de pavaje în acea perioadă. Și acum, termenul „macadam” este folosit pentru a indica pavajul din piatră spartă [Baker, 1903].
Structurile de pavaj au scăzut în timp de la aproximativ 0,9 m (3 picioare), pentru modelele romane, la 350 – 450 mm pentru modelele Telford, apoi la aproximativ 250 mm pentru modelele Macadam și, în sfârșit, la circa 100 mm la începutul secolului al XX-lea. Secțiunea transversală standard pentru construcția de macadam era la Massachusetts Highway Commission (S.U.A.) de 150 mm, așa cum a raportat Gillette în 1906. Această grosime a fost folosită și la drumurile statului New York. Până la începutul anilor 1900, accentul în proiectare a fost pus pe utilizarea standardelor fixe, modificate ocazional pentru condițiile locale ale solului. În plus, necesitatea unor pavaje mai durabile a fost impusă de flota de vehicule în schimbare. Următorul citat parțial, din L.W. Page, Director al Oficiului pentru Drumurile Publice din S.U.A., conținut într-un raport din 1907 [Judson, 1908], ilustrează problema: „…Existența drumurilor noastre de macadam depinde de reținerea prafului de drum format prin uzura suprafeței. Dar acțiunea mașinilor cu motor și anvelope din cauciuc care se deplasează cu viteză mare îndepărtează, în curând, de pe drumul de macadam tot materialul fin, rezultatul fiind că drumul se dezintegrează în curând…” Era nevoie, așadar, de ceva mai performant.
Pavaj bituminos timpuriu Tarmacadam
Se pare că primul pavaj din macadam cu gudron a fost amplasat în zona Nottingham (Lincoln Road) în 1848 [Collins și Hart, 1936; Hubbard, 1910]. La acea vreme, astfel de drumuri erau considerate potrivite doar pentru trafic ușor, nu și pentru străzile urbane. Gudronul de cărbune (liantul) a fost disponibil în Regatul Unit aproximativ din anul 1800, ca reziduu de la
iluminatul cu gaz de cărbune. Poate că acesta a fost unul dintre primele eforturi de a recicla materialele reziduale folosindu-le într-un sistem de pavare! La scurt timp după Nottingham, alte proiecte de macadam cu gudron au fost construite la Paris (1854) și Knoxville – Tennessee (1866). În 1871, la Washington D.C. a fost utilizat pe scară largă un „beton de gudron”: timp de șapte ani, au fost acoperiți 630.000 mp cu acest material. Probabil din cauza lipsei de atenție în specificarea gudronului, majoritatea acestor străzi au eșuat în câțiva ani de la construcție, ceea ce a dus la discreditarea metodei. Totuși, unele dintre aceste drumuri de suprafață din Washington D.C. au supraviețuit mai mult – aproximativ 30 de ani. În aceste cazuri, liantul de gudron a constituit aproximativ 6 procente din greutatea amestecului total (goluri de aer de aproximativ 17 procente). Mai mult, agregatul a fost zdrobit cu aproximativ 20 la sută mai mult, trecând prin sita cu nr. 10, iar grosimea stratului de uzură era de aproximativ 50 mm.
Asfaltul și amestecurile bitulitice
Asfaltul depus în strat plasat pe o bază de beton (fundație) a devenit cunoscut la mijlocul anilor 1800, primul pavaj de acest tip fiind construit la Paris în 1858. Primul astfel de pavaj amplasat în SUA a fost în Newark, New Jersey, în 1870. Baker [1903] descrie acest sistem de pavaj ca fiind compus dintr-un strat de uzură de 40 până la 50 mm grosime, obținut din bitum și nisip, un alt strat de legătură (aproximativ 40 mm grosime) din piatră spartă și bitum și, în final, un strat de bază din beton de ciment hidraulic sau moloz de pavaj (blocuri vechi de granit, cărămizi etc.). În general, stratul de beton avea o grosime de 100 mm pentru traficul ușor și 150 mm grosime pentru traficul greu. Grosimea finală era decisă în funcție de greutatea traficului, rezistența betonului și suportul solului.
În 1901 și 1903, constructorului de drumuri Frederick J. Warren i s-au eliberat mai multe brevete pentru variantele timpurii de pavaj tip „amestec fierbinte”. Un amestec tipic conținea aproximativ 6% emulsie bituminoasă și agregate de diferite dimensiuni, de 75 mm maxim, ajungând până la praf. Dorința era de a folosi un liant mai fluid decât cel folosit pentru asfaltul cunoscut atunci, pe care l-a numit „bitulitic”. Au apărut contestatari care au spus că Warren brevetase de fapt asfaltul binecunoscut, problema devenind dimensiunile agregatelor. Adevărata noutate a venit în 1910, când s-a implementat un sistem mai stabil, în care stratul superior de asfalt (Warrenite-Bitulithic) nu avea agregate mari, care să se sfărâme la trecerea roților. Au mai existat și alte merite ale lui Warren, precum utilajele noi folosite la drumuri și întrebuințarea reziduurilor de petrol pentru un asfalt mai fluid. Până în 1920, brevetele originale ale lui Warren expiraseră în S.U.A., dar este cert că el și frații săi au devenit adevărați regi ai asfaltului, chiar și azi firma Warren Brothers fiind o companie de nivel mondial. Un citat interesant din publicația din 1926 Standard Oil Co. Of California pare să fie repetat destul de des astăzi: „Aceste pavaje oferă astăzi servicii excelente… în ciuda faptului că aceste pavaje nu au fost proiectate inițial pentru condițiile severe impuse de traficul auto modern, greu și rapid.”
Luiza Varga
Tel.: (+40) 726000400;
E-mail: office@luizdesign.ro
www.luizdesign.ro
