Снег сойдет, асфальт останется: новый материал защитит дороги от гололеда без соли и лопат (фото)

Ежегодно с наступлением зимы коммунальщики и водители оказываются неготовыми к осадкам: первые не успевают расчищать дороги, а вторые не всегда успевают сменить резину. Далее в ход идет песок и соль, которые используют для посыпания дорожного полотна, чтобы снизить риск ДТП на дорогах, пишет New Atlas.

Соль используют во всем мире и она частично справляется с проблемой намерзания льда на дорожное полотно, однако нередко вместе со снегом весной сходит и асфальт. В новом исследовании ученые разработали специальный материал с фазовым переходом — его предлагают добавлять в бетон. Ученые считают, что использование этого материала позволит растопить снег и лед за период времени до 10 часов, при этом не потребуется использовать соль и лопаты. Более того, авторы исследования уверяют, что материал также помогает сохранить целостность дорожного покрытия.

У Фокус. Технологии появился свой Telegram-канал. Подписывайтесь, чтобы не пропускать самые свежие и захватывающие новости из мира науки!

Данные Министерства транспорта США свидетельствуют о том, что накопление снега и льда на дорогах влияет на сцепление с дорожным полотном, а также маневренность транспортных средств. В результате водителям приходится существенно снижать скорость, чтобы избежать ДТП. Кроме того снег и лед на дорогах уменьшает пропускную способность проезжей части и увеличивает время пути.

Чтобы предотвратить обледенение, местные власти часто используют соляной раствор, однако такой метод может испортить бетон или асфальт. Кроме того, вода все равно просачивается на дорогу и замерзает, вызывая внутреннее давление и разрушая полотно.

В новом исследовании ученые из Университета Дрекселя в Пенсильвании разработали самонагревающийся бетон, который потенциально может решить проблему заснеженных дорог и затрат,связанных с их расчисткой и обслуживанием

По словам главного исследователя лаборатории перспективных инфраструктурных материалов и одного из соавторов исследования Амира Фарнама, одним из способов продлить срок службы бетонных поверхностей, в том числе и дорог, является поддержание температуры поверхности выше нуля в течение всего периода холодов. Фактически основная задача заключается в том, чтобы предотвратить процесс замерзания и оттаивания.

"Секретным ингредиентом" ученых стал парафин, поскольку он выделяет тепло, когда переходит из жидкого состояния при комнатной температуре в твердое при падении температуры. На первом этапе исследования ученые протестировали бетон с фазовым переходом в лабораторных условиях, а на втором — в реальном времени и в реальных условиях.

Для введения парафина в бетонные плиты ученые использовали два метода. В первом, ученые погружали в парафин пористые мелкие камни и гальку, а затем их добавляли в бетон. Во втором — микрокапсулы парафина смешивались непосредственно с бетоном.

В общей сложности ученые изучили три бетонных плиты: две из них были созданы с использованием парафина, веденного двумя разными способами, третья — контрольная, без введения парафина. После этого все три плиты разместили на улице в декабре 2021 года — следующие два года они подвергались заморозкам и оттаиваниям, а также осадкам.

Все это время ученые наблюдали за плитами с помощью датчиков и видеокамер. Результаты исследования показали, что бетон с фазовым переходом поддерживал температуру от 5,6°C до 12,8°C в течение 10 часов, когда температура падала ниже нуля. При этом выделенного тепла было достаточно, чтобы растопить снег.

При этом, плита из легкого заполнителя лучше выдерживала нагрев, поддерживая температуру выше точки замерзания до 10 часов, тогда как микрокапсульный парафин нагревался быстрее, но сохранял тепло лишь половину времени. Таким образом ученые пришли к выводу, что использование нового материала в действительности может сохранить дороги, а также уменьшить затраты на их обслуживание.

Отметим, что ученые планируют продолжить исследования, чтобы проверить эффективность материала в долгосрочной перспективе.

Ранее Фокус писал о том, что американские ученые нашли способ продлить долговечность дорог при помощи бактерий.