Новый подход направлен на устранение одной из главных слабостей асфальта. При низких температурах это покрытие начинает трескаться. Всему виной битум. Это продукт переработки нефти, который при производстве асфальта используется в качестве вяжущего. При «рабочей» температуре он придает покрытию твердость и упругость. Это значит, что асфальт под нагрузкой от транспорта прогибается, а затем возвращается в прежнее положение, не разрушаясь, сообщает Американское химическое общество.
При минусовых температурах битум становится хрупким и теряет способность к деформации. В трещины попадает вода, что еще сильнее разрушает покрытие.
Ученые предложили инновационное решение для повышения долговечности дорог в холодном климате. Результаты проведенного исследования были опубликованы в журнале ACS Sustainable Chemistry & Engineering. Команда под руководством профессора Эльхама Фини разработала асфальтовое вяжущее на основе масла водорослей, способное значительно снизить повреждения покрытия при отрицательных температурах.
Обнаружилось, что масла, полученные из микроскопических водорослей, способны стать полноценной и даже более совершенной альтернативой битуму. Их природная гибкость и устойчивость к отрицательным температурам существенно превосходят традиционные нефтяные компоненты, что позволяет предотвращать образование трещин при морозах.
Проводя обширные исследования, команда изучила масла четырех разновидностей микроводорослей с помощью комплексного компьютерного моделирования. Цель состояла в том, чтобы отобрать именно тот вариант, который будет наиболее совместим с традиционным минеральным наполнителем асфальта и проявит максимальную устойчивость к критическим температурам.
Масло из пресноводной зеленой микроводоросли Haematococcus pluvialis продемонстрировало наибольшую устойчивость к остаточным деформациям под воздействием смоделированной транспортной нагрузки. Кроме того, оно обеспечивало лучшую защиту от повреждений, связанных с влагой — ключевым фактором образования выбоин.
Затем команда провела лабораторные испытания. Образцы асфальта с добавлением водорослевого связующего подвергались многократным нагрузкам и циклам замерзания-оттаивания, имитирующим реальные условия эксплуатации в холодном климате.
В результате эксперимента выяснилось, что асфальт с новым связующим продемонстрировал лучшую способность к восстановлению формы по сравнению с покрытием на основе традиционного нефтяного битума (рост показателя до 70%).
Ученые отмечают, что при увеличении доли до 22% покрытие может стать углеродно-нейтральным. Водоросли повышают также влагостойкость и потенциальную способность материала к самовосстановлению.
Ранее Наука Mail сообщила, что в Перми создали долговечный материал для ремонта дорог.
