New Atlas: Парафин в бетоне поможет продлить срок его службы и растопить лёд на дороге

Зимой снег и лёд на дорогах вынуждают работать многие службы экстренной помощи. Приходится задействовать снегоочистители, эвакуаторы и машины скорой помощи из-за многочисленных ДТП, а также рассыпать соль на тротуары. Однако новый тип бетона может сделать эти ресурсы ненужными. Включенный в бетон специальный материал призван растопить снег и лёд и тем самым удалить их с дорог. 

Изображение из открытых источниковНовый бетон позволил не только существенно сэкономить время при обслуживании зимних дорог, но и продлить срок службы дорожных покрытий. Дело в том, что колебания температуры и дорожная соль отрицательно сказываются на дорожном покрытии.

«Один из способов продлить срок службы бетонных поверхностей, таких как дороги, — это поддерживать температуру поверхности зимой выше нуля», – рассказал New Atlas исследователь Амир Фарнам. 

Поэтому исследователи искали способы включения в бетон специальных материалов, которые будут поддерживать более высокую температуру поверхности при падении температуры окружающей среды.

Этот материал — парафин. Это тип воска, который состоит в основном из насыщенных углеводородов. Его используют очень часто – например, в свечах, косметике и лекарствах. Парафин – это так называемый латентный аккумулятор тепла. Он выделяет тепло, когда переходит из жидкого состояния в твердое из-за падения температуры окружающей среды.

Ранее исследователи уже тестировали свой продукт в лабораторных условиях. Теперь они впервые показали, что технология работает и в реальных условиях. Чтобы ввести парафин в бетон, они использовали два разных метода. 

В первом использовали пористую гальку, которую опускали в жидкий парафин, а затем покрывали воском. Затем гальку поместили в жидкий бетон. Второй метод заключался в замешивании специальных микрокапсул с парафином непосредственно в бетон.

Исследователи залили три поддона бетоном для проверки результатов испытаний. Один с камешками (галькой), второй с микрокапсулами и третий без парафина. Эти тестовые формы находятся на стоянке Университета Дрекселя с декабря 2021 года. За это время бетонные плиты несколько раз подвергались воздействию отрицательных температур. Им пришлось пережить снег, лед, дождь и другие погодные явления.

Залитый в формы бетон был испытан на университетской парковке. Изображение: Университет Дрекселя Затем исследователи наблюдали за состоянием бетона с помощью камер и датчиков. Они увидели, что бетон с парафином может поддерживать температуру поверхности от 5,6°С до 12,8°С в течение 10 часов, когда температура окружающей среды опускается ниже нуля. Тепло, выделяемое бетоном, легко растапливало около дюйма снега в час. Бетон с добавленной галькой работал лучше всего.

Новый бетон можно будет использовать везде, где чередуются теплые и холодные дни. Такая технология может подойти и для погодных условий России. Однако с парафиновым вариантом бетона возникли проблемы, когда на пластинах собиралось более 5 см снега. Если парафин в бетоне недостаточно прогреется, это может повлиять на эксплуатационные характеристики бетона.