Специалисты Пермского национального исследовательского политехнического университета (ПНИПУ) разработали метод, позволяющий заменить дорогостоящие синтетические волокна, которые используются для замедления разрушения асфальтового покрытия на дорогах. В качестве альтернативы ученые предложили использовать природные волокна хризотил-асбеста, что повышает прочность дорожного покрытия на 30-40%.
Асфальтобетон подвержен разрушению из-за воздействия тяжелых транспортных средств и перепадов температур: в жаркую погоду он размягчается, а в мороз становится хрупким. Вода, проникая в микротрещины, замерзает, что приводит к образованию ям. Полностью «вечного» асфальта пока не существует, однако существуют технологии, которые замедляют его разрушение. Большинство методов либо слишком затратны, либо недостаточно эффективны. Одним из перспективных подходов является добавление синтетических волокон, однако они дороги, требуют специального оборудования и плохо сцепляются с битумом. Более дешевой альтернативой являются целлюлозные нити, но они неустойчивы к воздействию воды.
Ученые Пермского политеха предложили использовать природные волокна хризотил-асбеста для укрепления асфальта. Этот минерал отличается высокой прочностью, не плавится при температуре до 1500 градусов и отлично взаимодействует с битумом. С помощью математического моделирования специалисты подобрали оптимальную рецептуру, которая позволяет повысить прочность асфальтового покрытия на 30-40%.
Хризотил-асбест – природный минерал с тонкими гибкими волокнами, образующимися в серпентинитах под землей при высоких температурах и давлении. Не плавится при 1500 °C, прочен на разрыв и хорошо сцепляется с битумом. В России основные месторождения находятся в Свердловской, Оренбургской областях, на юге Красноярского края и в Республике Тыва.
Исследователи искали идеальное соотношение волокон хризотил-асбеста (0,5-2,5%) и битума (5,5-7,5%). Они приготовили и протестировали 243 образца, оценивая прочность при температурах 0-50 градусов, водостойкость, сдвигоустойчивость и трещиностойкость. Анализ данных показал оптимальное сочетание компонентов, максимизирующее прочность и водостойкость.
«Результаты показали, что при добавлении 1,2-1,8% волокон хризотил-асбеста и 5,9-7,2% битума прочность на сжатие при нагреве до 50 градусов возрастает на 30-40% по сравнению с обычными составами без армирования. Водостойкость материала достигла 95-100% – это значит, что покрытие не будет терять прочность после дождей и размягчаться. При этом трещиностойкость осталась в допустимых пределах, то есть материал не будет разрушаться в морозы», – рассказал профессор кафедры «Автомобили и технологические машины» ПНИПУ, доктор технических наук Константин Пугин.
Волокна хризотил-асбеста эффективно притягивают и удерживают битум, что позволяет исключить товарный минеральный порошок из асфальтобетонной смеси. Это снижает себестоимость и упрощает логистику. Технология особенно важна для регионов с резко континентальным климатом и трасс с интенсивным движением тяжелых фур. Исследование выполнено в рамках программы «Приоритет-2030».
Источник: ТАСС
распечатать статью
