Разработка ученых Пермского Политеха позволит укрепить дорожное полотно. Исследователи создали полимерные композиционные материалы на основе низкомолекулярных и высокомолекулярных каучуков. После укрепления асфальта можно будет не проводить ямочный ремонт в течение 30 лет. Новый способ укрепления экономичен и прост в исполнении. По мнению ученых, материал позволит снизить тормозной путь автомобилей и сократить количество аварий на дорогах. У разработки пока нет аналогов в мире. Результаты исследования разработчики представили в журнале Frattura ed Integrità Strutturale (Fracture and Structural Integrity). Ученые запатентовали разработку.
На первом этапе работы исследователи разработали уравнение, которое отражает зависимость напряжения от деформации и включает структурные и технологические параметры создания материала. С его помощью исследователи смоделировали полимерные композиты на основе низкомолекулярных и высокомолекулярных каучуков с необходимыми свойствами.
– Одним из способов применения усовершенствованных материалов могут стать дорожные покрытия, которые позволят защитить асфальт от воздействия воды и мороза. Наше изобретение содержит полимерную основу из двух трехмерно сшитых жидких низкомолекулярных каучуков. В качестве наполнителя оно включает полифракционный диоксид кремния и технологические добавки. Разработка может быть полезна для внедрения в условиях резко континентального климата, где температура колеблется от +50 до -50°С, – рассказывает доцент кафедры прикладной физики Пермского Политеха, кандидат физико-математических наук Эргаш Нуруллаев.
В отличие от аналогов, материал пермских ученых более эластичен при отрицательных температурах и более устойчив к деформациям при положительных температурах. Это позволяет надежно защитить асфальт от образования трещин в результате замерзания воды и таяния льда. Кроме того, разработка исследователей из Пермского Политеха не выделяет токсичных веществ. Каучуковый материал дороги образует более высокое сцепление с резиной автомобильных шин, чем обычный асфальт. Поэтому разработка позволит сократить тормозной путь машин и таким образом снизить уровень аварий на дорогах.
По словам ученых, сначала необходимо в асфальтовом слое на расстоянии 5–10 метров друг от друга вырезать полости шириной 10–30 мм и длиной, равной ширине асфальтового слоя. Затем нужно промазать их жидким битумом и уложить в них ленты из полимерного композита. При этом образуются деформационные швы. Затем по ширине дороги поверх деформационных швов накатывают рулонное покрытие толщиной 10–15 мм из того же материала.
Морозостойкое дорожное покрытие позволит избежать поперечных и продольных трещин. Срок службы такого асфальта сможет достигать 30 лет без ремонта.
Композиты, которые разработали ученые Пермского Политеха, можно использовать и в условиях Арктики. Для этих целей эффективнее всего применять материалы на основе высокомолекулярных каучуков, считают ученые. Их температура стеклования составляет -103 ºС. Разработчики сравнили физические параметры материалов на основе низко- и высокомолекулярных каучуков и выяснили, что прочностные характеристики композитов на основе высокомолекулярных каучуков значительно выше материалов на основе низкомолекулярных.
Источник информации и фото: пресс-служба Пермского Политеха
