Плохие дороги считаются одной из «вечных» проблем России. В последние годы эта проблема усугубилась ввиду климатических изменений: резкие перепады температур негативно сказываются на асфальте — в жару он размягчается и продавливается тяжелыми фурами, а в мороз теряет эластичность и трескается. Обычно такие трещины и выбоины просто засыпают минеральным порошком. Ученые Пермского политеха (ПНИПУ) представили новый способ повысить прочность асфальтового покрытия, используя волокна хризотил-асбеста.
Хризотил-асбест — это природный минерал, образующийся из серпентина и состоящий из тончайших волокон. Этот минерал отличает высокая прочность и эластичность. К тому же, он выдерживает температуру до 1500°С и удерживает битум от испарения, которое неизбежно происходит при перегреве и укладывании асфальта. Об основных преимуществах хризотил-асбеста «Научной России» рассказал Константин Пугин, профессор кафедры «Автомобили и технологические машины» Пермского национального исследовательского политехнического университета (ПНИПУ).
«Хризотил-асбест регулирует структуру асфальтобетона. В отличие от минерального порошка, который выступает как инертный заполнитель микропустот, волокна хризотил-асбеста избирательно поглощают легкие масляные фракции битума и стабилизируют его структуру. Эксперимент подтвердил, что при соотношении битума и хризотил-асбест 3 к 1, потеря легких фракций битума снижается в 2,9 раза по сравнению с битумом без минеральных добавок и в 2,3 раза по сравнению с использованием товарного минерального порошка. Это прямое доказательство того, что хризотил-асбест более эффективно регулирует свойства битума, чем традиционный наполнитель», — объяснил Константин Пугин.
По словам ученого, хризотил-асбест имеет еще и экономическое преимущество. Он способен полностью заменить минеральный порошок, и, поскольку добывается в России, в будущем можно будет отказаться от дорогих зарубежных синтетических компонентов.
Оптимальный состав смеси ученым помогло определить математическое моделирование. Сначала они подготовили несколько вариантов смеси с разным соотношением битума и волокон хризотил-асбеста, после чего в специализированной программе составили объемные графики, показав, как именно меняются свойства асфальтобетона в зависимости от количества волокон в соотношении с количеством битума.
«Математическое моделирование стало центральным инструментом в определении оптимального состава. По полученным экспериментальным данным мы построили регрессионные модели — уравнения, описывающие зависимость каждой из девяти характеристик от содержания волокна и битума. Для наглядности построили трехмерные графики, позволившие визуально проследить совместное влияние факторов на каждое свойство и выделить области с наилучшими показателями. Анализ этих моделей показал, что максимальная продуктивность достигается при содержании волокон хризотил-асбеста в интервале 1,2–1,8 % и битума – 5,9–7,2 %», — рассказал Константин Пугин.
Именно такое соотношение позволит уже сейчас увеличить прочность асфальта на 30-40%.
Новость подготовлена при поддержке Министерства науки и высшего образования РФ
