Умные дороги сами растапливают снег: Самонагревающийся бетон борется с зимними опасностями

Исследователи разработали самонагревающийся бетон, который может сделать масштабную уборку снега или разбрасывание соли делом прошлого. Новый материал https://www.researchgate.net/publication/377471346_Development_of_Self-Heating_Concrete_using_Low-Temperature_Phase_Change_Materials_Multi-scale_and_In-situ_Real-Time_Evaluation_of_Snow-Melting_and_Freeze-thaw_Performance который уже пять лет является предметом исследований в Университете Дрекселя в Филадельфии, растапливает снег на дорогах и тротуарах в течение десяти часов.

Заснеженные и обледенелые дороги замедляют движение и повышают риск несчастных случаев, затрудняя маневрирование. Только в США государственные учреждения ежегодно тратят более $2,3 млрд. на борьбу со снегом и льдом. Для удаления льда и снега часто используется соль, но это вредно для окружающей среды и может пагубно сказаться на целостности дорожного покрытия. Например, если растаявший лед просачивается на дорогу, снова замерзает и расширяется, могут образоваться трещины. Ремонт этих и подобных повреждений обходится в миллионы долларов.

Секретный ингредиент: низкотемпературный жидкий парафин

Секрет самонагревающегося бетона заключается в добавлении парафина, так называемого фазообменного материала. При чуть более высоких температурах этот материал становится жидким и накапливает тепловую энергию из воздуха, но когда он остывает, то становится твердым и отдает накопленное тепло в окружающую среду. В настоящее время исследователи экспериментируют с двумя методами: В одном случае микрокапсулы парафина подмешиваются в бетон; в другом - небольшие каменные фрагменты поглощают парафин до того, как его подмешивают в бетон.

Предотвращение замерзания и оттаивания и сокращение необходимости вспахивания и посыпания солью - хорошие способы сохранить поверхность от разрушения. Поэтому мы работаем над тем, как включить в бетон специальные материалы, которые помогут ему поддерживать более высокую температуру поверхности, когда температура окружающей среды вокруг него падает.

- Амир Фарнам (Amir Farnam)старший научный сотрудник Дрексельской лаборатории передовых материалов для инфраструктуры (AIM) и один из авторов исследования

Новый материал еще не готов к широкомасштабному использованию, и необходимы дальнейшие исследования. Например, характеристики фазообменного материала могут пострадать, если у него не будет достаточно времени для разогрева между морозом и снегом. Кроме того, этот материал пока не подходит для очень сильных снегопадов.

Мы обнаружили, что тротуары с добавлением ПКМ не могут полностью растопить большие скопления снега - более 2 дюймов", - говорит Деб. "Однако они могут достаточно эффективно растапливать снежные массы менее двух дюймов". Плиты с добавлением ПКМ начинают таять, как только снег начинает накапливаться. А постепенное высвобождение тепла может эффективно удалять лед с поверхности тротуара, что избавит Вас от необходимости предварительного подсыпания соли перед сильным снегопадом".

- Робин Деб, аспирант Инженерного колледжа, который помогал руководить исследованием