Строительство дорог в Арктике напоминает битву со стихией: вечная мерзлота под асфальтом оттаивает, что приводит к деформациям покрытия – вспучиванию и разрывам, образуя ямы и разрушая покрытие. Традиционные методы теплоизоляции, защищающие грунт от тепла, оказываются астрономически дорогими в удаленных северных регионах. Однако группа ученых из Якутска совершила прорыв, предложив экономичное и эффективное решение, которое может кардинально изменить инфраструктуру Крайнего Севера.
Исследователи из Института мерзлотоведения им. П.И. Мельникова СО РАН и Северо-Восточного федерального университета предложили использовать при строительстве дорог недорогие теплоизоляционные смеси. Вместо того чтобы завозить готовые дорогостоящие утеплители, они предлагают создавать защитный слой прямо на месте, смешивая местные доступные материалы — такие как песок или гравий — с легкими теплоизоляционными наполнителями, например, керамзитом или перлитом.
Ученые разработали специальную математическую модель, которая позволяет инженерам-проектировщикам легко рассчитать идеальный «рецепт» такой смеси. Модель учитывает два ключевых фактора: теплоизоляционные свойства материалов и их стоимость. С помощью введенных критериев — «теплового симплекса» и «стоимостного симплекса» — можно точно определить, какая концентрация наполнителя обеспечит нужную защиту от протаивания и при этом будет максимально выгодной по цене.
Этот подход уже прошел проверку расчетами. Например, использование керамзита в смеси с песком оказалось экономически оправданным практически при любой его концентрации. В то же время, более дорогой перлит показал свою эффективность лишь при определенных пропорциях, что помогает избежать необоснованных расходов. Проще говоря, теперь можно точно сказать, когда выгоднее использовать местный керамзит, а когда дорогой привозной материал не окупится.
Это открытие имеет огромное практическое значение для развития арктических территорий России. Оно не только позволяет значительно снизить стоимость строительства и ремонта дорог, но и повышает их надежность и долговечность. Устойчивые дороги — это кровеносная система для Арктики, необходимое условие для жизни людей, развития промышленности и освоения богатств этого сурового, но стратегически важного региона. Новая методика прокладывает путь к созданию устойчивой и экономичной транспортной сети в условиях, где сама природа бросает вызов.
Исследование опубликовано в журнале «Арктика и Антарктика»
