Одна из основных причин, по которым автомобильные дороги приходится часто ремонтировать, — образование поверхностных дефектов во время трафика. Общий вес только одного большого грузовика может достигать 40 тонн. Передвигаясь по автомобильной дороге, транспорт создает высокие нагрузки на слои дорожной «одежды».
Наибольшее давление испытывает верхний слой — асфальтобетон. Он подвергается растягивающим и сжимающим усилиям, которые образуют напряжения в слое покрытия, что со временем приводит к возникновению многочисленных дефектов — неровностей, трещин, выбоин, к формированию колеи.
Существующие сегодня методы повышения прочности всего дорожного слоя малоэффективны, поэтому поиск новых материалов и технологий для улучшения долговечности остается актуальным.
Одним из перспективных направлений снижения образований трещин на дорогах является метод объемного дисперсного армирования. Он основан на введении в состав асфальтобетонной смеси волокнистых материалов, которые увеличивают сопротивление сдвиговым и сжимающим нагрузкам.
Ученые Пермского национального исследовательского политехнического университета предложили укрепить асфальтобетон отходами оптического волокна, основную массу которых вывозят на свалки или сжигают, что еще и загрязняет окружающую среду. Стабильные размеры и химический состав позволяют использовать их в качестве сырья для получения армирующего компонента.
— Сегодня объемы производства и использования оптического волокна постоянно увеличиваются: в год доходит до 4,45 миллиона км. Растет и объем отходов. Кварцевая нить, покрытая тонким слоем полимерной композиции, обладает высокой прочностью, стабильностью, устойчивостью к влиянию окружающей среды, химическим и биологическим воздействиям.
Эти свойства указывают на возможность использования оптоволокна для укрепления дорожного покрытия, — объяснил доктор технических наук, профессор кафедры автомобилей и технологических машин ПНИПУ Константин Пугин.
В ходе эксперимента политехники сравнили два образца асфальтобетонной смеси. Первая наиболее широко используется для получения асфальта (щебень — 55%, отсев дробления — 42%, минеральный порошок — 3%, битум — 4,7%). Во вторую добавили 1% оптоволокна. Полученные образцы испытывали на устойчивость к воде, трещинам, сдвигам и на предел прочности при различных температурных режимах (0, 20, 50оС).
Выяснилось, что добавление частиц оптоволокна увеличивает физико-механические характеристики асфальтобетона. Добавление всего 1% может повысить его устойчивость к нагрузкам до 14%. Это, по мнению ученых, доказывает перспективность использования оптоволоконных отходов для качественного и долговечного укрепления дорог.
Статья опубликована в сборнике «Химия. Экология. Урбанистика», 2024 год. Исследование выполнено в рамках программы стратегического академического лидерства «Приоритет-2030».
Ксения СТАРКОВА
Нет комментариев