Найден способ замедлить разрушение асфальта на дорогах на 30-40%

Ученые Пермского национального исследовательского политехнического университета (ПНИПУ) нашли замену дорогостоящим синтетическим волокнам, замедляющим разрушение асфальта на дорогах. Исследователи предложили использовать для этих целей природные волокна хризотил-асбеста, которые повышают прочность дорожного покрытия на 30-40%, рассказали в пресс-службе ПНИПУ.

"Асфальтобетон разрушается под тяжестью фур и из-за перепадов температур: в жару размягчается, в мороз становится хрупким. Вода проникает в повреждения, замерзает - появляются ямы. Полностью "вечного" асфальта не существует, но есть технологии, замедляющие разрушение. Большинство методов укрепления либо слишком затратны, либо неэффективны. Перспективный способ - добавление синтетических волокон, но они дороги, требуют спецоборудования и плохо сцепляются с битумом. Дешевая альтернатива - целлюлозные нити, но они боятся воды. Ученые Пермского политеха предложили добавлять в асфальт природные волокна хризотил-асбеста. Этот минерал прочен, не плавится до 1500 градусов и отлично сцепляется с битумом. С помощью математического моделирования была подобрана оптимальная рецептура, которая повышает прочность асфальта на 30-40%", - сообщили в университете.

Как пояснили ученые, хризотил-асбест - это натуральный минерал, который встречается в земной коре. Он состоит из тончайших гибких волокон, похожих на микроскопические нити. В природе они образуются внутри серпентинитов - особых минеральных тел, которые формируются глубоко под землей при высоких температурах и давлении. В России основные месторождения хризотил-асбеста находятся в Свердловской и Оренбургской областях, на юге Красноярского края и в Республике Тыва. Такие частицы не плавятся даже при 1500 градусах, очень прочны на разрыв и прекрасно сцепляются с битумом в отличие от синтетических аналогов.

Чтобы найти идеальное соотношение волокон хризотил-асбеста и битума, исследователи провели серию экспериментов. Они приготовили несколько вариантов смесей, варьируя содержание волокон (0,5-2,5%) и битума (5,5-7,5%). Всего изготовили и протестировали 243 образца. Каждый проверили на прочность при разных температурах от 0 до 50 градусов, поскольку именно в этом диапазоне происходят самые критичные изменения: при 0 градусов асфальт теряет эластичность и начинает работать как хрупкий материал, а при 50 градусах - размягчается и становится пластичным. Также оценили водостойкость, сдвигоустойчивость и трещиностойкость. Анализ полученных данных позволил определить оптимальное сочетание компонентов, при котором прочность и водостойкость достигают максимума.

"Результаты показали, что при добавлении 1,2-1,8% волокон хризотил-асбеста и 5,9-7,2% битума прочность на сжатие при нагреве до 50 градусов возрастает на 30-40% по сравнению с обычными составами без армирования. Водостойкость материала достигла 95-100% - это значит, что покрытие не будет терять прочность после дождей и размягчаться. При этом трещиностойкость осталась в допустимых пределах, то есть материал не будет разрушаться в морозы", - рассказал профессор кафедры "Автомобили и технологические машины" ПНИПУ, доктор технических наук Константин Пугин.

Помимо этого, в ходе исследования выяснилось, что волокна хризотил-асбеста обладают высокой способностью притягивать и удерживать битум. Благодаря этому свойству из состава асфальтобетонной смеси можно полностью исключить товарный минеральный порошок (обычно это молотый известняк, который нужно покупать и везти за сотни километров). Такой подход снижает себестоимость и упрощает логистику.

Как отметили в университете, разработанная технология особенно актуальна для регионов с резко континентальным климатом, где асфальт испытывает и сильную жару, и морозы, а также для трасс с интенсивным движением тяжелых фур. Исследование пермских ученых было выполнено в рамках программы стратегического академического лидерства "Приоритет-2030".