Разработка ученых Пермского Политеха позволит укрепить дорожное полотно. Исследователи создали полимерные композиционные материалы на основе низкомолекулярных и высокомолекулярных каучуков. После укрепления асфальта можно будет не проводить ямочный ремонт в течение 30 лет. Новый способ укрепления экономичен и прост в исполнении. По мнению ученых, материал позволит снизить тормозной путь автомобилей и сократить количество аварий на дорогах. У разработки пока нет аналогов в мире.
Результаты исследования разработчики представили в журнале Frattura ed Integrità Strutturale (Fracture and Structural Integrity). Ученые запатентовали разработку.
На первом этапе работы исследователи разработали уравнение, которое отражает зависимость напряжения от деформации и включает структурные и технологические параметры создания материала. С его помощью исследователи смоделировали полимерные композиты на основе низкомолекулярных и высокомолекулярных каучуков с необходимыми свойствами.
— Одним из способов применения усовершенствованных материалов могут стать дорожные покрытия, которые позволят защитить асфальт от воздействия воды и мороза. Наше изобретение содержит полимерную основу из двух трехмерно сшитых жидких низкомолекулярных каучуков. В качестве наполнителя оно включает полифракционный диоксид кремния и технологические добавки. Разработка может быть полезна для внедрения к условиях резко континентального климата, где температура колеблется от +50 до -50°С, — рассказывает доцент кафедры прикладной физики Пермского Политеха, кандидат физико-математических наук Эргаш Нуруллаев.
В отличие от аналогов, материал пермских ученых более эластичен при отрицательных температурах и более устойчив к деформациям при положительных температурах. Это позволяет надежно защитить асфальт от образования трещин в результате замерзания воды и таяния льда. Кроме того, разработка исследователей из Пермского Политеха не выделяет токсичных веществ. Каучуковый материал дороги образует более высокое сцепление с резиной автомобильных шин, чем обычный асфальт. Поэтому разработка позволит сократить тормозной путь машин и таким образом снизить уровень аварий на дорогах.
По словам ученых, сначала необходимо в асфальтовом слое на расстоянии 5 — 10 метров друг от друга вырезать полости шириной 10 — 30 мм и длиной, равной ширине асфальтового слоя. Затем нужно промазать их жидким битумом и уложить в них ленты из полимерного композита. При этом образуются деформационные швы. Затем по ширине дороги поверх деформационных швов накатывают рулонное покрытие толщиной 10 — 15 мм из того же материала.
Морозостойкое дорожное покрытие позволит избежать поперечных и продольных трещин. Срок службы такого асфальта сможет достигать 30 лет без ремонта.
Композиты, которые разработали ученые Пермского Политеха, можно использовать и в условиях Арктики. Для этих целей эффективнее всего применять материалы на основе высокомолекулярных каучуков, считают ученые. Их температура стеклования составляет -103 ºС. Разработчики сравнили физические параметры материалов на основе низко- и высокомолекулярных каучуков и выяснили, что прочностные характеристики композитов на основе высокомолекулярных каучуков значительно выше материалов на основе низкомолекулярных.