Современные города сталкиваются с проблемой недостаточного благоустройства пешеходных и парковых зон. Рост автомобильного транспорта и приоритет дорожной инфраструктуры приводят к ухудшению качества рекреационных территорий. Кроме того, в темное время суток пешеходные зоны часто становятся менее безопасными и менее привлекательными для горожан. Поэтому все чаще пробуют использовать светящиеся дорожные покрытия со специальными светонакапливающими добавками — «люминофорами». На их долговечность влияет то, насколько хорошо эмаль с люминофором сцепляется с зернами гравия. Ученые Пермского Политеха провели эксперименты и выявили оптимальное соотношение компонентов покрытия, которое позволит ему прослужить до 5 лет, при среднем сроке эксплуатации около 3 лет.
Статья опубликована в сборнике докладов Международной научно-практической конференции «Актуальные научные исследования и разработки в строительстве». Исследование проведено в рамках программы стратегического академического лидерства «Приоритет-2030».
В крупных городах при устройстве таких функциональных зон, как велодорожки, полосы для маршрутно-транспортных и вело-транспортных средств, велопарковок, используются дренажные покрытия. Они пропускают воду, тем самым предотвращая образование луж, наледей и эрозий (постепенного разрушения от природных условий). Их главная задача — отводить влагу в грунт или дренажную систему, а не скапливать ее на поверхности.
Для оформления этих покрытий, а также для повышения безопасности горожан в темное время суток сейчас все чаще используют люминофоры. Это специальные вещества, которые светятся в темноте после долгого пребывания под светом. Обыватели могут встретить их в светящихся красках, экранах телевизоров и мониторов.
В составе светящихся дорожных покрытий, как правило, окрашенный эмалью гравий или кварцевый песок, люминофоры и связующее (полиуретановая смола), которое «склеивает» компоненты. Однако если люминофоры плохо сцепляются со смолой или разрушаются от ее химического состава, покрытие быстро трескается, мутнеет или теряет свечение. Неправильная комбинация может привести к расслаиванию, так как они могут вымыться дождем, выцветанию или даже токсичным выделениям, а само покрытие будет недолговечным.
Ученые Пермского Политеха исследовали разный состав светящихся атмосферостойких дорожных покрытий с фотолюминесцентными свойствами. В качестве основного заполнителя при проведении исследования использовали речной гравий смеси фракций 3-10 мм, который покрывался быстросохнущей краской-эмалью. Окрашивание зерен проводили в лабораторном гравитационном смесителе в течение 10 минут, затем сушили на атмосферном воздухе. Время высыхания по ГОСТ 19007 составляло 15-40 минут в зависимости от применяемого пигмента и расхода люминофора. Далее — оценивали люминесцентные свойства по показателям интенсивности и времени свечения.
— В ходе исследования мы разработали образцы дорожных покрытий с использованием светонакопительных добавок. Целью было выявить, при каком составе компоненты наилучшим образом держатся вместе и не распадаются. Для этого мы изучили образцы с разным содержанием люминофора и эмали. Их испытывали на прочность, водопроницаемость, устойчивость к износу и ультрафиолету. Наилучшие результаты продемонстрировал состав №5, показавший высокую прочность, износостойкость и длительное свечение в 3 балла интенсивности. Это максимальное значение для дорожных покрытий, в то время, как 1 и 2 балла означают слабый и умеренный свет, — комментирует Ксения Шаманова, старший преподаватель кафедры «Строительный инжиниринг и материаловедение» ПНИПУ.
Состав № 5 представляет собой 1 кг гравия, 50 г эмали, 2,2 г люминофора. Такое соотношение обеспечивает высокую интенсивность свечения и увеличивает до 1,7 раза сцепление люминофоров с гравием дорожного покрытия, что позволяет им не растрескиваться, не поддаваться воздействию переменчивого климата, характерного для России, и прослужить до 5 лет. По статистике стандартное светящееся покрытие при этом не столь долговечно и выдерживает лишь около 3 лет службы.
Разработанное учеными ПНИПУ покрытие может быть использовано для пешеходных, велосипедных дорожек и парковых зон для повышения безопасности и комфорта в любое время суток. В дальнейшем планируется оптимизировать состав с учетом экономических факторов, чтобы технология была доступна для массового применения и отвечала потребностям жителей.