Обледенение дорог снижает скорость движения и повышает риск аварий, а соль и вода вредят асфальтовому покрытию. Смешав бетон с особым самонагревающимся материалом, специалисты из США получили дорожное покрытие, способное плавить лед и снег на протяжении первых 10 часов минусовой температуры. Оно позволит существенно сэкономить расходы на расчистку дорог.

Наиболее эффективным применение нового покрытия будет в районах с неустойчивым зимним климатом, где кратковременные заморозки сменяются плюсовой температурой — в этих условиях покрытие будет работать постоянно.

«Один из способов увеличения срока службы бетонного покрытия, например, дорог, это помочь им поддерживать в зимнее время температуру поверхности выше уровня замерзания, — сказал Амир Фарнам, старший научный сотрудник лаборатории материаловедения в Дрексельском университете. — Предотвращение замерзания и оттаивания и снижение потребности в посыпании солью — хороший способ сохранения дорожного покрытия в целости».

Этой цели и было посвящено исследование ученых. Особый материал, который они добавили в бетонную смесь — это парафин, который при понижении температуры окружающей среды, переходит из жидкой фазы в твердую и выделяет тепло. В предшествующей фазе исследования ученые уже испытали новый бетон в лабораторных условиях, а теперь — и в поле, точнее, на одной из дорог «холодного» штата Пенсильвания.

Но сначала они залили три бетонных плиты: две с парафином, по разной технологии, третью без этого материала. Плиты лежали под открытым небом с декабря 2021 года. За два года они прошли 32 цикла оледенения и оттаивания в различных погодных условиях: дождь, морось, снег, дождь со снегом, град). Также за это время было пять крупных снегопадов.

Состояние плит размером 76 на 76 см отслеживали камеры и тепловые датчики. Как выяснилось, бетон с парафином поддерживал температуру поверхности от 5,6 до 12,8 °C на протяжении 10 часов после начала заморозков. Выделенного тепла хватало, чтобы растопить слой снега толщиной около пяти сантиметров.

Если сравнивать два блока с парафином, то лучше поддерживал тепло плита, в которой парафин находился в виде скоплений, тогда как плита с парафином в виде микрокапсул быстрее нагревалась и остывала. Вероятно, в первом случае парафин отдавал тепло не сразу, а постепенно. Этот вариант ученые признали более подходящим для практического применения, сообщает New Atlas.

Менее эффективен оказался новый бетон при толщине снежного покрова более 5 см. Кроме того, лучше всего он работает там, где кратковременные заморозки сменяются плюсовой температурой. В более холодных регионах польза парафина снижается.

«Мы показали, что наш самонагревающийся бетон способен плавить снег самостоятельно, используя только тепловую энергию окружающей среды, полученную за день — и делает это без помощи соли, уборочных или нагревательных систем, — сказал Фарнам. — Самонагревающийся бетон пригоден для горных и северных регионов США, таких как северная Пенсильвания и Филадельфия, где зимой происходят периодическое охлаждение и нагревание».