Снегот и мразот на патиштата не се проблем само за протокот на сообраќај. Покрај намалувањето на капацитетот и зголемувањето на времето на патување, зимските услови го забрзуваат влошувањето на патиштата, додека употребата на сол за одмрзнување врши дополнително оштетување на бетонските конструкции. Кога водата продира во пукнатините, а потоа замрзнува, внатрешниот притисок доведува до оштетување што се акумулира со текот на времето и го скратува животниот век на патот.
Затоа, тим од истражувачи од Универзитетот Дрексел во американската држава Пенсилванија разви самозагревачки цементно-бетонски пат, кој би можел да понуди алтернатива на традиционалното зимско одржување на патиштата и да ги намали трошоците за чистење и поправка на истите.
„Специјалниот материјал“ што го користеле истражувачите е парафин, таканаречен материјал за фазна промена бидејќи ослободува топлина кога се менува од течна состојба на собна температура во цврста состојба кога температурите паѓаат.
Во претходната студија тие тестираа бетон со фазна промена во контролирана лабораториска студија, но сега научниците отидоа чекор понатаму, тестирајќи го во реално време во услови на реалниот свет.
За вградување на парафин во бетонски плочи биле користени два методи. Првиот вклучувал нанесување на порозен лесен агрегатен слој, кој бил натопен во парафин кој го апсорбирал пред да се измеша во бетонот. Во вториот метод парафинските микрокапсули билр измешани директно во бетонот.
Истражувачите излиле три плочи, две со различни методи на вградување на парафин и трета која не го содржела материјалот за промена на фазата. Сите три потоа биле изложени на отворено, веднаш до паркинг на кампусот на Универзитетот Дрексел, почнувајќи од декември 2021 година.
Во првите две години тие биле подложени на вкупно 32 циклуси на замрзнување и одмрзнување на температури под нулата. Способноста на плочите од 76 сантиметри да топат мраз и снег билс следена со помош на камери и термички сензори.
Истражувачите откриле дека бетонот со фазна промена одржувал површинска температура од 5,6 до 12,8 степени Целзиусови до 10 часа, додека температурите на воздухот потоа паѓале под нулата.
Плочата не ја ослободувала веднаш својата топлинска енергија кога температурата почнала да опаѓа, туку ја задржала додека материјалот не достигнал 3,9 степени.
Плочата од лесен агрегат била подобра во задржувањето на топлината, одржувајќи ја топлината над нулата до десет часа, додека микроенкапсулираниот парафин се загревал побрзо, но ја одржувал топлината само половина од времето.
Истражувачите забележале дека вниманието кон деталите веројатно помогнало парафинската течност да се одржи под нејзината нормална точка на замрзнување од 5,6 степени Целзиусови, што значи дека плочата не ја ослободувала веднаш својата топлинска енергија кога температурата почнала да опаѓа, туку ја држела додека материјалот не достигнал 3,9 степени.
Ова е спротивно на плочата со микроенкапсулиран парафин, која почнала да ја ослободува својата топлинска енергија кога нејзината температура достигнала 5,6 степени Целзиусови.
Сепак, истражувачите забележаа дека плочите не биле ефикасни за тешки акумулации на снег поголеми од 5 сантиметри и дека ако материјалот за промена на фаза немал шанса да се „наполни“ доволно со загревање за да се врати во течна состојба помеѓу циклусите на замрзнување-одмрзнување или снежните наноси, неговата ефикасност може да се намали.
Научниците од Универзитетот Дрексел планираат да продолжат да собираат податоци за да ја проценат долгорочната ефикасност на плочите и да проучат како вклучувањето на материјали за промена на фаза може да го продолжи животниот век на бетонот.
„Со ова знаење ќе можеме да продолжиме да го подобруваме системот за еден ден да го оптимизираме за подолго загревање и поголемо одмрзнување. Но, охрабрувачки е да се видат докази за значително намалување на циклусите на замрзнување-одмрзнување, што укажува дека бетонот со материјали за промена на фаза е поотпорен на циклусите на замрзнување-одмрзнување во споредба со традиционалниот бетон“, рече тимот.
Само студијата не може да утврди дали употребениот парафин бил синтетички. Проблемот со употребата на несинтетички парафин е тоа што парафинскиот восок е нуспроизвод на сурова нафта, необновлив ресурс за кој е потребна интензивна машинерија за екстракција и обработка. Како необновлив ресурс, парафинскиот восок не е одржлив, биоразградлив и еколошки.
(Gradnja.rs)
(фото: Wikimedia)
