Порта3 – градежништво, архитектура и екологија Порта3 – градежништво, архитектура и екологија
Снегот и мразот на патиштата не се само проблем на протокот на сообраќај. Покрај намалувањето на пропаѓањето на сообраќајниците, додека употребата на сол за одмрзнување врдополнително ги оптеретува бетонските конструкции. Кога водата продира во пукнатините, а потоа замрзнува, внатрешните притисоци доведуваат до оштетувања кои се акумулира со текот на времето и го скратува животниот век на коловозот.
Поради оваа причина, тим истражувачи од Универзитетот Дрексел во американската држава Пенсилванија разви самозагревачки цементно-бетонски коловоз, кој би можел да понуди алтернатива на класичното зимско одржување на патиштата и да ги намали трошоците за нивно чистење и санација.
Парафин во бетонските плочи
„Специјалниот материјал“ што го примениле истражувачите е парафин, таканаречен материјал со фазни промени бидејќи ослободува топлина кога преминува од течна состојба при собна температура во цврста состојба кога температурите паѓаат.
Во претходното истражување, тестирале бетон со фазни промени во контролирано лабораториско истражување, додека сега научниците отишле чекор понатаму, тестирајќи го во реално време во реални услови.
За вклучување на парафин во бетонски плочи користени се два метода. Првиот подразбирал примена на порозен лак од лесни агрегати, кој бил потопен во парафин што го апсорбирал, пред да се измеша во бетонот. Во другиот метод, е микрокапсули парафин биле измешани директно во бетонот.
Истражувачите излеали три плочи, од кои две биле со различни методи на вградување на парафин и трета која не содржела материјал со фазни промени. Сите три потоа биле изложени надвор, покрај паркингот на кампусот на Универзитетот Дрексел, почнувајќи од декември 2021 година.
Во првите две години, биле изложени низ вкупно 32 циклуси на замрзнување-одмрзнување при температури под нулата. Способноста на плочите од 76 сантиметри да топат мраз и снег се следена е со камери и термички сензори.
На овој начин, истражувачите откриле дека бетонот со фазни промени одржува површинска температура од 5,6 до 12,8 степени Целзиусови до 10 часа кога температурите на воздухот потоа паѓале под нулата.
Плочата со лесни агрегати била подобра во одржувањето на топлината, одржувајќи ја топлината над точката на замрзнување до десет часа, додека парафинот во микрокапсули побрзо загревал, но ја одржувал топлината само половина од времето.
Истражувачите забележале дека вниманието на агрегатот веројатно придонело парафинот да остане течен под вообичаената точка на замрзнување од 5,6 степени Целзиусови, што значи дека плочата не ја ослободувала веднаш својата топлинска енергија кога температурата би почнала да опаѓа, туку ја задржувала сè додека материјалот не достигнал 3,9 степени.
Следува проценка на долгорочна ефикасност
Сепак, истражувачите забележале дека панплочите не биле ефикасни за тешки акумулации на снег поголеми од 5 сантиметри и дека ако материјалот со фазни промени немал можност доволно да се „наполни“ со загревање за да се врати во течна состојба помеѓу циклусите на замрзнување-одмрзнување или снежните наноси, ефикасноста може да се намали.
Научниците од Универзитетот Дрексел планираат да продолжат со собирање податоци за да ја проценат долгорочната ефикасност на плочите и да проучат како вклучувањето на материјал со фазни промени може да го продолжи животниот век на бетонот.
„Со оглед на овие наоди, ќе можеме да продолжиме да го подобруваме системот за еден ден да го оптимизираме подолгото загревање и поголемото одмрзнување. Но, охрабрувачки е да се видат докази за значително намалување на циклусите на замрзнување и одмрзнување, што покажува дека бетонот со материјал со фазни промени е поотпорен на циклусите на замрзнување и одмрзнување во споредба со традиционалниот бетон“, велат од тимот.
Од студијата не е само можно да се утврди дали применетиот парафин бил синтетички. Проблемот со употребата на несинтетички парафин е што парафинот е вазелин нуспроизвод на сирова нафта, необновлив ресурс кој бара интензивна механизација за екстракција и преработка. Како необновлив ресурс, вазелинот не е одржлив, биоразградлив и еколошки прифатлив.
