Чому сучасний асфальт так швидко руйнується: дослідження

Більшість автомобільних доріг і тротуарів покриті асфальтом - це один з найпоширеніших будівельних матеріалів в світі. Завдяки рівному асфальтовому покриттю автомобілі їдуть максимально рівно, а люди не спотикаються на тротуарах. Але це тільки за умови, що покриття свіже і на ньому немає руйнувань.

Читайте також: В Укравтодорі розповіли, навіщо будувати дороги в Чорнобильські зоні відчуження

Японські вчені вирішили з'ясувати, що саме є причиною крихкості асфальту і провели експеримент, результати якого хоча б частково прояснили ситуацію. Можливо, завдяки цьому відкриттю, асфальт стане міцніше.

Що таке асфальт?

З наукової точки зору, асфальт - це гірська смола, яка представляє собою чорну речовину, що плавиться при 100 градусах Цельсія. Цей матеріал активно використовується при будівництві доріг, аж до злітно-посадкових смуг.

Для багатьох людей може стати сюрпризом те, що асфальт входить до складу деяких клеїв і лаків, а речовина вищого класу використовується навіть в живописі. Але варто враховувати, що асфальт буває природного і штучного походження. В якості складової частини для лаків і інших речовин використовується природний асфальт, а для будівництва доріг - тільки штучний.

Дорожній асфальт найправильніше називати асфальтобетоном. До складу цього будівельного матеріалу зазвичай входить щебінь, пісок, мінеральний порошок і бітум. Перші два компоненти відомі, але що означають два останніх терміна?

Мінеральний порошок, який також відомий як філлер, являє собою суміш подрібненого вапняку і виробничих відходів. Він надає покриттю механічну міцність і при цьому робить його злегка пружним. Бітум, який раніше називався «земляною смолою», є сумішшю вуглеводнів та їх похідних. Якщо не заглиблюватися в хімію, то це чорна і в'язка речовина, яка склеює докупи всі інші компоненти асфальту.

Цікавий факт: в Великобританії звичний нам асфальтобетон називається Тармак. А в Європі асфальт має звичайний склад, але вкладається більш складним методом, завдяки чому має підвищену міцність, але дорожче коштує. Головна особливість «європейської» укладання полягає в тому, що суміш розігрівається до 250 градусів Цельсія, після чого стає дуже м'якою і рівно лягає на землю.

Чому асфальт швидко руйнується?

Група японських учених під керівництвом Акіхіро Моріесі помітила, що сучасний асфальт руйнується набагато швидше, ніж матеріал, вироблений в 1960-і роки. Щоб з'ясувати причину зниження якості, вчені вивчили зразки асфальту з різних країн світу, а також фрагменти асфальту віком від 60 до 120 років. В ході наукової роботи вони відтворили умови їх використання та простежили за що відбуваються в структурі асфальту змінами через комп'ютерний томограф.

Між старим і новим асфальтом вчені виявили одну важливу відмінність - сучасний матеріал містить в своєму складі дуже багато зайвих компонентів. Йдеться про фталати, фосфати та інші хімічні сполуки, які абсолютно випадково проникають в матеріал ще в процесі його створення.

Концентрація зайвих речовин дуже мала і складає всього лише від 0,0012% до 0,25%. Але цієї кількості достатньо для того, щоб дорожнє покриття стало крихким і покривалося ямами через кілька місяців з дня укладання. Також вчені з'ясували, що міцність асфальту зменшується через компонент, який надає покриттю водовідштовхувальні властивості.

Є надія, що виробники асфальтобетону звернуть увагу на результати дослідження та змінять склад матеріалу. Також їм варто було б змінити спосіб укладання асфальту. Але навіть при зміні складу дороги все одно можуть руйнуватися. Справа в тому, що на довговічність асфальтового покриття також впливають оточуючі умови. Так, під час сильних дощів, дороги покриваються водою. Вода проникає в пори і надовго залишається всередині, аж до похолодань. З настанням морозів вона замерзає і перетворюється на лід, який розриває покриття, утворюючи тріщини.