Российские исследователи создали микрокапсулы с полимерным связующим, которые позволяют автоматически устранять трещины в дорожном покрытии без участия человека. Эти гранулы вводятся в состав асфальтобетонной смеси. При появлении трещин они разрушаются, высвобождая активное вещество. Полимер, проникнувший в структуру асфальта, "заклеивает" повреждение, восстанавливая прочность и устойчивость покрытия к нагрузкам. Использование технологии в дорожном строительстве может увеличить срок службы покрытия примерно на треть без проведения ремонта. Подробнее о применимости метода в российских условиях рассказано в материале издания «Известия».

Способы продления срока эксплуатации дорог

Специалисты Национального исследовательского Московского государственного строительного университета (НИУ МГСУ) разработали технологию, позволяющую устранить дефекты дорожного полотна автоматически. Она способна продлить эксплуатационный период дорог на 30 % и уменьшить затраты на ремонт.

Как пояснили ученые, ключевым элементом являются гранулы диаметром от 1 до 1,2 мм, наполненные полимером с высокими связывающими свойствами. Пока асфальт цел, гранулы находятся в неактивном состоянии. При образовании трещин они разрушаются, высвобождая полимер, который под воздействием ряда физико-химических процессов соединяет повреждение.

— Надежность транспортных путей напрямую влияет на экономику страны и ее связанность. Однако резкие перепады температур и интенсивная нагрузка транспорта быстро разрушают дорожное покрытие. Поэтому мы поставили перед собой цель создать асфальт, который сможет самостоятельно реагировать на дефекты без вмешательства человека, — рассказал изданию «Известия» руководитель проекта, доцент кафедры строительных материалов НИУ МГСУ Сергей Иноземцев.

Фото: пресс-служба НИУ МГСУ

Капсулы изготавливаются в несколько этапов химического синтеза, что позволяет получить упругие шарики с тонкой оболочкой и гелеобразным связующим внутри. Такие гранулы вводятся в готовую асфальтобетонную смесь.

При этом рецептура обеспечивает необходимую прочность капсул, которая выдерживает технологические операции во время укладки покрытий. Однако при последующем образовании трещин капсулы легко разрушаются.

— Многие страны занимаются исследованиями в сфере самовосстанавливающихся материалов. За рубежом обычно применяют масляные фракции и отходы нефтепереработки, но этот метод эффективен при старении покрытий и в российских условиях может привести к размягчению асфальта и появлению колей зимой. Наш полимер активирует иной механизм восстановления, который лучше отвечает требованиям российского климата, — подчеркнул Сергей Иноземцев.

Дороги, нуждающиеся в повышенной прочности

Результаты испытаний показали, что применение капсул увеличивает устойчивость асфальтобетона к механическим нагрузкам примерно на 30 %, что расширит сроки эксплуатации дорожного покрытия. Сокращение количества повреждений позитивно влияет на безопасность дорожного движения.

Разработчики из МГСУ создали систему показателей для оценки эффективности самовосстановления асфальта. Это позволит стандартизировать процесс внедрения технологии. При корректной адаптации метод ремонта можно использовать и для других материалов и конструкций, считают ученые.

Фото: пресс-служба НИУ МГСУ

По мнению Сергея Иноземцева, инновационное решение получило высокое признание на международной конференции в Сеуле, где проект занял первое место в секции «Строительство».

— Состояние дорожных покрытий ухудшается со временем под воздействием большегрузного транспорта, интенсивного движения и климатических факторов. Среди способов ремонта дорог выделяют герметизацию трещин битумом и эмульсиями на его основе, а также методы типа Slab Lifting и геополимерного инъектирования для укрепления и выравнивания дорожных участков, — отметил в интервью «Известиям» эксперт Национальной технологической инициативы (НТИ) «Автонет» Игорь Мишин.

Эксперт считает, что разработка НИУ МГСУ может открыть новые возможности для повышения несущей способности и качества дорог. Однако, по его словам, несмотря на прогрессивность технологий, важным остается регулярный контроль состояния дорог с применением инфракрасных датчиков и георадаров. Эти инструменты позволяют выявлять повреждения под поверхностью асфальта еще до того, как они станут визуально заметными.

— Основные расходы при строительстве и ремонте дорог приходятся не на материалы, а на оплату труда, амортизацию оборудования и прочие выплаты, — рассказал заведующий лабораторией Центра НТИ «Цифровое материаловедение: новые материалы и вещества» МГТУ им. Н.Э. Баумана Вячеслав Богачев. По его мнению, применение новой технологии окажется эффективным при ремонте дорог по факту возникновения повреждений, а не при плановых восстановительных работах.

Фото: пресс-служба НИУ МГСУ

Эксперт также отметил, что классические методы усиления дорожных покрытий давно известны: используют качественные материалы и многослойную конструкцию (подложки, геотекстиль, композитные сетки, сам асфальт и другие). В то же время материалы, разработанные в НИУ МГСУ, направлены не на укрепление, а именно на восстановление полотна.

Технология может оказаться перспективной для улучшения свойств аэродромной инфраструктуры, добавил проректор по стратегическому развитию и экономике КНИТУ-КАИ Эльвир Якупов.

— В числе главных преимуществ технологии — сокращение частоты ремонтов и времени простоя аэродрома. Однако есть и недостатки: увеличатся первоначальные затраты на материалы и укладку, а также потребуются строгий контроль качества и грамотное проектирование смесей, что усложняет производственный процесс, — пояснил специалист.

Кроме дорог и аэродромов, подобные модификации могут применяться в промышленном строительстве для создания покрытий с повышенной износостойкостью, заключил он.