Дорожное покрытие: выбоины, трещины и множество других проблем, связанных с дорожной инфраструктурой, наилучшим образом выявляет зима. Вода, проникающая в поверхностные трещины, превратившись в лёд, расширяется и выдавливает окружающий асфальт. После оттаивания пораженный участок остается непригодным для повторной инфильтрации воды, что в конечном итоге приводит к большим трещинам и выбоинам. Ученые материаловеды прилагают массу усилий для помощи социуму в обслуживании дорожных полотен. Результат впечатляет. Богатая коллекция новых технологий обещает заменить обычный битум «самоисцеляющимся» асфальтом.
СОДЕРЖИМОЕ ПУБЛИКАЦИИ :
Инновации в стиле самоисцеляющихся дорог
Специалисты Технологического университета Делфта в Нидерландах создали «самоисцеляющийся» материал, путём насыщения асфальта электропроводящими волокнами-наполнителями в конфигурации замкнутых контуров.
Инновационная система действует следующим образом: электрический ток пропускается через волокна-наполнители в непосредственной близости с дорожной трещиной.
Электрическая цепь генерирует внутреннее тепло необходимой температуры. Под действием нагрева битум расплавляется и уплотняется.
Похожую инновацию на восстановление дорожного покрытия предлагают исследователи «ETH Zurich» и швейцарская исследовательская организация «Empa».
Швейцарцами разработан новый технологический подход, где применяются наночастицы оксида железа. Этим «железом» накрываются поверхностные трещины дорожного полотна.
Проект предусматривает следующий механизм: наночастицы оксида железа, помещённые в область трещины, подвергается воздействию переменного магнитного поля.
Накрытый материалом асфальт смягчается и реально «исцеляет себя сам», причём всего за несколько секунд по времени (на одну трещину).
В свою очередь учёные Миннесотского университета Дулут решили подмешивать в битум богатую магнетитом железную руду, обнаруженную в породе горного хребта Месаби.
Таким способом им удалось создать модифицированный материал, которым эффективно ремонтировать дорожные полотна, используя специальное транспортное средство.
Инновационный строительный материал содержит компоненты:
- магнетит (1% — 2%),
- измельченный асфальт,
- крошка переработанных тротуарных покрытий,
- крошка переработанной черепицы.
Обнаруженные выбоины дорожного полотна заливаются такой смесью, после чего смесь нагревают микроволновым блоком. Излучающий микроволны сервисный блок прикрепляется к специальному ремонтному грузовику.
Дополнительным преимуществом этой технологии видится использование переработанных строительных материалов вместо первичных связующих материалов.
Дорожное полотно и водные функции
Ремонт дорог неизбежно заставляет вспомнить о необходимости различных подходов к решению проблемы проникновения воды, в том числе более широкое использование проницаемых мостовых материалов для уменьшения ливневых стоков.
Такие материалы допускают фактор проникновения воды сквозь поры, одновременно фильтруя поток через поверхностное покрытие, что позволяет подпитывать нижележащий слой грунта необходимой влагой.
Проницаемое дорожное покрытие преднамеренно спроектировано с пустотами, позволяет воде свободно проходить сквозь структуру дороги не задерживаясь. Здесь теоретически должен снижаться негативный сезонный фактор замораживания-оттаивания дорожного полотна.
Также укладка подобного рода обеспечивает дополнительное преимущество: отведение грунтовых вод непосредственно с дорожного полотна, чем снимается перегрузка систем ливневых вод в условиях обильных осадков или таяния снега.
Благодаря инновациям в области разработки дорожных материалов, зародилась «эволюция градостроительной поверхности». Эта эволюция поддерживает переход от «серой» инфраструктуры к «зеленой».
Более широкое использование проницаемых тротуаров является частью этого движения, учитывая многие экологические, социально-экономические и медико-биологические преимущества, которыми обладают такие тротуары.
- снижение шума на дорогах,
- поверхностный сток осадков,
- эффект городского теплового острова,
- улучшение качества грунтовых вод.
Защита городских дорог от замораживания
При большем объеме инвестиций, замораживание дорог может быть полностью предотвращено. Например, в некоторых частях Западной Японии, где стабильно отмечается массивный зимний снегопад, применяют так называемые «снежные» трубы.
Коммуникации, по которым доставляется горячая вода в жилые дома, расположены в структуре дорожного полотна.
Дороги, где особенно важно поддерживать чистоту (например, вблизи железнодорожных станций), нагреваются изнутри циркулирующей горячей водой.
Другие стратегии обогрева включают размещение речных каналов, прилегающих к дорогам. Предполагается, что быстроходная речная вода, протекающая по каналам, будет способствовать таянию снега.
Современные «умные» дороги также способны ограничить поверхностное снеговое и ледовое скопление. Показательный пример: «Solar Roadways» — плиточная система мощения, которая может быть установлена поверх существующих дорожных покрытий.
Каждый гексагональный модуль такого дорожного полотна содержит:
- 44-ваттную солнечную панель
- Встроенные светодиоды.
- Нагревательные элементы.
Вся структура защищена высокопрочной закаленной стеклянной поверхностью.
Энергетически активные городские дороги
Другой инновационный подход сооружения дорожных полотен предполагает использование бетона, проводящего электрический ток. Электропроводный бетон, как и самовосстанавливающийся асфальт, требует значительных объёмов энергии для питания дорожного покрытия.
Инновационная технология, разработанная исследователями из университета Небраски-Линкольна, выстраивается на том, что вся площадь дороги может быть преобразована в один нагревательный элемент.
Такой элемент обеспечивается напряжением постоянного тока 48 вольт. По мнению изобретателей, электронный асфальт подобной структуры предотвратит накопление снега в целом.
Инновации, конечно же, впечатляют. Но какой ценой обойдётся это впечатление пользователям дорог? Тот же проводящий бетон более чем в два раза превышает цену типичного строительства дорожных покрытий (15000 руб. за м3 против 7200 руб.).
Интеллектуальные, солнечные, самонагревающиеся дороги тоже мероприятия дорогостоящие. Этот момент возвращает от привлекательных инноваций к первоначальному затруднительному положению.
Инновации заставляют социум думать: как обеспечить целостность дорожных покрытий в условиях постоянной нехватки бюджета на техническое обслуживание?
Сочетание интеллекта и технологических инноваций
Перспективным решением могло бы стать использования описанных выше технологических инноваций в сочетании с использованием интеллектуальных технологий, также стремительно развивающихся в современном мире.
Например, некто Боб Беннетт, являющийся главным новаторским директором американской фирмы, разработал инновационную систему датчиков и компьютерных алгоритмов, восприимчивых к выбоинам на городских дорогах.
Изобретатель новинки установил датчики давления внутри 51 блока активно используемого дорожного полотна. Датчики, в дополнение к видео камерам, работающим на светофоре, выдают информацию о положении дел на дороге в режиме реального времени.
Эта информация сочетается с обширной коллекцией данных о погоде в районе дорожного покрытия, о строительстве и ремонте дорожного полотна. В свою очередь компьютер обеспечивает прогнозирование потенциальной выбоины с точностью до 85%.
В общем, напрашивается рекомендация рассмотреть инновационную «дорожную диету» — подход, который трансформирует существующие дороги путем «сокращения числа полос движения и добавления функций безопасности».
Эта практика доказала не только безопасность для пешеходов и велосипедистов, но также показывает необходимость в финансовом отношении. Сегодня эксплуатируется значительно больше дорог, чем возможностей их поддерживать.
Видео-пример на вечное дорожное покрытие
Интересный видео-пример вечного дорожного покрытия как возможное направление развития этой области народного хозяйства:
По материалам: Architect