Снегот и мразот на патот не се само проблем за сообраќајот. Покрај намалувањето на капацитетите и зголемувањето на времето за патување, зимските услови ги уништуваат патиштата, додека употребата на сол за одмрзнување врши дополнителен стрес врз бетонските конструкции. Кога водата продира во пукнатините, а потоа замрзнува, внатрешниот притисок доведува до оштетување кое го скратува животниот век на коловозот.
Поради оваа причина, истражувачи од Универзитетот „Дрексел“ во Пенсилванија развија 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 бетонски плочи
„Специјалниот материјал“ што го користеле истражувачите е парафин, т.н. материјал со фазна промена бидејќи ослободува топлина кога се менува од течна состојба на собна температура во цврста состојба кога температурите паѓаат.
Во претходно истражување тие тестирале бетон со фазни промени во контролирана лабораториска студија, додека сега отидоа чекор понапред тестирајќи го во реално време во реални услови.
За вградување парафин во бетонски плочи биле користени два методи. Првиот бил со нанесување порозен лак од лесни агрегати, кој бил потопен во парафин, пред да се измеша во бетонот. Во вториот метод парафинските микрокапсули биле измешани директно во бетонот.
Истражувачите излиле три плочи, од кои две биле со различни методи на вградување на парафинот, а третата не го содржела материјалот за промена на фазата. Потоа, сите три биле изложени надвор, покрај паркинг на кампусот на Универзитетот „Дрексел“, почнувајќи од декември 2021 година. Во првите две години тие биле изложени на 32 циклуси на замрзнување-одмрзнување на температури под нулата. Способноста на плочите од 76 сантиметри да топат мраз и снег се следела со камери и термички сензори.
Истражувачите откриле дека бетонот со фазни промени одржува површинска температура од 5,6 до 12,8 Целзиусови степени до 10 часа, кога температурите на воздухот паѓаат под нулата.
Лесната агрегатна плоча била подобра во задржувањето на топлината, одржувајќи ја над точката на замрзнување до десет часа, додека парафинот во микрокапсулите се загревал побрзо, но ја одржувал топлината само половина од времето.
фотоизвор: University Drexel screenshotМикроенкапсулираната парафинска плоча почнала да ја ослободува својата топлинска енергија кога нејзината температура достигнала 5,6 степени.
Процена на долгорочната ефикасност
Сепак, истражувачите забележале дека плочите не биле ефикасни за акумулација на голем снег од повеќе од 5 сантиметри и дека ако материјалот за промена на фазата немал шанса да се „наполни“ доволно со загревање, за да се врати во течна состојба помеѓу циклусите на замрзнување-одмрзнување или снежните наноси, ефикасноста може да се намали.
Научниците планираат да продолжат да собираат податоци за да ја проценат долгорочната ефикасност на плочите и да проучат како вклучувањето материјали за фазна промена може да го продолжи животниот век на бетонот.
