Самозагревачки бетон што го топи мразот без сол и без хемикалии

Самозагревачки бетон што сам си ја „вклучува“ топлината може да стане зимско решение без сол и без дополнително оштетување на патиштата.

Снегот и мразот не само што го забавуваат сообраќајот, туку и го скратуваат животниот век на патиштата. Водата влегува во пукнатини, замрзнува, се шири и со секој циклус на замрзнување-одмрзнување прави нова штета. Солта, која најчесто се користи за одмрзнување, дополнително ги нагризува бетонските конструкции и го забрзува нивното пропаѓање.

Токму затоа истражувачи од Универзитетот Дрексел во Пенсилванија развија цементно-бетонски материјал што може сам да создава топлина и да помогне во топење на мразот и снегот. Наместо да се потпира на хемикалии, овој пристап користи парафин, материјал за фазна промена што ослободува топлина кога преминува од течна во цврста состојба при пад на температурите.

Како се „вградува“ топлината во бетон

Тимот тестирал два начина за внесување парафин во бетонските плочи. Првиот метод користел порозен лесен агрегат натопен во парафин пред да се измеша во бетонот. Вториот метод користел микрокапсули со парафин што се мешале директно во смесата. Направени биле три плочи: две со парафин (со различен метод) и една контролна без парафин.

Плочите биле поставени на отворено, покрај паркинг на кампусот, од декември 2021 година. Во првите две години поминале низ 32 циклуси на замрзнување и одмрзнување, а нивната способност за топење мраз и снег се следела со камери и термички сензори.

Што покажале мерките на терен

Бетонот со фазна промена одржувал површинска температура меѓу 5,6 и 12,8 степени Целзиусови до 10 часа, иако воздухот во меѓувреме паѓал под нула. Интересно е што плочата не ја ослободувала топлината веднаш штом почнала да се лади, туку ја задржувала додека не достигне околу 3,9 степени, па дури потоа се активирало ослободувањето на енергија.

Плочата со лесен агрегат подобро ја задржувала топлината, останувајќи над нула до десет часа. Микроенкапсулираниот парафин се загревал побрзо, но ја одржувал топлината приближно половина од тоа време, што сугерира разлика меѓу „брза реакција“ и „подолга издржливост“.

Сепак, системот има граници. Плочите не биле ефикасни при тешки наслаги на снег над 5 сантиметри. Исто така, ако парафинот немал доволно време да се „наполни“ меѓу циклусите, односно да се врати во течна состојба со загревање, ефектот на одмрзнување можел да ослабне.

Потенцијалот и еколошката дилема

Истражувачите планираат продолжено собирање податоци за да ја проценат долгорочната ефикасност и да проверат дали ваквиот бетон може реално да го продолжи животниот век на патиштата со намалување на циклусите замрзнување-одмрзнување. Но, останува и важна отворена точка: студијата не утврдува дали парафинот е синтетички, а класичниот парафински восок често е нуспроизвод од сурова нафта, што носи прашања за одржливост и еколошки отпечаток.

Ако се најде поодржлива варијанта на материјалот за фазна промена и ако системот се оптимизира за подолго загревање, самозагревачкиот бетон би можел да стане практична алтернатива што ја намалува солта, ја штити инфраструктурата и ја прави зимата помалку скапа, а патиштата подолговечни.