Большинство автомобильных дорог и тротуаров покрыты асфальтом — это один из самых распространенных строительных материалов в мире. Благодаря ровному асфальтовому покрытию автомобили едут максимально ровно, а люди не спотыкаются на тротуарах. Но это только при условии, что покрытие свежее и на нем нет разрушений.
Асфальт стал массово применяться в 1800-е годы и в те времена был очень прочным — ему были не страшны ни капризы природы, ни тяжесть множества автомобилей. А сейчас асфальт начинает разрушаться в первые же месяцы после укладки.
Японские ученые решили выяснить, что именно является причиной хрупкости асфальта и провели эксперимент, результаты которого хотя бы отчасти прояснили ситуацию. Возможно, благодаря этому открытию, асфальт станет прочнее.
Что такое асфальт?
С научной точки зрения, асфальт — это горная смола, которая представляет собой черное вещество, плавящееся при 100 градусах Цельсия. Этот материал активно используется при строительстве дорог, вплоть до взлетно-посадочных полос.
Для многих людей может стать сюрпризом то, что асфальт входит в состав некоторых клеев и лаков, а вещество высшего класса используется даже в живописи. Но стоит учитывать, что асфальт бывает природного и искусственного происхождения. В качестве составной части для лаков и других веществ используется природный асфальт, а для строительства дорог — только искусственный.
Дорожный асфальт правильнее всего называть асфальтобетоном. В состав этого строительного материала обычно входит щебень, песок, минеральный порошок и битум. Первые два компонента известны, но что означают два последних термина?
Минеральный порошок, который также известен как филлер, представляет собой смесь измельченного известняка и производственных отходов. Он придает покрытию механическую прочность и при этом делает его слегка упругим. Битум, который раньше назывался «земляной смолой», является смесью углеводородов и их производных. Если не углубляться в химию, то это черное и вязкое вещество, которое склеивает воедино все остальные компоненты асфальта.
Интересный факт: в Великобритании привычный нам асфальтобетон называется тармаком. А в Европе асфальт имеет обыкновенный состав, но укладывается более сложным методом, благодаря чему обладает повышенной прочностью, но дороже стоит. Главная особенность «европейской» укладки заключается в том, что смесь разогревается до 250 градусов Цельсия, после чего становится очень мягким и ровно ложится на землю.
Почему асфальт быстро разрушается?
Группа японских ученых под руководством Акихиро Мориеси заметила, что современный асфальт разрушается гораздо быстрее, чем материал, произведенный в 1960-е годы. Чтобы выяснить причину снижения качества, ученые изучили образцы асфальта из разных стран мира, а также фрагменты асфальта возрастом от 60 до 120 лет. В ходе научной работы они воссоздали условия их использования и проследили за происходящими в структуре асфальта изменениями через компьютерный томограф.
Между старым и новым асфальтом ученые обнаружили одно важное отличие — современный материал содержит в своем составе слишком много лишних компонентов. Речь идет о фталатах, фосфатах и других химических соединениях, которые совершенно случайно проникают в материал еще в процессе его создания.
Концентрация лишних веществ очень мала и составляет всего лишь от 0,0012% до 0,25%. Но этого количества достаточно для того, чтобы дорожное покрытие стало хрупким и покрывалось ямами спустя несколько месяцев со дня укладки. Также ученые выяснили, что прочность асфальта уменьшается из-за компонента, который придает покрытию водоотталкивающие свойства.
Есть надежда, что производители асфальтобетона обратят внимание на результаты исследования и изменят состав материала. Также им следовало бы изменить способ укладывания асфальта. Но даже при изменении состава дороги все равно могут разрушаться. Дело в том, что на долговечность асфальтового покрытия также влияют окружающие условия. Так, во время сильных дождей, дороги покрываются водой. Вода проникает в поры и надолго остается внутри, вплоть до похолоданий. С наступлением морозов она замерзает и превращается в лед, который разрывает покрытие, образуя трещины.
По материалам therussiantimes.com