Почему современный асфальт так быстро разрушается?
В настоящее время большинство автодорожных и тротуарных покрытий состоят из асфальта, и это безусловно один из самых распространенных строительных материалов в мире. Благодаря гладкой поверхности асфальта автомобили могут двигаться плавно, а пешеходы не спотыкаются на тротуарах.
Однако это верно только в случае, если покрытие новое и в нем нет повреждений. Интересно, что асфальт, который был весьма стойким, когда он впервые начал массово использоваться в 19 веке, сегодня подвержен разрушению уже в первые месяцы после укладки. Если вы не верите, посмотрите на дороги и тротуары у вас в районе – скорее всего, вы обнаружите множество ям и неровностей. Недавно группа японских ученых предприняла попытку разгадать тайну хрупкости асфальта, и хотя результаты исследования лишь частично осветили этот вопрос, они могут послужить отправной точкой для усовершенствования качества асфальтовых покрытий.
Почему современный асфальт разрушается так быстро? Современный асфальт разрушается быстрее, чем его предшественники, но почему?
Что такое асфальт? С научной точки зрения асфальт – это горная смола, которая при температуре 100 градусов Цельсия становится жидкой. Этот черный материал широко применяется в строительстве автодорог и даже в аэропортах для покрытия взлетно-посадочных полос. А также он включен в состав некоторых клеев и лаков, а в его высококачественной форме используется в живописи. Важно отметить, что асфальт бывает естественного и искусственного происхождения. Природный асфальт, который состоит из каменных измельченных частиц и битума, применяется в лаках и других химических продуктах. Искусственный же асфальт, используемый в строительстве дорог, обычно содержит щебень, песок, минеральный порошок и битум. Минеральный порошок, также называемый филлером, включает в себя измельченные куски известняка и промышленные отходы, и он придает асфальту механическую прочность и упругость. Битум, или «земельная смола», это смесь углеводородов и их производных. В обыденной жизни это темное и клейкое вещество, которое склеивает остальные компоненты асфальта.
Дорожный асфальт в России лучше назвать асфальтобетоном. Его состав обычно включает щебень, песок, минеральный порошок и битум. При этом важно понимать, что асфальт – это не просто черная масса на дорогах, а сложный композитный материал, созданный для выдерживания долгих эксплуатационных нагрузок. Важной особенностью европейского асфальта является его более тщательная укладка и обработка при более высоких температурах (по сравнению с российскими нормами). Это придает асфальту большую прочность, но такие дороги стоят дороже.
В исследовании между старым и современным асфальтом было выявлено одно существенное различие: современный материал содержит избыточное количество ненужных компонентов. Речь идет о фталатах, фосфатах и других химических соединениях, которые случайным образом проникают в материал в процессе его производства. Даже при очень низкой концентрации, в пределах 0,0012% до 0,25%, эти лишние вещества оказываются достаточными, чтобы сделать дорожное покрытие хрупким и покрытым ямами всего через несколько месяцев после укладки. Ученые также выявили, что прочность асфальта снижается из-за водоотталкивающих свойств, которые внедряются в его состав.
Это исследование провела группа японских ученых под руководством Акихиро Мориеси. Они уже давно заметили, что современный асфальт разрушается значительно быстрее, чем материал, произведенный в 1960-х годах. Для разгадывания загадки падения качества асфальта, исследователи анализировали образцы асфальта из разных стран мира, включая фрагменты асфальта возрастом от 60 до 120 лет. Они воссоздали условия эксплуатации дорог и следили за структурными изменениями в асфальте с использованием компьютерной томографии. Эта технология позволяет проникнуть внутрь объектов, не разрушая их внешнюю структуру.
Важно отметить, что, возможно, результаты этого исследования вызовут реакцию со стороны производителей асфальта, и они изменят состав материала. Также возможно потребуется пересмотреть методы укладки асфальта. Однако даже при внесении изменений в состав асфальта, долговечность дорожных покрытий все равно будет зависеть от окружающих условий. Например, при сильных дождях дороги покрываются водой, которая проникает в поры асфальта и задерживается там до прихода морозов. Затем она замерзает и вызывает трещины, разрушая покрытие.