Дневной свет является причиной разрушения дорог

Долговечность асфальта в значительной степени зависит от битума - черного связующего вещества, которое удерживает мелкие камни в асфальте вместе.

По мере старения битум может менять свои свойства и становиться хрупким, что в конечном итоге приводит к растрескиванию асфальта. В Техническом университете Вены (TU Wien) проводятся исследования в "Лаборатории Кристиана Доплера по химико-механическому анализу битумных материалов", которая была создана в 2020 году, чтобы лучше понять эти процессы и сделать асфальт более прочным.

Случайное открытие в лаборатории

Чисто случайно Йоханнес Мирвальд (Институт транспорта при TU Wien) столкнулся с удивительным эффектом: вопреки тому, что предполагалось ранее, видимый свет в синем и зеленом спектре может вызвать более интенсивное старение битума, причем в течение очень короткого времени. Это изменение битума под воздействием света теперь подробно изучено в TU Wien. Солнечное излучение обязательно должно быть учтено в будущих исследованиях и в оценках срока службы дорог.

Подписывайтесь на наш youtube канал!

"Исследовательский проект начался со странных наблюдений, которые сначала никто не мог объяснить", - говорит профессор Бернхард Хофко из Института транспорта. "У нас в лаборатории были образцы битума, лежавшие в стеклянных контейнерах, и при ближайшем рассмотрении мы заметили, что их поверхность изменилась через относительно короткое время".

Такие изменения можно было бы ожидать при высоких температурах, но не при комнатной температуре в лаборатории. Интенсивное ультрафиолетовое излучение также можно было бы рассматривать как объяснение таких изменений, но на самом деле стекло поглощает большую часть ультрафиолетового излучения и пропускает только видимую часть солнечного света. "Поэтому мы решили поближе рассмотреть это странное явление с помощью специальных микроскопов", - говорит Бернхард Хофко.

Образцы битума освещались особым образом, с помощью различных точно определенных цветов света, от красного с довольно большой длиной волны до ультрафиолетового диапазона с короткой длиной волны. "До сих пор считалось, что высокоэнергетический ультрафиолет оказывает самое сильное влияние на старение битума. Ожидалось, что видимый свет не окажет существенного влияния", - говорит Йоханнес Мирвальд. Но измерения ясно показали: при всех исследованных длинах волн света изменения на поверхности битума можно было обнаружить уже через 15-20 минут. Самый сильный эффект наблюдается в ультрафиолетовом диапазоне, но влияние видимого света столь же значительно - с дополнительным максимумом в диапазоне длин волн синего и зеленого света. Если принять во внимание состояние света на поверхности Земли и влияние атмосферы, при котором ультрафиолетовый свет ослабляется значительно сильнее, чем синий или зеленый, становится очевидным, что синий свет вызывает самый сильный эффект старения дорожного покрытия.

Свет ускоряет окисление материала, а когда битум окисляется, его механические свойства меняются. Он становится более жестким и, следовательно, более восприимчивым к растрескиванию. "Первоначально окисление под воздействием света происходит только в верхних слоях материала - в самых верхних микрометрах образца битума", - говорит Йоханнес Мирвальд. "Но это лишь начальная искра для далеко идущего эффекта: небольшие трещины обеспечивают проникновение кислорода вглубь материала, внутри материала развиваются напряжения, трещины становятся глубже, и в конечном итоге это может привести к серьезным повреждениям асфальта".

До сих пор эксперименты по старению битума проводились в основном в темноте. Теперь это изменится. "Наши измерения показывают: Если вы хотите предсказать долговечность асфальта, то вам определенно необходимо учитывать солнечную радиацию", - говорит Бернхард Хофко. Более того, там, где солнечная радиация особенно высока, обычно приходится иметь дело и с высокими температурами, что еще больше усиливает эффект.

"Это совершенно удивительный результат, которого никто не ожидал - подобное не часто случается в исследованиях", - говорит Бернхард Хофко. В любом случае, это новое открытие повлечет за собой важные изменения в науке о дорожном строительстве". опубликовано econet.ru по материалам newatlas.com

Лучшие публикации в Telegram-канале Econet.ru. Подписывайтесь!

P.S. И помните, всего лишь изменяя свое потребление - мы вместе изменяем мир! © econet