Testiranje na terenu pokazuje da se beton može sam zagrijati kada temperature padnu
U kampusu Sveučilišta Drexel nalazi se komad betona koji bi mogao nagovijestiti budućnost bez mraza za nogostupe i autoceste. Smještene neupadljivo uz parkiralište za sveučilišna vozila, dvije ploče veličine 75x75cm same su čistile snijeg, susnježicu i ledenu kišu – bez lopatanja, soljenja ili struganja – malo više od tri godine. Istraživači s Drexel’s College of Engineering nedavno su izvijestili o znanosti koja stoji iza posebnog betona koji se može sam zagrijati kada padne snijeg ili kada se temperature približavaju ledištu.
Uvođenjem materijala s faznom promjenom u betonsku smjesu, Drexelov istraživač uspio je stvoriti ploče koje se same mogu zagrijati da otope snijeg i led kada se temperature približe niskoj točki. Samozagrijavajući beton, poput Drexelovog, najnoviji je u nastojanju da se stvori ekološki prihvatljivija i otpornija infrastruktura.
Test
Istraživači su izlili jednu ploču koristeći uobičajenu metodu, drugu s novomtehnologijom i treću bez ikakvog materijala za promjenu faze, kao kontrolu. Test ploče su potavljene u prosincu 2021. U prve dvije godine suočili su se s ukupno 32 slučaja smrzavanja i odmrzavanja — kada je temperatura pala ispod nule, bez obzira na oborine — i pet puta snijega koji je pao od 2 cm ili više. Koristeći kamere i toplinske senzore, istraživači su pratili temperaturu i ponašanje ploča pri otapanju snijega i leda. Izvijestili su kako su ploče s promjenom faze održavale površinsku temperaturu između 5,5 i 13 stupnjeva Celzijusa do 10 sati, kada su temperature zraka pale ispod nule. Ovo zagrijavanje dovoljno je da otopi nekoliko centimetra snijega, brzinom od oko 0,6 cm snijega na sat. I dok ovo možda nije dovoljno toplo da otopi jak snijeg prije nego što budu potrebne ralice, može pomoći u odleđivanju površine ceste i povećati sigurnost prijevoza, čak i u slučaju velikog snijega.
Jednostavno sprječavanje da površina padne ispod točke smrzavanja također pomaže u sprječavanju propadanja, prema istraživačima.
“Ciklusi smrzavanja i odmrzavanja, razdoblja ekstremnog hlađenja – ispod točke smrzavanja – i zagrijavanja, mogu uzrokovati širenje i skupljanje površine, što opterećuje njezin strukturni integritet i može uzrokovati štetno pucanje i pucanje tijekom vremena”, rekao je Robin Deb. , doktorand na Strojarskom fakultetu, koji je pomogao u vođenju istraživanja. “I dok ovo samo po sebi možda neće degradirati strukturu do točke kvara, stvara ranjivost koja će dovesti do problematičnog unutrašnjeg propadanja koje trebamo izbjeći. Jedno od obećavajućih otkrića jest da su ploče s materijalima s faznom promjenom uspjele stabilizirati svoju temperaturu iznad točke smrzavanja kad su se suočile s padom okolne temperature.”
Polako i postojano
Sveukupno, tretirana ploča od laganog agregata pokazala se bolje u održavanju zagrijavanja — održavajući temperaturu iznad ledišta do 10 sati — dok se ploča s mikroinkapsuliranim materijalom za promjenu faze mogla brže zagrijati, ali je održavala zagrijavanje samo upola manje dugo. Istraživači sugeriraju da je to zbog relativnog trošenja materijala s promjenom faze unutar pora agregata, u usporedbi s koncentracijom materijala s promjenom faze unutar mikrokapsula — fenomena koji je opsežno proučavan. Također su primijetili da poroznost agregata vjerojatno doprinosi tome da parafin ostane tekućina ispod svoje uobičajene temperature smrzavanja od 5,5 stupnja Celzijusa. To se pokazalo korisnim za izvedbu ploče jer materijal nije odmah otpustio svoju toplinsku energiju kada je temperatura počela padati – zadržavajući njezino oslobađanje dok materijal nije dosegao 39 stupnjeva Fahrenheita. Nasuprot tome, mikrokapsulirani parafin počeo je otpuštati svoju energiju zagrijavanja čim je njegova temperatura dosegla 5,5 stupnja, što je pridonijelo njegovom relativno kraćem periodu aktivacije.
Davor Kindy
Foto: Drexel University
