Betonul care se încălzește singur va putea topi zăpada fără sare

Betonul care se încălzește singur a fost dezvoltat de cercetătorii de la Universitatea Drexel din SUA pentru a topi zăpada fără a folosi sare. Betonul a fost testat la scară largă în ultimele trei ierni și începe să se încălzească fără un sistem extern încă de când temperaturile scad sub punctul de îngheț.

Împreună cu obiectivele de reducere a emisiilor de carbon la zero net în următorii câțiva ani, țările au căutat să adopte practici mai sustenabile în toate sectoarele. Emisiile nu sunt create doar atunci când se construiește infrastructură nouă, ci și atunci când infrastructura veche trebuie reparată.

• Ce s-a întâmplat după ce oamenii de știință au declanșat mini-cutremure în laborator
• Ar putea ficatul să dețină cheia unor tratamente mai bune pentru cancer?

În regiunile nordice ale SUA, milioane de dolari sunt cheltuiți în fiecare an pentru a repara drumurile deteriorate de iernile aspre. Acest lucru se adaugă la peste două miliarde de dolari cheltuiți pentru operațiuni de îndepărtare a gheții, indică Interesting Engineering.

Cercetătorii americani au creat betonul care se încălzește singur

Potrivit lui Amir Farnam, profesor asociat la Colegiul de Inginerie al Universității Drexel, dacă drumurile ar putea fi menținute la temperaturi peste punctul de îngheț, acest lucru ar îmbunătăți durata lor de viață. Prin urmare, echipa sa a lucrat la abordări pentru a menține betonul la o temperatură mai ridicată chiar și în frig.

În ultimii cinci ani, echipa lui Farnam a lucrat la dezvoltarea unei compoziții de beton care să nu atingă temperaturile de îngheț. Ingredientul critic pentru realizarea acestui lucru a fost parafina lichidă. După cum sugerează și numele, acest material este lichid la temperatura camerei și este folosit ca material de schimb de fază (PCM) în compoziția betonului.

Atunci când temperatura scade aproape de nivelurile de îngheț, parafina lichidă se solidifică. Cu toate acestea, în timpul acestei schimbări de fază, amestecul de hidrocarburi eliberează căldură, ceea ce poate ajuta betonul să rămână cald. Pentru cea mai mare parte a cercetării lor, echipa a folosit parafina lichidă în laborator. În decembrie 2021, a decis să testeze adecvarea sa în iernile aspre din campusul universitar.

Cum a fost testat betonul care se încălzește singur?

La Universitatea Drexel se află trei plăci de beton. Una la care pietricelele și fragmentele mici de piatră folosite în beton au fost acoperite cu parafină lichidă; a doua care conține microcapsule de parafină lichidă care sunt amestecate direct cu betonul; și o a treia, care nu conține parafină lichidă și este folosită ca probă de control.

Cele trei plăci sunt monitorizate cu camere și senzori termici. În primii doi ani ai cercetării, plăcile de beton au fost expuse la 32 de cazuri când temperaturile au scăzut sub nivelurile de îngheț și cinci cazuri de cel puțin doi centimetri de zăpadă.

„Ciclurile de îngheț-dezgheț, perioadele de răcire extremă (sub îngheț) și încălzire, pot determina o suprafață să se extindă și să se contracte, ceea ce pune presiune asupra integrității sale structurale și poate cauza crăpături și fisuri dăunătoare în timp. Chiar dacă acest lucru singur nu poate degrada structura până la punctul de eșec, creează o vulnerabilitate care va duce la o deteriorare interioară problematică pe care trebuie să o evităm”, a adăugat Robin Deb, doctorand care a fost implicat în cercetare.

Cercetătorii au descoperit betonul care se încălzește singur și-a menținut temperaturile suprafeței între 5 și 12 grade Celsius timp de până la 10 ore, chiar și în temperaturi aeriene de îngheț.

Utilitatea acestei noi invenții

Aceste temperaturi au fost suficiente pentru a începe topirea zăpezii cu jumătate de centimetru pe oră. În timpul evenimentelor de cădere abundentă a zăpezii, acest lucru s-ar putea să nu fie suficient pentru a preveni utilizarea plugurilor de zăpadă, dar tot ar permite începerea deszăpezirii și îmbunătățirea siguranței transportului, se arată într-un comunicat de presă.

Cercetătorii au descoperit, de asemenea, că betonul în care agregatele au fost amestecate cu PCM a rămas cald mai mult timp decât în cazul PCM-ului microcapsulat. Acest lucru i s-ar putea datora porozității agregatului, care i-a permis PCM-ului să rămână lichid pentru o perioadă mai lungă înainte de a începe să își elibereze căldura.

„Am demonstrat că betonul care se încălzește singur este capabil să topească zăpada folosind doar energia termică ambientală de zi. Acest beton este potrivit pentru regiunile muntoase și nordice din SUA, precum Pennsylvania de Nord-Est și Philadelphia, unde există cicluri de încălzire și răcire în iarnă”, a adăugat Farnam.

Rezultatele cercetării au fost publicate în Journal of Materials in Civil Engineering.

Vă recomandăm să citiți și:

Record de conversie a energiei, atins cu celule solare semitransparente

O mină abandonată din Finlanda va fi transformată într-o baterie gravitațională gigantică

Test de cultură generală. De ce sunt șoselele făcute din asfalt?

Laserul gravitațional, posibil acum datorită marilor descoperiri ale lui Einstein