Наночастицы придают асфальту уникальные свойства.

Нанотехнологии все активнее используются в сфере производства. Они позволяют создавать более прочные и долговечные материалы и конструкции, что особенно актуально для дорожной отрасли.

О возможностях и преимуществах применения наночастиц при изготовлении асфальтобетонных смесей рассказал генеральный директор Национального исследовательского института Цифрового материаловедения и технологий (НИИЦМиТ) Владислав Южаков.

Наноматериалы состоят из частиц размером от 1 до 100 нм. Обладая структурой на молекулярном уровне, они отличаются уникальными свойствами, которых лишены обычные материалы.

В дорожном строительстве нанома териалы применяются для улучшения свойств асфальтобетонного покрытия – повышения его жесткости, прочности, адгезии, устойчивости к неблагоприят ным погодным условиям.

В качестве нанодобавок могут исполь зоваться, например, наночастицы крем ния, глины, диоксида титана, углеродных нанотрубок и др. Они вводятся на этапе изготовления асфальтобетонной смеси.

Одним из наиболее перспективных на номатериалов, используемых в асфаль тах, являются наночастицы кремния. Они обладают большой поверхностной активностью и способны образовывать устойчивые связи с другими вещества ми. Микронные частицы кремния уже нашли свое применение в производстве асфальта. Они улучшают его механиче ские свойства, повышают устойчивость к пиковым нагрузкам, а также различным неблагоприятным условиям, таким как высокие и низкие температуры, воздей ствие агрессивных химических веществ.

Кроме того, наночастицы кремния обладают антибактериальными свойствами, что помогает предотвратить развитие микробов, грибков и прочих микроорганизмов на поверхности ас фальтобетона. Это особенно важно в условиях теплого влажного климата.

Еще одним интересным наноматери алом, который может быть использован в составе асфальта, являются наноча стицы оксида алюминия. Их примене ние прежде всего значительно повысит устойчивость асфальта к износу, ямочным повреждениям, появлению колей ности, образованию трещин. Это связано с высокой прочностью оксида алюминия, его способностью не вступать в реакцию с другими материалами.

Наночастицы оксида алюминия могут значительно повысить сцепление ас фальтобетонного дорожного полотна, сделать его нейтральным к воздействию влаги, а это поможе  Оксид алюминия также способен улуч шить экологическую безопасность до рожных работ: этот материал неагресси вен и безвреден для окружающей среды.

Наконец, оксид алюминия может ис пользоваться для создания дорожных маркеров с более ярким и долгим све чением.

Наночастицы железа также найдут применение для улучшения свойств до рожного асфальта – таких, например, как вязкость, стойкость к разрушению и во достойкость. Железо способно в разы увеличить прочность и долговечность дорожного покрытия.

Безусловным преимуществом исполь зования наночастиц железа в асфаль те является возможность повышения устойчивости к разрушительному воз действию ультрафиолета (солнечной радиации). Наночастицы железа по глощают ультрафиолетовое излучение, что способствует росту долговечности дорожного покрытия и уменьшению расходов на его ремонт и обслуживание.

Кроме того, применение наночастиц железа позволяет улучшить механиче ские свойства асфальта. Наночастицы железа встраиваются в структуру дорож ного покрытия и формируют стабильные связи с другими материалами. Это по зволяет повысить прочность, стойкость к трещинообразованию и износу, а также устранить возможные деформации в ре зультате суточных и сезонных колебаний температуры.

Еще одним преимуществом примене ния наночастиц железа является их спо собность взаимодействовать с магнит ным полем. Благодаря этому дорожные рабочие могут осуществлять диагностику состояния дорог, используя специальные приборы на базе магнитной съемки.

Применение наночастиц силикона в асфальте – еще один пример ис пользования наноматериалов при производстве дорожных одежд. Вве дение наночастиц силикона в состав асфальта способствует улучшению его гидрофобности. Это позволяет защитить полотно от воздействия влаги и других неблагоприятных внешних факторов, таких как многократный переход через ноль. Кроме того, этот материал может снизить скольжение на трассе и умень шить количество аварий при минусовых температурах атмосферного воздуха.

Применение наночастиц силикона также способствует более эффектив ному использованию асфальта: материал становится более прочным, устойчивым к износу и трещинообразованию.

Наночастицы силикона могут приме няться для увеличения межремонтного срока службы мостов и других искусст венных дорожных сооружений – за счет снижения скорости коррозии и устало сти материалов.

Наконец, наночастицы силикона обладают высоким противомикробным действием, что поможет избежать раз растания болезнетворных бактерий на объектах дорожной инфраструктуры, а это в свою очередь снизит риск раз вития некоторых профессиональных заболеваний у дорожников.

Применение наночастиц силикона в асфальте – одна из самых эффек тивных и перспективных технологий в современном строительстве и обслу живании дорог.

Другой пример использования сов ременных технологий в целях улучше ния характеристик дорожных покры тий – применение наночастиц глины в асфальте. Глина обладает большой поверхностной активностью и спо собностью к гидратации, что позволя ет создавать мощные связи с другими материалами.

Наночастицы глины могут использо ваться для улучшения качества дорож ных покрытий путем улучшения распре деления воды и повышения прочности на сжатие и растяжение.

Одно из главных преимуществ приме нения наночастиц глины в асфальте –  это улучшение механических свойств дорожного покрытия. Глина повышает прочность материала, что в свою оче редь способствует улучшению устой чивости дорожного покрытия к износу и внешним воздействиям.

Кроме того, применение наночастиц глины способствует улучшению водо отталкивающих свойств асфальта. Бла годаря этому дорожные покрытия на основе глины могут быть использованы в регионах с высоким уровнем влажно сти и в условиях частых атмосферных осадков.

Одним из наиболее интересных при менений наночастиц глины является использование их в качестве загустителя при производстве дорожного асфальта. Это позволяет уменьшить количество нефтяных компонентов в составе ас фальтобетонной смеси, что делает ее сравнительно экологичным дорожным покрытием.

Использование наночастиц глины в составе дорожного асфальта также позволяет существенно повысить каче ство и безопасность дорог, обеспечить их долговечность и снизить затраты на обслуживание.

Одно из инновационных направлений в строительной индустрии – использова ние наночастиц серебра в асфальтобе тоне. Наночастицы серебра позволяют устранять главную проблему обычного асфальта – разрушение под воздейст вием воды. Серебро адсорбирует влагу с поверхности материала, что позволяет избежать повреждений покрытия и со хранить его качество на долгое время.

Серебро также обладает противо микробным действием, оно способно предотвратить рост бактерий и гриб ков на дорожном покрытии, а также на маркерах, что положительно влияет на состояние здоровья дорожников и всех участников движения. Ведь известно, что в обычном асфальте накапливается большое количество патогенов, кон центрация которых на уровне дыхания может вызвать обострение различных заболеваний.

Наночастицы серебра обладают уни кальным свойством самозатвердевания. Это дает возможность получать более плотные и прочные материалы, что в ко нечном итоге повышает уровень безопас ности дорог и уменьшает число аварий, связанных с разрушением асфальта.

Несмотря на то, что применение на ночастиц серебра в асфальте еще не получило широкого распространения, эксперименты и исследования в этой области продолжаются. В ближайшем будущем такие материалы могут стать стандартом для строительства дорожных покрытий.

Записал и предоставил фото Алексей Шлыков .