Пермские ученые выяснили, дороги из каких материалов морозы делают только крепче
Геосинтетические материалы, такие как геотекстиль и георешетки, уже более 30 лет используют в строительстве автодорог. Они помогают повысить устойчивость и долговечность дорожных конструкций, снизить затраты на строительство. Но при отрицательных температурах прочность и эластичность материалов могут снижаться. Поэтому важно понимать, как геосинтетика ведет себя при многократных циклах замораживания и оттаивания. Ученые Пермского Политеха провели эксперименты и выяснили, что большинство таких материалов не только сохраняют свои свойства, но и становятся прочнее и устойчивее к холодам: в зависимости от типа морозостойкость геосинтетиков составила от 111,8 до 174,4 процентов.
Статья опубликована в журнале Construction and Geotechnics. Исследование выполнено в рамках реализации программы академического стратегического лидерства «Приоритет 2030».
Геосинтетические материалы — это искусственно созданные полимерные изделия, которые используются для укрепления грунта, разделения слоев дорожного покрытия, защиты от эрозии. Это как ткань или пластик, но разработанный специально для работы под землей, в воде или внутри строительных конструкций, где он должен выдерживать большие нагрузки и воздействие окружающей среды. Материалы бывают разных видов: геотекстиль (тканый и нетканый), георешетки, геомембраны и другие. Они широко применяются в строительстве дорог, особенно в условиях сложных грунтов и климатических условий.
Тканый геотекстиль изготавливается путем переплетения полипропиленовых или полиэфирных нитей (как в обычной ткани), что придает ему высокую прочность и жесткость. Нетканый же создается за счет скрепления полимерных волокон с помощью пробивания иглой или термообработки. Наибольшее распространение в дорожном строительстве получила георешетка, которая имеет ячеистую структуру, благодаря чему она хорошо упрочняет и стабилизирует покрытие, уменьшая вероятность образования колеи на дороге.
Одним из ключевых преимуществ геосинтетики является ее способность работать в широком диапазоне температур — от -40 °C до +60 °C. Однако при отрицательных температурах прочность и эластичность полимеров могут снижаться, что делает их менее эффективными. Поэтому важно понимать, как такой материал ведет себя при многократных циклах замораживания и оттаивания.
Ученые из Пермского политехнического университета провели серию лабораторных испытаний, чтобы оценить морозостойкость четырех различных геосинтетиков: нетканого и двух видов тканого геотекстиля, полипропиленовой георешетки (с нейтральными химическими свойствами).
Образцы подвергались многократным циклам замораживания и оттаивания — если материал выдерживает эти нагрузки без потери свойств, то он считается морозостойким. Всего было 30 циклов, что имитирует реальные условия эксплуатации в холодных регионах. В течение 12 часов образцы замораживали при температуре -18 °C и 12 часов они оттаивали при +20 °C. После этого их тестировали на растяжение, чтобы определить, как изменились прочность и эластичность.
— В результате исследования оказалось, что большинство геосинтетических материалов не только сохраняют свои свойства после многократных циклов замораживания и оттаивания, но и становятся прочнее. По результатам проведенных испытаний показатель морозостойкости составил: у георешетки — 111,8%, тканого геотекстиля ТН 20 — 174,4%, нетканого — 112,5% (при допустимой норме — 90%). Это значит, что у данных материалов увеличилась прочность на растяжение, а, следовательно, они могут успешно использоваться в условиях экстремально низких температур, — объясняет Альберт Бургонутдинов, профессор кафедры «Автомобильные дороги и мосты» ПНИПУ, доктор технических наук.
Однако не все материалы показали такие результаты. Это указывает на то, что выбор правильного типа дорожного покрытия имеет решающее значение.
— Тканый геотекстиль TH 50 оказался менее устойчивым: после 30 циклов замораживания и оттаивания его морозостойкость составила 81% (на 19% ниже допустимой), что делает его непригодным для использования в условиях отрицательных температур, — дополняет Дмитрий Золотозубов, доцент кафедры «Строительное производство и геотехника» ПНИПУ, кандидат технических наук.
Исследование ученых Пермского Политеха имеет большое значение для дорожного строительства, особенно в регионах с холодным климатом. Использование морозостойких геосинтетических материалов позволяет увеличить срок службы дорожных конструкций, снизить затраты на ремонт и повысить безопасность дорог.
Telegram 
Дзен 
VK Древнеримские инженеры проложили колоссальную сеть дорог через Европу, Северную Африку и Ближний Восток, многие участки которой до сих пор поражают безупречной прямолинейностью. Секрет строительства заключался в использовании трех особых геодезических инструментов, с помощью которых разбивали местность на ровные отрезки и размечали трассы.
Самый маленький дневной хищник Африки впервые попал под наблюдение с помощью GPS-трекеров. Ученые выяснили, что для выкармливания птенцов ему нужен участок почти в 14 раз меньше, чем у степной пустельги — ближайшего «рекордсмена» среди изученных птиц.
В вакууме космоса два металлических предмета, прижатые друг к другу, могут спонтанно свариться без какого-либо нагрева. Из-за отсутствия кислорода на поверхностях деталей разрушается защитный слой, в результате чего свободные электроны начинают мгновенно перемещаться между ними и соединяют два элемента в один монолит.
Американские ветеринары установили, что длина шага передних лап у пожилых собак отражает возрастные изменения в работе мозга. Когда у собак развивается деменция, шаги их передних лап становятся короче, причем эта связь не зависит от хронической боли в суставах.
Древнеримские инженеры проложили колоссальную сеть дорог через Европу, Северную Африку и Ближний Восток, многие участки которой до сих пор поражают безупречной прямолинейностью. Секрет строительства заключался в использовании трех особых геодезических инструментов, с помощью которых разбивали местность на ровные отрезки и размечали трассы.
Терраформировать Марс — то есть превратить в мир, где можно жить без защитных куполов — мечта человечества с того момента, как стало понятно, что это холодная планета с призрачной бескислородной атмосферой. Сейчас главный хедлайнер ее освоения — Илон Маск, компания SpaceX которого планирует первые полеты туда уже в 2028 году. Многие энтузиасты вспоминают слова Маска 14-летней давности: Красную планету надо лишь «подремонтировать», чтобы ходить без скафандра. Но между полетом и прогулками по городу-саду на Марсе лежит огромная пропасть. Пару лет назад Naked Science рассматривал положительный сценарий терраформирования. Пришло время подсчитать, сколько же лет и ресурсов потребуется.
Хотя длительность помех не превышала десяти секунд, это первый известный случай такого рода. Обычно спутникам не хватает мощности для создания радиосигналов той силы, что нужна для подобных помех.
Вселенная может оказаться «замкнутой» глобальной структурой, где свет от далеких галактик способен возвращаться к наблюдателю с разных направлений. Именно такой сценарий не удалось исключить авторам нового масштабного обзора. Проверить его предсказания астрономы смогут уже в ближайшие годы.
Ученые впервые на молекулярном уровне доказали, что обычная вода одновременно состоит из двух разных жидких состояний — более плотного и менее плотного, которые непрерывно сменяют друг друга. Раз молекулярная «двойственность» действительно существует, это подтверждает спорную 30-летнюю гипотезу. Новое открытие поможет, наконец, объяснить десятки «странных» физических аномалий воды, включая ее расширение при замерзании и парадоксальное изменение вязкости под давлением.
Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.
Понятно
Что-то в вашем комментарии показалось подозрительным, поэтому перед публикацией он пройдет модерацию.
Понятно
Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.
Понятно
Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.
Понятно
Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.
Понятно