Představte si silnice, které by se při teplotách pod nulou nebo za sněhové vánice nemusely nijak ošetřovat, protože by zůstávaly stále čisté a bezpečné. Ano, zní to jako sci-fi, ale není. Na americké univerzitě totiž již třetím rokem probíhá experiment s materiálem, který by mohl výrazně proměnit stavebnictví, jak ho nyní známe.

Hlavními aktérkami výzkumu jsou v současné době tři desky o rozměrech 76 x 76 cm umístěné ve venkovních prostorech univerzitního kampusu. Dvě z těchto desek jsou vyrobené z materiálu, který v sobě kombinuje beton a speciální parafín. Právě na nich se v čase pozoruje, zda je tato směs plně funkční v porovnání s klasickým betonem.

„Betonový povrch silnic i chodníků se solením, mechanickým odhrnováním sněhu a mrazem znehodnocuje. Jedním ze způsobů, jak prodloužit jeho životnost, je proto zvýšení povrchové teploty nad bod mrazu tak, aby k takto rizikové údržbě vůbec nemuselo docházet,“ řekl pro univerzitní blog vedoucí výzkumu, Amir Farnam.

Foto: Drexel University

Jeho tým pracuje na vývoji betonové směsi odolné vůči chladnému počasí už pět let, přičemž klíčovým mezníkem pro úspěch celého výzkumu byl přechod z laboratorních podmínek do exteriéru. Závěry skupina publikovala v odborném časopise Journal of Materials in Civil Engineering.

„Prokázali jsme, že náš samozahřívací beton je schopen jen za využití denní tepelné energie okolního prostředí rozpouštět sníh, a to skutečně bez pomoci jakýchkoliv dalších údržbových technik. Materiál je tedy vhodný pro horské a severní oblasti USA, jako je severovýchodní Pensylvánie a Filadelfie.“

Tyto až zázračné vlastnosti má materiál díky nízkoteplotnímu kapalnému parafínu, což je materiál s fázovou změnou. Znamená to, že při poklesu teploty, jak se mění z kapalného stavu v pevnou látku, uvolňuje teplo. Vědci v současné době pracují se dvěma metodami, jak tekutý parafín do směsi začlenit, a sledují, jak se výsledný materiál venku chová.

První metoda zahrnuje ošetření oblázků a malých kamenných úlomků, které jsou přísadami v betonu, kdy kamenivo absorbuje tekutý parafín ještě před zamícháním do betonu. Druhou strategií je pak vmíchání mikrokapslí parafínu přímo do hotové betonové směsi. 

Pomocí kamer a tepelných senzorů výzkumníci monitorovali teplotu a chování desek při tání sněhu a ledu. Uvedli, že desky (a lépe deska, u níž se parafín nejprve míchá s oblázky) se změnou fáze udržovaly povrchovou teplotu mezi 5,5 a 12,7 stupni Celsia až po dobu 10 hodin, kdy teploty vzduchu klesly pod bod mrazu. Při takové teplotě může sníh mizet rychlostí zhruba půl centimetru za hodinu u vrstvy tenčí než 5 cm a zároveň se na povrchu nezačne tvořit ledová krusta v případě mrznoucího deště a podobných výstřelků počasí.

Tým bude nyní pracovat na vylepšení technologie tak, aby se povrch betonu dokázal zahřát na vyšší teplotu po ještě delší časový úsek, což by samozřejmě znamenalo daleko větší potenciál při praktickém používání při stavbách a renovacích dopravní infrastruktury.