冬は白い景色の魅力と新雪の感動をもたらします。しかし、道路やインフラの場合は話が大きく異なります。氷、雪、および除氷塩自体が路面の健全性を試行し、損傷と法外なメンテナンス費用の原因となります。コンクリート自体が霜を防ぐことができるとしたらどうなるでしょうか?これは、ドレクセル大学の研究者が取り組んだ課題であり、外部の介入なしに雪や氷を溶かすことができる自己発熱材料を開発しました。冬道の様相を変える可能性のある革新的なテクノロジー。
霜との戦いにおける「熱」の味方
コンクリートの中に隠れた小さな「兵士」の軍隊が、温度計が零下に下がるとすぐに出動する様子を想像してみてください。これは、ドレクセル大学チームによって開発された「相変化」コンクリートの背後にある原理です。 秘密？パラフィン、液体から固体状態への移行中に熱を吸収および放出できる材料。
軽量の多孔質骨材またはマイクロカプセルの形でコンクリートに埋め込まれたパラフィンは、「蓄熱体」として機能し、気温が穏やかなときに熱を蓄積し、霜が降りる恐れがあるときに徐々に熱を放出します。その結果、路面は何時間も氷点下に留まり、塩散布機や除雪機を必要とせずに積極的に雪や氷を溶かします。
具体的な使命: 安全な (そして長持ちする) 道路
自己発熱コンクリートの利点は交通安全に限定されません。この「スマート」な材料は、氷の形成を防ぎ、凍結融解サイクルの回数を減らすことで、路面の耐用年数を大幅に延ばし、メンテナンスと修理のコストを削減する可能性があります。
この「魔法の」コンクリートは具体的にどのように機能するのでしょうか？ この研究で （ここであなたにリンクします）研究者らは、材料にパラフィンを埋め込むための 2 つの方法をテストしました。 最初の 軽量多孔質骨材 (コンクリートに強度を与える小石) を流動パラフィンに浸してから、混合物に加えます。 2番目の 代わりに、パラフィンマイクロカプセルをコンクリート混合物に直接添加します。
どちらの方法も、外気温が氷点下であっても、路面を数時間氷点以上に保つのに効果的であることが証明されています。多孔質骨材を使用したバージョンは、より緩やかで長時間の加熱能力 (最大 10 時間) を示しましたが、マイクロカプセルを使用したバージョンはより急速に加熱されましたが、加熱時間は短くなりました。異なる気候条件に対処するための XNUMX つの補完的なアプローチ。一方が必ずしも他方を排除するわけではありません。
相変化コンクリート、試験
この「魔法の」コンクリートの本当のリトマス試験紙は現場で実施されました。というか、ドレクセル大学のキャンパスの駐車場で、そこでは 5,6 つのコンクリート スラブ (12,8 つは「サーマル」、5 つは従来型) が 0,6 つの冬の間、ペンシルバニア州の凍結融解現象と降雪にさらされました。カメラと熱センサーで監視されたこの「特別な」スラブは、表面温度をXNUMX〜XNUMX℃に数時間維持でき、最大XNUMXcmの軽い雪をXNUMX時間あたり約XNUMXcmの速度で溶かすことができることが示された。たとえ研究者自身が、積雪が多量にある場合や、あるイベントと別のイベントの間に十分な「再充電時間」が存在しない場合には、システムの効果が低下することを認めているとしても、有望な結果である。
未来への道は「熱い」
もちろん、自己発熱コンクリートが普及するまでの道のりはまだ長い。コスト、拡張性、長期持続可能性などの側面はまだ評価されていない（実際、研究で使用されたパラフィンは石油由来の合成起源のものであるようだ）。 ただし、潜在的なメリットは無視できないほど大きくなります。 道路の安全性、インフラへのダメージの軽減、メンテナンスコストの削減、除氷塩による環境への影響の軽減。建設から航空に至るまで、他の分野での応用の可能性は言うまでもありません。
言い換えれば、「サーマル」コンクリートは、ウィンター将軍との戦いにおいて決定的な武器となる可能性がある。静かで目に見えない味方は、私たちの足元に隠れていて、霜が降りそうになったらすぐに出動する準備ができています。この技術のおかげで、私たちの道路は、最も激しい降雪にも目をつぶることなく直面できる、本当の「加熱された斜面」になる可能性があります。夢？ 多分。しかし、相変化コンクリートでは、空想と現実の間の境界線が氷のようになり、どんどん薄くなっていきます。
