Асфальт с переработанным пластиком оказался устойчивее к износу в лабораторных испытаниях

Добавление переработанного пластика может повысить стойкость асфальтобетона к повреждениям, не увеличивая выделение частиц при износе. К такому выводу пришли исследователи из Университета штата Пенсильвания после лабораторных испытаний. При этом они подчеркивают: результаты относятся к конкретной смеси, а не ко всем покрытиям с пластиковыми добавками.

Какую смесь испытывали

В исследовании использовали переработанный полиэтилен низкой плотности (ПЭНП), который часто применяется в упаковке. Измельченный пластик смешивали со щебнем и материалом старого асфальтового покрытия, затем добавляли вяжущее. Полученный состав сравнивали с обычным асфальтобетоном.

Исследователей интересовала не только прочность смеси, но и частицы, которые высвобождаются при ее разрушении. Дорожное покрытие, наряду с износом шин, может быть источником загрязнения окружающей среды. Отдельный вопрос — могут ли материалы с пластиковыми добавками выделять микропластик, то есть частицы пластика размером менее 5 мм.

По словам одного из авторов работы, профессора Шихуэя Шена из Университета штата Пенсильвания в Альтуне, экологическим последствиям применения таких покрытий пока уделяют значительно меньше внимания, чем их инженерным характеристикам.

Как воспроизводили дорожные нагрузки

Образцы прошли два лабораторных испытания. В Гамбургском испытании на колееобразование стальные колеса многократно прокатывались по образцам, погруженным в горячую воду. Так исследователи воспроизводили совместное воздействие движения транспорта, высокой температуры и влаги.

Во втором испытании образцы подвергали воздействию повышенной температуры, влаги и повторяющегося давления воды. Высвободившиеся частицы собирали для анализа.

Как пояснила автор исследования Чжэнь Лю, эти методы позволяют воспроизвести важные механизмы повреждения дорожного покрытия в контролируемых условиях, а затем проверить, содержат ли отделившиеся частицы пластик.

Анализ проводили совместно с Лабораторией анализа загрязняющих веществ окружающей среды Университета штата Пенсильвания. С помощью инфракрасной съемки исследователи сравнивали химические характеристики частиц с эталонными материалами и определяли массовую долю частиц, похожих на ПЭНП.

Что показали испытания

Асфальтобетон с переработанным пластиком в целом лучше сопротивлялся повреждениям, чем обычная смесь. После испытаний на транспортную нагрузку и воздействие влаги он также выделял меньше частиц с химическими признаками, сходными с ПЭНП.

Однако однозначно определить состав и источник этих частиц оказалось сложно: асфальтовое вяжущее и полиэтилен имеют некоторые общие характеристики в инфракрасном диапазоне. Поэтому обнаруженные частицы нельзя безоговорочно считать пластиком, выделившимся из добавки.

Исследователи также отмечают, что результаты не исключают выделения микропластика ни модифицированным, ни обычным асфальтобетоном.

Почему нужны испытания на реальных дорогах

В работе проверяли только одну асфальтобетонную смесь с определенным видом и количеством переработанного пластика. Переносить полученные результаты на другие составы и реальные условия эксплуатации пока нельзя.

Чтобы снизить риск постороннего загрязнения, исследователи очищали оборудование, использовали фильтрованную воду и накрывали образцы во время подготовки. Эти меры уменьшали вероятность попадания внешних частиц в пробы.

Следующий этап — полевые исследования. Они должны показать, как на выделение частиц влияют интенсивность движения, осадки, солнечный свет, перепады температуры и старение покрытия.

По словам Шена, надежный отбор проб и долгосрочный мониторинг помогут транспортным ведомствам сопоставить эксплуатационные преимущества таких смесей с их возможным воздействием на окружающую среду.

Результаты исследования опубликованы в журнале Journal of Cleaner Production.