Доценты Сергей Иноземцев и Ле Хыу Туан добавили в щебеночно-мастичный асфальтобетон капсулы с двумя типами целебных агентов: масло, которое омолаживает битум и помогает его молекулам «сцепляться» заново и AR‑полимер, который при контакте с активатором отвердевает и склеивает трещины. Капсулы разрушаются тогда, когда рядом возникает дефект – так «лекарство» поступает точно в нужное место. Размер капсул – около 1,1 мм, содержание целебного агента – 82–84% объема.
Образцы испытывали в двух режимах: повторное сжатие и четырехточечный изгиб с циклической нагрузкой (250 000 циклов, частота 5 Гц). Между тестами образцы «отдыхали» до 7 суток при комнатной температуре.
.jpg "Источник: НИУ МГСУ")
Источник: НИУ МГСУ
При этом после самовосстановления структура асфальта с капсулами, в которых был полимер, выдерживает на 15% больше нагрузок, чем обычный ЩМА, и на 22% больше, чем вариант с маслом.
Чтобы понять, как именно ведут себя капсулы внутри асфальтобетона при циклической нагрузке, ученые построили микро-механическую конечно-элементную модель в виде цифрового двойника материала. Асфальтобетон представили как четырехфазный материал из битумного вяжущего, зерен заполнителя, воздушных пустот и капсул.
Источник: НИУ МГСУ
Обычный асфальтобетон способен к самовосстановлению лишь за счет собственных свойств битума – но эффективность не превышает 81% даже после длительного отдыха. Добавка капсул с маслом улучшает ситуацию, но избыток легких фракций может даже размягчать материал. Капсулы с полимером работают принципиально иначе: они склеивают края трещины, образуя новые химические связи. После четырех циклов сжатия прочность обычного асфальтобетона упала до 53% от исходной, а с капсулированным полимером – осталась на уровне 85%. Расчетный ресурс (усталостная долговечность) для асфальтобетона с помощью разработанного в НИУ МГСУ модификатора позволяет увеличить срок службы на 15%.
