Le strade intelligenti sciolgono la neve da sole: Il calcestruzzo autoriscaldante prende di mira i pericoli dell'inverno

I ricercatori hanno sviluppato un calcestruzzo autoriscaldante che potrebbe rendere lo sgombero della neve o lo spargimento di sale su larga scala un ricordo del passato. Il nuovo materiale https://www.researchgate.net/publication/377471346_Development_of_Self-Heating_Concrete_using_Low-Temperature_Phase_Change_Materials_Multi-scale_and_In-situ_Real-Time_Evaluation_of_Snow-Melting_and_Freeze-thaw_Performance che è stato oggetto di ricerca da parte della Drexel University di Filadelfia per cinque anni, scioglie la neve su strade e marciapiedi fino a dieci ore.

Le strade innevate e ghiacciate rallentano il traffico e aumentano il rischio di incidenti, rendendo più difficili le manovre. Solo negli Stati Uniti, le agenzie governative spendono oltre 2,3 miliardi di dollari ogni anno per combattere la neve e il ghiaccio. Per rimuovere il ghiaccio e la neve si usa spesso il sale, ma questo è dannoso per l'ambiente e può avere un effetto negativo sull'integrità del manto stradale. Ad esempio, se il ghiaccio sciolto si infiltra nella strada, si ricongela e si espande, si possono formare delle crepe. La riparazione di questi danni e di altri simili costa milioni di dollari.

Ingrediente segreto: paraffina liquida a bassa temperatura

Il segreto del calcestruzzo autoriscaldante sta nell'aggiunta di paraffina, un cosiddetto materiale a cambiamento di fase. A temperature leggermente più calde, il materiale è liquido e immagazzina l'energia termica dell'aria, ma quando si raffredda, diventa solido e rilascia il calore immagazzinato nell'ambiente. I ricercatori stanno sperimentando due metodi: In uno, le microcapsule di paraffina vengono mescolate al calcestruzzo; nell'altro, piccoli frammenti di pietra assorbono la paraffina prima di essere mescolati al calcestruzzo.

Impedire il congelamento e il disgelo e ridurre la necessità di arare e salare sono buoni modi per evitare che la superficie si deteriori. Quindi, il nostro lavoro sta cercando di capire come incorporare nel calcestruzzo materiali speciali che lo aiutino a mantenere una temperatura superficiale più elevata quando la temperatura ambientale si abbassa.

- Amir Farnamricercatore senior presso il Drexel Laboratory for Advanced Infrastructure Materials (AIM) e uno degli autori dello studio

Il nuovo materiale non è ancora pronto per l'uso su larga scala e sono necessarie ulteriori ricerche. Ad esempio, le prestazioni del materiale a cambiamento di fase possono essere influenzate se non ha abbastanza tempo per riscaldarsi tra il gelo e la neve. Inoltre, il materiale non è ancora adatto a nevicate molto intense.

Abbiamo scoperto che le pavimentazioni integrate con PCM non sono in grado di sciogliere completamente gli accumuli di neve pesante, superiori a 5 cm", ha detto Deb. tuttavia, è in grado di sciogliere in modo abbastanza efficace le nevicate inferiori ai 5 centimetri". Le lastre incorporate con PCM iniziano a sciogliere la neve non appena inizia ad accumularsi. Inoltre, il rilascio graduale di calore può sghiacciare efficacemente la superficie di una pavimentazione, eliminando così la necessità di pre-sale prima di una forte nevicata".

- Robin Deb, dottorando presso il College of Engineering, che ha contribuito a guidare la ricerca