חכמה מתארת ​​יכולת הסתגלות עצמית, חישה עצמית ופונקציונליות מרובה של החומרים. מאפיינים אלה מספקים יישומים רבים אפשריים של חומרים כאלה במערכות ייצור ותשתית אזרחית. מאפייני התאמה עצמית של מדרכות חכמות הם יתרון גדול המשתמש בעיבוד מוטבע של חומר חכם. על ידי שינוי המאפיינים שלהם, חומרים חכמים יכולים לזהות תקלות וסדקים ולכן הם שימושיים ככלי אבחון.

מדרכות מורכבות משילוב של שכבות של חומרים מהונדסים המספקים בדרך כלל גישה לכל מזג האוויר לרכבים לנסיעה בצורה בטוחה וחסכונית. שכבות החומרים המשמשות נבחרות ומתוכננות לספק מבנה שיכול לעמוד בעומסי הרכב המופעלים במגוון תנאים סביבתיים למשך חיי מינימום מוגדרים. בדרך כלל, חומרים עמוקים יותר במבנה המדרכה יושפעו פחות מההטלה של עומסי רכב ומשונות סביבתיים, בעוד שחומרים המהווים את משטח המדרכה חשופים ישירות לסביבה כמו גם לעומסי הרכב המופעלים. הכוונה היא לתכנון טוב של מדרכות כדי לאפשר לרכבים לנסוע בבטחה וכלכלית.

ניטור ההתנהגות הנוכחית והארוכת טווח של מדרכה יוביל לשיפור הבטיחות במהלך חייו מכיוון שהוא יספק התראה מוקדמת מפני בעיות מבניות בשלב בו תיקונים קלים יגבירו את העמידות. זה ישפיע על עלויות החיים של מדרכות כאלה על ידי הפחתת עלויות הבנייה מראש ועל ידי הארכת חיין. דרכים עמידות לאורך זמן וכבישים מהירים עם תחזוקה נמוכה יהיו בראש סדר העדיפויות של החברה העתידית. כדי לשאת בעומסי התנועה הגוברים, יהיה צורך לפתח חומרים חדשים / טכנולוגיות ומוצרים חדשים. ניהול ההתנהגות והביצועים של תערובות אספלט יהיה האתגר הגדול ביותר בעשורים הקרובים. שיטות ויישומים חדשניים רבים מתהווים בהודו וברחבי העולם לשיפור חיי המדרכות כמו תערובת ביטומנית מתחלבת, תערובת ביטומנית מוקצפת, תערובת ביטומנית מחוזקת בסיבים, מדרכות מרוכבות, מדרכות נצחיות וכו '.

חומרים חכמים

ישנם מספר חומרים אשר יכולים להיות מאופיינים כ"חכמים "ומשמשים לבניית מדרכות. לחומר לריפוי עצמי, למשל, יכולת לרפא נזקים באופן אוטומטי ואוטונומי, כלומר ללא כל התערבות חיצונית. שילוב של תכונות ריפוי עצמי בחומרים מעשה ידי אדם לעיתים קרובות אינו יכול לבצע פעולת ריפוי עצמי ללא גורם חיצוני. הננוטכנולוגיה מתמקדת בחומרים בקנה מידה ננו, ואילו תשתיות הנדסה אזרחית, במיוחד מדרכות דרכים, מתמקדות בסולם המקרו.

ישנם מספר חומרים חכמים, חלקם נפוצים למדי כעת. דוגמאות:

חומרים לריפוי עצמי

נכון לעכשיו, רוב החומרים התעשייתיים מסתמכים לחלוטין על מנגנוני הגנה פסיביים; הניתנים ליישום ואוניברסלי עבור מערכות חומרים שונות. עם זאת, הם תמיד יישארו פסיביים, ולכן חייהם והפונקציונליות שלהם מוגבלים וקשורים לכמות תוספי המגן ולעוצמת צריכתם. אז פותחו תהליכים טובים יותר ובעדיפות פעילה להגנה / תיקון של חומרים פגומים לתיקון עצמי, ואשר צריך לפתח אותם עוד יותר. למרות שזה נשמע עתידני ואשר משפיע גם על כיווני המחקר; ריפוי עצמי של מערכות חומריות כבר קיים בכל מיני מערכות של חומרים או פונקציונליות. ריפוי עצמי הוא מאפיין מהותי של ביטומן. טכנולוגיה זו מסייעת בשימור משאבי החומר מכיוון שכבר אין צורך בתכנון יתר של החומרים הרגיל. המטרה העיקרית של טכניקת הריצוף העצמית היא פיתוח ריצוף ביטומני חכם שיכול להעריך, לצפות ולרפא מעצמו בזמן, ללא כל התערבות אנושית, ולחזור באופן מהותי למצבו המקורי.

חומרי ננו

חלקיקי הננו-חימר הם החומרים העיקריים המיושמים בבניית אספלט. הוספת חלקיקי ננו כמו ננו-צייל, ננו-סיליקה וננו-צינורות באספלט מגדילה בדרך כלל את צמיגותם של קלסרים לאספלט ומשפרת את עמידות החיתוך והעייפות של תערובות אספלט. שימוש ב- nanoclay כמשנה השני באספלטים שעברו שינוי בפולימר יכול לשפר את יציבות האחסון ואת עמידות ההזדקנות של אספלטים עם פולימר שונה. ניתן לבצע טכניקות שונות של מיקרוסקופ כוח אטומי (AFM) (למשל הדמיית מצב הקשה, ספקטרוסקופיית כוח וננו-הזחה) וכן ניסויי עקיפת רנטגן (XRD) על קלסרים אספלטיים שונה כדי לאפיין את מבני המיקרו או ננו של ננו אספלטים. באמצעות מבחר סביר של חומרי ננו המשמשים באספלט, אספלט שעבר שינוי ננו יכול להציע יתרונות רבים באזורים קרים.

בטון חיידקי:

כיום השימוש בטכנולוגיה הביא את תקני הבנייה לרמה חדשה וגבוהה. סוגים שונים של נהלים, שיטות וחומרים משמשים להשגת בניית בטון טובה, בת קיימא וכלכלית. תהליך הריפוי העצמי של סדקים או מילוי עצמי של סדקים עקב תגובה חיידקית בבטון לאחר ההתקשות, מכונה בטון ריפוי עצמי. ניתן לראות כי סדקים קטנים המתרחשים במבנה רוחב בטווח של 0.05 עד 0.1 מ"מ אטומים לחלוטין במחזורים יבשים ורטובים חוזרים ונשנים. מנגנון הריפוי האוטוגני הזה הוא רוחב של 0.05-0.1 מ"מ הפועלים כנימים וחלקיקי המים מחלחלים דרך הסדקים. חלקיקי מים אלה מחממים את המלט שלא הגיב או חלקי והמלט מתרחב, אשר בתורו ממלא את הסדק. החיידקים המשמשים לריפוי עצמי של סדקים הם חיידקים המייצרים חומצה. סוגים אלה של חיידקים יכולים להיות בתאים רדומים ולהיות בעלי חיים במשך 200 שנה בתנאים יבשים; הם משמשים כזרז בתהליך ההחלמה של סדקים.

טכנולוגיות מתפתחות

מאפייני רגישות לטמפרטורה ותכונות פיזיקליות של קלסר ביטומני בטמפרטורות הפעלה גבוהות ונמוכות בשדה יכולים להשפיע על הביצועים הסופיים של הבטון הביטומני. כדי לשפר את הביצועים של תערובות ביטומניות, תוספת מכשירי השינוי לביטומן הפכה פופולרית בשנים האחרונות. חומרי מרפא ננו פולימריים הם אחד החומרים המרתקים ביותר שהתגלו לאחרונה והתכונות הפיזיקליות שופרו בהצלחה כאשר פולימר שונה בכמויות קטנות של ננו, בתנאי שהחימר מתפזר ברמה הננוסקופית. ישנן טכנולוגיות רבות המתפתחות כגון אספלט תערובת חמה, מדרכות קרירות, מייצבים מהדור החדש, מקדם ביטומני מחורץ מלט, מדרכות בטון מוקדמות, בטון גיאופולימר, מדרכות ירוקות וכו ', חלקן נדונות להלן.

אספלט מיקס חם

אספלט מיקס חם (WMA) הוא מוצר ירוק המפחית טמפרטורות, מכיוון שהוא אינו זקוק לאנרגיה מרובה כדי לייצר אותו. זה תועד להפחית את עלויות האנרגיה ב-30-60%. זה מפחית את פליטת גזי החממה והפחמימנים במהלך ייצור ובניית מדרכות אספלט. טמפרטורות נמוכות הופכות את זה לבטוח יותר עבור העובדים במפעל ובאתרי עבודות הפרויקטים לסלילת אספלט. WMA זכתה להצלחה מיוחדת במיוחד