Czy da się przewidzieć, jak zachowa się nawierzchnia drogowa po latach intensywnego ruchu – jeszcze zanim zostanie ułożona? Zespół naukowców z Politechniki Białostockiej udowadnia, że tak. Efektem wieloletnich badań i inżynierskiej determinacji jest opatentowane urządzenie do badania zużycia górnych warstw nawierzchni drogowych – rozwiązanie, które może realnie wpłynąć na bezpieczeństwo kierowców i sposób projektowania dróg w Polsce.
To nie jest historia o błyskawicznym wynalazku. Raczej o cierpliwej pracy, testach, prototypach i potrzebie, która z czasem stała się impulsem do stworzenia czegoś nowego.
Od kruszywa do całej nawierzchni
Początki sięgają ponad dwóch dekad wstecz i… starej betoniarki. Wtedy badania koncentrowały się głównie na polerowalności kruszyw stosowanych w warstwach ścieralnych. Szybko jednak okazało się, że sama kontrola materiału to za mało. O rzeczywistym poziomie przyczepności decyduje bowiem cała nawierzchnia – jej struktura, tekstura i zachowanie pod wpływem ruchu, wody i zanieczyszczeń.
Pierwsze próby symulacji zużycia były bardzo „garażowe”: opony ze szrotu, elementy betoniarki, dozowana woda i ścierniwo. Efekt? Zaskakująco dobre odwzorowanie zmian tarcia obserwowanych na prawdziwych drogach. To wtedy pojawiła się myśl, że laboratorium może powiedzieć o przyszłości nawierzchni znacznie więcej, niż dotąd sądzono.
Gdy gotowe urządzenia to za mało
Z czasem Politechnika Białostocka dysponowała już zaawansowanym zapleczem badawczym – urządzeniami do pomiaru tekstury i właściwości przeciwpoślizgowych, stosowanymi również w Europie Zachodniej. A mimo to pojawił się problem, którego nie dało się rozwiązać „z półki”.
Przy realizacji projektu badawczego SEPOR, prowadzonego wspólnie z Politechniką Gdańską, trzeba było testować nowe typy nawierzchni poroelastycznych. Dostępne na rynku stanowiska badawcze zwyczajnie się do tego nie nadawały. Czas naglił, a decyzja mogła być tylko jedna: budujemy własne urządzenie.
Mechanika spotyka drogownictwo
Do zespołu dołączyli inżynierowie mechanicy z Politechniki Białostockiej. Efekt ich pracy to kompaktowe, ale niezwykle zaawansowane stanowisko badawcze, które pozwala regulować nacisk kół, prędkość, liczbę przejazdów i szerokość śladu – czyli dokładnie to, co w rzeczywistości różni ruch samochodów osobowych od ciężarowych.
Dzięki innowacyjnemu układowi kół możliwe jest odwzorowanie szerokiego śladu zużycia, charakterystycznego dla prawdziwych dróg. Liczba obrotów symuluje natężenie ruchu, a dodatkowe poślizgi – sytuacje takie jak skręcanie czy hamowanie. Całość uzupełniają systemy podawania ścierniwa, wody oraz precyzyjne mechanizmy mocowania próbek.
To urządzenie zaprojektowane od podstaw – od ramy, przez układy kinematyczne, po sterowanie i amortyzację. I właśnie ta kompleksowość została objęta ochroną patentową.
Co daje nowe stanowisko badawcze?
Badanie nawierzchni odbywa się etapami. Najpierw symulowane jest ścieranie, potem polerowanie powierzchni – dokładnie tak, jak dzieje się to na drodze przez lata eksploatacji. W trakcie testów regularnie mierzone są parametry tarcia, a powierzchnie próbek obserwowane pod mikroskopem.
Kluczowe jest to, że powstały ślad zużycia jest na tyle szeroki, iż można go analizować różnymi metodami: od profilometrów laserowych po klasyczne wahadło angielskie. To daje badaczom pełny obraz zmian zachodzących w nawierzchni i pozwala porównywać różne technologie jeszcze na etapie projektowania.
Potencjał znacznie szerszy niż jeden patent
Nowe urządzenie szybko znalazło kolejne zastosowania. Korzystają z niego studenci, koła naukowe, a także partnerzy przemysłowi. Trwają badania nad teksturowaniem nawierzchni betonowych, a także nad właściwościami kolorowych nawierzchni kompozytowych.
Co więcej, konstrukcja stanowiska otworzyła drogę do badań nad jasnością nawierzchni, czyli jej zdolnością do odbijania światła. To istotna informacja dla projektantów oświetlenia drogowego – bo różne mieszanki i kruszywa inaczej wpływają na luminancję i rozproszenie światła.
Innowacja z regionu
Patent nr Pat.248486 powstał we współpracy wydziałów Politechniki Białostockiej i Politechniki Gdańskiej. To przykład, jak regionalny ośrodek naukowy może tworzyć rozwiązania o znaczeniu ogólnopolskim, a nawet międzynarodowym.
Historia tego urządzenia pokazuje jedno: innowacje rzadko rodzą się z przypadku. Częściej z realnej potrzeby, wiedzy i odwagi, by – mimo posiadania „najlepszego sprzętu” – powiedzieć sobie: da się to zrobić lepiej.
Red. PP
