Mostovi pucaju, ceste se tope pod visokim temperaturama: Istraživači imaju rješenje

Od obalnih autocesta do planinskih željezničkih pruga i zračnog prometa, ekstremna vrućina ima utjecaj. Smanjuje prianjanje cesta i zračnih pista, deformira i savija željezničke tračnice, širi spojeve koji drže mostove zajedno, stari infrastrukturu i povećava potrebu za održavanjem – uključujući i osobna vozila.

Jedan istaknuti primjer kvara infrastrukture bio je most u New Yorku koji spaja Manhattan s Bronxom. Kada je otvoren kako bi se propustili brodovi tijekom toplinskog vala sredinom 2024., visoke temperature zraka uzrokovale su širenje metala konstrukcije. Kao rezultat toga, zaglavila se, smanjujući promet u špici na dugotrajan zastoj, piše Deutsche Welle (DW).

Kako se svijet nastavlja zagrijavati, bit će ključno pronaći rješenja i zaštititi infrastrukturu koja održava kotače u pokretu od klimatskih promjena.

Tople ceste se tope

Kada temperature ostanu vrlo visoke, standardne asfaltne površine cesta sklone su kolotraženju, a bitumen koji ih drži zajedno može pucati i propuštati vodu. Kako se vezivo labavi, asfaltne ceste koje nisu izgrađene za ekstremne vrućine mogu se doslovno rastopiti, a gusti promet može uzrokovati trajnu deformaciju površine.

Jedan od lijekova, kako predlažu stručnjaci, uključujući BCG, uključuje premaze koji reflektiraju toplinu i takozvane hladne kolnike koji apsorbiraju manje energije od sunca – a također su propusni za ublažavanje štete od poplava.

Za razliku od asfalta koji apsorbira sunčevu energiju, napravljenog od vezivnih elemenata na bazi nafte, hladni kolnici sastavljeni od prozirnih smola na bazi drveća imaju reflektirajuću površinu. Mješavina obojenog asfalta i svijetlog betona također pomaže.

Bitumen koji se koristi na autocestama i pistama također se može poboljšati modifikatorima koji smanjuju toplinsko naprezanje i čine ceste izdržljivijima.

Čak i beton, unatoč visokom ugljičnom otisku, ima veću temperaturnu otpornost i trajat će dulje u toplijem svijetu.

Tradicionalne ceste i staze također se mogu učiniti fleksibilnijima i otpornijima na naprezanje dodavanjem tkanina za popločavanje, geotekstila ili slojeva membrana koje apsorbiraju naprezanje asfaltu, kao što je ilustrirano proizvodima poput Sealmac Greena.

Održavanje teretnog i javnog prijevoza na tračnicama

Kada željezničke tračnice pate od “sunčanih savijanja” ili izvijanja pod ekstremnom vrućinom, to rezultira dugim kašnjenjima vlakova, a u ekstremnim slučajevima i iskliznućima iz tračnica – kao što se dogodilo prošle godine s teretnim vlakom za rudnike u Australiji.

Stručnjaci su upozorili da ako vlakovi, koji su ključni za gospodarstva i zajednice, žele biti uspješan niskougljični prijevoz budućnosti, moraju biti u stanju izdržati utjecaje ekstremnih vremenskih uvjeta povezanih s porastom temperatura.

U Velikoj Britaniji, željeznički operater Network Rail gradi otpornost na visoke temperaturne fluktuacije bojanjem dijelova tračnica u bijelo kako bi apsorbirale manje topline i manje se širile. Bijela tračnica može ostati hladnija i do 10 stupnjeva Celzija.

Drugi način sprječavanja izvijanja je zamjena zastarjelih drvenih pragova armiranobetonskim pločama.

U međuvremenu, operateri washingtonskog metro sustava izbjegli su iskakanje iz tračnica smanjenjem maksimalne brzine na 56 km/h kada su temperature tračnica dosegle iznad 56 stupnjeva Celzija ljeti 2024.

To je prema Suyun Paulu Hamu, izvanrednom profesoru građevinarstva na Sveučilištu u Teksasu. Inženjer napominje da se rizik od širenja tračnica može smanjiti i korištenjem materijala otpornih na toplinu poput tvrdog martenzitnog čelika za tračnice.

Rastezanje željezničkih tračnica hidrauličkim “tenzorskim” strojevima tijekom polaganja još je jedan način sprječavanja širenja pruge, a time i izvijanja, kako se zagrijava.

Topliji svijet gura mostove na rub propasti

Izgrađeni uglavnom od čelika, mostovi koji nose ceste i vlakove preko rijeka i luka posebno su osjetljivi na toplinsko širenje koje uzrokuje propadanje konstrukcije.

Prema studiji Državnog sveučilišta Colorado iz 2019. godine, četvrtina od otprilike 600 000 mostova u SAD-u mogla bi pretrpjeti urušavanje dijela do 2040. godine zbog porasta temperature koji povećava naprezanje na spojevima koji ih drže.

Dilatacijski spojevi ili razmaknuti razmaci duž duljine mosta omogućuju fleksibilnost nadgradnje kako temperature fluktuiraju. Međutim, ti se razmaci lako začepe krhotinama, što sprječava širenje mosta s porastom topline, uzrokujući propadanje spojeva.

Većina mostova izgrađena je bez uzimanja u obzir ekstremnih klimatskih promjena. No, istraživači sa Sveučilišta Rutgers u New Jerseyju simuliraju propadanje mostova nametanjem okolišnih naprezanja, uključujući brze temperaturne fluktuacije između 0 i 38 stupnjeva Celzija.

Cilj je da se mostovi projektiraju s ležajevima koji pomažu u preuzimanju opterećenja i mogu apsorbirati veća pomicanja bez kvarova. Redoviti obvezni pregledi na licu mjesta tijekom i nakon ekstremnih temperaturnih događaja također mogu pomoći u sprječavanju ozbiljnih strukturnih naprezanja.

Istraživači napominju da se veliki mostovi u SAD-u obnavljaju i osiguravaju otpornost na klimatske promjene za budućnost. Završen 2018. godine, projekt zamjene mosta Goethals, dvostruka konstrukcija s kabelima koja povezuje New Jersey i New York i zamjenjuje originalni most iz 1928., dizajniran je da izdrži ekstremne topline – i da ostane uspravan najmanje stoljeće.