Graphenverstärkter Asphalt: Die Zukunft strapazierfähiger Straßen
Im Vereinigten Königreich wurde nach dreijährigen Forschungsarbeiten ein innovativer Straßenbelag entwickelt, der Graphen – eines der stärksten bekannten Materialien der Welt – enthält.
Das Experiment in Essex nahe London zeigte, dass das modifizierte Gipave-Asphalt, das mit Graphenfasern angereichert ist, deutlich höhere Widerstandsfähigkeit gegen Verschleiß und Wasser bietet als herkömmlicher Asphalt.
Auf einer Teststrecke wurden zwei Fahrbahnen gebaut: eine mit Gipave, die andere mit herkömmlichem Asphalt, und beiden wurde drei Jahre lang mit kontinuierlicher Fahrzeugbelastung bei unterschiedlichsten Wetterbedingungen ausgesetzt.
Die Laboranalysen ergaben, dass der Asphalt mit Graphen um 10% härter und um 20% widerstandsfähiger gegen Wasser ist.
Ingenieure stellten fest, dass bei Rissen der Zuschlag zerbrach, während der Bitumen festen Halt behielt, was auf eine erheblich erhöhte Materialfestigkeit hinweist.
Diese Entwicklung könnte dazu beitragen, sicherere und langlebigere Straßen zu schaffen, wobei die Wartungskosten und die Lebensdauer deutlich reduziert werden könnten.
Dennoch bleibt die Herstellungskosten – etwa 30 Cent pro Quadratfuß – eine bedeutende Herausforderung für die großflächige Anwendung.
Experten sind jedoch der Meinung, dass auch eine teilweise Nutzung von Gipave, beispielsweise zur Reparatur von Schlaglöchern oder an besonders beanspruchten Stellen, eine wirtschaftlich sinnvolle Lösung sein kann.
Graphen ist eine zweidimensionale Atomschicht aus Kohlenstoff, die in der Regel hunderte Male stärker als Stahl ist und bereits in Batterien, Halbleitern und anderen Hightech-Materialien verwendet wird.
Das Gipave-Projekt, das 2022 begann, beinhaltete das Verlegen von 165 Tonnen dieses neuen Materials auf eine Straßenabschnitt, um seine Belastbarkeit unter schweren Lasten und Temperaturschwankungen über mehrere Jahreszeiten zu testen.
Angesichts der enormen Kosten für die Straßeninstandhaltung, die in den USA 2021 mehr als 206 Milliarden Dollar betrugen, und der jährlichen Schäden durch Schlaglöcher auf 26,5 Milliarden Dollar, könnte die Integration innovativer Materialien wie Gipave die Infrastruktur weltweit revolutionieren, auch in Ländern wie der Ukraine, die im Jahr 2025 rund 12,5 Milliarden Hrywnja für Straßenreparaturen einplanen.
Trotz der hohen Kosten bleibt die breite Anwendung von Gipave eine Herausforderung, aber Experten sind sich einig, dass die gezielte Nutzung im Reparaturbereich die Kosten langfristig senken und die Straßenqualität verbessern kann.