Новий графеновий асфальт: майбутнє дорожнього покриття з підвищеною міцністю та довговічністю
У Великій Британії завершилась трирічна дослідницька програма, яка мала на меті створити новий тип дорожнього покриття з використанням графену — надтьмкого, але неймовірно міцного вуглецевого матеріалу.
Результати експериментів показали, що модифікований асфальт Gipave, який включає графенові волокна, може значно перевищувати показники традиційних покриттів за зносостійкістю та водостійкістю.
Випробуванням була залита ділянка дороги в окрузі Ессекс поблизу Лондона, де протягом трьох років дорога зазнавала постійних навантажень від руху автомобілів і вантажівок у будь-яку погоду, що дозволило отримати об’єктивні результати.
Аналіз зразків показав, що асфальт із графеном був на 10% жорсткішим і на 20% більш водостійким за звичайний.
Інженери відзначили, що в процесі руйнування Gipave тріскався кам’яний заповнювач, тоді як бітум зберігав свою цілісність.
Це свідчить про те, що графен істотно підвищує міцність та довговічність дорожнього покриття, що може зробити переміщення транспорту безпечнішим і менш затратним з точки зору ремонту.
Водночас, вартість виробництва таких матеріалів залишається високою — використання Gipave коштує приблизно 30 центів за квадратний фут, що робить його недоступним для масштабного застосування на всіх дорогах країни.
Проте експерти вважають, що навіть часткове застосування цієї технології, наприклад, для ремонту вибоїн або для особливо навантажених ділянок, може суттєво зменшити довгострокові витрати на обслуговування дорожньої мережі.
Графен — це ультратонкий два-вимірний матеріал, що складається з атомів вуглецю, зібраних у молекулярну сітку.
Він у 200 разів міцніший за сталь і вже активно використовується в виробництві батарей, напівпровідників та інших високотехнологічних сфер, що підкреслює потенційні можливості його застосування в інфраструктурних проектах.
У проекті Gipave, який розпочався у 2022 році, на ділянці дороги поблизу автомагістралі було укладено 165 тонн нового матеріалу, щоб перевірити його здатність витримувати навантаження та температурні коливання упродовж сезонів.
Враховуючи величезні витрати на утримання доріг, зокрема в США, де в 2021 році на ремонт магістральних шляхів було витрачено понад 206 мільярдів доларів, і щорічний збиток через дорожні пошкодження для водіїв приблизно 26,5 мільярдів доларів, інноваційні рішення у цій сфері є особливо актуальними для багатьох країн, включно з Україною, де на 2025 рік заплановано витратити близько 12,5 мільярдів гривень на ремонт доріг.
Однак високий кош가격 Gipave залишається головною перешкодою для широкого впровадження, оскільки вартість його виробництва та застосування залишається значною.
До прикладу, перепокриття однієї милі автомагістралі з чотирисмуговим рухом обійдеться щонайменше у кілька сотень тисяч доларів, тоді як загальні витрати на масштабний ремонт всіх магістралей США становитимуть понад 124 мільярди доларів.
Незважаючи на високі ціни, фахівці наголошують, що застосування Gipave для ремонтних робіт, зокрема, для вибоїн і високонавантажених ділянок, може значно знизити витрати й підвищити довговічність дорожнього полотна в перспективі.