Новый асфальт может привести к исчезновению выбоин
Результаты в буквальном смысле новаторского исследования, проведенного в Соединенном Королевстве, позволяют предположить, что дороги с использованием графена могут проложить путь в будущее. По словам чиновников графства Эссекс, пилотные испытания за пределами Лондона показали, что дорожки, покрытые одним из самых прочных материалов, известных в мире, по своим характеристикам превосходят традиционный асфальт и переживают его. Как называется новая комбинация супер-улиц? Gipave.
Ремонт дорог остается одной из самых дорогостоящих проблем, с которыми сталкиваются местные власти, правительства штатов и федеральные органы власти. В 2021 году на ремонт дорог и уличного движения было потрачено, по оценкам, 206 миллиардов долларов. Это почти шесть процентов от всех имеющихся средств — и этого далеко не достаточно. По данным Pew Research, Соединенные Штаты также рассматривают возможность финансирования отложенных проектов на сумму не менее 105 миллиардов долларов.
Одна из наиболее узнаваемых и частых проблем является сравнительно обыденной. Трещины неизбежны на любой дороге из-за ослабления материалов и повторяющихся нагрузок с течением времени. Как только достаточное количество автомобилей проедет по этим трещинам, от них начинают откалываться куски, образуя те печально известные выбоины, из-за которых лопаются шины и разрушаются амортизаторы. Помимо муниципальных затрат на ямочный ремонт, средний расход на ремонт транспортных средств, связанных с выбоинами, составляет около 600 долларов, при этом владельцы автомобилей в США в совокупности ежегодно тратят около 26,5 миллиардов долларов.
Асфальт обычно изготавливается из смеси каменных заполнителей, скрепленных вязким веществом на нефтяной основе, называемым битумом. Однако недавно инженеры начали экспериментировать с добавлением в смесь материала, полученного из графита, — графена. Впервые появившийся на рынке в начале 2000-х годов, графен состоит из одного слоя атомов углерода, расположенных в виде ячеистых решеток, что делает его невероятно эластичным и сверхпроводящим. Будучи в миллион раз тоньше человеческого волоса, это также самая тонкая из известных двумерных структур.
Графен уже используется в производстве электрических батарей, полупроводников и других изделий, но, поскольку он в 200 раз прочнее стали, градостроители также рассматривают его потенциал в качестве добавки для строительства. В 2022 году графство Эссекс объявило о планах протестировать асфальт в сочетании с графеном для получения материала для дорожного покрытия под названием Gipave. Впоследствии рабочие уложили более 165 тонн Gipave на полосу движения на новой подъездной дороге к шоссе недалеко от Лондона. Они также добавили вторую полосу движения, используя для контроля традиционный асфальт. В течение следующих трех лет Gipave подвергался воздействию тысяч легковых и грузовых шин в зависимости от сезонных изменений погоды и температуры.
В конце эксперимента инженеры третьей стороны извлекли образцы керна с обеих дорожек для лабораторного тестирования и анализа. В частности, они измерили, какое давление требуется для деформации каждого сухого образца, а затем снова протестировали их после 72-часового погружения в воду. Асфальт, обогащенный графеном, показал на 10% лучшие результаты в тестах на жесткость, а также на 20% лучшие результаты в тестировании на чувствительность к воде. Они также заметили, что при разрушении Gipave трескался именно каменный наполнитель, а не битум или связующее вещество между двумя ингредиентами. Это означает, что графен действительно повышает общую упругость дорожного покрытия, делая его более безопасным и, вероятно, более экологичным вариантом.
Если у Gipave и есть какой-то очевидный недостаток, то это цена. По оценкам инженеров, использование Gipave обходится примерно в 30 центов за квадратный фут. На первый взгляд может показаться, что менее одного доллара — это немного, но затраты на ремонт дорог растут в геометрической прогрессии. В США на одну милю четырехполосного шоссе приходится как минимум около 253 000 квадратных футов. В стране насчитывается около 4,2 миллиона миль автомагистралей, большая часть которых намного шире, чем просто четыре полосы движения. В этом (крайне консервативном) сценарии ремонт всех автомагистралей в США с использованием Gipave обойдется примерно в 124,3 миллиарда долларов. С другой стороны, многообещающим началом было бы просто начать заполнять существующие выбоины асфальтом, упрочненным графеном.
Другие статьи: