• W Hrabstwie Kent, trwają badania nad innowacyjnym asfaltem z dodatkiem grafenu
• Program jest finansowany przez Departament Transportu i ma na celu redukcję CO₂ emitowanego przy budowie oraz utrzymaniu dróg i autostrad
• Gipave wykazuje obiecujące parametry i wydaje się być bardziej ekonomicznym i ekologicznym rozwiązaniem w zakresie naprawy nawierzchni na przyszłość

Rada Hrabstwa Kent (KCC), główny wykonawca dróg i autostrad w Wielkiej Brytanii – Amey oraz badacze z Uniwersytetu Nottingham podjęli współpracę, aby zrozumieć właściwości i ocenić zalety oraz wady zastosowania asfaltu wzbogaconego grafenem do remontów dróg.

Wstępne testy wykazały, że niewiele wyższy koszt początkowy jest z nawiązką rekompensowany przez znacznie dłużą trwałość naprawianej nawierzchni. 

Jak powstaje innowacyjny, grafenowy asfalt?

Gipave, opracowany przez Iterchimica, to opatentowany supermodyfikator betonu asfaltowego z dodatkiem Graphene Plus, który jest używany do budowy i odnawiania nawierzchni dróg w sposób bardziej przyjazny dla środowiska, przy jednoczesnym zapewnieniu lepszego cyklu życia nawierzchni. Produkt jest wynikiem sześcioletniego programu badawczego we współpracy z Directa Plus – producentem i dostawcą Graphene Plus, G.Eco oraz Uniwersytetem Mediolańskim – Bicocca.

Graphene Plus czysta forma grafenu produkowana jest jako bezpieczny dla ludzi i środowiska. Oprócz wykorzystania odpadów z tworzyw sztucznych, które normalnie nie byłyby poddawane recyklingowi, asfalt zawierający Gipave można w całości poddać recyklingowi.

Do tej pory Gipave był również używany w kilku próbach we Włoszech i Wielkiej Brytanii, w tym na wielu drogach i płytach kołowania na lotniskach. Wykazano, że innowacyjny produkt wydłuża szacowany czas eksploatacji nawierzchni ok. 2,5 raza w porównaniu z innymi podłożami. Spodziewana trwałość drogi naprawionej z użyciem tego wynalazku to 25 lat.

Brytyjczycy stawiają na innowacje dla neutralności emisyjnej

Rada Hrabstwa Kent jest mocno zaangażowana w działania mające na celu ograniczenie emisji dwutlenku węgla. Jednymi z wyzwań, które stoją na drodze do zmniejszenia emisyjności, są te związane z sektorem autostrad. Znalezienie sposobów na zmniejszenie wpływu naszych prac związanych z utrzymaniem dróg na środowisko i wydłużeniem trwałości nawierzchni drogowych jest bardzo istotne. Dlatego cieszymy się, że możemy być częścią tego innowacyjnego procesu – powiedział Alan Casson, menedżer ds. aktywów strategicznych KCC.

Fot. Adobe Stock

Badania nad Gipave są częścią dwuletniego, wartego 22,9 mln funtów programu Smart Places Live Labs finansowanego przez Departament Transportu. Opierają się na próbie przeprowadzonej przez KCC i Amey w lipcu 2020 r., w której próbki rdzeniowe z jezdni asfaltowej Gipave wykazały poprawę wielu czynników strukturalnych, w tym odporności na pękanie oraz lepsze parametry sztywności i zmęczenia.

To bardzo ekscytujące widzieć praktyczną rolę, jaką grafen może odgrywać w zapewnianiu lepszych dróg lokalnych i krajowych. Po ogłoszeniu programu Live Labs 2, który koncentruje się na autostradach zeroemisyjnych, mamy nadzieję, że więcej innowacji w tej przestrzeni pomoże sektorowi zmniejszyć negatywny wpływ na środowisko – powiedział Giles Perkins, dyrektor programu Live Labs. 

Grafen bezsprzecznie najlepszy

Aby lepiej oszacować trwałość Gipave używanego do budowy lub naprawy nawierzchni, Uniwersytet w Nottingham przeprowadził analizę, która miała na celu modelowanie wydajności konstrukcyjnej, jaką Gipave może wykazywać w realnym użytkowaniu na różnych typach dróg i materiałach nawierzchniowych.

We współpracy z zespołem autostrad Kent firmy Amey i KCC zidentyfikowano cztery niedawno odnowione drogi o różnych typach konstrukcji, przedstawiono wyniki próbek podstawowych, a Uniwersytet Nottingham przeprowadził zestaw analiz porównawczych projektu nawierzchni dla każdego z tych miejsc. Przyjrzano się zestawieniu Gipave z asfaltem mastyksowym (SMA), asfaltobetonem (AC) oraz bitumem modyfikowanym polimerami (PMB).

Modelowanie wykazało, że wszystkie próbki odnotowały poprawę w zakresie wydłużenia trwałości dzięki użyciu Gipave. Najdłużej, bo aż czterokrotnie zwiększyła się żywotność nawierzchni restaurowanej za pomocą Gipave w porównaniu z próbką odnowioną SMA. Stopień wydłużenia trwałości nawierzchni zależny był od jakości warstwy podkładowej i wiążącej.

Zidentyfikowano dwa przypadki, w których Gipave prawdopodobnie przyniesie znaczące korzyści. Pierwszy dotyczy warstwy nawierzchniowej i wiążącej SMA na podłożu asfaltowym wiązanym hydraulicznie (np. cementowym) lub mieszanym na zimno, drugi to gruba nawierzchnia asfaltowa zawierająca nawierzchnię SMA i warstwę wiążącą. Przewiduje się, że w obu tych przypadkach trwałość nawierzchni dzięki dodatkowi Gipave wzroście od 2,5 do 3 razy – podsumował testy profesor Nick Thom z University of Nottingham.

Oszczędności finansowe i emisji dwutlenku wegla

Badacze stworzyli model cyklu życia nawierzchni, który dostarcza szacunkowych danych na temat kosztów i oszczędności emisji dwutlenku węgla przy użyciu Gipave. Na jego podstawie wykazano, że w ciągu 65 lat eksploatacji podłoży z wykorzystaniem Gipave oszczędność emisji dwutlenku węgla wyniesie 23 kg CO₂ /m². Obiecująco przedstawiają się także szacunki dotyczące wykorzystania odpadów z tworzyw sztucznych – przy drodze o powierzchni 2,7 km² zużytoby 1,5 tony. 

Fot. Adobe Stock

Chociaż sam proces implementacji asfaltu z grafenem jest droższy od dotychczasowo stosowanych rozwiązań, modelowanie wykazało 32% redukcję kosztów w całym okresie jego użytkowania.

Planowanie przyszłości

KCC planuje dalsze prace badawcze nad możliwościami komercyjnego wykorzystania Gipave oraz jego opłacalności. W zależności od wyników tych testów, rozważa się wykorzystanie asfaltu z grafenem do ponownego wybudowania niektórych z najbardziej ruchliwych dróg w Kent, aby zminimalizować zakłócenia w transporcie i wyeliminować konieczność ponownych napraw na przestrzeni najbliższych kilkunastu lat.

Przeczytaj także: Patent z Cambridge przełomem w branży cementowej