Nový asfalt by mohl způsobit zánik výmolů

Výsledky a doslova průlomový pokus ve Spojeném království naznačuje, že silnice plné grafenu mohou připravit cestu do budoucnosti. Podle představitelů okresu Essex pilotní test mimo Londýn ukazuje, že jízdní pruhy napuštěné jedním z nejpevnějších známých materiálů na světě překonávají tradiční asfalt a přežívají jej. Název nové superstreetové kombinace? Gipave.

Údržba silnic zůstává jedním z nejnákladnějších problémů, kterým čelí místní, státní a federální vlády. V roce 2021 bylo na opravy dálnic a ulic vynaloženo odhadem 206 miliard dolarů. To je téměř šest procent všech dostupných prostředků – a zdaleka to nestačí. Podle Pew Research také Spojené státy sledují projekty odložené údržby v hodnotě nejméně 105 miliard dolarů.

Jeden z nejvíce rozpoznatelných a častých problémů je poměrně všední. Trhliny jsou nevyhnutelné na jakékoli vozovce kvůli slábnoucím materiálům a opakovanému namáhání v průběhu času. Jakmile přes tyto trhliny projede dostatek aut, začnou se odlamovat kusy, aby vytvořily ty nechvalně známé výmoly, které praskají pneumatiky a ničí otřesy. Odhlédneme-li od nákladů na komunální záplaty, průměrná oprava vozidel souvisejících s výmolem je asi 600 USD, přičemž majitelé automobilů v USA společně ročně utratí kolem 26,5 miliardy USD.

Asfalt se obvykle vyrábí ze směsi kameniva drženého pohromadě s viskózní látkou na bázi ropy zvanou bitumen. Inženýři však nedávno začali experimentovat s přidáním materiálu odvozeného z grafitu do směsi. Grafen, který byl poprvé komerčně přijat na počátku 2000s, je vyroben z jedné vrstvy atomů uhlíku uspořádaných do mřížek podobných plástům, díky nimž je neuvěřitelně odolný a supravodivý. Je milionkrát tenčí než jeden lidský vlas a je také nejtenčí známou dvourozměrnou strukturou.

Grafen se již využívá při výrobě elektrických baterií, polovodičů a dalších produktů, ale s 200krát větší pevností než ocel vidí urbanisté také jeho potenciál jako stavební přísady. V roce 2022 Essex County oznámilo plány na testování asfaltu kombinovaného s grafenem, aby se vytvořila dlažba s názvem Gipave. Dělníci následně položili přes 165 tun Gipave do jízdního pruhu na nové dálniční nájezdové komunikaci poblíž Londýna. Přidali také druhý pruh využívající tradiční asfalt pro kontrolu. Gipave byl poté vystaven tisícům pneumatik pro osobní a nákladní automobily v průběhu každého ročního období měnícího se počasí a teplot během následujících tří let.

Na konci experimentu inženýři třetích stran extrahovali vzorky jádra z obou drah pro laboratorní testování a analýzu. Přesněji řečeno, měřili, jak velký tlak bylo zapotřebí k deformaci každého suchého vzorku, a poté je znovu testovali po 72hodinovém ponoření do vody. Asfalt vylepšený grafenem si vedl o 10 procent lépe v testech tuhosti a také o 20 procent lépe, pokud jde o citlivost na vodu. Také si všimli, že když se Gipave zlomil, prasklo kamenné kamenivo a ne bitumen nebo vazba mezi těmito dvěma složkami. To znamená, že grafen skutečně posiluje celkovou odolnost chodníku, aby byl bezpečnější a pravděpodobně i ekologičtější.

Pokud je na Gipave nějaká okamžitě zjevná slabina, pak je to cenovka. Inženýři odhadují, že používání Gipave stojí kolem 30 centů na čtvereční stopu. Méně než jeden dolar se na první pohled nemusí zdát mnoho, ale náklady na opravy silnic exponenciálně rostou. V USA má jedna míle čtyřproudové dálnice minimálně 253 000 čtverečních stop. V zemi je asi 4,2 milionu mil dálnic, z nichž velká část je mnohem širší než pouhé čtyři pruhy. V tomto (extrémně konzervativním) scénáři by stála oprava všech amerických dálnic pomocí Gipave kolem 124,3 miliardy dolarů. Slibným začátkem by pak bylo jednoduše začít plnit stávající výmoly asfaltem zpevněným grafenem.