О конструкциях асфальтового покрытия с использованием графена и влиянии этого наноматериала на улучшение сцепных характеристик дорог рассказал генеральный директор Национального исследовательского института цифрового материаловедения и технологий (НИИЦМиТ) Владислав Южаков.

Обледеневшие дороги представляют угрозу для водителей и их автомобилей, что требует инновационных решений по улучшению асфальтобетона.

Графен – моноатомная форма углерода с уникальными свойствами. Он обладает высокой прочностью, тепло- и электропроводностью. Благодаря своей структуре графен может значительно улучшить механические, термические и электрические свойства различных материалов, в том числе асфальтового покрытия.

Использование графена в производстве асфальта требует специальных технологий и методов смешивания. Обычно графен включается в виде наночастиц или в виде композиционного материала. Однако важно отметить, что использование графена в асфальтовом покрытии все еще находится на стадии исследований и разработок, а процесс комкоммерциализации еще не завершен.

Основным преимуществом графена в асфальте является его способность улучшать сцепление шин с дорогой.

Именно сцепление играет ключевую роль в безопасности дорожного движения. Благодаря своей структуре и адгезии графен может стать надежным связующим звеном между неровностями частиц асфальта. Это позволит значительно снизить скользкость на обледенелых дорогах и, как следствие, повысить безопасность вождения в зимние месяцы, снизить количество дорожно-транспортных происшествий.

Еще одним достоинством графена, как уже отмечалось, является его высокий коэффициент теплопередачи: материал способен накапливать энергию и ускорять таяние снега и льда, что сделает передвижение по дорогам проще и безопаснее. Быстрое таяние снега и льда сократит время, необходимое для подготовки дорог к проезду после снежной или ледяной бури. 

Технология внедрения графена в процесс приготовления асфальта представляет собой сложный инновационный подход. Основным принципом этой технологии является добавление наночастиц графена в асфальтовую смесь. Наночастицы могут быть различной формы и размера, важно подобрать оптимальные параметры для достижения максимального эффекта.

Одним из способов добавления графена является его смешивание с битумом, основным компонентом асфальта. Графеновые наночастицы покрываются тонким слоем битума, что позволяет им равномерно распределиться по всей асфальтовой смеси. Другой метод заключается в добавлении графена в виде присадки, которая уже содержит нужное количество наночастиц. Таким образом, графен равномерно распределяется в асфальте, усиливая его свойства.

В процессе производства асфальта с применением графена также могут использоваться специальные обработки и техники для достижения оптимального распределения наночастиц. Одним из таких методов является ультразвуковое воздействие на асфальтовую смесь, которое помогает лучше смешать графен с остальными компонентами и обеспечить его равномерное распределение.

Технология графенового асфальтового покрытия обещает принести значительный экономический эффект при его широком внедрении. Обычное асфальтовое покрытие требует регулярного технического обслуживания и ремонта по окончании зимнего сезона – из-за повреждений, вызванных льдом, снегом и солью. Применение графенового асфальта может снизить частоту и объем работ по ремонту в следующем году, что в итоге приведет к экономическим выгодам для городов и регионов.

Приведем несколько перспективных проектов использования графена в асфальтовом покрытии:

  • ГРАФЕНОВОЕ УСИЛЕНИЕ АСФАЛЬТА.

В данном случае графен добавляется в асфальт в качестве усиливающего компонента. Графеновые наночастицы позволят значительно улучшить механические свойства асфальта, такие как прочность и устойчивость к деформации. Это поможет увеличить срок службы дорожного покрытия и избавит от необходимости в регулярном техническом обслуживании и ремонте.

  • ГРАФЕНОВОЕ АСФАЛЬТОВОЕ ПОКРЫТИЕ СО СНИЖЕННЫМ СКОЛЬЖЕНИЕМ.

В этом проекте графен используется для улучшения сцепления шин с дорожным покрытием в зимние месяцы. Путем добавления графена в асфальтовую смесь можно создать покрытие с увеличенной адгезией, что значительно снизит риск скольжения и улучшит безопасность движения.

  • ГРАФЕНОВОЕ АСФАЛЬТОВОЕ ПОКРЫТИЕ С ЭНЕРГОСБЕРЕГАЮЩИМИ СВОЙСТВАМИ.

Графен используется для повышения теплопроводности асфальта. Графеновые наночастицы обладают отличной теплопроводностью, что позволяет более эффективно растапливать снег и лед на дороге.

  • ГРАФЕНОВОЕ АСФАЛЬТОВОЕ ПОКРЫТИЕ С ПОВЫШЕННОЙ ДОЛГОВЕЧНОСТЬЮ. 

Графен имеет высокую химическую стабильность и устойчивость к агрессивному воздействию окружающей среды. Поэтому добавление графена в асфальт может сделать покрытие более долговечным и устойчивым к разрушениям, вызванным химическими процессами и неблагоприятными метеоусловиями (включая атмосферные осадки).

  • ГРАФЕНОВЫЕ НАНОТРУБКИ ДЛЯ УЛУЧШЕНИЯ АСФАЛЬТА.

Нанотрубки из графена представляют собой особую форму наноматериала, которая может быть использована для улучшения физико-химических свойств асфальта. Добавление графеновых нанотрубок в асфальт позволит повысить его эластичность и гибкость, что особенно важно в условиях сезонных изменений температур и динамических нагрузок на дорожное покрытие.

Перспективным проектом также следует назвать использование графена в дорожных маркировках. В этом случае графен поможет значительно улучшить их видимость, повысить безопасность на дорогах, особенно зимой.

Обычные материалы, используемые в дорожных маркировках, имеют ограниченную способность отражать световой поток, особенно в условиях низкой освещенности или плохой видимости. Графен обладает высокой оптической прозрачностью и превосходной светоотражающей способностью даже в условиях низкой интенсивности света. Это позволяет более четко выделить дорожную маркировку и делает ее легко читаемой для водителей, особенно в ночных условиях и при наличии снега или плохой видимости.

Отметим, что характеристики графеновой дорожной маркировки могут быть улучшены за счет добавления фотохромных или фосфоресцирующих материалов. Фотохромные материалы способны менять свою цветовую гамму под воздействием света, что делает их особенно эффективными при использовании в дорожной маркировке. Графен, сопряженный с фотохромными материалами, может менять свой оттенок в зависимости от интенсивности света – это позволяет существенно повысить видимость дорожной маркировки.

Применение графена в дорожных маркировках также будет способствовать улучшению их долговечности и стойкости при неблагоприятных атмосферных условиях. Графен обладает высокой химической стабильностью и устойчивостью к воздействию ультрафиолетовых лучей, что позволяет сохранять яркость и качество маркировки на протяжении длительного времени. Это особенно важно в зимние месяцы, когда дороги подвержены воздействию низких температур воздуха и химической обработки для удаления снега и льда.

Следует, однако, сказать, что использование графена в дорожных маркировках все еще находится на стадии разработок. Необходимы дальнейшие исследования и оптимизация технологий, чтобы реализовать полный потенциал графена для повышения видимости и безопасности на дорогах зимой. Тем не менее использование графена в дорожных маркировках представляет большой интерес и может сделать наши дороги более безопасными и удобными в любых погодных условиях.

Применение графена в асфальтовом покрытии является перспективной и важной задачей. Использование этого наноматериала в производстве асфальтобетонов, без преувеличения, способно произвести революцию в области дорожного строительства и безопасности дорожного движения.

 

Фото Андрея Каменева.

КОНТАКТЫ
+7 495 748-36-84

107023, г. Москва, вн. тер. г. муниципальный округ Преображенское, 

ул. Электрозаводская, д. 24, помещение 1/1 (комната 308)

info@iz-dorogi.ru
+7 (495) 748-36-84,

Учредитель: АО «Издательство Дороги»

Журнал «Автомобильные дороги»
издаётся при поддержке Министерства транспорта РФ и Федерального
дорожного агентства.