Verbetering van asfaltwegverharding met behulp van samengestelde nano-mineraalcomposieten

Grafisch abstract. Credit: Nanotechnologie beoordelingen (2022). DOI: 10.1515/ntrev-2022-0062

Onderzoekers van de Swansea University en de Technical University of Braunschweig hebben een nieuw en milieuvriendelijk nano-asfaltbindmiddel ontwikkeld.

Het product genereert een nieuwe klasse van warm gemengd asfalt (WMA) additief dat het energieverbruik aanzienlijk vermindert en tegelijkertijd de uitstoot van dampen en broeikasgassen minimaliseert tijdens de productie van asfaltmengsels in vergelijking met conventioneel asfalt, en het werkt ook effectief op grote schaal.

Om netto-nul koolstofemissies te bereiken, verhoogt Highways UK de acceptatie van WMA als standaard in zijn toeleveringsketen. In vergelijking met conventionele hot-mix asfaltsoorten kunnen WMA-technologieën zorgen voor meer efficiëntie en minder koolstofproductie, met CO₂ kortingen tot 15%. WMA’s worden geproduceerd bij temperaturen die tot 40 °C lager zijn dan gewoon asfalt, daarom zou overschakelen naar hen ongeveer 61.000 ton CO besparen₂ elk jaar in het VK, wat het equivalent is van het verminderen van 300 miljoen mijl aan autoreizen.

Om deze problemen in WMA-technologie aan te pakken, heeft een team van het Braunschweig Pavement Engineering Center (ISBS) van de Technische Universität Braunschweig en het Energy Safety Research Institute (ESRI) aan de Universiteit van Swansea het potentieel ontdekt voor nanocomposieten van bewerkte klei/fumed silica om te worden gebruikt als een anti-verouderingsbindmiddel dat niet alleen kan dienen om temperaturen te verlagen, maar ook om belangrijke beperkingen veroorzaakt door vochtgevoeligheid te overwinnen.

Hoofdonderzoeker Dr. Gِoshtasp Cheraghian van de Technische Universiteit van Braunschweig zei: “De gegeven studie vult de technische leemte in de WMA-technologie op. Ons nanocomposiet is een kosteneffectieve en niet-toxische stof die een aanzienlijke impact kan hebben op de WMA-stabiliteit.”

“Typisch zijn asfaltbindmiddelen gevoelig voor veroudering door hitte, lucht, zonlicht en water, die een nadelig effect hebben op de kwaliteit van het wegdek en de duurzaamheid verminderen.” Dr. Sajad Kiani van ESRI zei: “We ontdekten dat de toevoeging van mineraalversterkte deeltjes niet alleen de oxidatie en veroudering van asfalt zal verminderen, maar ook de levensduur van de wegverharding zal verbeteren en de aan asfalt gerelateerde emissies zal verminderen.”

Professor Andrew Barron, de oprichter en directeur van ESRI en de Sêr Cymru Chair of Low Carbon Energy and Environment aan de Swansea University, zei:

“Vergeleken met commerciële materialen vereist onze oplossing lagere concentraties (minder dan 0,3 gew.%) additieven vanwege hun superieure oppervlakteactiviteit, en heeft als zodanig het potentieel om enkele van de uitdagingen op te lossen die gepaard gaan met minder duurzame wegen.”

Dr. Cheraghian vat samen: “Onze resultaten over de moleculaire interactie tussen nanodeeltjes en asfaltbindmiddelen kunnen de weg vrijmaken voor nieuwe nanotechnologische toepassingen in asfalttechniek.”

Het artikel is te lezen in Nanotechnologie beoordelingen.