Afaltni nanos, samo u SAD-u pokriva više od 90% cesta i metoda je kojom se mnogi služe zbog toga što je trajan, nije skup i ne zahtjeva mnogo vremena.

Kada ljudi pomisle na najnovija tehnološka dostignuća, slike poput 3D HD TV-a, pametnih telefona i drugih uglađenih elektronskih uređaja prolaze im ispred očiju. Vrlo je malo vjerovatno da će pomisliti na cestu kojom putuju u školu ili na posao svaki dan ili na prilaz na kojem svaku noć ostavljaju svoje auto. Međutim, tamni, neprimjetni pločnik, koji ljudi primjete samo kada nagaze na otvoren ili neadekvatno pokriven šaht, česta je tema istraživanja kada je u pitanju nova tehnologija; nova dostignuća u asfaltnom nanosu mogla bi drastično smanjiti potrošnju goriva, okolišno zagađenje te troškove održavanja.

Od Babilona do danas

Asfalt je ljepljiva, crna materija, koja se može pronaći u prirodi (vjerovatno ćete htjeti izbjeći plivanje u Pitch jezeru u Trinidadu) ili se može rafinirati iz sirove nafte. Ako pomješate asfalt sa aditivima poput kamena, pijeska i šljunka, asfalt te adidive spaja u jednu cjelinu i nastaje smjesa za asfaltiranje koje se popularno još zove i crni nanos ili asfaltni beton. Afaltni nanos, samo u SAD-u pokriva više od 90% cesta i metoda je kojom se mnogi služe zbog toga što je trajan, nije skup i ne zahtjeva mnogo vremena.

Suprostavljanje prometnom saobraćaju, teškim vremenskim uvjetima i stalnoj upotrebi, ostavlja svoj trag na asfaltni pločnik. Asfalt se koristi već stoljećima – najraniji podatci o popločavanju asfaltom potiču još iz 625.godine prije nove ere u Babilonu. Kao što možete i zamisliti, od tada do danas, radilo se na poboljšavanju asfalta i desilo se jako puno toga pozitivnog u smislu trajnosti, izdržljivosti itd. Naprimjer, porozni asfalt postaje sve više popularan u primjenama na parkinzima. Ova vrsta asfalta razvijena je 1970-tih, tehnologija koja je primjenjena omogućava prirodno oticanje vode kroz asfalt u kamenu podlogu koja se nalzi ispod. Obično se ova vrsta asfalta preferira na mjestima gdje je skupo ili teško izgraditi sistem za odvod vode.

Dodavanje nano materijala asfaltu

Trenutno, jedno od najintrigantijih područja istraživanja kada je asfalt u pitanju uključuje upotrebu nanomaterijala. Istraživačka grupa sa Mičigen Tehnološkog Univerziteta iz SAD-a, a koju predvodi Dr. Zhanping You istražuje upotrebu nanoglina u asfaltnom pločniku. Nanogline su glineni minerali, slični onima koji se mogu pronači u škriljcu i muljici, a koji su optimizirani za mješanje sa drugim materijalima. Zbog svoje jedinstvene strukture, dodavanje nangline materijalu čini materijal čvršćim i jačim. Gore spomenuta grupa istraživača pronašla je da dodavanjem malih količina nanoglina asfaltu, isti čini tvrđim. Ovo znači da se asfalt manje deformiše uslijed prometnog saobraćaja i toplote, što samu cestu čini otpornijom na pucanja i nastanak rupa. Rupe i pukotine nisu samo skupe za popravljnanje, one također predstavljaju i sigurnosnu opasnost. Tim ima još posla za uraditi, rafiniranje mješavine i testiranje na hladno vrijeme i druge izazove, ali sam rad izgleda obečavajuće.

Još jedan istraživački tim koji se sastoji od Dr. Franz-Josef Ulma i njegovog studenta Mehdi Akbariana sa Masačutes Tehnološkog Instituta, također iz SAD-a, napravili su model onoga što se dešava cesti kada guma sa vozila pređe preko nje. Onu su se posvetili posmatranju fizičkih sila koje su uključene (poput frikcije između pločnika i gume), karakteristika gume i pločnika te pokretu gume da bi utvrdili na koji način se pločnik deformiše kada vozila prelaze preko njega. Oni su pronašli da se pločnik deformiše na takav način da se guma uvijek mora kretati uzbrdo.

Mekši, fleksibilniji pločnik više se deformiše pod težinom gume od pločnika koji je tvrđi, tako da guma mora prelaziti preko većih kosina. Problem je u tome što kada guma putuje uzbrdo, to zahtjeva i više goriva nego kada guma prelazi preko ravnog tla. Što je kosina veća, više goriva se utroši.

Ulm i Akbarian sakupili su informacije od Federalne Administracije za ceste koje su unijeli u svoj matematički model za uštedu goriva za više od 5500 dijelova ceste: tip pločnika, tip nanosa ispod pločnika, podatci o korištenju, uključujući brojeve, tip i težinu vozila koja putuju na svakoj dionici. Model je pokazao da se potrošnja goriva u SAD-u  može smanjiti za čak 3% samo korištenjem tvrđih pločnika.

Tvrđi asfalt za bolje sutra

Pored uštede novca onih koji voze, istraživači su pronašli da korištenjem tvrđih pločnika možemo smanjiti i emisije CO2 za oko 46 miliona tona po metru. 2010.godine, CO2 emisije od prevoznog sektora (Cestovnog, zračnog, vodenog i pružnog) iznosile su oko 1.75 biliona tona po metru, tako da bi ova redukcija zaista imala primjetan uticaj.

Dodavanje nanoglina asfaltu nije načina da se stvori samo tvrđi nanos. Naprimjer, korištenjem debljeg sloja asfalta ili dodavanjem betonskog sloja ispod asfalta moglo bi imati slične rezultate. Pored toga, istraživanje strukture betona otvara nove mogućnosti za naučnike u smislu nanoinžinjeringa betona koji ima idealna svojstva za višestruku upotrebu, uključujući i popločavanje.

Samo u SAD-u postoji oko 4 miliona milja javnih cesta, a odluke o njihovom popravljanju i nadograđivanju uključuju mnoge faktore – početne troškove, održavanje, upotrebu, lokalne vremenske uvjete itd. Međutim, istraživanje na nanoskali vjerovatno će dovesti do sljedećeg velikog tehnološkog napretka u popločavanju cesta. U pitanju je dostignuće koje će svima nama donijeti velike prednosti čak iako nije tako primamljivo kao novi TV ili nije pametnije od najnovijeg modela pametnog telefona.

Glađe ceste smanjuju emisije

Istraživanje otkriva kako ravnije i glađe ceste mogu pomoći pri smanjenu CO2 emisije. Ovo je najavljeno nakon saopštenja o „Europskoj Strategije za Nisku Emisiji Mobilnosti“ od strane Europske Komisije. Ovo pokrive sve transport modele osim cestovnih. Izvještaj uključuje prijedloge o optimiziranju transportnog sistema, niskoj emisiji, alternativnoj energiji te prijedloge o niskim i vozilima nulte emisije.

Tri asocijacije koje su aktivne u konstrukciji cesta – EUPAVE (Europska Asocijacija za Betonske Nanose), EAPA (Europska Asocijacija za Asfaltne Nanose i FEHRL (Forum Europskih Nacionalnih Istraživačkih Laboratorija o Cestama) naglasile su prednosti glađih cesta. Ova tijela zajednički su pokazala prednosti poboljšavanja cestovnih nanosa u cilju smanjivanja CO2 i drugih štetinih emisija od strane vozila. Tri udruženja naglasila su da glatke, dobro održavane ceste mogu osigurati nižu silu otpora pri vožnji i na taj način smanjiti štetne emisije koje dolaze od vozila. Unaprijeđivanje i održavanje cesta trebalo bi biti u sklopu bilo koje strategije koja ima za krajnji cilj smanjenje emisije štetnih gasova. Sve organizacije naglasile su važnost većih ulaganja u ceste te važnost usaglašavanja CO2 pravila sa unaprijeđivanjem i održavanjem cesta.

„Istraživanje od strane FEHRL članova pokazalo je da glađe ceste mogu smanjiti CO2 emisije od vozila za oko 5% – ovo bi značilo veliku uštedu na polju cijele mreže“,  izjavio je Thierry Goger, generalni sekretar FEHRL-a

„Postoji rizik da nedostatak investicija u cestovnu infrastrukturu može značiti povećanje emisije štetnih gasova umjesto njihovo smanjenje. Vlasti ne bi trebale zaboraviti da ceste u raspadu nisu samo nesigurne, nego one rade i protiv ciljeva smanjenja CO2 emisija“, rekao je Carsten Karcher, direktor EAPA-e.

Bila bi šteta propustiti ovu priliku koja ne zahtjeva nove tehnologije da bi se smanjile emisije štetnih gasova, a u isto vrijeme poboljšali bi se i sigursnosni uslovi, efikasnost i trajnost cesta“, izjavio je Karl Downey, generalni sekretar EUPAVE.

m-Kvadrat