Nano­Materials in Asphalt Pavement

For å håndtere utfordringene knyttet til behovet for forbedret holdbarhet, sikkerhet og effektivitet av asfaltdekke med kontinuerlig økning av trafikkmengder og belastninger, har vi i NaMAP-prosjektet arbeidet med å produsere asfalt / grafenoksid (GO), og asfalt / GO / aggregat blandinger både i laboratorie- og feltskala. Målet har vært bedre, mer holdbart og kostnadseffektivt dekke. For å oppnå dette har vi i NaMAP fokusert på modifisering av tilslag og asfaltblanding med redusert grafenoksid (rGO) og funksjonalisert rGO. GO, rGO og funksjonalisert rGO er nanomaterialer med lovende egenskaper og potensiale for markedsgjennomtrengning, primært i asfaltbelegg, men også i andre bruksområder. Ved hjelp av state-of-the-art overflatekarakteriseringsteknikker (SEM, XPS og AFM) har vi karakterisert umodifiserte aggregater og aggregater av rGO avsatt på aggregater for å øke bindingen mellom bitumen og aggregater. Videre har vi syntetisert og karakterisert funksjonalisert rGO ved hjelp av FTIR, XPS, Raman-spektroskopi, NMR og resultatene indikerer vellykket funksjonalisering. Funksjonalisert rGO er blitt produsert i en større mengde levert til våre greske partnere for blanding i bitumen. Prosjektet har også aktivt undersøkt endring i egenskaper fra å blande ufunksjonalisert rGO og GO inn i bitumen. Relevante kandidater er blitt utsatt for standard vei-tester. Med økende globale bekymringer med hensyn til forurensning i tankene, har helseeffekten av eksponeringen for det nye materialet, og typen støv som genereres fra GO-modifisert asfalt vært evaluert. Vurdering av mulige energibesparelser og kostnader for å produsere det nye materialet, sammenlignet med konvensjonell asfalt betong, har vi også sett på andre aspekter ved å gjøre produksjonen av asfalt betong mer miljøvennlig. Til tross for teknisk svært lovende resultater er kostnad vurdert som en hindring for implementering på kort sikt, fordi produserte volumer fortsatt er små og produksjonskostnad høy.

x

The project objective is the development, analysis, characterization, and testing of graphene-­enforced asphalt concrete for advancing stiffness and durability of asphalt pavements. The development focuses on modifying asphalt concrete with graphene oxide or reduced graphene oxide studying the appropriate mixing proportion and process, the properties of the new material and its potential for market penetration in asphalt pavement construction. Complementary analyses will be performed for energy efficient production, health impact assessment, economic feasibility and sustainability assessment. The main innovation beyond the current stateof­the­art lies on the multi­disciplinary approach followed for exploring alternative material structures and enhancing bonding/adhesion among constituents (nano­material, bitumen, and aggregates) and on the detailed material characterization at all levels from nano/micro­scale to macro­scale and real­life field testing. The consortium includes three R&D partners and two SMEs with expertise on asphalt pavement design and construction, nano-­material production and characterization, and material bonding/adhesion methods at nano/micro and macro­scale.