Jeder Autofahrer in kalten Gegenden kennt das Gefühl, in ein Schlagloch zu fahren, das im letzten Herbst noch nicht da war. Straßen, die im September noch einwandfrei aussehen, sind im März bereits rissig und bröckeln.
Meistens ist das weder Pech noch schlechte Bauausführung. Es ist das, was jeden Winter mit herkömmlichem Asphalt passiert. Argo Graphene Solutions testet eine mit Graphen angereicherte Asphaltmischung, die genau auf die Mechanismen abzielt, die hinter diesem Versagen stehen.
Hier erfahren Sie, wie kaltes Wetter eine Straße tatsächlich zerstört und was Argo testet, um dem entgegenzuwirken.
Wichtigste Erkenntnisse
- Asphaltbindemittel wird bei extremer Kälte spröde, wodurch es anfälliger für Risse wird.
- Wasser, das in Risse eindringt und dort gefriert, ist einer der Hauptgründe dafür, dass sich kleine Risse zu Schlaglöchern entwickeln.
- Fahrzeugreparaturen aufgrund von Schlaglöchern kosten US-Autofahrer jährlich schätzungsweise 26,5 Milliarden US-Dollar.
- Argo testet mit Graphen angereicherten Asphalt hinsichtlich dreier spezifischer Schwachstellen: Kältebeständigkeit, Frost-Tau-Beständigkeit und Wärmeleitfähigkeit.
- Die Tests sind noch im Gange. Argo hat noch keine Leistungsergebnisse aus seinem Asphaltprogramm veröffentlicht.
Die kurze Antwort
Straßen versagen bei kaltem Wetter nach einem ziemlich vorhersehbaren Ablauf: Das Asphaltbindemittel wird bei extremer Kälte spröde, es bilden sich kleine Risse, Wasser dringt in diese Risse ein, und Frost-Tau-Zyklen erweitern sie zu Schlaglöchern.
Argo testet in seinem Werk in Saskatchewan eine mit Graphen angereicherte Asphaltmischung, die auf drei Aspekte dieses Ablaufs abzielt: Beständigkeit bei Kälte, Frost-Tau-Beständigkeit und Wärmeleitfähigkeit, die dazu beitragen könnte, die Eisbildung von vornherein zu verhindern.
Bislang wurden noch keine Leistungsergebnisse veröffentlicht.
Wie kaltes Wetter eine Straße tatsächlich beschädigt
Asphaltschäden in kalten Klimazonen sind nicht nur ein einziges Problem. Es handelt sich um eine Kette aus drei Problemen, wobei jedes einzelne das nächste auslöst.
Es beginnt damit, dass das Bindemittel spröde wird. Durch Risse dringt dann Wasser in den Belag ein, wo es gefriert und sich ausdehnt, wodurch sich der Schaden allmählich verschlimmert. Unabhängig davon stellt sich bildendes Eis auf der Fahrbahn ein unmittelbares Sicherheitsrisiko dar.
Das Verständnis dieser Abfolge hilft zu erklären, worauf die aktuellen Tests von Argo abzielen.
1. Das Bindemittel wird spröde
Asphalt ist eine Mischung aus Zuschlagstoffen, die durch Bitumen, ein Bindemittel auf Erdölbasis, zusammengehalten werden. Bitumen verhält sich bei normalen Temperaturen wie ein flexibles Material, doch unterhalb einer bestimmten Temperaturgrenze – oft bei etwa -15 °C – wird es spröde.
Ist dies einmal geschehen, kann das Bindemittel die Spannungen, die beim Schrumpfen der Fahrbahn bei Kälte entstehen, nicht mehr auffangen, und es bilden sich erste kleine Risse.
2. Wasser dringt ein und gefriert dann
Sobald Risse vorhanden sind, dringt Wasser in diese ein. Wenn dieses Wasser gefriert, dehnt es sich aus, und diese Ausdehnung im Inneren des Risses vergrößert diesen.
Wiederholt sich dieser Zyklus im Laufe eines Winters oft genug, verwandelt sich ein Haarriss in einen viel größeren Riss.
Wasser kann auch vollständig unter den Straßenbelag eindringen und das Untergrundmaterial schwächen. Wenn Fahrzeuge darüber fahren, kann die Oberfläche aufbrechen. So entsteht eigentlich ein Schlagloch.
3. Eis auf der Fahrbahn verursacht ein ganz anderes Problem
Abgesehen von strukturellen Schäden stellt sich bildendes Eis auf der Fahrbahn ein direktes Sicherheitsrisiko dar.
Hier geht es nicht darum, dass der Straßenbelag mit der Zeit kaputtgeht. Es geht darum, was passiert, sobald jemand darüber fährt oder geht.
Rutschige Fahrbahnen führen zu gefährlichen Bedingungen, weshalb die Vereisungsprävention und das Enteisen ein weiterer wichtiger Aspekt für Straßen in kalten Klimazonen sind.
Die Kosten, wenn man dies zulässt
Das ist keine Kleinigkeit. Durch Schlaglöcher bedingte Fahrzeugreparaturen kosten US-Autofahrer schätzungsweise 26,5 Milliarden US-Dollar pro Jahr, wobei sich derzeit mehr als 55 Millionen Schlaglöcher auf den rund 4 Millionen Meilen Straßen im ganzen Land verteilen.
Fast 40 % der Hauptstraßen werden als in schlechtem oder mittelmäßigem Zustand eingestuft.
Jeder Schritt in der Abfolge der Schäden bei kaltem Wetter – Sprödigkeit, Rissbildung, Ausdehnung durch Frost und Tauwetter sowie Eis – trägt zu diesen Zahlen bei.
Was Argo testet, um dieses Problem anzugehen
Die von Argo in seiner Forschungs- und Entwicklungsanlage in Regina, Saskatchewan, durchgeführten Tests mit Graphen-Asphalt zielen auf den gesamten oben beschriebenen Ablauf ab und nicht nur auf einen einzelnen Teil davon.
01. Strukturelle Beständigkeit bei kalten Temperaturen
Prüfung der Zugfestigkeit und Rissbeständigkeit bei niedrigen Temperaturen, wobei direkt die Sprödigkeit untersucht wird, die den Versagensablauf auslöst.
02. Frost-Tau-Beständigkeit
Hier wird geprüft, wie gut die Mischung Schäden widersteht, die dadurch entstehen, dass Wasser in den Belag eindringt, dort gefriert und sich ausdehnt – ein Vorgang, der kleine Risse zu größeren werden lässt.
03. Wärmeleitfähigkeit
Es wird geprüft, ob die Mischung dazu beitragen kann, Oberflächentemperaturen aufrechtzuerhalten, die die Eisbildung verhindern und eine schnellere Enteisung ermöglichen, um so den Sicherheitsaspekt des Problems anzugehen.
Warum Saskatchewan?
Saskatchewan wurde für diese Tests ausgewählt, da die dortigen Winter eine wirklich raue, realistische Umgebung bieten.
Extreme Kälte und wiederholte Frost-Tau-Zyklen machen die Provinz zu einem geeigneten Ort, um zu untersuchen, wie Asphaltmaterialien auf die Herausforderungen reagieren, denen Straßen in kalten Klimazonen ausgesetzt sind.
Durch Tests in dieser Umgebung kann Argo seine Mischung unter den Bedingungen bewerten, für die sie vorgesehen ist, anstatt sich allein auf eine Laborsimulation zu verlassen.
Der aktuelle Stand
Diese Testphase begann im Januar 2026 und dauert noch an.
Argo hat die Ziele klar definiert, jedoch keine Angaben zur Druckfestigkeit, zur Anzahl der Frost-Tau-Zyklen oder zu thermischen Leistungsdaten aus diesem Asphaltprogramm veröffentlicht.
Das Unternehmen hat erklärt, dass die Ergebnisse dazu dienen werden, eine Mischungszusammensetzung im Vorfeld von Pilotprojekten und kommunalen Partnerschaften festzulegen. Das bedeutet, dass das Programm eher ein Schritt in Richtung eines potenziellen Produkts ist als ein fertiges kommerzielles Angebot.
Antworten auf Ihre Fragen zu Straßenschäden bei kaltem Wetter
Denn zu diesem Zeitpunkt hat der Frost-Tau-Zyklus den ganzen Winter über Zeit gehabt, die bereits zu Beginn der Saison entstandenen Risse zu vergrößern. Das wiederholte Gefrieren und Auftauen verursacht einen Großteil der Schäden, bevor die Temperaturen so weit ansteigen, dass Reparaturteams diese beheben können.
Nein. Das Testprogramm von Argo läuft derzeit weiter, wobei die gesammelten Daten in die Gestaltung einer zukünftigen Mischungszusammensetzung einfließen und möglicherweise als Grundlage für ein kommerzielles Produkt dienen werden.
Genau das soll mit den aktuellen Tests ermittelt werden. Argo hat das Ziel dargelegt, es wurden jedoch noch keine Leistungsergebnisse veröffentlicht.
Das Fazit
Straßen versagen bei kaltem Wetter aufgrund einer vorhersehbaren Abfolge von Ereignissen: sprödes Bindemittel, Rissbildung, Eindringen von Wasser, Ausdehnung durch Frost-Tau-Wechsel und Eis.
Diese Kette kostet Autofahrer jährlich Milliarden Dollar und birgt echte Sicherheitsrisiken, die nicht ignoriert werden dürfen.
Fazit
Die Tests von Argo in Saskatchewan basieren genau auf dieser Abfolge und nicht auf einer einzelnen, isolierten Eigenschaft.
Ob Graphen die Kette tatsächlich unterbricht, ist noch offen, da bislang noch keine Ergebnisse veröffentlicht wurden. Die Tests zielen jedoch auf die Kernprobleme ab, die hinter den Straßenausfällen bei kaltem Wetter stehen.
Einen genaueren Einblick in die Vorgänge in der Einrichtung erhalten Sie im Artikel „Ein Blick hinter die Kulissen der Labortests von Argo in Saskatchewan“. Wenn Sie mehr über die Materialwissenschaft hinter dem Graphen selbst erfahren möchten, lesen Sie unseren Beitrag, in dem wir erklären, was STREAM ist.
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