Potholes är ett flerårigt problem. De är farliga för trafikanter, och skadorna de orsakar på fordon kan bli oerhört dyra. Kostnaden för att reparera dem är också enorm. Men ändå dyker de upp, och dyker upp igen, på otaliga ställen. Så varför utgör dessa irriterande springor en så svår utmaning? Och finns det något ljus i slutet av denna gropar fyllda tunnel?

Potholes börjar ofta som omärkliga mikroskopiska sprickor i vägytan. Dåligt väder, dålig dränering och tung trafik kan alla göra att ytan lossnar och slits bort. Under 2017, mer än 2m gropar reparerades på brittiska vägar, till en kostnad av cirka 120 miljoner pund.

Just nu, var och när dessa mikroskopiska sprickor kommer att uppstå är svårt att avgöra. Men i framtiden är det troligt att högprecisionsmättekniker kommer att kunna förutsäga tid och plats som gropar kommer att uppstå. För att reparera vägen innan gropar växer, maskiner kommer att installeras i autonoma fordon, rengöra de skadade områdena och fylla i dem igen.

Självläkande vägar

Sålänge, utveckling av nya typer av vägmaterial, som "självläkande" asfalt, något vi undersöker på Nottingham Transportation Engineering Centre, skulle kunna minska den nödvändiga frekvensen av reparationer – och förhoppningsvis bidra till att förvandla gropar till ett avlägset minne.

Asfaltvägar är sammansatta av mineralaggregat som ger strukturell stabilitet, och bitumen, en trögflytande vätska som binder samman de andra materialen. När det uppstår sprickor i vägen, bitumen rinner ut i sprickorna och fyller dem. Problemet är att bitumen är en mycket trögflytande vätska vid normala temperaturer, och läkningen av sprickorna kan ta veckor. Med regelbunden trafik, Spricktillväxten kan ske i snabbare takt än de fylls – vilket gör att gropar kan bildas.

För att påskynda "läkningen" av vägen, vi undersöker tillsatsen av små kapslar som innehåller asfaltföryngringsmedel som solrosolja, eller tallolja, en biprodukt av papperstillverkning. (Inspirationen till kapslarna kom från att titta på ett avsnitt av den spanska versionen av TV-serien MasterChef, där en tävlande använde en teknik för att bilda sfärer som liknar kaviar när de är nedsänkta i en vätska.)

Tanken är att när vägarna börjar spricka, kapslarna bryts upp och släpper ut oljan inuti, mjuka upp den omgivande asfalten. Detta hjälper asfalten att hålla ihop igen snabbare, fyller effektivt ut sprickor och förhindrar att små defekter försämras. Med denna idé, vi räknar med att försena de första gropen med minst fem år, minska behovet av underhåll och alla problem som kommer från det, som långsam trafik och reseförseningar.

Värmer upp saker

Enligt Kommunförbundet, vägreparationsräkningar i England och Wales kan snart nå 14 miljarder pund, sänker riksrådens budget på 4,4 miljarder pund för motorvägar. En annan lösning som undersöks vid Brunel University – som kan spara en förmögenhet – är användningen av infraröd värme för att göra reparationer billigare och mer hållbara.

Vått väder, kombinerat med cykler av frysning och upptining, påskyndar dramatiskt utvecklingen av gropar – och många reparationer misslyckas i förtid. Detta beror på att det traditionella sättet att laga gropar med värme är att injicera dem med kokhet asfalt. Men om vägen är kall, temperaturen på reparationsmaterialet sjunker avsevärt, skapar svagare bindningar med det omgivande materialet. Vissa nya "reparerade" plåster kan börja visa försämring inom några månader.

För att öka prestandan för reparation av asfaltlappar, The Pavement and Ground Engineering Research Group vid Brunel har utvecklat Controlled Pothole Repair System (CPRS). Denna nya metod använder en bärbar infraröd värmemaskin för att förvärma vägytan (och området nedanför) innan reparationen utförs.

CPRS tillåter mycket mer exakt temperaturkontroll, ger mycket större bindningsstyrka för ersättningsmaterialen. Maskinen är också utformad för att lätt kunna transporteras till reparationsplatser, och är tillräckligt kompakt för att kunna köras inom ett enda körfält på vägen, så att omfattande vägavstängningar undviks.

Målet är att leverera reparationer som varar mycket längre än deras nuvarande förväntade livslängd. Detta kommer att skapa bättre kvalitet på vägytor som skulle ge färre olyckor och mindre underhållsbudgetar.

Vi hoppas att med ytterligare forskning, CPRS kan förbättra reparationen av asfaltlappar så att den håller i så länge som fem år – i motsats till det genomsnitt på två år som de flesta myndigheter för närvarande förväntar sig med konventionella metoder. Vi uppskattar att detta kan minska kostnaderna med 25 % till 50 %. Lanseras i hela landet, det skulle innebära ett nätverk av vägar av bättre kvalitet, lägre underhålls- och ersättningskostnader – och färre olyckor.

Den här artikeln är återpublicerad från The Conversation under en Creative Commons-licens. Läs originalartikeln.