Det sorte stof på vejen? Teknisk ikke Asfalt

Når du hører ordet asfalt, du forestiller dig sandsynligvis den sorte tjære på veje og motorveje, ret? Men det er ikke ligefrem korrekt.

"Asfalt er den væske, der er i vejen, "siger J. Richard Willis, Ph.d., vicepræsident for teknik, forskning og teknologi ved National Asphalt Pavement Association (NAPA), der har en doktorgrad i asfaltdesign og konstruktion. "Det er bindemidlet, der slags holder klipperne sammen." Asfalt kommer fra råolie, mens tjære kommer fra kul.

Asfalt findes også naturligt i jorden, og der er søer af det, hvor olie fra undergrunden er steget til overfladen, som La Brea Tar Pits i Los Angeles og Pitch Lake i Trinidad, som er den største naturlige deponering af asfalt i verden.

Men den mest almindelige måde, bindemidlet fremstilles på i dag, er gennem olieraffineringsprocessen. Asfalt er det tungeste af materialer i en tønde olie; det er dybest set affaldsproduktet.

"Asfalt er den tunge rest, der sætter sig til bunden, "Siger Willis. Det kan ikke bruges til energi, så det får nyt liv som de klæbrige ting, der holder materialer sammen. Kombineret med forskellige mængder og typer af sten og andre stoffer, det bliver til sidst den blanding, vi kører på. Vejen er virkelig en asfaltblanding eller bedre betegnet "asfaltbelægning."

Asfaltens historie

Al snak om olieraffinering kan få asfalt til at lyde som en relativt moderne opfindelse, men den første registrerede brug af asfalt på en vej var i Babylon i 615 f.v.t.; asfalt og brændt mursten blev brugt til at bane en processionsgade under kong Nabopolassars regeringstid, ifølge NAPA. Romerne brugte det til at forsegle strukturer som bade og akvædukter. Da den engelske opdagelsesrejsende Sir Walter Raleigh dukkede op ved Pitch Lake i Trinidad i 1595, han brugte asfalten til at tætne sine skibe.

"Det er blevet brugt i andre ikke-vejs funktioner gennem historien, "Siger Willis. Brug af det som bindemiddel på veje blev mere almindeligt i 1800'erne. John Loudon McAdam, der byggede den skotske turnpike, tilføjet varm tjære for at reducere støv og vedligeholdelse på veje. Denne metode forbedrede også køreforholdene.

I USA, bituminøse blandinger (asfaltbeton) dukkede først op i 1860'erne, og den første "ægte asfaltbelægning" blev anlagt i Newark i 1870 af Edmund J. DeSmedt, en belgier, ifølge NAPA. Det blev modelleret efter en naturlig fortovsmotorvej i Frankrig. DeSmedt banede derefter Washington, DC's Pennsylvania Avenue med asfalt fra Trinidad, yderligere beviser dens holdbarhed.

Initiative kemikere og opfindere indgav snart patenter for forskellige blandinger af asfaltblandinger, som dukkede op under forskellige navne. Efterhånden som industrien voksede, byer begyndte at kræve garantier for håndværk og materialer. Indtil begyndelsen af ​​1900 -tallet, næsten al asfalt kom fra naturlige kilder, men med lanceringen af ​​det første moderne asfaltanlæg i East Cambridge, Massachusetts, i 1901 og stigningen i biler, anmodninger om bedre veje styrkede asfaltindustrien. I 1907, naturlig asfaltproduktion blev overhalet af raffineret petroleumasfalt.

"Folk begyndte at kræve bedre transportformer, "Willis forklarer." Vejene, hvor folk begyndte at bruge asfalten til at holde klipperne sammen, holdt længere end den konventionelle grusvej, som folk var vant til. "Kørsel på en grusvej mod en, der var asfalteret, tilbød en væsentlig anden oplevelse. Endelig , 1956 Federal-Aid Highway Act hjalp med at omdanne vejene i USA, der stadig var lavet af pakket snavs og skabte 48, 876 kilometer (78, 658 kilometer) Interstate System i USA

Sådan bruges asfalt i dag

Selvom det oftest er forbundet med veje, asfalt bruges til mange formål, selvom veje tegner sig for den mest omfattende anvendelse. Af de mere end 2,7 millioner miles (4,3 millioner kilometer) med asfalterede veje i USA, 94 procent er belagt med asfalt, ifølge NAPA.

Interessant nok, selvom, alt dette indeholder en blanding af omkring 95 procent sten, sand og grus, og kun 5 procent asfaltcement. Asfalt bruges også til parkeringspladser, landingsbaner og racerbaner.

"Asfalt er et virkelig fleksibelt og alsidigt produkt, "forklarer Willis. Det kan bruges til at line fiskedamme og vandreservoirer eller til sportslige formål som tennisbaner. For et par år siden, det blev valgt som basisoverflade for feltet på Minnesota Vikings stadion i Minneapolis.

Siden de tidlige dage med asfaltproduktion har industrien er fortsat med at innovere nye produkter, bliver mere videnskabelig og streng, ifølge Willis.

"Vi har ændret den måde, vi konstruerer blandingerne på, "siger han." Vi er i en æra i dag, hvor du ser et kæmpe skift i, hvordan industrien og hvordan stater fungerer. "Ved hjælp af avancerede testmetoder, asfaltforskere har haft til formål at forbedre ydeevnen. Indarbejde nye materialer, tilsætningsstoffer og teknologier, de søger at lære, hvordan forskellige opskrifter vil fungere i forskellige temperaturer og klimaer.

En stor opdatering har været oprettelsen af ​​varmblandingsasfalt (WMA), hvilket reducerer produktionstemperaturen for asfalt på et anlæg, derved reducerer energiforbruget og sparer tid i både produktion og vejbelægning. WMA forbedrer også arbejdsvilkårene med lavere eksponering for brændstofemissioner, dampe og lugte, ifølge det amerikanske transportministerium Federal Highway Administration. WMA er teknologi, der ikke eksisterede i USA i 2002 og nu tegner sig for omkring 40 procent af markedet, siger Willis.

Kritik af asfalt

Asfalt er sandsynligvis ikke noget, du synes er miljøvenligt; Det kan delvist være skyld ved forening, fordi asfalt naturligt er tilpasset større forurenere - kørsel af biler og olieproduktion. Og noget af negativiteten er berettiget:Fordi asfalt har lav refleksivitet, det er blevet bestemt at være en væsentlig bidragyder til effekten af ​​byvarmeøen (UHI), Abbas Mohajerani, Jason Bakaric og Tristan Jeffrey-Bailey skrev i en artikel fra 2017 i "Journal of Environmental Management." Enhver, der har siddet i en trafikprop på en motorvej på en varm sommerdag, kan bevidne det.

Hvad angår asfaltbidrag til UHI, Miljøstyrelsen oplyser, at konventionelle asfaltbelægninger kan modificeres med materialer eller behandles efter installationen for at øge reflektansen. I årtier, dette er undertiden blevet implementeret på overflader som parkeringspladser og motorveje. EPA omfatter porøs asfalt og gummieret asfalt som eksempler på gennemtrængelige belægninger.

Asfalt har også opnået dårlige karakterer for at være uigennemtrængelig, for de gasser, den producerer, når den smeltes, og de dampe, den udsætter arbejdere for under belægning og tagdækning. Occupational Safety and Health Administration (OSHA) siger, at disse dampe kan føre til hovedpine, udslæt, træthed og endda hudkræft. Selvom OSHAs standarder ikke specifikt omhandler asfaltdampe, administrationen anbefaler, at eksponeringskontrol kan foretages gennem "tekniske kontroller, administrative handlinger og personlige værnemidler. "

Og selvfølgelig, der er stadig det faktum, at asfalt er fremstillet af råolie. Men asfalt har også positive miljøkvaliteter.

100 procent genbrugsindsats

"Hvad mange mennesker ikke ved, er alle de miljøvenlige ting, asfaltindustrien rent faktisk gør, "Siger Willis. Til at begynde med, asfalt er 100 procent genanvendeligt, og endnu vigtigere, det bliver faktisk genbrugt. I 2018, 82,2 millioner tons (74,5 millioner tons) Reclaimed Asphalt Pavement (RAP) blev sat tilbage i nye blandinger. Det betyder, at hver asfaltblanding, der blev lagt ned i USA, omfattede omkring 21 procent RAP. Faktisk, den samlede vægt af alle genstande, folk genbruger årligt i USA - papir, plast og aluminium - udgjorde en brøkdel af (ca. 68 procent) af vægten af ​​RAP asfaltindustrien genbruger årligt.

"Det er bare et materiale, vi genbruger, "siger Willis." Vi er den mest aktive genbrugsindustri i landet. "Det er også en af ​​de største genbrugere af dækgummi, som bruges som en modifikator for blandinger i nogle stater. Tagspåner genanvendes også til nye asfaltblandinger, og industrien undersøger, hvordan plastik kan blive en del af diskussionen. "Når folk bringer disse spørgsmål til os, vi forsøger at finde løsninger. "

En masse teknik og materialevidenskab går ud på at anlægge en vej. I dag, asfaltveje er designet omkring begrebet "evig fortov, "eller i det mindste for at vare 40 år eller mere. Rutinemæssig vedligeholdelse består i at" fræse "overfladen - fjerne den øverste tomme eller deromkring - hvert 12. til 20. år og udskifte den med et nyt overlæg. Den øverste tomme kan genbruges, og de periodiske overlejringer "forbedrer kørekvaliteten og brændstofforbruget betydeligt for køretøjer, der kører på disse veje, "ifølge Asphalt Pavement Alliance.

Fremtidens asfalt

Indtil det er tid til at svæve biler, asfaltveje holder sandsynligvis fast. Og industrien planlægger at blive ved med at innovere inden for produkt og produktion. Willis beskriver de seneste gennembrud som autonome ruller og udstyr, samt den øgede brug af virtual reality til træning.

"Jeg ser teknologi som en stor del af branchens fremtid, "siger han. Efterhånden som asfalteksperter bliver bedre til at håndtere big data, de kan bruge det til produktion og placering for at forbedre effektiviteten i realtid. En dag, han kunne endda se intelligente belægninger med nanosensorer på vejene, der giver feedback om, hvordan fortovet opfører sig og holder. "Vores veje bliver meget smartere. Vi har teknologien til virkelig at forbedre oplevelsen for ridepublikummet."

Boston Logan International Airport har verdens første terminal til at vinde et Leadership in Energy and Environmental Design akkreditering, delvis takket være sin WMA-brolagte bane, der siges at give en 2, 000 ton (1, 814 tons) reduktion i konstruktionens kulstofemissioner.