Кто изобрел асфальт?

Кто изобрел расческу? «Ну и вопросик, – скажете вы. – Откуда нам это известно?» Да, действительно, назвать имя этого человека мы не можем. Да и было ли у него имя? Ведь первые гребни для ухода за волосами, которые обнаружили при археологических раскопках ученые, относятся к

Кто изобрел косметику? Косметика всегда была нужна для того, чтобы сделать женщину более привлекательной. Но всегда существовали разные идеалы красоты, поэтому в разное время, в разных странах косметика была разной. Например, женщины диких африканских племен украшали

Кто «изобрел» хлеб? Бесспорно, хлеб – одно из величайших изобретений человеческого ума. Кому оно принадлежит? Как и когда зерно, известное людям с незапамятных времен, стало превращаться в духмяный хлебный каравай, булку, лепешку? Ответы на эти вопросы нам дают находки

Кто изобрел трактор? Паровая машина Кюньо 1770 года была одновременно трактором и машиной. Однако изобретение трактора обычно приписывается англичанину по имени Кили. В 1825 году изобретатель сконструировал машину на колесах, приспособленную к передвижению по любому виду

Кто изобрел мельницу? Мельница была изобретена теми людьми, которые выращивали зерно. Вначале, чтобы превратить зерно в муку, люди использовали ступы (сегодня они используются, например, фармацевтами при изготовлении лекарств).Позже приспособили устройство из двух

— это тяжелое, темно-коричневое или черное минеральное вещество, одно из нескольких смесей углеводородов, называемых битумами. Асфальт — это сильный, универсальный и химически стойкий связующий материал, который адаптируется к различным видам его применениям. Асфальт связывает щебень и гравий (обычно называемый агрегатом) в прочное поверхностное покрытия дорог. Асфальт, также известный как минеральная смола, получен из природных источников, таких как нативный асфальт или брея, или как побочный продукт нефтяной промышленности (нефтяной асфальт).

Интересный факт! Доисторические скелеты животных были полностью сохранены в естественных асфальтовых отложениях, одним из самых известных, из которых является Ла-Брей-Тар-Питс, в Лос-Анджелесе, Калифорния.

Исторический факты об асфальте

Асфальт является одним из старейших в мире инженерных материалов, который использовался с самого начала цивилизации. О том, что такое асфальт знали и шумерские народы. Так у шумеров была процветающая судостроительная промышленность, которая производила и использовала асфальт для уплотнения и гидроизоляции. Еще в 2600 г. до н.э. египтяне использовали асфальт в качестве гидроизоляционного материала, а также для обертываний мумий в качестве консерванта. Древние цивилизации широко использовали асфальт в качестве раствора для строительных и тротуарных блоков, используемых в храмах, ирригационных системах, водохранилищах и автомагистралях. Асфальты, используемые ранними цивилизациями, имели природное происхождение и были найдены в геологических пластах как мягкие, пригодные к действию растворы, так и твердые, хрупкие черные жилы горных пород (также называемые асфальтовым углем). Природный асфальт образовывался, когда сырые нефтяные масла пробивались сквозь трещины на земную поверхность. Действие солнца и ветра высушивало легкие масла и газы, оставляя черный осадок. Естественные асфальты широко использовались до начала 1900-х годов. С открытием возможностей для перерабатывания асфальта из сырой нефти и растущая популярность автомобиля послужили значительному расширению асфальтовой промышленности. Современный нефтяной асфальт обладает такими же прочными качествами, как и природный асфальт, с дополнительным преимуществом — до однородного состояния, свободного от органических и минеральных примесей.

Из чего делают асфальт? Из чего состоит?

Сырьем, используемым в современном производстве асфальта – нефть. Нефтяные скважины поставляют сырую нефть на нефтеперерабатывающие заводы, где она разделяется на ее различные компоненты или фракции через дистилляцию этого ископаемого.

Процесс производства асфальта

1. После разделения на фракции, нефть дополнительно очищают до других продуктов, которые включают асфальт, парафин, бензин, смазочное масло, керосин и дизельное масло. Поскольку асфальт является базовым или тяжелым компонентом сырой нефти, он не испаряется и не кипит во время процесса дистилляции. Асфальт по существу является тяжелым остатком процесса переработки нефти.

2. Далее асфальт можно смешать или «обрезать» летучим веществом, что приведет к мягкому и работоспособному продукту с более низкой температуре, чем чистый асфальтовый цемент. Когда асфальт для обрезки используется для мощения или строительства, летучий элемент испаряется при воздействии воздуха или тепла, оставляя твердый асфальтовый цемент. Нагретый асфальтовый цемент смешивают с остаточным асфальтовым маслом из более раннего процесса дистилляции для медленного отверждения асфальта, с керосином для среднего отверждения и с бензином или лигроином для быстротвердеющего асфальта.

3. Асфальтовый цемент также может быть эмульгирован для получения жидкости, которую можно легко прокачивать по трубам, смешивать с заполнителем или распылять через сопла. Для эмульгирования асфальтовый цемент измельчается в глобулах от 5 до 10 микрон и меньше (один микрон равен одной миллионной доли метра). Затем смешивается с водой. Добавляется эмульгатор, который уменьшает склонность асфальта и воды к разложению. Эмульгирующим агентом может быть коллоидная глина, растворимые или нерастворимые силикаты, мыло или сульфированные растительные масла.

4. Асфальт также может быть измельчен для получения порошкообразного асфальта. Асфальт измельчается и пропускается через серию сит для обеспечения равномерного размера гранул. Приведенный в действие асфальт можно смешивать с дорожным маслом и заполнителем для строительства тротуаров. Тепло и давление на дороге медленно смешивают порошок с заполнителем и связующим маслом, а вещество асфальтового цемента затвердевает до консистенции, аналогичной обычному асфальтовому цементу.

Важно! Существует два типа асфальтовых смесей: горячая смесь и холодная смесь. Асфальт горячего смешивания (HMA) обычно используется для более тяжелых участков движения, в то время как асфальт с холодной смесью используется для вторичных дорог.

Очень часто руководители дорожного строительства, чья задача заключается в укладке битумно-бетонной смеси, хотят знать, какой точный расход асфальта на 1 м2?

Прежде всего, нужно учитывать тип битумно-бетонной смеси.

Наибольшее количество — около 25,5 кг на 1 см толщины — хараткерен для каменной мастики асфальтовой смеси (SMAM). Это можно объяснить кривой гранулометрического состава SMAM (высокой степенью заполнения каркаса зернами разного размера).

Количество на 1 м2 цветного асфальта составляет 25 кг (толщина 1 см).

Количество смеси крупнозернистого заполнителя меньше — около 24 кг на 1 м2 (при условии толщины 1 см), поскольку их гранулированная кривая прерывистая, то есть пространство между крупными зернами заполняется песком, но не с мелкой фракционной пылью для скрининга камня, как это имеет место в случае SMAM ,

Для песчаной битумно-бетонной смеси количество составляет 23,5 кг на 1 м2, так как плотность песка ниже, чем плотность щебня.

Вышеуказанные данные не являются точными, они могут изменяться вверх или вниз в соответствии с типом щебня или песка, который используется, так как плотность минеральных материалов и их физико-химические свойства различаются в зависимости от места их извлечения.

Таким образом, если план состоит в том, чтобы покрыть участок дороги общей площадью 1000 м2, толщиной 5 см с битумно-бетонной смесью типа SMA, расчет должен быть выполнен по простой формуле:

25 кг * 5 см = 125 кг = 0,125 т — количество битум-бетонной смеси, необходимое для покрытия 1 м2 поверхности.

В нашем случае площадь поверхности составляет 1000 м2, поэтому, умножая эту площадь на 0,125 т, мы получаем 125 т куб.

Итог — 1 тонны битумно-бетонной смеси достаточно, чтобы покрыть 8 квадратных метров поверхности. Эти цифры сугубо индивидуальны, но для ориентира их можно использовать для примерных подсчетов.

Все мы слышали выражение «Асфальтовые джунгли», которое ассоциируется с огромными мегаполисами, где все маломальские дорожки асфальтированы. Мало кто может себе представить жизнь без асфальта – без дорог, без площадок, без этих рек черного строительного вещества, которые опоясали всю нашу Землю. Мало кто задумывается, а как создали асфальт, как мы получили это уникальное изобретение человека, без которого современная жизнь была бы невозможна!?

История создания асфальта.

Асфальт, в классической своей формуле, представляет собой соединение битума и минерального вещества (гравия или песка). Таким асфальтом покрыто более 60% дорог в мире. Появился он впервые в 1830 году, когда в Европе, начали соединять битумы с минералами и открыли, что данная смесь весьма практична для создания прочных наземных слоев. Так начали появляться и первые асфальтированные земельные участки в мире. Изначально, их предназначение было исключительно производственным – для более быстрого передвижения транспортных средств, до машин тогда еще было далеко. Свое развитие асфаль т получил параллельно развитию машиностроения, когда требовались крепкие дорожные полотна, соединяющие крупные города друг с другом.

Позже, необходимо было сделать асфальтированные дороги более прочными - так появился асфальтобетон, который применяется в дорожном строительстве и в наши дни. Асфальтобетон – это смесь, основанная на соединении прочного основания, зачастую из щебня, и асфальтной смеси, которая усовершенствуется с каждым годом, так как дорожные полотна не способны выдерживать современные нагрузки на них.

Так, в современном мире применяются несколько видов асфальта :

• Асфальт Пич-Лейк – асфальт, добываемый в скромной республике Тринидад и Тобаго. Ежегодно, асфальт экспортируется в десятки ведущих стран мира, так как славиться своей исключительно прочностью и надежностью;
• Классический асфальт – асфальт, самый распространенный природный асфальт, который используется в мировом строительстве. Классический асфальт добывается в Канаде, России, Венесуэле и Франции;
• Искусственный асфальт – производится заводами с помощью соединения битума, щебня и минералов. Данный вид асфальта покрывает большинство дорожных полотен нашей планеты.

Именно эти три вида асфальта являются наиболее распространенными в мире. Существует множество добавок в асфальт, которые делают его более прочным и износостойким, но основная формула состава асфальта , сохраняется уже столетиями.

У асфальта глубокие исторические корни, он уже был известен древним египтянам и финикийцам. Но, в отличие от нашего времени, асфальт предназначался совсем для других целей, чем покрытие древних дорог. Если разобраться, из чего состоит асфальт природного происхождения, то горный естественный асфальт содержит до 75% битумов. Само название асфальтов обязано греческому слову «ἄσφαλτος», что можно перевести как «горная смола».

Египтяне с помощью асфальта составляли бальзамирующие составы для сохранения мумий фараонов. Авиценна рекомендовал асфальт для лечения болезней по аналогии с мумие. Практичные финикийцы и индейцы пропитывали асфальтовыми составами свои морские корабли и каноэ. Мало кто знает, что до 20-го века Мертвое море называлось Асфальтовым морем, поскольку глыбы этого природного материала всплывают на поверхность.

История применения асфальтобитумных составов

По происхождению асфальтовые составы или смеси подразделяют следующим образом:

1. Природные асфальты, которые образуются из тяжелых фракций нефти и их остатков после испарения более легких составляющих компонентов;
2. Искусственные асфальты (так называемые асфальтобетонные смеси) – строительные материалы, производимые из смесей битума и других веществ.

Однозначно в состав асфальта должны входить битум как вяжущее вещество и минеральные заполнители. Но если в естественные асфальты битум входит в количестве до 75%, то искусственные асфальтобетонные смеси содержат битума в пределах 4-10%. Именно битуму обязаны своей уникальностью асфальтовые смеси.

Интересно, что до глиняной посуды человек времен неолита пользовался для приготовления пищи битумной посудой. Вяжущие свойства битума древние охотники и рыболовы использовали при креплении наконечников копий и для водонепроницаемой обработки своих лодок. Как уже говорилось, битум в составе асфальтов использовался древними врачевателями.

Первая половина 19-го века знаменательна появлением битумно-минеральных смесей в качестве покрытия булыжных мостовых ряда крупных городов Франции, Голландии, Швейцарии, а немного позже – в США. Согласно хроникам тех лет, первое покрытие из асфальта уложили в 30-х годах 19 века на тротуары в Париже. Примерно в те же годы заасфальтировали тротуар моста Моран через Рону в Лионе.

Более точно датированы работы по асфальтированию в России:

• 1839 год – асфальтирование в Санкт-Петербурге, протяженность покрытия тротуара составила 45,5 погонных метров;
• Тогда же – часть Тучкова моста протяженностью 8,5 метров;
• Москва чуть отстала от северной столицы, покрытие уложили в 70-х годах на улице Тверской, но это уже было новое, асфальтобетонное покрытие.

Используемый в асфальтовых смесях для дорожного покрытия битум придал упругость дорожному полотну, а его способность растекаться позволила равномерно распределиться готовой смеси, покрыв имеющиеся неровности дороги. Ровный слой дорожного покрытия сразу обратил на себя внимание, резко снизив шумовые эффекты от проезжающего транспорта. Напомним, что в середине 19-го века не было и в помине автотранспорта, а колеса гужевого транспорта не оснащались надувными шинами.

Кроме применения в качестве дорожного материала, битум используется в ряде других сфер производства:

• Устройство гидроизоляции в зданиях, сооружениях, дорожных покрытиях;
• С помощью битума выполняется гидроизоляция прокладываемых трубопроводных систем;
• Битум входит в состав кровельных материалов;
• Битум необходим при изготовлении заливочных мастик для аккумуляторов;
• Кабельная и лакокрасочная промышленности не обойдутся без битума.

Разновидности асфальтобетонных смесей

Основанием для классификации всего множества асфальтобетонов служит не сам базовый перечень компонентов, входящих в текстуру конкретной смеси, а долевое соотношение компонентов, то есть состав асфальта в процентах плюс значения отдельных определяющих характеристик вошедших компонентов. По процентному содержанию основных составляющих асфальты разделяют на три основных вида:

• Марка 1, область использования которой ограниченна строительством автодорог и городским благоустройством. Эти материалы не рекомендуются для роли верхнего покрывающего слоя дорожных полотен. Их применяют в качестве выравнивающей подложки для укладки превосходящих по плотности материалов;
• Марка 2, которая представляет собой пресловутый «среднестатистический» асфальтобетон для широкой области применения, начиная от строительства новых дорог, заканчивая текущим ремонтом и благоустройством территорий;
• Марка 3, в составе которой нет щебня. Его замещают минеральные порошки и песок высокого качества.

Это важно! Соотношение весовых долей минеральных составляющих и битума определяет прочность асфальтобетонного полотна. Песчаные смеси пригодны лишь для благоустройства территории парка, тогда как высокое содержание битума необходимо для покрытия автобанов.

Представляет собой многокомпонентную смесь на основе песка, камня и битумного связующего. «Правильное» название материала – асфальтобетон, что не мешает использовать термин «асфальт» даже в специализированных изданиях.

В состав асфальта входят битум, песок, разновидности щебня или гравия, а также минеральные добавки и наполнители. Единственным неизменным компонентом остается битум, а остальные составляющие могут добавляться в различных пропорциях.

Функции мелкодисперсных компонентов асфальтной смеси

Песок , содержащийся в составе асфальта, играет роль наполнителя и мелкой основы, способствует распределению давления от дороги к грунту. Без песка происходило бы вытекание битумного связующего и выдавливание наверх щебня.

В случае специальных асфальтов, содержащих цемент, песок участвует в процессе цементации и придает покрытию дополнительную твердость.

Минеральный наполнитель – представляет собой измельченную до пылеобразного состояния породу (песчаник, известняк или мел), предназначенный для заполнения остаточных пустот. Песчаник наиболее универсален, так как инертен практически к любому химическому воздействию. Карбонаты кальция (известняк и мел) обычно используют на дорогах общего назначения, тогда как песчаник можно использовать вблизи химических комбинатов.

Резина – добавляется в асфальт в виде резиновой крошки (1-1,5 мм), придает покрытию высокую гидроустойчивость и пластичность. Обработанные резиной асфальты гораздо реже трескаются, что увеличивает период между проведением ремонта. Минусом таких дорог является высокая стоимость, поэтому их использование ограничивается прокладкой наиболее ответственных участков магистралей.

Изменение в структуре асфальта при добавлении минерального наполнителя

Классификация

Одним из главных параметров является крупность применяемого щебня, разделяя асфальты на следующие группы:

1. плотные – применяются для укладки верхнего слоя покрытия и содержат мелкий щебень. В случае фракции щебня менее 5 мм такие асфальты используются для покрытий с малой нагрузкой (тротуары и пешеходные переходы) и называются мелкозернистыми. Более крупные фракции щебня (5-15 мм) подходят для создания верхнего слоя автомобильных дорог;
2. пористые – используются в нижней части многослойного покрытия и содержат меньше битума, чем плотные асфальты;
3. высокопористые – оптимальные в качества основы для высоконагруженных автомобильных дорог. В их производстве применяется наиболее крупный щебень фракции 15-40 мм. Такие размеры обеспечивают необходимую водопроницаемость, создавая дренаж в низинах и болотистой местности. Большая крупность уменьшает сдвиг основания дороги и вдавливание в верхний слой грунта, уменьшая опасность вымывания и проседания покрытия.

Технология изготовления

Основа любого асфальтного производства заключается в подготовке исходных компонентов, смешивании при высокой температуре и хранении в специальных подогреваемых бункерах.

Важно близкое расположение завода к месту строительства, поскольку материал необходимо довезти для укладки в разогретом состоянии. Если смесь остынет, ее будет очень сложно утрамбовать, а полученное покрытие окажется недостаточно прочным. Рассмотрим стадии производства асфальта.

Подготовка компонентов, из которых делают асфальт

Сюда относят просушку и просеивание. Песок, щебень и порода обычно поступают на завод во влажном или воздушно-сухом состоянии. Наличие остаточной влаги чревато снижением прочности покрытия и разбрызгиванием горячей битумной смеси при попадании в нее воды.

Чтобы устранить возможные последствия, материал подвергают сушке при температуре 150-160 ?С – такая температура позволяет избавиться от влаги, адсорбированной в порах материала.

Просеивание щебня проводят с использованием грохота. Минеральный наполнитель предварительно измельчают в дробилке, после чего также подвергают фракционированию. В зависимости от технологии производства, просушка может быть однократной или двойной, повторяясь после дробления или просеивания.

Смешивание компонентов

Щебень и песок подаются на ленточный конвейер, транспортирующий их в общий бункер. Смешивание с наполнителем и битумом может происходить одновременно или осуществляться после достижения однородной щебеночно-песчаной массы.

После добавления битума температура поддерживается на уровне 160-170 ?С. После достижения требуемой консистенции смесь (уже асфальт) попадает в бункер для хранения, где может оставаться нагретым до 4 дней. В течение этого срока ее необходимо отгрузить потребителю, чтобы избежать потери прочностных характеристик.

Модификация асфальта добавками, придающими полезные эксплуатационные свойства, производится одновременно с перемешиванием асфальта. При создании резиново-асфальтной смеси каучуковая крошка добавляется в нагретый, готовый к применению продукт.

Доставка

Перевозка асфальтобетона к месту строительства осуществляется автотранспортом. Чаще всего используют обычные самосвалы, имеющие устойчивый к воздействию горячего асфальта кузов. Для перевозки на большие расстояния могут применяться кохеры – автомобили со специальными термосберегающими контейнерами. Они предназначены для сохранения свойств асфальтобетона на протяжении 2 дней.

Как делают асфальт на заводе и можно ли его сделать самому своими руками расскажет видео:

Как проверить параметры дорожного полотна и сырья для его производства

Чтобы избежать приобретения некачественного асфальтобетона, следует требовать у продавца сертификат соответствия продукции. Его выдают только после прохождения комплекса испытаний, соответствующего ГОСТ или СНиП (в зависимости от сферы применения).

На рынке услуг по контролю качества существует ряд региональных лабораторий, которые проводят отбор проб и испытание асфальтных покрытий. При исследовании отбирается усредненный образец из общей массы материала. Анализ дорожного полотна проводится путем исследования керна, представляющего собой асфальтовый стержень, получаемый бурением дороги специальным полым буром.

Холодный асфальт своими руками

Сразу оговоримся, что холодный асфальт только укладывается самостоятельно, а его производство осуществляется только на заводе. Сама технология отличается от традиционного покрытия меньшими рабочими температурами (70-110 °С) и добавлением комплекса защитных и полимерных присадок в его состав. Последние необходимы для придания большей прочности и образования защитной антиокислительной пленки на поверхности битума.

Несмотря на название, холодный асфальт все же придется подогревать в морозы, чтобы перевести битум в пластичное состояние. Вместе с этим горелкой нужно подогреть место, куда асфальт будет укладываться. В зависимости от фирмы-изготовителя, проводить работы с холодными смесями можно даже при отрицательных температурах (до -20…-10 °С).

Плюсом холодного асфальта является длительный срок хранения. В отличие от классического асфальтобетона, его не нужно применять сразу после покупки. К минусам относится меньшая прочность, которая почти в 2 раза меньше, чем у горячего асфальта.

Для трамбовки покрытия применяется виброплита или подручные средства – толстый деревянный брус, автомобильное колесо. Окончательная доводка поверхности происходит после многократного проезда автомобилей. Не рекомендуется делать цельные участки дороги из холодного асфальта, поскольку они разрушаются при давлении транспортного средства массой свыше 3,5 т.

Модифицированный холодный асфальт:

Рециклинг старого асфальта

Высокая стоимость создания дороги вынуждает искать пути экономии средств. Одним из них является рециклинг – переработка отработанного асфальта, с целью его повторного использования. Производится переработка в стационарных условиях или в мобильных рециклерах.

Процесс осуществляется в несколько стадий:

• снятие слоя старого асфальта – выполняется ремиксером, удаляющим дорожное полотно путем фрезерования;
• дробление фрезерованного слоя до размеров щебня. Полученный продукт называется гранулятом и может использоваться для прокладки дорог и приготовления щебеночно-песчаных строительных смесей;
• нагрев в печи без прямого контакта с огнем (чтобы избежать воспламенения);
• добавление свежей порции битума и полимерных добавок, при необходимости.

Технология рециклинга имеет промышленное значение и обычно применяется при прокладке городских и междугородних автомобильных дорог. Если появилась возможность купить асфальт рециклинга для частных целей, не стоит колебаться – различия в эксплуатационных свойствах нет, тогда как цена будет существенно ниже.

Мобильные установки для рециклинга асфальта

Установка №1 Установка №2

Модернизация покрытий из асфальтобетона

Несмотря на достаточную практичность, дорожные полотна можно улучшить. Одним из способов является применение специальных мастик для асфальта. В их состав входит битум или битумные эмульсии, содержащие добавки полимеров из резины.

Обычные битумные мастики используются в горячем состоянии, а эмульсии – в холодном. Принцип действия мастик заключается в герметизации трещин и пор на поверхности полотна. Это препятствует попаданию воды внутрь дороги и ее разрушению – вода способствует растрескиванию покрытия при замерзании и гидроударе при проезде транспорта.

Преимущества и недостатки материала

Стоит отметить следующее:

1. Для малотоннажного применения асфальты не очень дороги, в отличие от многомиллионных затрат при прокладке шоссе;
2. При должном качестве асфальт незаменим в любую погоду.
3. Из окна машины редко заметны многочисленные дефекты, которые отчетливо видны пешеходам;
4. Производство разогретых и вязких смесей не является простой задачей, несмотря на автоматизацию процесса;
5. Сложность применения разогретых смесей отчасти компенсируется появлением холодного асфальта;
6. Асфальтные дорожки в саду не делают именно по причине неприятного запаха битума, хотя со временем смесь твердеет и доставляет неудобства лишь в жаркую пору.

Существующие альтернативы асфальту пока что слишком дороги и не так практичны. В отличие от других строительных материалов, совершенствование асфальта происходит не путем разработки новых материалов, а модернизацией старых.

Широкое внедрение полимерных модификаторов позволяет принципиально улучшить свойства дорожных покрытий и расширить пределы их технологического применения, что подтверждают многочисленные испытания материала.