Dat zwarte spul op de wegen dat je gewoonlijk asfalt noemt, is dat technisch niet. Asfalt is slechts de lijm die het zandige mengsel bij elkaar houdt. georgeclerk/Getty Images
Als je het woord asfalt hoort, je stelt je waarschijnlijk de zwarte teerstof op wegen en snelwegen voor, Rechtsaf? Maar dat is niet helemaal juist.
Asfalt komt ook van nature voor in de aarde, en er zijn meren waar olie uit de grond naar de oppervlakte is gestegen, zoals de La Brea Tar Pits in Los Angeles en Pitch Lake in Trinidad, dat is de grootste natuurlijke afzetting van asfalt ter wereld.
Maar de meest gebruikelijke manier waarop het bindmiddel tegenwoordig wordt gemaakt, is via het olieraffinageproces. Asfalt is de zwaarste stof in een vat olie; het is eigenlijk het afvalproduct.
"Asfalt is het zware residu dat naar de bodem bezinkt, "zegt Willis. Het kan niet worden gebruikt voor energie, dus het krijgt een nieuw leven als het plakkerige spul dat materialen bij elkaar houdt. Gecombineerd met verschillende hoeveelheden en soorten gesteenten en andere stoffen, het wordt uiteindelijk het mengsel waarop we rijden. De weg is eigenlijk een asfaltmengsel of beter gezegd 'asfaltverharding'.
" " De La Brea Tar Pits in Los Angeles is een voorbeeld van waar natuurlijk asfalt uit de diepten van de aarde opborrelt. JeremyThompson/Flickr/(CC BY 2.0)
De geschiedenis van asfalt
Al het gepraat over olieraffinage kan asfalt doen klinken als een relatief moderne uitvinding, maar het eerste geregistreerde gebruik van asfalt op een weg was in Babylon in 615 v.G.T.; asfalt en verbrande baksteen werden gebruikt om een processiestraat te plaveien tijdens het bewind van koning Nabopolassar, volgens de NAP. De Romeinen gebruikten het om constructies zoals baden en aquaducten af te dichten. Toen de Engelse ontdekkingsreiziger Sir Walter Raleigh in 1595 opdook bij Pitch Lake in Trinidad, hij gebruikte het asfalt voor het afdichten van zijn schepen.
"Het is door de geschiedenis heen gebruikt in andere niet-wegfuncties, "zegt Willis. Het werd in de jaren 1800 steeds gebruikelijker om het als bindmiddel in wegen te gebruiken. John Loudon McAdam, die de Schotse tolweg bouwde, toegevoegd hete teer om stof en onderhoud op wegen te verminderen. Deze methode verbeterde ook de rijomstandigheden.
In de Verenigde Staten, bitumineuze mengsels (asfaltbeton) verschenen voor het eerst in de jaren 1860, en de eerste "echte asfaltverharding" werd in 1870 in Newark gelegd door Edmund J. DeSmedt, een Belg, volgens NAP. Het werd gemodelleerd naar een natuurlijke bestrating snelweg in Frankrijk. DeSmedt plaveide toen Washington, DC's Pennsylvania Avenue met asfalt uit Trinidad, waarmee de duurzaamheid nog eens wordt bewezen.
Ondernemende chemici en uitvinders vroegen al snel patenten aan voor verschillende mengsels van asfaltmengsels, die onder verschillende namen verscheen. Naarmate de industrie groeide, steden begonnen garanties te eisen op vakmanschap en materialen. Tot het begin van de twintigste eeuw, bijna al het asfalt kwam uit natuurlijke bronnen, maar met de lancering van de eerste moderne asfaltfabriek in East Cambridge, Massachusetts, in 1901 en de toename van auto's, verzoeken om betere wegen stimuleerde de asfaltindustrie. Tegen 1907, natuurlijke asfaltproductie werd ingehaald door geraffineerd petroleumasfalt.
"Mensen begonnen betere vervoerswijzen te eisen, Willis legt uit. "De wegen waar mensen het asfalt gingen gebruiken om de rotsen bij elkaar te houden, hielden langer stand dan de conventionele onverharde weg die mensen gewend waren." Het rijden op een onverharde weg versus een geasfalteerde weg bood een aanzienlijk andere ervaring. Eindelijk , de Federal-Aid Highway Act van 1956 hielp de wegen in de Verenigde Staten te transformeren die nog steeds van opeengepakt vuil waren en creëerde de 48, 876 mijl (78, 658 kilometer) Interstate System in de V.S.
Hoe asfalt tegenwoordig wordt gebruikt?
Hoewel het meestal wordt geassocieerd met wegen, asfalt wordt voor veel doeleinden gebruikt, hoewel wegen goed zijn voor het meest uitgebreide gebruik. Van de meer dan 2,7 miljoen mijl (4,3 miljoen kilometer) verharde wegen in de VS, 94 procent is verhard met asfalt, volgens NAP.
interessant, Hoewel, dat alles omvat een mengsel van ongeveer 95 procent steen, zand en grind, en slechts 5 procent asfaltcement. Asfalt wordt ook gebruikt voor parkeerplaatsen, landingsbanen en racebanen van luchthavens.
"Asfalt is een heel flexibel en veelzijdig product, " legt Willis uit. Het kan worden gebruikt om visvijvers en waterreservoirs te bekleden of voor sportieve doeleinden zoals tennisbanen. Een paar jaar geleden, het werd gekozen als het basisoppervlak voor het veld in het Minnesota Vikings-stadion in Minneapolis.
Sinds de begindagen van de asfaltproductie, de industrie is doorgegaan met het innoveren van nieuwe producten, wetenschappelijker en strenger worden, volgens Willis.
"We hebben de manier waarop we de mixen engineeren veranderd, "zegt hij. "We bevinden ons vandaag in een tijdperk waarin je een enorme verschuiving ziet in hoe de industrie en hoe staten werken." Met behulp van geavanceerde testmethoden, asfaltonderzoekers hebben ernaar gestreefd de prestaties te verbeteren. Door nieuwe materialen toe te voegen, additieven en technologieën, ze willen leren hoe verschillende recepten presteren bij verschillende temperaturen en klimaten.
Een belangrijke update is de creatie van warm gemengd asfalt (WMA), die de productietemperatuur van asfalt in een fabriek verlaagt, waardoor het energieverbruik wordt verminderd en tijd wordt bespaard bij zowel de productie als het wegdek. WMA verbetert ook de arbeidsomstandigheden met een lagere blootstelling aan brandstofemissies, dampen en geuren, volgens het Amerikaanse Department of Transportation Federal Highway Administration. WMA is technologie die in 2002 nog niet in de VS bestond en nu goed is voor ongeveer 40 procent van de markt, zegt Willis.
" " De bovenste laag van wegen wordt meestal om de 12 tot 20 jaar "gefreesd" en vervangen door een nieuwe overlay. Het oude mengsel wordt bijna altijd gerecycled. Famartin/Wikimedia/(CC BY-SA 4.0)
Kritiek op asfalt
Asfalt is waarschijnlijk niet iets dat u als milieuvriendelijk beschouwt; het kan gedeeltelijk schuldgevoelens zijn omdat asfalt van nature in lijn is met grote vervuilers - autorijden en olieproductie. En een deel van de negativiteit is gerechtvaardigd:omdat asfalt een lage reflectiviteit heeft, er is vastgesteld dat het een belangrijke bijdrage levert aan het stedelijk hitte-eiland (UHI)-effect, Abbas Mohajerani, Jason Bakaric en Tristan Jeffrey-Bailey schreven in een artikel uit 2017 in het "Journal of Environmental Management". Iedereen die op een hete zomerdag in de file op de snelweg heeft gezeten, kan dat beamen.
Wat de bijdragen van asfalt aan de UHI betreft, de Environmental Protection Agency stelt dat conventionele asfaltverhardingen kunnen worden aangepast met materialen of na installatie kunnen worden behandeld om de reflectie te verhogen. Al decenia, dit is soms geïmplementeerd op oppervlakken zoals parkeerplaatsen en snelwegen. De EPA omvat poreus asfalt en gerubberd asfalt als voorbeelden van doorlatende verhardingen.
Asfalt heeft ook slechte cijfers gekregen omdat het ondoordringbaar is, voor de gassen die het produceert bij het smelten en de dampen waaraan werknemers worden blootgesteld tijdens bestrating en dakbedekking. Occupational Safety and Health Administration (OSHA) zegt dat die dampen tot hoofdpijn kunnen leiden, huiduitslag, vermoeidheid en zelfs huidkanker. Hoewel de OSHA-normen niet specifiek betrekking hebben op asfaltdampen, de administratie beveelt aan dat het beheersen van de blootstelling kan worden gedaan door middel van "technische controles, administratieve handelingen en persoonlijke beschermingsmiddelen."
En uiteraard, er is nog steeds het feit dat asfalt wordt gemaakt van aardolie. Maar asfalt heeft ook positieve eco-kwaliteiten.
100 procent recyclinginspanningen
"Wat veel mensen niet weten, zijn alle milieuvriendelijke dingen die de asfaltindustrie doet, " zegt Willis. Om te beginnen, asfalt is 100 procent recyclebaar, en nog belangrijker, het wordt echt gerecycled. in 2018, 82,2 miljoen ton (74,5 miljoen ton) teruggewonnen asfaltverharding (RAP) werd teruggeplaatst in nieuwe mengsels. Dat betekent dat elke asfaltmix die in de VS wordt neergezet, ongeveer 21 procent RAP bevatte. In feite, het gecombineerde gewicht van alle items die mensen jaarlijks recyclen in de VS - papier, plastic en aluminium — in totaal een fractie van (ongeveer 68 procent) van het gewicht van RAP dat de asfaltindustrie jaarlijks recyclet.
"Dat is slechts één materiaal dat we recyclen, ", zegt Willis. "We zijn de meest actieve recyclingindustrie van het land." Het is ook een van de grootste recyclers van bandenrubber, die in sommige staten als modificator voor mengsels wordt gebruikt. Dakshingles worden ook gerecycled tot nieuwe asfaltmengsels, en de industrie onderzoekt hoe plastic onderdeel van de discussie kan worden. "Als mensen die vragen bij ons stellen, we proberen oplossingen te vinden."
Er komt veel techniek en materiaalkunde kijken bij het aanleggen van een weg. Vandaag, asfaltwegen zijn ontworpen rond het concept van "eeuwigdurende bestrating, " of in ieder geval om 40 jaar of langer mee te gaan. Routineonderhoud bestaat uit het "frezen" van het oppervlak - het verwijderen van de bovenste inch of zo - om de 12 tot 20 jaar en deze te vervangen door een nieuwe overlay. Die bovenste inch kan worden gerecycled, en de periodieke overlays "verbeteren aanzienlijk de rijkwaliteit en het brandstofverbruik van voertuigen die op deze wegen rijden, " volgens de Asphalt Pavement Alliance.
Asfalt van de toekomst
Tot het tijd is voor hover-auto's, asfaltwegen zullen waarschijnlijk blijven hangen. En de industrie is van plan om te blijven innoveren in product en productie. Willis beschrijft recente doorbraken zoals autonome walsen en apparatuur, evenals het toegenomen gebruik van virtual reality voor trainingen.
"Ik zie technologie als een groot deel van de toekomst van de industrie, " zegt hij. Naarmate asfaltexperts beter worden in het omgaan met big data, ze kunnen het gebruiken voor productie en plaatsing om de efficiëntie in realtime te verbeteren. Op een dag, hij zag zelfs intelligente trottoirs met nanosensoren in de wegen die feedback gaven over hoe het trottoir zich gedraagt en meegaat. "Onze wegen worden een stuk slimmer. We hebben de technologie om de ervaring van het rijdende publiek echt te verbeteren."
Dat is nu interessant Boston Logan International Airport heeft 's werelds eerste terminal die een Leadership in Energy and Environmental Design-accreditatie heeft gewonnen, mede dankzij de WMA-verharde landingsbaan, waarvan werd gezegd dat het een 2 opleverde, 000 ton (1, 814 metrische ton) vermindering van de koolstofemissies in de bouw.