asfalto - Asphalt


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Betume naturais do Mar Morto
asfalto refinado
A Universidade de Queensland experimento gota passo , demonstrando a viscosidade do asfalto

Asfalto , também conhecido como betume ( UK : / b ɪ tj ʊ m ɪ n / , US : / b ɪ tj u m ə n , b - / ), é um pegajoso, preto, e altamente viscoso líquido ou semi forma -solid de petróleo . Pode ser encontrado em depósitos naturais ou pode ser um produto refinado, e é classificado como um passo . Antes do século 20, o termo asfalto também foi usado. A palavra é derivada do grego antigo ἄσφαλτος ásphaltos .

A utilização primária (70%) de asfalto é em construção de estradas , em que é utilizado como o cola ou aglutinante misturado com agregados de partículas para criar betão betuminoso . Os outros principais utilizações são para impermeabilização betuminosos produtos, incluindo a produção de feltro de coberturas e para vedar telhados planos.

Os termos "asfalto" e "betume" são frequentemente usadas indistintamente para se referir ambas as formas naturais e fabricados da substância. Em Inglês Americano , "asfalto" (ou "cimento de asfalto") é comumente utilizada para um resíduo refinado a partir da destilação processo de petróleos brutos seleccionados. Fora dos Estados Unidos, o produto é muitas vezes chamado de "betume", e os geólogos em todo o mundo, muitas vezes preferem o termo para a variedade que ocorre naturalmente. Uso coloquial comum, muitas vezes refere-se a várias formas de asfalto como " tar ", como no nome da La Brea Tar Pits .

Naturalmente ocorrendo asfalto é por vezes indicado pelo termo "em bruto" betume. A sua viscosidade é semelhante ao do frio melaço , enquanto o material obtido a partir da destilação fraccionada de petróleo bruto que ferve a 525 ° C (977 ° F) é por vezes referida como "betume refinados". A província canadense de Alberta tem a maioria das reservas mundiais de asfalto naturais nas areias betuminosas de Athabasca , que cobrem 142.000 quilômetros quadrados (55.000 sq mi), uma área maior do que a Inglaterra .

Terminologia

Etimologia

A palavra "asfalto" é derivado da tarde Inglês médio, por sua vez do francês asphalte , baseado em tarde Latina asphalton , asphaltum , que é a latinização do grego ἄσφαλτος ( ásphaltos , ásphalton ), uma palavra que significa "asfalto / betume / campo ", o que talvez deriva ἀ- " sem" e σφάλλω ( sfallō ), "fazer cair". O primeiro uso do asfalto pelos antigos era da natureza de um cimento para fixar ou juntando vários objetos, e, assim, parece provável que o próprio nome foi expressiva desta aplicação. Especificamente, Heródoto mencionado que o betume foi trazido para Babylon para construir a sua parede fortificação gigantesco. Do grego, a palavra passou para latim tardio, e daí para o francês ( asphalte ) e Inglês ( "asphaltum" e "asfalto"). Em francês, o termo asphalte é utilizado para que ocorre naturalmente depósitos de calcário embebido-asfalto, e para os produtos fabricados especializados, com menor número de espaços vazios ou maiores do que o conteúdo de betume "betão betuminoso" utilizado para pavimentar estradas.

A expressão "betume" originado nas sânscritos palavras jatu , significando "pitch", e jatu-krit , significando "passo criando" ou "campo produzindo" (referindo-se a coníferas árvores ou resinosos). O equivalente Latina é reivindicada por alguns como originalmente gwitu-homens (pertencentes a passo), e por outros, pixtumens (exalando ou borbulhamento pitch), que foi posteriormente reduzido para betume , dali passando através do francês para o Inglês. Da mesma raiz é derivado do anglo-saxão palavra cwidu (mastix), a palavra alemã Kitt (cimento ou aroeira) e da antiga palavra nórdica kvada .

terminologia moderna

Em Inglês Britânico , "betume" é usado em vez de "asfalto". O termo "asfalto" em vez disso é utilizado para se referir ao asfalto de betão , uma mistura de agregados de construção e em si asfalto (também chamado de "alcatrão" na linguagem comum). Betume misturado com argila foi usualmente chamado de "asfalto", mas o termo é menos comumente usado hoje.

Em australiano Inglês , a palavra "asfalto" é usado para descrever uma mistura de agregados da construção . "Betume" refere-se ao líquido derivado das pesadas-resíduos da destilação de petróleo bruto.

Em Inglês americano , "asfalto" é equivalente à "betume" britânicos. No entanto, "asfalto" é também utilizada como uma forma abreviada de " concreto de asfalto " (por conseguinte equivalente ao "asfalto" britânica ou "alcatrão").

Em Inglês canadense , a palavra "betume" é usado para se referir aos vastos depósitos canadenses de extremamente pesado petróleo bruto , enquanto o "asfalto" é usado para o produto refinaria de petróleo. Betume diluídas (diluídas com nafta para fazê-lo fluir em condutas) é conhecido como " dilbit " na indústria petrolífera canadense, enquanto betume " adaptadas " para bruto sintético óleo é conhecido como "petróleo bruto sintético", e petróleo bruto sintético misturado com betume é chamado "synbit ".

"Betume" ainda é o termo geológico preferida para depósitos de ocorrência natural de forma sólida ou semi-sólida de petróleo. "Pedra betuminoso" é uma forma de arenito impregnado com betume. As areias betuminosas de Alberta, Canadá são um material similar.

Nenhum dos termos "asfalto" ou "betume" deve ser confundido com alcatrão ou carvão alcatrões .

Composição

composição normal

Os componentes de asfalto incluem quatro classes principais de compostos:

Os compostos aromáticos e compostos aromáticos polares nafteno são tipicamente os componentes maioritários. A maioria dos betumes naturais também contêm compostos organo , resultando em um teor global de enxofre de até 4%. Níquel e vanádio são encontrados a <10 partes por milhão, como é típico de alguns petróleo.

A substância é solúvel em dissulfureto de carbono . É comumente modelado como um colóide , com asfaltenos como a fase dispersa e maltenos como a fase contínua. "É quase impossível para separar e identificar todas as diferentes moléculas de asfalto, porque o número de moléculas com estrutura química diferente é extremamente grande".

Asfalto pode ser confundido com o alcatrão de carvão , que é um material visualmente semelhante preto, termoplástico produzido pela destilação destrutiva do carvão . Durante o início e meados do século 20, quando gás de cidade foi produzido, alcatrão de carvão foi um subproduto prontamente disponível e amplamente utilizada como agente aglutinante para os agregados da estrada. A adição dos alcatrões de hulha a macadam estradas levaram à palavra " asfalto ", que agora é usado na linguagem comum para se referir a matérias destinadas à fabricação de estrada. No entanto, desde os anos 1970, quando o gás natural conseguiram gás de cidade, asfalto superou completamente o uso de alcatrão de carvão nestas aplicações. Outros exemplos dessa confusão incluem o La Brea Tar Pits e os canadenses areias de petróleo , sendo que ambos realmente contêm betume naturais, em vez de alcatrão. "Pitch" é outro termo, por vezes informalmente usado às vezes para referir-se ao asfalto, como em Pitch Lake .

Aditivos, misturas e contaminantes

Por razões econômicas e outras, o asfalto é vendido às vezes combinado com outros materiais, muitas vezes sem ser rotulado como algo além de simplesmente "asfalto".

De particular interesse, no século 21, é o uso de partes inferiores de óleo do motor rerrefinado - "REOB" ou "REOBs" -o resíduo de óleo do motor autmotive reciclado , recolhidos a partir do fundo de re-refinação de destilação de vácuo torres. Ele contém os vários elementos não-refinados e compostos em óleo de motor de reciclado, as sobras do re-refinação do processo-ambos os aditivos para o óleo original, e materiais que se acumulam a partir da sua circulação no motor (tipicamente, ferro e cobre ). Alguns estudos indicam uma correlação entre esta contaminação de asfalto e pavimento mais pobre desempenho.

Ocorrência

Afloramento de betume do Puy de la Poix, Clermont-Ferrand , França

A maioria de asfalto usado comercialmente é obtida a partir do petróleo. No entanto, grandes quantidades de asfalto ocorrer na forma concentrada na natureza. Naturalmente depósitos que ocorrem de betume são formadas a partir dos restos da antiga, microscópico algas ( diatomáceas ) e outras coisas uma vez que-vida. Estes restos foram depositados na lama no fundo do oceano ou lago onde os organismos viveu. Sob o calor (acima de 50 ° C) e pressão de enterramento profundo na terra, os restos foram transformados em materiais como betume, querogénio , ou petróleo.

Depósitos naturais de betume incluem lagos, como o Lago de Pitch em Trinidad e Tobago e Lake Bermudez na Venezuela . Natural escoa ocorrer no La Brea Tar Pits e no Mar Morto .

Betume também ocorre em arenitos não consolidados conhecidos como "areias de petróleo" em Alberta , Canadá, e as "areias de alcatrão" semelhantes em Utah , EUA. A província canadense de Alberta tem a maioria das reservas do mundo, em três depósitos enormes, cobrindo 142.000 quilômetros quadrados (55.000 sq mi), uma área maior do que a Inglaterra ou estado de Nova York . Estas areias betuminosas conter 166 mil milhões de barris (26,4 × 10 9  m 3 ) de reservas de petróleo comercialmente estabelecido, dando Canadá os terceiros maiores reservas de petróleo no mundo. Embora historicamente foi usado sem refino para pavimentar estradas, quase toda a produção é agora utilizada como matéria-prima para refinarias de petróleo no Canadá e nos Estados Unidos.^

Maior depósito mundial de betume naturais, conhecidas como as areias betuminosas de Athabasca , está localizado na Formação McMurray de Northern Alberta. Esta formação é do início do Cretáceo , e é composto por numerosas lentes de areia de suporte de petróleo com óleo até 20%. Estudos isotópicos mostram os depósitos de petróleo em cerca de 110 milhões de anos. Dois, mas ainda muito grandes formações menores ocorrem nas areias betuminosas Peace River e as areias betuminosas Cold Lake , para o oeste e sudeste das areias betuminosas de Athabasca, respectivamente. Os depósitos de Alberta, apenas partes das areias betuminosas Athabasca são superficial suficiente para ser adequada para a mineração de superfície. Os outros 80% tem de ser produzido por poços de petróleo usando recuperação de petróleo melhoradas técnicas como a drenagem por gravidade assistida por vapor .

Muito menores depósitos de petróleo pesado ou de betume também ocorrem na Bacia Uinta em Utah, EUA. O alcatrão da areia Triângulo depósito, por exemplo, é de aproximadamente 6% de betume.

O betume pode ocorrer em veias hidrotermais . Um exemplo desta situação é no interior da bacia de Uinta de Utah , nos EUA, onde existe um enxame de lateral e verticalmente veias extensas compostas por um hidrocarboneto sólido denominado Gilsonite . Estas veias formado pela polimerização e solidificação de hidrocarbonetos que foram mobilizadas a partir dos xistos betuminosos mais profundas da formação de Green River durante enterro e diagénese .

Betume é semelhante à matéria orgânica em carbonáceos meteoritos . No entanto, estudos detalhados mostraram que estes materiais sejam distintas. Os vastos recursos de betume de Alberta são consideradas ter começado como material vivo de plantas marinhas e animais, principalmente de algas , que morreram milhões de anos atrás, quando um antigo oceano coberto Alberta. Eles foram cobertas pela lama, enterrado profundamente ao longo do tempo, e suavemente preparados em óleo de calor geotérmico a uma temperatura de 50 a 150 ° C (120 a 300 ° F). Devido à pressão da crescente das montanhas rochosas em Alberta do sudoeste, 80 a 55 milhões de anos atrás, o óleo foi impulsionado a nordeste centenas de quilômetros e preso em depósitos de areia subterrâneas deixado para trás por leitos de rios antigos e praias oceânicas, formando assim as areias betuminosas .

História

Tempos antigos

O uso de naturais betume para impermeabilização , e como um adesivo datas, pelo menos, ao quinto milénio aC, com um cesto de armazenamento de culturas descoberto em Mehrgarh , da civilização do vale do Indo , alinhado com ele. O 3º milénios aC asfalto rocha refinado estava em uso, na região, e foi usado para impermeabilizar o Grande Banheira, Mohenjo-daro .

No antigo Oriente Médio, os sumérios utilizados depósitos de betume naturais para a argamassa entre tijolos e pedras, para cimentar peças de esculturas, como olhos, no lugar, para o navio de calafetagem e para impermeabilização. O historiador grego Heródoto referido betume quente foi utilizado como argamassa nas paredes de Babylon .

A uma km (0.62 mi) de comprimento do túnel Eufrates sob as rio Eufrates em Babylon no tempo da Rainha Semiramis (cerca de 800 aC) foi supostamente construído de tijolos queimados cobertos com betume como um agente de impermeabilização.

Betume foi usado por antigos egípcios para embalsamar múmias. O persa palavra para asfalto é moom , que está relacionado com a palavra Inglês múmia . Fonte primária dos egípcios de betume foi o Mar Morto , que os romanos conheciam como Palus asfaltitas (Asphalt Lake).

Aproximadamente 40 AD, Dioscorides descrito o Mar Morto materiais como betume Judaicum , e observou outros locais na região onde ele poderia ser encontrado. O betume Sidon é pensado para se referir ao material encontrado no Hasbeya . Plínio refere-se também ao betume, sendo encontrado em Épiro . Era um recurso estratégico valioso, o objeto da batalha primeiro conhecido por um hidrocarboneto depósitos entre os selêucidas e os nabateus em 312 aC.

No antigo Oriente, betume natural foi lentamente fervida para se livrar das maiores frações , deixando um termoplástico de material de alto peso molecular que, quando em camadas em objetos tornou-se muito difícil com o resfriamento. Este foi usado para cobrir objetos que precisavam de impermeabilização, tais como bainhas e outros itens. Estatuetas de domésticos divindades também foram lançados com este tipo de material no Japão , e provavelmente também na China .

Na América do Norte , a recuperação arqueológica indicou betume foi por vezes utilizado para aderir pedra pontos de projétil para hastes de madeira. No Canadá, as pessoas aborígenes usado betume escorrer para fora das margens do Athabasca e outros rios de casca de vidoeiro impermeáveis canoas , e também aquecido-la em vasos manchas para afastar os mosquitos no verão.

Europa continental

Em 1553, Pierre Belon descrito em sua obra As observações que pissasphalto , uma mistura de campo e betume, foi usado na República de Ragusa (agora Dubrovnik , Croácia ) para asfaltamento de navios.

Uma edição 1838 da Mecânica revista cita um uso precoce de asfalto na França. Um panfleto datado de 1621, por "um certo Monsieur d'Eyrinys, afirma que ele tinha descoberto a existência (de asfalto) em grandes quantidades nas proximidades de Neufchatel", e que ele propôs para usá-lo em uma variedade de maneiras - "principalmente na construção de celeiros à prova de ar, e em proteger, por meio dos arcos, os cursos de água da cidade de Paris da intrusão de sujeira e imundície", que na época fez a água inutilizável. "Ele discorre também sobre a excelência deste material para formar nível e terraços duráveis" em palácios, "a noção de formação desses terraços nas ruas não uma probabilidade de atravessar o cérebro de um parisiense de que a geração".

Mas a substância era geralmente negligenciado na França até que a revolução de 1830 . Na década de 1830 houve uma onda de interesse, e asfalto se tornou amplamente utilizado "para pavimentos, coberturas planas, e o forro de cisternas, e na Inglaterra, alguns uso dele tinha sido feito para fins semelhantes". Sua ascensão na Europa foi "um fenômeno repentino", depois de depósitos naturais foram encontrados "na França Osbann ( Bas-Rhin ), o Parc ( Ain ) e do Puy-de-la-Poix ( Puy-de-Dôme )", embora também poderia ser feita artificialmente. Um dos primeiros usos na França foi a colocação de cerca de 24.000 jardas quadrados de Seyssel asfalto na Place de la Concorde em 1835.

Reino Unido

Entre os usos anteriores do betume no Reino Unido foi de gravura. De William Salmon Polygraphice (1673) fornece uma receita para o verniz utilizado na gravura, que consiste de três onças de cera virgem, duas onças de mastique , e uma onça de asfalto. Pela quinta edição em 1685, ele tinha incluído mais receitas asphaltum de outras fontes.

A primeira patente Britânica para o uso de asfalto foi "asphalte patente da Cassell ou betume", em 1834. Em seguida, em 25 de Novembro 1837, Richard Tappin Claridge patenteou o uso de Seyssel asfalto (patente # 7849), para uso em pavimentação asphalte, tendo visto empregados em França e na Bélgica ao visitar com Frederick Walter Simms , que trabalhou com ele na introdução de asfalto para a Grã-Bretanha. Dr T. Cordeiro Phipson escreve que seu pai, Samuel Ryland Phipson, um amigo de Claridge, também foi "instrumental na introdução do pavimento asphalte (em 1836)". Na verdade, calçadas aroeira tinha sido previamente empregado na Vauxhall por um concorrente de Claridge, mas sem sucesso.

Claridge obteve uma patente na Escócia, em 27 de Março de 1838, e obteve uma patente em Portugal em 23 de Abril de 1838. Em 1851, a patente extensões para 1837 e 1838 para ambas as patentes foram procurados pelos administradores de uma empresa anteriormente formada pelas Claridge. Claridge Patent Asphalte Empresa -formed em 1838 com o objetivo de introduzir a Grã-Bretanha "Asphalte em seu estado natural da mina em Pyrimont Seysell na França", - "lançou um dos primeiros pavimentos asfálticos em Whitehall". Os ensaios foram feitos de pavimento em 1838 no footway em Whitehall, a estável em Knightsbridge Barracks "e, posteriormente, no espaço na parte inferior dos passos que conduzem a partir Waterloo Place to St. James Park". "A formação em 1838 do Claridge Patent Asphalte Company (com uma distinta lista de patronos aristocratas e Marc e Isambard Brunel como, respectivamente, um administrador e engenheiro consultor), deu um enorme impulso para o desenvolvimento de uma indústria de asfalto britânico". "Até o final de 1838, pelo menos duas outras empresas, Robinson ea empresa Bastenne, estavam em produção", com asfalto que está sendo colocado como a pavimentação em Brighton, Herne Bay, Canterbury, Kensington, o Strand, e uma área de grande pista em Bunhill -ROW, enquanto Whitehall Entretanto Claridge pavimentação "continuar (d) em boas condições".

Em 1838, houve uma intensa actividade empresarial asfalto envolvendo, que tinha usos além de pavimentação. Por exemplo, o asfalto também poderia ser usado para o revestimento, umidade prova em edifícios, e para a impermeabilização de vários tipos de piscinas e banheiras, ambos os quais foram também proliferam no século 19. Na Bolsa de Valores de Londres, houve várias reclamações quanto à exclusividade da qualidade do asfalto da França, Alemanha e Inglaterra. E inúmeras patentes foram concedidas em França, com números semelhantes de pedidos de patentes sendo negado na Inglaterra, devido à sua semelhança com o outro. Na Inglaterra, "Claridge foi o tipo mais utilizado na década de 1840 e 50s".

Em 1914, a empresa de Claridge entrou em uma joint venture para produzir macadame-bound tar , com materiais fabricados através de uma empresa subsidiária chamada Clarmac Estradas Ltd. Dois produtos resultou, nomeadamente Clarmac e Clarphalte , com o primeiro a ser fabricado pela Clarmac Estradas e último por Claridge Patente Asphalte Co., embora Clarmac foi mais amplamente utilizado. No entanto, a Primeira Guerra Mundial arruinou a Clarmac Company, que entrou em liquidação em 1915. O fracasso da Clarmac Estradas Ltd teve um fluxo-on efeito a Empresa de Claridge, que era a própria liquidação obrigatória, as operações cessar em 1917, tendo investido um substancial quantidade de fundos para o novo empreendimento, tanto no início e em uma tentativa posterior para salvar o Clarmac Company.

Estados Unidos

O primeiro uso do betume no Novo Mundo foi por povos indígenas. Na costa oeste, tão cedo quanto o século 13, o Tongva , Luiseno e Chumash povos recolhidos os betumes que ocorrem naturalmente que escoaram para a superfície de cima depósitos de petróleo subjacentes. Todos os três grupos utilizado a substância, tal como um adesivo. Pode ser encontrada em muitos artefatos diferentes de ferramentas e itens cerimoniais. Por exemplo, foi usado em chocalhos para aderir cabaças ou cascos de tartaruga para sacudir os punhos. Também foi usado em decorações. Pequenos grânulos do escudo redondo foram muitas vezes criados em asphaltum para fornecer decorações. Foi usado como um selante em cestas para torná-los à prova d'água para o transporte de água, possivelmente envenenar aqueles que beberam a água. Asfalto foi usado também para selar as pranchas em canoas oceânicas.

Asfalto foi usado pela primeira vez para pavimentar ruas na década de 1870. Na primeira ocorrência natural "rochas betuminosas" foi usado, como no Ritchie Mines em Macfarlan em Ritchie County, West Virginia de 1852 a 1873. Em 1876, a pavimentação à base de asfalto foi usado para pavimentar Pennsylvania Avenue, em Washington DC, em tempo para a celebração do centenário nacional. Na era puxada por cavalos, ruas eram de terra batida e coberto com terra ou cascalho. No entanto, que produziu desgaste irregular, abriu novos perigos para os peões e feito para buracos perigosos para bicicletas e de veículos a motor. Manhattan sozinho teve 130.000 cavalos em 1900, puxando bondes, vagões e carruagens, e deixando seus resíduos para trás. Eles não eram rápido, e os peões poderia esquivar e embaralhar o seu caminho através das ruas lotadas. Pequenas cidades continuaram a confiar na terra e cascalho, mas cidades maiores queria muito melhores ruas. Eles pareciam de madeira ou de granito blocos por década de 1850. Em 1890, um terço das 2000 milhas de ruas de Chicago foram pavimentadas, principalmente com blocos de madeira, o que deu uma melhor tracção de lama. Pavimentação de tijolo era um bom compromisso, mas ainda melhor foi pavimentação asfáltica, que era fácil de instalar e a atravessar para chegar a esgotos. Com Londres e Paris servir como modelos, Washington colocou 400.000 jardas quadrados de pavimentação asfáltica de 1882; tornou-se o modelo para Buffalo, Filadélfia e em outros lugares. Até o final do século, as cidades americanas ostentava 30 milhões de jardas quadrados de pavimentação asfáltica, bem à frente de tijolo. As ruas se tornou mais rápido e mais perigoso de modo semáforos elétricos foram instalados. Carrinhos elétricos (em 12 milhas por hora) tornou-se o principal serviço de transporte para os compradores de classe média e os trabalhadores de escritório até que eles compraram automóveis depois de 1945 e comutadas de subúrbios mais distantes em privacidade e conforto em estradas de asfalto.

Canadá

O Canadá tem maior depósito mundial de betume naturais nas areias betuminosas de Athabasca , e canadenses primeiras nações ao longo do rio Athabasca tinha muito utilizado para impermeabilizar suas canoas. Em 1719, um Cree chamado Wa-Pa-Su trouxe uma amostra para o comércio de Henry Kelsey da Companhia da Baía de Hudson , que foi o primeiro gravado Europeia para vê-lo. No entanto, não foi até 1787 que o comerciante de peles e explorador Alexander MacKenzie viu as areias betuminosas de Athabasca e disse: "A cerca de 24 milhas do garfo (dos rios Athabasca e Clearwater) são algumas fontes betuminosos na qual um pólo de 20 pés longa pode ser inserido sem a menor resistência ".

O valor do depósito era óbvio desde o início, mas os meios de extrair o betume não era. A cidade mais próxima, Fort McMurray, Alberta , foi um pequeno posto de comércio de peles, outros mercados estavam longe, e os custos de transporte eram demasiado elevados para enviar a areia betuminosa cru para pavimentação. Em 1915, Sidney Ells das Minas Poder Federal experimentou com técnicas de separação e usado o produto para pavimentar 600 pés de estrada em Edmonton , Alberta. Outros estradas em Alberta foram pavimentadas com o material extraído de areias betuminosas, mas que, geralmente, não foi económica. Durante os anos 1920 Dr. Karl A. Clark do Alberta Research Council patenteou um processo de separação de óleo e água quente empreendedor Robert C. Fitzsimmons construído a Bitumount unidade de separação de óleo, que entre 1925 e 1958 produziu-se a 300 barris (50 m 3 ) por dia de betume utilizando o método do Dr. Clark. A maior parte do betume foi utilizado para a impermeabilização de coberturas, mas outras utilizações incluídas combustíveis, óleos lubrificantes, tintas de impressoras, medicamentos, tintas ferrugem e à prova de ácido, de cobertura à prova de fogo, a pavimentação de ruas, couro, e conservantes postes de vedação. Eventualmente Fitzsimmons ficou sem dinheiro e a planta foi assumido pelo governo de Alberta. Hoje, a fábrica Bitumount é um Sítio Histórico Provincial .

Fotografia e arte

Betume foi usado em tecnologia fotográfica cedo. Em 1826 ou 1827, ele foi usado pelo cientista francês Joseph Nicéphore Niépce para tornar a fotografia mais antigo sobrevivente da natureza . O betume foi finamente revestido sobre uma estanho placa que foi depois exposto numa câmara. A exposição à luz endurecido o betume e tornou insolúvel, de modo que, quando ele foi subsequentemente lavado com um solvente única as áreas de luz suficientemente-atingido permaneceu. Foram necessárias muitas horas de exposição na câmara, tornando betume impraticáveis para a fotografia comum, mas a partir da década de 1850 à década de 1920 era de uso comum como um fotorresiste na produção de chapas de impressão para vários processos de impressão fotomecânicos.

Betume era o inimigo de muitos artistas durante o século 19. Embora amplamente utilizado por um tempo, que em última análise se mostrou instável para uso em pintura a óleo, especialmente quando misturado com os diluentes mais comuns, tais como óleo de linhaça, verniz e terebintina. A menos que completamente diluída, betume solidifica nunca totalmente e será em tempo corromper os outros pigmentos com o qual entra em contacto. O uso de betume como um esmalte para definir na sombra ou misturado com outras cores para renderizar um tom mais escuro resultou na eventual deterioração de muitas pinturas, por exemplo aqueles de Delacroix . Talvez o exemplo mais famoso da destrutividade do betume é Théodore Géricault da balsa da Medusa (1818-1819), onde seu uso de betume causado as cores brilhantes para degenerar em verdes escuros e negros e a tinta e tela para fivela.

O uso moderno

uso global

A grande maioria de asfalto refinado é usado na construção: em primeiro lugar como um componente de produtos utilizada na pavimentação e aplicações de coberturas. De acordo com os requisitos da utilização final, o asfalto é produzido com a especificação. Isto é conseguido quer por refinação ou de mistura. Estima-se que o uso mundial atual de asfalto é de aproximadamente 102 milhões de toneladas por ano. Aproximadamente 85% de todo o asfalto produzido é utilizado como ligante em concreto de asfalto para estradas. Ele também é usado em outras áreas pavimentadas, tais como pistas de aeroportos, parques de estacionamento e vias. Tipicamente, a produção de betão betuminoso envolve a mistura de finas e grosseiras de agregados , tais como areia , cascalho e brita com asfalto, o qual actua como o agente de ligação. Outros materiais, tais como polímeros reciclados (por exemplo, borracha de pneus ), pode ser adicionado ao asfalto para modificar as suas propriedades de acordo com o pedido de que o asfalto tem por objectivo final.

Um adicional de 10% da produção mundial de asfalto é usado em aplicações de coberturas, onde as suas qualidades de impermeabilização são inestimáveis. Os restantes 5% de asfalto é utilizado principalmente para fins de vedação e de isolamento, em uma variedade de materiais de construção, tais como revestimentos de tubos, tapete telha suporte e pintura. O asfalto é aplicado na construção e manutenção de muitas estruturas, sistemas e componentes, tais como os seguintes:

  • Highways
  • pistas de aeroportos
  • Passadiços e formas de pedestres
  • Estacionamentos
  • Pistas de corrida
  • Quadras de tenis
  • telhado
  • impermeabilização
  • barragens
  • revestimentos reservatório e piscina
  • insonorização
  • revestimentos de tubos
  • revestimentos de cabos
  • tintas
  • impermeabilização edifício
  • Tile impermeabilização subjacente
  • produção de tinta de jornais e revistas
  • e muitas outras aplicações

Laminado de concreto asfáltico

O maior uso de asfalto é para fazer concreto asfáltico para superfícies de estrada; este é responsável por aproximadamente 85% do asfalto consumido nos Estados Unidos. Há cerca de 4.000 betão betuminoso misturando plantas nos EUA, e um número semelhante na Europa.

Asfalto misturas pavimento de betão são tipicamente compostas de 5% de cimento de asfalto e 95% de agregados (pedra, areia, cascalho e). Devido à sua natureza altamente viscosa, o cimento asfáltico deve ser aquecida de modo que pode ser misturado com os agregados na instalação de mistura de asfalto. A temperatura necessária varia de acordo com as características do asfalto e os agregados, mas tecnologias warm-mistura de asfalto permitir aos produtores a reduzir a temperatura desejada.

O peso de um pavimento de asfalto depende do agregado tipo, o asfalto, e o conteúdo de vazios de ar. Um exemplo média nos Estados Unidos é de cerca de 112 libras por polegada quadrada, por polegada de espessura do pavimento.

Quando a manutenção é executada em pavimentos asfálticos, tais como moagem para remover uma superfície desgastada ou danificada, o material removido pode ser retornado para uma instalação de transformação em novas misturas de pavimento. O asfalto no material removido pode ser reativado e colocar de volta para usar em novas misturas pavimento. Com cerca de 95% de estradas pavimentadas sendo construído de ou revestidos com asfalto, uma quantidade substancial de material de pavimento de asfalto é recuperado em cada ano. De acordo com pesquisas da indústria realizada anualmente pela Federal Highway Administration eo Asphalt Pavement Association Nacional, mais de 99% do asfalto removido a cada ano a partir de superfícies de estrada durante alargamento e recapeamento projectos é reutilizada como parte de pavimentos novos, roadbeds, ombros e aterros.

Asfalto pavimentação de concreto é amplamente utilizado em aeroportos em todo o mundo. Devido à robustez e capacidade de ser reparado rapidamente, ele é amplamente utilizado para pistas .

asfalto Mastic

Mastique é um tipo de asfalto que difere da densa asfalto (graduada de concreto de asfalto ) na medida em que tem um asfalto superior ( aglutinante ) do conteúdo, normalmente em torno de 7-10% de toda a mistura de agregado, ao contrário de concreto asfalto passado a rolo, que possui apenas cerca de 5% de asfalto. Esta substância termoplástica é amplamente utilizado na indústria da construção para a impermeabilização de coberturas planas e tancagem subterrâneo. Mastique é aquecida a uma temperatura de 210 ° C (410 ° F) e é espalhada em camadas para formar uma barreira impermeável a cerca de 20 milímetros (0,8 polegada) de espessura.

emulsão asfáltica

Um certo número de tecnologias permitem que o asfalto para ser misturados a temperaturas muito mais baixas. Estes envolvem a mistura com solventes de petróleo de modo a formar "cortes", com ponto de fusão reduzida ou a mistura com água para ligar o asfalto numa emulsão . Emulsões de asfalto conter até 70% de asfalto e tipicamente menos do que 1,5% de aditivos químicos. Existem dois principais tipos de emulsões com uma afinidade diferente para os agregados, catiónico e aniónico . Emulsões de asfalto são utilizadas numa grande variedade de aplicações. Chipseal envolve a pulverização da superfície da estrada com emulsão de asfalto, seguido por uma camada de brita, cascalho ou escória esmagada. Selo pasta envolve a criação de uma mistura de emulsão de asfalto e agregado fino moído que é espalhada sobre a superfície de uma estrada. Asfalto frio misturado também pode ser feita a partir de emulsão de asfalto para criar pavimentos semelhantes ao asfalto quente-misturado, várias polegadas de profundidade, e emulsões de asfalto também podem ser misturados com reciclado asfalto de mistura a quente para criar pavimentos de baixo custo.

petróleo bruto sintético

Petróleo bruto sintético, também conhecido como petróleo bruto sintético, é a saída de um instalação de betume upgrader usado em conexão com a produção de areia óleo no Canadá. Areias betuminosas são extraídos usando enormes (capacidade de 100 ton) de pás de alimentação e carregado em ainda maior (capacidade de 400 ton) basculantes para o movimento de uma unidade de actualização. O processo utilizado para extrair o betume da areia é um processo de água quente originalmente desenvolvido por Dr. Karl Clark da Universidade de Alberta durante os anos 1920. Após extração da areia, o betume é introduzido num upgrader betume que o converte em uma luz petróleo bruto equivalente. Esta substância sintética é suficientemente fluido a ser transferido através convencionais oleodutos e pode ser alimentado em refinarias de petróleo convencionais sem qualquer tratamento adicional. Em 2015 upgraders betume canadianos foram produzindo mais de 1 milhão de barris (160 × 10 3  m 3 ) por dia de óleo em bruto sintético, dos quais 75% foram exportados para refinarias de petróleo nos Estados Unidos.^

Em Alberta, cinco betume upgraders produzir o petróleo bruto sintético e uma variedade de outros produtos: A Suncor Energy upgrader perto Fort McMurray produz petróleo bruto sintético mais combustível diesel; a Syncrude Canada , Canadian Natural Resources , e Nexen upgraders perto de Fort McMurray produzir petróleo bruto sintético; e o Shell Scotford Upgrader perto Edmonton produz petróleo bruto sintético além de uma matéria prima de intermediário para a Shell Oil Refinaria nas proximidades. Um sexto upgrader, em construção em 2015 perto Redwater, Alberta , irá actualizar a metade das suas betume bruto directamente para combustível diesel, com o restante da saída a ser vendido como matéria-prima para refinarias de petróleo próximas e instalações petroquímicas.

Não atualizado betume crude

O betume Canadian não diferem substancialmente a partir de óleos, tais como extra-pesado e mexicana venezuelana óleo pesado na sua composição química, e a dificuldade real está se movendo o betume extremamente viscosos por meio de oleodutos para a refinaria. Muitas refinarias de petróleo modernos são extremamente sofisticado e pode processar betume não modernizadas diretamente em produtos como gasolina, óleo diesel e asfalto refinado sem qualquer pré-processamento. Isto é particularmente comum em áreas como os EUA costa do Golfo , onde as refinarias foram projetadas para processar petróleo venezuelano e mexicana, e em áreas como os EUA Centro-Oeste , onde refinarias foram reconstruídas para processar óleo pesado como a produção de óleo leve doméstica diminuiu. Dada a escolha, tais refinarias de petróleo pesado geralmente preferem comprar betume em vez de óleo sintético, porque o custo é menor e, em alguns casos, porque eles preferem produzir mais combustível diesel e menos gasolina. Em 2015 a produção e a exportação de betume não modernizadas canadense excedeu a do petróleo bruto sintético em mais de 1,3 milhões de barris (210 × 10 3  m 3 ) por dia, dos quais cerca de 65% foi exportado para os Estados Unidos.^

Devido à dificuldade de mover betume crude através de condutas, betume não modernizadas é normalmente diluída com condensado de gás natural em uma forma chamada dilbit ou com o petróleo bruto sintético, chamado synbit . No entanto, para enfrentar a concorrência internacional, tanto betume não modernizadas agora é vendido como uma mistura de vários tipos de betume, óleo convencional bruto, petróleo bruto sintético, e condensado em um produto de referência padronizada, como ocidental canadense Select . Esta, mistura de óleo pesado em bruto ácido é concebida para ter características uniformes de refinação para competir com óleos pesados, tais como comercializados internacionalmente mexicano maia ou árabe Dubai bruto .

matriz de encapsulamento resíduos radioactivos

Asfalto de partida foi utilizado na década de 1960, como uma hidrofóbica matriz com o objectivo de encapsular resíduos radioactivos, tais como sais de actividade médio (principalmente solúveis em nitrato de sódio e sulfato de sódio ) produzidos pelo reprocessamento de combustível nuclear gasto ou radioactivos lamas de tanques de sedimentação. Resíduos radioactivos betumados contendo altamente radiotóxicos emissores alfa elementos transurânicos de instalações de reprocessamento nuclear foram produzidos em escala industrial na França, Bélgica e Japão, mas este tipo de resíduos condicionado foi abandonada porque as questões de segurança operacional (riscos de incêndio, como ocorreu em um planta bituminisation em Tokai Obras no Japão) e problemas de estabilidade de longo prazo relacionados com a sua eliminação geológica em formações rochosas profundas. Um dos problemas principais é o inchaço de asfalto exposto à radiação e à água. Asfalto inchaço é primeiro induzida por radiação devido à presença de hidrogénio bolhas de gás geradas por alfa e gama radiólise . Um segundo mecanismo é a matriz de inchaço quando os encapsulados higroscópicos sais expostas à água ou à humidade começar a hidratar e a dissolver-se. A alta concentração de sal na solução dos poros dentro da matriz de betume é então responsável pela osmóticos efeitos no interior da matriz de betume. Os movimentos de água no sentido dos sais concentrados, o asfalto na qualidade de uma membrana semi-permeável . Isto também faz com que a matriz a inchar. A pressão de inchaço devido ao efeito osmótico sob volume constante pode ser tão alta como 200 bar. Se não for adequadamente gerida, esta alta pressão pode causar fraturas no campo perto de uma galeria de eliminação de resíduos de nível médio betumados. Quando a matriz de betume foi alterada pela presença de edema, radionuclídeos encapsulados são facilmente lixiviado pelo contacto da água do solo e lançado no geosphere. A elevada força iónica da solução salina concentrada também favorece a migração de radionuclidos em rochas hospedeiras argila. A presença de nitrato quimicamente reactivo também pode afectar as redox condições que prevalecem na rocha hospedeira através do estabelecimento de condições de oxidação, evitando a redução de radionuclídeos sensível ao redox. Sob as suas valências mais elevadas, radionuclídeos de elementos tais como o selênio , tecnécio , urânio , neptúnio e plutónio tem uma solubilidade mais elevada e são também muitas vezes presente na água como não-retardado aniões . Isso faz com que o escoamento do nível médio betumados desperdiçar muito desafiador.

Diferentes tipos de asfalto foram utilizados: betume soprado (parcialmente oxidado com o oxigénio do ar a alta temperatura depois de destilação, e mais difícil) e betume de destilação directa (mais macia). betumes soprados como Mexphalte, com um elevado teor de hidrocarbonetos saturados, são mais facilmente biodegradados por microrganismos do que de betume de destilação directa, com um baixo conteúdo de hidrocarbonetos saturados e um elevado teor de hidrocarbonetos aromáticos.

Encapsulamento concreta de resíduos radioactivos é actualmente considerada uma alternativa mais segura pela indústria nuclear e as organizações de gestão de resíduos.

Outros usos

Telhas responsáveis pela maior parte do consumo de asfalto restante. Outros usos incluem sprays de gado, tratamentos cerca-postais e impermeabilização de tecidos. Asfalto é usado para fazer o Japão preta , uma laca conhecido especialmente por seu uso em ferro e aço, e ele também é usado em tintas e marcadores de tintas por algumas empresas de abastecimento de pintura exterior para aumentar a resistência às intempéries e permanência da pintura ou tinta, e para fazer a cor mais escura. Asfalto é também utilizado para selar algumas baterias alcalinas durante o processo de fabrico.

Produção

usina de asfalto típico para fazer asfalto

Cerca de 40 milhões de toneladas foram produzidas em 1984. Ele é obtido como o (ou seja, difícil de destilar) fracção "pesado". Material com um ponto de ebulição maior do que cerca de 500 ° C é considerada asfalto. A destilação no vácuo a separa os outros componentes em óleo em bruto (tais como a nafta , gasolina e diesel ). O material resultante é, tipicamente, posteriormente tratada para extrair pequenas mas importantes quantidades de lubrificantes e para ajustar as propriedades do material para se adequarem a aplicações. Numa unidade de asfaltagem- , o asfalto em bruto é tratado com propano ou butano num supercrítico fase para extrair as moléculas mais leves, que são, então, separadas. Processamento adicional é possível por "soprando" o produto: nomeadamente fazendo-a reagir com oxigénio . Esta etapa torna o produto mais difícil e mais viscoso.

O asfalto é normalmente armazenados e transportados a temperaturas de cerca de 150 ° C (302 ° F). Às vezes, o óleo diesel ou querosene são misturados antes do envio para reter liquidez; no momento da entrega, estes materiais mais leves são separadas da mistura. Esta mistura é muitas vezes chamado de "matéria-prima de betume", ou BFS. Alguns caminhões rota do escape do motor quente através de tubos no corpo de despejo para aquecer o material. As partes traseiras dos camiões basculantes que transportam asfalto, assim como equipamento de manuseamento, são também normalmente pulverizada com um agente de libertação antes do enchimento para auxiliar de libertação. Óleo diesel não é mais usado como um agente de liberação devido a preocupações ambientais.

areias betuminosas

Que ocorre naturalmente betume crude impregnados em rocha sedimentar é o estoque de alimentação principal para a produção de petróleo a partir de " areias betuminosas ", actualmente em desenvolvimento, Alberta, Canadá. O Canadá tem a maior parte de abastecimento mundial de betume naturais, cobrindo 140.000 quilômetros quadrados (uma área maior do que a Inglaterra), dando-lhe a segunda maior comprovadas reservas de petróleo no mundo. As areias betuminosas de Athabasca são o maior depósito de betume no Canadá e é o único acessível a mineração de superfície , apesar de recentes avanços tecnológicos resultaram em depósitos mais profundos se tornando producible por in situ métodos. Por causa do aumento dos preços do petróleo após 2003 , betume produzindo tornou-se altamente rentável, mas como resultado do declínio depois de 2014 tornou-se economicamente inviável para construir novas usinas novamente. Em 2014, a produção de betume bruto canadense média de cerca de 2,3 milhões de barris (370.000 m 3 ) por dia e foi projectada para subir para 4,4 milhões de barris (700000 m 3 ) por dia até 2020. A quantidade total de betume crude em Alberta que poderia ser extraídos é estimada em cerca de 310 mil milhões de barris (50 × 10 9  m 3 ), que a uma taxa de 4.400.000 barris por dia (700000 m 3 / d) iria durar cerca de 200 anos. ^

Alternativas e Bioasphalt

Embora não competitiva economicamente, asfalto pode ser feita a partir de recursos renováveis à base de não-petrolíferos, tais como açúcar, melaço e de arroz, de milho e de batata amidos . Asfalto também pode ser feita a partir de resíduos por destilação fracionada do usado óleo de motor , que às vezes é o contrário destruídas por incineração ou depósito em aterros. O uso de óleo de motor pode causar quebra prematura em climas mais frios, resultando em estradas que têm de ser repaved mais frequentemente.

Ligantes de asfalto à base de não-petrolíferos pode ser feita de cor clara. Estradas coloridas mais leves do absorvem menos calor da radiação solar, reduzindo sua contribuição para a ilha de calor urbano efeito. Estacionamentos que usam alternativas de asfalto são chamados estacionamentos verdes .

depósitos albaneses

Selenizza é um betume de hidrocarboneto sólido que ocorrem naturalmente encontrados em depósitos nativas em Selenicë , em Albânia , a única mina asfalto Europeia ainda em utilização. O betume é encontrado sob a forma de veias, obturação de fendas numa direcção mais ou menos horizontal. O teor de betume varia de 83% a 92% (solúvel em dissulfureto de carbono), com um valor de penetração de perto de zero e um ponto de amolecimento (anel e esfera) a cerca de 120 ° C. A matéria insolúvel, que consiste principalmente de minério de sílica, varia entre 8% e 17%.

Extração de betume albanesa tem uma longa história e foi praticado de forma organizada pelos romanos. Depois de séculos de silêncio, o primeiro menções de betume albaneses só apareceu em 1868, quando o francês Coquand publicou a primeira descrição geológica dos depósitos de betume albaneses. Em 1875, os direitos de exploração foram concedidas ao governo otomano e em 1912, eles foram transferidos para a empresa italiana Simsa. Desde 1945, a mina foi explorada pelo governo albanês e de 2001 a data, a gestão passada para uma empresa francesa, que organizou o processo de mineração para a fabricação de betume naturais em escala industrial.

Hoje a mina é predominantemente explorada em um pit pedreira aberta, mas algumas das muitas minas subterrâneas (de profundidade e estendendo-se ao longo de vários km) ainda permanecem viáveis. Selenizza é produzida principalmente em forma granular, após a fusão das peças de betume seleccionados na mina.

Selenizza é usado principalmente como um aditivo no setor de construção de estradas. É misturado com asfalto tradicional para melhorar tanto as propriedades visco-elásticas e a resistência ao envelhecimento. Pode ser misturado com o asfalto quente nos tanques, mas a sua forma granular permite que seja alimentada no misturador ou no anel de reciclagem do asfalto plantas normais. Outras aplicações típicas incluem a produção de asfalto de mastique para calçadas, pontes, parques de estacionamento e vias urbanas, bem como aditivos de fluidos de perfuração para a indústria do petróleo e gás. Selenizza está disponível em pó ou em granulado de vários tamanhos de partículas e é embalado em sacos ou em sacos de polietileno fundíveis térmicas.

A análise do ciclo de vida estudo da selenizza natural, em comparação com asfalto de petróleo mostrou que o impacto ambiental do selenizza é cerca de metade do impacto do asfalto da estrada produzido em refinarias de petróleo, em termos de emissão de dióxido de carbono.

Economia

Embora asfalto normalmente faz-se apenas 4 a 5 por cento (em peso) da mistura de pavimento, como ligante do pavimento, que também é a parte mais cara do custo do material de pavimentação de estrada.

Durante o uso precoce do asfalto na pavimentação moderna, refinarias de petróleo jogou fora. No entanto, o asfalto é, hoje, um produto altamente comercializado. Seus preços aumentaram substancialmente no século 21 cedo. Um relatório do governo dos EUA afirma:

"Em 2002, asfalto vendido por cerca de US $ 160 por tonelada. Até o final de 2006, o custo dobrou para cerca de US $ 320 por tonelada, e em seguida, ele quase dobrou novamente em 2012 para aproximadamente US $ 610 por tonelada."

O relatório indica que uma "média" de 1 milha (1,6 quilômetros) -long, rodovia de quatro pistas que incluem "300 toneladas de asfalto", que, "em 2002 teria custado cerca de US $ 48.000. Em 2006 este teria aumentado para $ 96.000 e em 2012 para US $ 183.000 ... um aumento de cerca de US $ 135.000 para cada milha de estrada em apenas 10 anos."

Saúde e segurança

As pessoas podem ser expostas ao asfalto no local de trabalho por inalação de fumos ou absorção pela pele. O Instituto Nacional de Segurança e Saúde Ocupacional (NIOSH) estabeleceu um limite de exposição recomendado de 5 mg / m 3 durante um período de 15 minutos.

Asfalto é, basicamente, um material inerte que deve ser aquecido ou diluído até um ponto em que se torna viável para a produção de materiais de pavimentação, coberturas, e outras aplicações. Ao analisar os riscos potenciais à saúde associados com o asfalto, a Agência Internacional para Pesquisa sobre Câncer (IARC) determinou que é os parâmetros de aplicação, predominantemente temperatura, que afetam a exposição ocupacional eo potencial biodisponível cancerígeno perigo / risco das emissões de asfalto. Em particular, as temperaturas superiores a 199 ° C (390 ° F), foram mostradas para produzir um risco de exposição maior do que quando o asfalto foi aquecido a temperaturas mais baixas, tais como os tipicamente utilizados na produção de mistura de asfalto e a colocação do pavimento. IARC classificou asfalto como um Classe 2B possível carcinógeno.

Uma planta de mistura de asfalto quente para agregado

Veja também

Notas

Referências

Fontes

links externos