Из каких полезных ископаемых изготовляют асфальт

28.04.2013

Асфальт (от греч. «асфальтос» — «горная смола») — минеральное вещество из группы природных битумов. По внешнему облику — твёрдое или полутвёрдое, вязкое, эластичное; тёмно-коричневого или чёрного цвета.

Асфальты содержат от 25 до 50% масел, иногда обогащены серой — до 10—15% и более. Их удельный вес — 1,0—1,1. Они размягчаются при температуре от 20 до 100° С.

Природный асфальт образуется из нефти. Когда она поднимается на поверхность, то постепенно теряет легко испаряющиеся углеводородные соединения. В результате накапливаются смолисто-асфальтеновые вещества. Они окисляются и уплотняются, превращаясь в более твёрдые массы.

В результате сначала возникает мальта — густая, очень вязкая, почти чёрная нефть, богатая кислородом и серой. Дальнейшие превращения приводят к образованию из мальты твёрдого, легко плавящегося асфальта — смеси окисленных углеводородов нефти.

Плотный асфальт, возникающий при истечении нефти на поверхность, и горные породы, пропитанные им, называются кирами. Они словно пробки, «запечатывают» скопления нефти, открывающиеся наружу, и благодаря этому предохраняют подпитывающую их нефтяную залежь от полного разрушения.

Асфальт заполняет поры песков и песчаников, трещины и каверны известняков и доломитов. Содержание асфальта в породах колеблется от 2—3 до 20% и более.

Иногда асфальт образует более или менее мощный покров («асфальтовые озёра») на «нефтяных озёрах». Например, на острове Тринидад находится самое большое «асфальтовое озеро» в мире. Оно имеет около 600 м в диаметре и занимает около 40—45 га. Мощность покрова составляет 30—40 м. Здесь «асфальтовое озеро» располагается над разрушающимся нефтяным месторождением, которое непрерывно подпитывает снизу асфальтовую залежь.

Поверхность озера неровная. До глубины 0,3—0,6 м асфальт настолько загустел и затвердел, что человек, стоя на нём, не оставляет следов даже в жаркую погоду. Глубже асфальт размягчается. Запасы асфальта в «озере» оцениваются более чем в 25 млн т.

«Асфальтовые озёра» меньших размеров, чем Тринидадское, известны в Калифорнии (Северная Америка), Венесуэле (Бермудес, Южная Америка), в Азербайджане (Апшеронский полуостров), на Северном Сахалине и в других областях планеты.

Оригинальный источник асфальта есть в Мёртвом море (Ближний Восток). Здесь куски асфальта всплывают на поверхность со дна моря.

Крупнейшим пластовым поровым скоплением асфальта является месторождение Атабаска (Канада). Здесь выходящие на поверхность песчаники раннемелового возраста насыщены (до 20%) асфальтом. Запасы последнего оцениваются в 80—100 млрд т. Крупная зона асфальто-носных пород с запасами того же порядка, что и в Атабаске, протягивается на юго-востоке Венесуэлы (битуминозный пояс Ориноко). Свыше 200 месторождений асфальта известны в Аргентине. Кроме того, месторождения асфальта находятся в нефтяных районах Франции, Иордании и в Израиле.

Асфальт — надёжный признак нефтяного месторождения. Так, Бугурусланское нефтегазовое месторождение в Поволжье (Самарская область) открыли после того, как жители села Садки обнаружили в 1935 г. асфальтовую жилу. Ширина жилы дотигает 18 м. Она простирается на расстояние 800 м и подсечена пробуренной рядом скважиной на глубину до 150 м.

В России скопления порового асфальта известны на западе и севере Якутии, в Татарии (Мелекесская впадина), Поволжье (Самарская область). Оренбургской области, Республике Коми.

Асфальт известен людям с глубокой древности благодаря своим влагостойким свойствам. В Вавилоне его называли смолой, в Древнем Риме — битумом. Римляне обмазывали асфальтом резервуары и плавательные бассейны, чтобы те не протекали. В середине XIX в. были построены первые асфальтовые тротуары в Париже и Лондоне. В 1870—1880 гг. улицы некоторых крупных городов США были покрыты асфальтом из Тринидадского и Бермудского месторождений.

В настоящее время асфальт применяют главным образом в дорожном строительстве при сооружении автомобильных дорог и взлётно-посадочных полос аэродромов. Асфальт для полов и тротуаров обычно смешивают с песком, гравием, щебнем (изготавливают так называемую асфальтовую мастику, которая является составной частью асфальтобетона).

Природный асфальт используется также в качестве гидроизоляционного материала. Искусственный асфальт, представляющий собой смесь битумов (13—60%) с тонко-измельчёнными минеральными наполнителями (в основном известняками), используют в электротехнике как электроизоляционный материал, а также для изготовления кровельного толя, замазок, клея, асфальтовых лаков и др. Искусственные асфальты отличаются от природных асфальтов содержанием парафина (до нескольких процентов) и значительно большим количеством нефтяных масел.

Асфа́льт (др.-греч. ἄσφαλτος «горная смола»[1], «асфальт»[2]) — смесь битумов с минеральными материалами: гравием и песком (щебнем или гравием, песком и минеральным порошком в искусственном асфальте). Применяют для устройства покрытий на автомобильных дорогах, как кровельный, гидро- и электроизоляционный материал, для приготовления замазок, клеев, лаков и др. Асфальт наивысшего качества используется в живописи и при создании литографий.

Асфальт может быть природного и искусственного происхождения: в природном горном асфальте битума 60—75 %, в искусственном — 13—60 %.

Часто асфальтом называют асфальтобетон — искусственный каменный материал, который получается в результате уплотнения асфальтобетонных смесей. Классический асфальтобетон состоит из щебня, песка, минерального порошка (филера) и битумного вяжущего (битум, полимерно-битумное вяжущее; ранее использовался дёготь: в настоящее время не применяется).

Природный асфальт

Приро́дный асфа́льт — твёрдая легкоплавкая масса чёрного цвета с блестящим или тусклым раковистым изломом. Плотность 1,1 г/см³, температура плавления 20-100 °C. Содержит 25—40 % масел и 60—75 % смолисто-асфальтеновых веществ. Элементный состав (%): 80—85 C, 10—12 Н, 0,1—10 S, 2—3 О.

Образуется из тяжёлых фракций нефти или их остатков в результате испарения её лёгких составляющих и окисления под влиянием гипергенеза. Встречается в виде пластовых жильных залежей, а также пропитанных проницаемых пластов (т. н. закирований) и озёр в зонах естественного выхода нефти на земную поверхность (содержание в породах от 2 до 20 %).

Месторождения асфальта имеются на территории бывшего СССР, в Канаде, Франции, Венесуэле, на острове Тринидад и др. Смешиваясь с минеральными составляющими (песком, гравием и пр.) он превращается в более или менее мощную кору на поверхности больших «нефтяных озёр». Такой асфальт широко распространён в районах неглубокого залегания или выхода на поверхность земли нефтеносных пород и обычно заполняет трещины и каверны в известняках, доломитах и других породах.

Сирийский асфальт

В древности крупнейшим источником асфальта служило Мёртвое море, вплоть до конца XIX века именовавшееся Асфальтовым. Ещё древние римляне называли его Асфальтовым озером — Palus Asphaltites. Когда-то глыбы асфальта в большом количестве всплывали прямо на поверхность со дна моря. В последний раз такой случай был зафиксирован в 60-е годы XX века, причем вес куска был более 1 тонны.

Ассирийцы, финикийцы и египтяне широко использовали гидроизоляционные и связующие свойства асфальта при строительстве зданий и кораблей. Кроме того, египтяне использовали его при мумификации (само слово «мумия» в переводе с персидского означало асфальт, или природную чёрную смолу). Авиценна в своём трактате «Канон врачебной науки» при описании лечебных свойств мумиё упоминает также и асфальт (кафр ал-йахуд, то есть битум иудейский).

Асфальт, добываемый на берегах и со дна Мёртвого моря, является асфальтом наиболее высокого качества. Он твёрд, хрупок и почти не содержит минеральных примесей. Благодаря своей высокой чистоте используется для создания живописных красок и лаков.

Старые мастера использовали сирийский асфальт в качестве краски и для лессировок. Фламандские и голландские живописцы XVII века соединяли асфальт с шеллаком, быстро сохнущим маслом и воском, получая прозрачную краску красивого золотисто-коричневого тона. При соединении с другими красками сирийский асфальт просачивается наверх, вызывая почернение и растрескивание красочного слоя — кракелюры.

Асфальтовая краска — приготовляется из асфальта и принадлежит к масляным краскам. По своему прекрасному коричневому цвету, совершенной прозрачности и лёгкости наведения употребляется преимущественно при глазировке. Краска эта легко смешивается с другими красками, за исключением белой, и при этом сообщает им бархатистость и силу; в слабом же растворе асфальт только оживляет другие краски, как лак. Неудобство употребления асфальтовой краски заключается в медленной сушке её и через то ломке лака; другое неудобство состоит в том, что она со временем чернит всё, с чем соединена, поэтому она предпочтительно употребляется в тёмных сочетаниях, при которых эта особенность её не может нарушить гармонии красок. Пробовали ещё растирать асфальт в алкоголе и применять его в таком виде к акварельной живописи.

Сирийский асфальт также используется в различных техниках печати гравюр. Используя свойство асфальта окисляться на свету, делаясь менее светопроницаемым, Жозеф Ньепс в 1816 году начал свои опыты по гелиографии, что позднее привело к изобретению фотографии. В 1826 году с помощью камеры-обскуры Ньепс получил на оловянной пластине, покрытой тонким слоем сирийского асфальта старейшую из сохранившихся фотографий — Вид из окна в Ле Гра.

Асфальт Пич-Лейк

В Республике Тринидад и Тобаго широко известным источником природного асфальта является битумное озеро Пич-Лейк на юго-западе острова Тринидад. Свидетельства о давнем использовании асфальта сохранились в легендах. Местные индейцы пользовались этим асфальтом для пропитки своих каноэ.

Первые попытки промышленного использования асфальтов Пич-Лейка предприняли испанцы в конце XVIII века, масштабное освоение богатств этого озера начинается в 1850 году. В 1888 году была основана The Trinidad Lake Asphalt Company, до сих пор осуществляющая добычу. В 1978 году она была преобразована в национальную государственную компанию Lake Asphalt of Trinidad and Tobago, Ltd. В 1990-х годов ежегодная добыча компании составляла примерно 200 тыс. тонн. В настоящее время Пич-Лейк является самым значительным коммерческим месторождением в мире, хотя добыча несколько упала. Около 80 % добычи направляется на экспорт, стоимость которого, например, в 1999 году, составила 30 миллионов долларов.

Поскольку запасы асфальтов в Пич-Лейк оцениваются в 6—10 млн т, при современном уровне добычи их хватит не меньше, чем на 400 лет.

Кроме Пич-Лейк, на о-ве Тринидад выявлено ещё 15 месторождений природных асфальтов. Их суммарные геологические запасы составляют 180 млн т, прогнозные ресурсы — 10,5 млн т.

Искусственный асфальт

Иску́сственный асфа́льт или асфальтобето́нная смесь — строительный материал в виде уплотнённой смеси щебня, песка, минерального порошка и битума. Различают горячий, содержащий вязкий битум, укладываемый и уплотняемый при температуре не ниже 120 °C; тёплый — с мало-вязким битумом и температурой уплотнения 40—80 °C; холодный — с жидким битумом, уплотняемый при низкой температуре окружающего воздуха, до −30 °С.

Асфальтобетон применяют для покрытий дорог, аэродромов, площадок и пр. Также используются модифицирующие добавки, в том числе, являющиеся продуктом переработки автомобильных покрышек.

Свойства

Асфальт оказался наиболее подходящим материалом для дорожного покрытия. Его слой более ровный, а значит, менее шумный. Покрытие из асфальтобетона легко ремонтируется, моется и убирается, оно обладает необходимой шероховатостью и на нём хорошо держится любая разметка. По уложенному асфальтобетону можно сразу открывать движение (в отличие от цементобетона, который набирает необходимую прочность только на 28-й день).

История применения

Первоначально в XIX веке улицы городов мостились камнями (булыжная мостовая). Начиная с середины XIX века во Франции, Швейцарии, США и ряде других стран дорожное покрытие начинают делать из битумно-минеральных смесей. В 1830-х годах асфальтобетонное покрытие было впервые применено для покрытия тротуаров парижского Королевского моста. Примерно тогда же были покрыты тротуары на лионском мосту Моран[fr] через реку Рона.

Летом 1839 года в Санкт-Петербурге были покрыты тротуары на протяжении 45,5 погонных сажень шириной 5 футов (97,08 × 1,52 м) и часть моста длиной 8,5 и шириной 6,5 футов (2,59 × 1,98 м) у дамбы Тучкова моста. В 1876 году Московская городская дума ассигновала 50 тысяч рублей на проведение эксперимента по устройству асфальтобетонного покрытия: на Тверской улице построили несколько участков из нового материала.

Бурно развивающаяся дорожная сеть требовала новых типов дорожных покрытий, которые можно было так же быстро сооружать, как и земляное полотно. В 1876 году в США впервые применили литой асфальт, приготовленный с использованием нефтяных битумов. В 1892 году в США индустриальным методом была построена первая дорожная конструкция из бетона шириною 3 м. 12 лет спустя с помощью гудронатора со свободным истечением горячего битума была построена дорога в 29 км.

В России изготовление асфальта впервые наладил инженер и архитектор Иван Буттац — асфальт стали добывать в 1873 году на Сызранском заводе, на правом берегу Волги на 20 км выше Сызрани.

Асфальто-битумный лак

Технический лак, в отличие от художественных красок, представляет собой раствор асфальта с различными добавками в богатых ароматикой растворителях типа бензина. Добавками могут служить канифоль (адгезивная и загущающая), касторовое масло (пластификатор), могут варьироваться используемые сорта битума и количество минеральной пыли, также используют в смеси с алюминиевой пудрой. Благодаря аморфной битумной основе длительное время сохраняет эластичность. Водо- и кислотостоек, однако на свету быстро окисляется, твердея, теряя водостойкость и трескаясь. Термостойкость невелика, до 100—130 °С в зависимости от марки. Применяется для защиты металлоконструкций, асбоцементных труб, как травильная маска (офорт, любительское изготовление простых печатных плат, маркировка инструмента[3]). До распространения в 1960—70-х годах синтетических лаков широко использовался в электротехнике для пропитки моточных изделий и волокнистой изоляции. Аналогичным лаком покрывались пластины в гелиографии Ньепса[4].

См. также

• Асфальтобетонный завод
• Холодный ресайклинг
• Гудронатор
• Асфальтоукладчик
• Каток (машина)
• Патчер
• Битум

Примечания

Ссылки

• Асфальт // Энциклопедический словарь Брокгауза и Ефрона : в 86 т. (82 т. и 4 доп.). — СПб., 1890—1907.