Из каких полезных природных ископаемых делают 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.
Историю изобретения асфальта по праву можно назвать интересной, многогранной: первые упоминания об этом строительном материале были отмечены почти 5 тысяч лет назад.
Раньше асфальт назывался земляным варом, либо упоминался как «природный асфальт». Первыми его использовать начали жители Вавилона — тогда этот материал применялся, главным образом, в работах по уплотнению различных сооружений.
Природный асфальт — это смесь смесь битумов с минеральными веществами (известняком, песчаником и др.). Природный асфальт 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 и озёр в зонах естественного выходов нефти на земную поверхность. Смешиваясь с минеральными составляющими (песком, гравием) он превращается в более или менее мощную кору на поверхности больших «нефтяных озёр». Со временем возможно образование толстых слоев «коржей» на поверхностях больших нефтяных озер. 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. В древности крупнейшим источником асфальта служило Мертвое море, вплоть до конца 19 века именуемое Асфальтовым. 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 20 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.
Авиценна в своём трактате «Канон врачебной науки» при описании лечебных свойств мумиё упоминает также и асфальт (кафр ал-йахуд, то есть битум иудейский).
В Республике Тринидад и Тобаго (островное государство в южной части Карибского моря), недалеко от побережья Венесуэлы) широко известным источником природного асфальта является битумное озеро Пич-Лейк на юго-западе острова Тринидад. Как и на востоке соседней Венесуэлы, местные индейцы пользовались этим асфальтом для пропитки своих каноэ. Первые попытки промышленного использования асфальтов Пич-Лейка предприняли испанцы в конце 18 века, однако только в 1850 году начинается масштабное освоение богатств Асфальтового озера. В 1888 году было основано предприятие The Trinidad Lake Asphalt Company, которое до сих пор осуществляет добычу природного асфальта. В настоящее время Пич-Лейк является самым значительным коммерческим месторождением в мире, хотя добыча несколько упала.
На острове св. Троицы находится почти круглое озеро около 2 км в диаметре, неизвестной глубины, поверхность которого вся состоит из асфальта. Обыкновенно по такой поверхности можно ходить, но в жаркие солнечные дни она делается жидкой на 3 сантиметра в глубину. В Мертвом море минеральный деготь вытекает вместе с водой из множества соседних источников, попадает в море, затвердевает там мало-помалу и плавает на поверхности воды, которая там сильно солена, а потому удельно тяжелее асфальта. При сухой его перегонке получается черно-бурое, летучее асфальтовое масло. Асфальтом первоначально называли только что описанную чистую ископаемую смолу, ныне же так называют и искусственный материал, существенно отличающийся от настоящего асфальта, идущий на мощение улиц.
Искусственный асфальт или асфальтобетон — это 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 градусов; тёплый — с мало-вязким битумом и температурой уплотнения 40–80 градусов (подходит для ямочного ремонта автомобильных дорог); холодный — с жидким битумом, уплотняемый при температуре окружающего воздуха, но не ниже 10 градусов (применяется для зимнего содержания автомобильных дорог и дорожных работ в условиях арктического климата).
Как природный также и искусственный асфальт хорошо применим для разнообразных асфальтобетонных смесей. Главным образом активно используется для производства литого асфальтового бетона. Из него делают, привычные для нас, покрытия дорог и тротуаров, промышленные полы, взлетные полосы аэродромов и аэропортов. Так, в СССР асфальт существовал наравне с бетонным покрытием, а сейчас практически вытеснил плиты дорожные и тротуарные. Кроме того, искусственный асфальт используют в электротехнике как электроизоляционный материал, а также для изготовления кровельного толя, замазок, клея, асфальтовых лаков (для черной лакировки железных и других вещей), для грунта при резьбе на меди, а также в качестве темно-коричневой масляной краски.
Первоначально в 19 веке улицы городов мостились камнями (булыжная мостовая). Начиная с середины 19 века во Франции, Швейцарии, США и ряде других стран дорожное покрытие начинают делать из битумно-минеральных смесей. В 1876 году впервые в США применили литой асфальт, приготовленный с использованием нефтяных битумов. Впервые асфальтобетонное покрытие было применено для покрытия тротуаров Королевского моста в Париже в 30-х годах 19 столетия.
В России асфальтовое дело развилось с 1873, когда был найден песчаный асфальт в Бахиловской даче сызранского уезда. Это дало возможность основать производство гудрона и мастики из местных материалов отличного качества. В конце 50-х годов асфальт стал ввозиться из за границы и ввоз этот постоянно возрастал до половины 70-х годов, когда сначала на Волге, а потом и в Москве сызранский асфальт без содействия таможенных пошлин вытеснил иностранный. Первым в России наладившим изготовление асфальта был инженер И.Ф.Буттац. Стоимость 1 м? покрытия обходилась в 14 рублей. Московское городское управление командировало заграницу своего члена Пятунникова. Результатом этой командировки явилось его исследование: «Мостовые западной Европы», в котором основательно разобраны все способы мощения и отдано предпочтение асфальту. С тех пор употребление асфальта быстро возросло.
Сирийский 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 (техника получения глубоких переливчатых цветов за счет нанесения полупрозрачных красок поверх основного цвета). Фламандские и голландские живописцы 17 века соединяли асфальт с шеллаком (природная смола), 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 — так называемые кракелюры (трещины красочного слоя или лака в произведении живописи).
Сирийский асфальт также используется в различных техниках печати гравюр.
Используя свойство асфальта окисляться на свету делаясь менее светопроницаемым, Жозеф Ньепс (французский изобретатель, первооткрыватель фотографии) в 1816 году начал свои опыты по гелиографии. В 1826 году с помощью камеры-обскуры (простейший вид устройства, позволяющий получать оптическое изображение объектов) Ньепс получил на оловянной пластине, покрытой тонким слоем сирийского асфальта, старейшую из сохранившихся фотографий — вид из окна своей мастерской.
Применение асфальта широко распространено в довольно различных областях индустрии, но основное свое назначение он находит в строительстве и содержании автомобильных дорог, аэродромов, промышленных площадок, благоустройстве дворовых и других территорий.
Источники:
https://www.wikiznanie.ru
https://cendomzn.ucoz.ru
https://ru.wikipedia.org
Асфальт — природный или искусственный многокомпонентный материал на основе поверхностного (образованного при выходе на поверхность земли) или нефтяного (полученного в результате нефтепереработки и последующей обработки оставшегося в осадке гудрона) битума, содержащего минеральные наполнители — гравий, щебень разных пород, песок.
По сути, применение термина «асфальт» к дорожным асфальтобетонным смесям некорректно. Содержание асфальта как смеси битумов в общей массе в несколько раз меньше и зависит от марки материала.
Начало использования асфальта для строительства дорог
Первые упоминания об использовании природного асфальта для прокладки дорог относятся к XVI веку и Южной Америке. Производство искусственных литых асфальтовых смесей появилось в США только в конце XIX века, чуть раньше пришли битумно-минеральные составы на улицы Европы — в 1830-40 г.г. мощеные тротуары и проезжие части городов Франции, Австрии, Великобритании и России стали заменяться асфальтовыми покрытиями.
Первый пробный и более масштабный опыт асфальтирования провели в Санкт-Петербурге, но только к 80 г.г. новый дорожный материал распространился по другим крупным городам. При этом собственный завод был построен в России не сразу — в течение трех десятков лет прогрессивный тогда продукт закупали за границей.
Пионером в механизированной укладке опять оказалась Америка. Именно здесь для построения дороги впервые применили гудронатор, из которого лился горячий битум.
Состав природного и искусственного асфальта
Природный асфальт добывается с редких месторождений — озера Пич-Лейк на территории Тринидада, Мертвого моря в Израиле, провинции Альберта в Канаде, Поясе Ориноко в Венесуэле, штатах США, Иране, на Кубе. Состав включает в себя смесь битумов содержанием до 70%, неорганические включения и органические соединения.
Искусственные асфальтобетонные смеси состоят из двух основных компонентов. В роли вяжущего компонента выступают вязкие, маловязкие или жидкие нефтяные, модифицированные битумы и ПБВ (полимерно-битумные вяжущие). В качестве наполнителей используются щебень/гравий разных фракций от 5-10 мм до 20-40 мм, песок и минеральный порошок для улучшения прочности, вязкости и заполнения пустот.
Асфальтобетон — монолитное дорожное покрытие, полученное путем укладки и уплотнения асфальтобетонной смеси.
Технология производства асфальта
Основные шаги производства любой асфальтобетонной смеси — подготовка компонентов, смешивание и отправка на хранение в бункер. Изготовление выполняется на стационарных и мобильных (располагаемых вблизи участка дорожного строительства) заводах.
Общие технологические этапы:
- Подготовка компонентов смеси. Минеральные наполнители дробятся и подвергаются разделению на фракции при помощи грохота, просушиваются, нагреваются, дозируются и подаются в смеситель.
- Приготовление битума. Разогретый битум подается на битумоплавильную установку, выдерживается при постоянном перемешивании, добавлении ПАВ и повышении температуры до выпаривания влаги, отправляется в рабочие котлы и на дозировку смесителя.
- Перемешивание компонентов. Подготовленный щебень/гравий, песок подаются в асфальтосмеситель принудительного действия для «сухого» перемешивания с добавлением минерального порошка и последующим добавлением нагретого битума и смешиванием до однородной смеси.
- Перегрузка готовой смеси. Горячую асфальтобетонную смесь отправляют в накопительный бункер или загружают в самосвалы для транспортировки к строительной площадке. Холодную смесь охлаждают и перевозят для хранения на склад.
Нагревание щебня и битума при производстве горячих смесей выполняется до температуры 165…1750С и 140…1550С, при изготовлении холодных смесей — до 65…750С и 110…1200С соответственно.
Классификация асфальтобетонных смесей выполняется по остаточной пористости, типу минеральных материалов, их фракции и процентному содержанию, битумному вяжущему и температуре укладки.
Отдельные виды асфальтобетонных смесей
Помимо традиционных и повсеместно применяемых асфальтобетонных смесей существуют более прогрессивные дорожные материалы, которые отличаются от первых составом и условиями укладки.
К ним относятся:
- Щебеночно-мастичные смеси ЩМА со стабилизирующими добавками.
- Литые асфальтобетонные смеси с увеличенным содержанием битума и минерального порошка.
- Полимерасфальтобетонные смеси с добавлением полимеров (эластомеров).
- Цветные горячие и холодные смеси с красящими пигментами.
- Стеклоасфальтобетонные смеси с включением стеклянного боя.
- Резиноасфальтобетонные и резиновые дренирующие смеси с резиновой крошкой и полимерными добавками.
- Сероасфальтобетонные смеси с присутствием технической серы.
Каждый вид материала имеет конкретную область применения, обусловленную характеристиками и эксплуатационными свойствами получаемого покрытия.
Асфальт – это природное, либо искусственное соединение материалов, состоящее из битумов и природных минералов. Благодаря своим химическим свойствам, широко применяется во многих сферах. Покрытая асфальтом поверхность, может выдерживать большие транспортные нагрузки. Перед использованием необходимо ознакомиться, какие виды асфальта бывают, и где уместнее их применять. Выделяют несколько его разновидностей и марок.
Асфальт и асфальтная крошка
Асфальт – это материал, который используется для покрытия автомобильных дорог, ремонта, в дорожном строительстве, а также для изготовления клеев, лаков и замазок. Практически каждый вид асфальта имеет в своем составе щебень, битум, а также сочетание песка и минерального порошка. В зависимости от его вида процентное соотношение смесей битумов меняется (в природном 60-75 %, в искусственном соединении от 13 до 60 %).
Природный асфальт – продукт природного окисления нефти, в состав которого входит углерод, водород и кислород. Мальта является промежуточным компонентом, участвующем в процессе преобразования в асфальт нефти. Такой вид в основном встречается в местах, где наблюдается неглубокое залегание нефти, выходящей на поверхность естественным образом.
Искусственный асфальт образуется в результате соединения битума и минеральных составляющих. Они являются основными компонентами для его изготовления.
Асфальтная крошка
Из-за невысокой цены, простоты в эксплуатации, а также наименьшего нанесения вреда окружающим условиям, асфальтная крошка используется практически во всех сферах жизнедеятельности.
К основным ее преимуществам можно отнести:
- Более легкая укладка, которая не требует предварительной подготовки поверхности и использования специальной спецтехники.
- Достаточно высокая устойчивость к плохим условиям погоды.
- Долгий срок эксплуатации на второстепенных дорогах и дорожках малой протяженности.
- Выгодная стоимость.
- Широкая область применения.
Среди недостатков можно отметить периодическое обновление покрытия из данного типа асфальта.
Деление асфальтовых смесей
Какие виды асфальта бывают по принципу укладки? В зависимости от температуры укладки асфальтные смеси подразделяют на холодный, горячий, а также литой асфальт.
Укладка горячего асфальта происходит при температуре от 140 до 170 градусов. После ее завершения при помощи асфальтовых катков происходит уплотнение покрытия. Это считается завершающим рабочим этапом. После застывания состава получается покрытие с высоким качеством.
Горячие асфальтовые составы на сегодняшний день считаются самыми прочными, благодаря использованию битумов. У него есть одно важное преимущество – как только смесь остывает, можно открывать движение по обработанному участку.
Справка. Горячая смесь перевозится в специальной технике, которая сохраняет температуру состава.
Холодный или теплый асфальт получают путем применения битумов с низкой вязкостью. Температура для укладки составляет от 80 до 120 градусов. Основным местом его применения являются детские площадки, дворы и тротуары, то есть места, где отсутствуют чрезмерные нагрузки от тяжелой техники.
Литой асфальт при укладке не требует специальных катков или роликов. Его технология изготовления рассчитана на нагрев до 250 градусов. Реализуется как готовая смесь, может использоваться в любое время года, не деформируется, обладает высокой водонепроницаемостью, а также экологической безопасностью.
Зерно и пористость асфальта
Асфальт принято классифицировать по размеру зерен, входящих в минеральные вещества.
Выделяют три основные категории:
- Крупнозернистый. В данной категории максимальный размер зерен достигает до 40 мм. Областью применения такой смеси чаще всего являются трассы, расположенные за чертой города и имеющие большую пропускную способность транспортного потока.
- Среднезернистый (зерна достигают до 25 мм). В основном используется на площадях и улицах города.
- Мелкозернистый. Частицы достигают размера от 5 до 15 мм. Утрамбовка данной смеси дает ровную гладкую поверхность, благодаря мелкой фракции.
Важным свойством нового асфальтированного покрытия является его пористость, которая определяется объемом пор. Она бывает высокой плотности, плотной, высокой пористости и пористой.
Теплый или холодный вид асфальта относится только к двум последним пунктам, а горячий ко всем вышеперечисленным.
Какой вид асфальта самый надежный?
Отвечая на данный вопрос, необходимо учитывать разные факторы, а также виды дорог. Обычный вид асфальта не переносит слишком высокую температуру и в жарких условиях часто начинает плавиться.
На сегодняшний день в дорожном строительстве данный вопрос стал решаться с помощью добавления модификационных добавок, которые значительно повышают качество и надежность асфальта.
Наиболее доступными и практичными добавками являются резиновая крошка, а также латексные смеси. С такими добавками коэффициент сцепления асфальта увеличивается на четверть.
Справка. Чем меньше зерно добавок, тем более высокая трещиностойкость асфальтного покрытия. Зерна, имеющие размер до 0,1 мм, распадаются во время перемешивания смеси, что обеспечивает покрытию высокое качество, эластичность и упругость при низких температурах.
Технические характеристики и свойства
Технические характеристики совместно со свойствами асфальта напрямую зависят от вида наполнителя, его количества, а также других примесей. Каждый тип асфальтового покрытия имеет свой ГОСТ. В нем прописаны все технические стандарты.
Свойства асфальта определяются как параметрами составляющих компонентов, так и способом приготовления, показателями температуры, каким образом он укладывался, а также воздушным охлаждением. Для их оценки проводятся лабораторные исследования.
К основным свойствам относятся:
- Плотность.
- Пористость.
- Масса.
- Пожаробезопасность.
- Экологичность.
- Прочность.
- Морозостойкость.
- Водостойкость.
- Продолжительность эксплуатации.
- Износостойкость.
Справка. Каждый тип асфальта должен иметь хорошие показатели сцепляемости минеральных компонентов с вяжущим веществом. Не должно допускаться их расслоение.
Удельный и объемный вес
Объемный, а также удельный вес асфальта обладает примерно одинаковыми показателями. Измеряются они в кг/м3.
Вычисление удельной массы происходит на основе полученных данных о плотности и объеме рассматриваемого материала. Объемная масса применяется как исходный параметр для многих вычислений. Устанавливается он расчетным путем с использованием значений плотности минерального вещества и количества битума. Также в расчет берется количество растворителя, который испаряется при застывании асфальта.
Сколько весит куб асфальта?
Расчет массы асфальта необходим для планирования работ, требуемых для проведения дорожного покрытия необходимой длины. При этом на вес одного кубического метра асфальта влияет тип материала, а также метод его производства. В основном информацию о массе можно узнать из специальных таблиц.
Вес в зависимости от типа покрытия (кг/м3):
- Асфальт природного происхождения – 1100.
- Литой асфальт – 1500.
- Прессованный вид асфальта – 2000.
- Асфальтобетон – 2000-2450.
- Мелкозернистый тип – 2350.
- Асфальтовая крошка – 1800-2000.
Плотность асфальта
Плотность асфальта является одной из важных характеристик материала. Она зависит от его разновидности, состава и уплотненности. Вычисляется на основании образцов, взятых из проверяемой смеси в лабораторных условиях.
В результате измерений получают два варианта:
- Плотность остова, что представляет собой минеральную составляющую асфальта с учетом наличия пор. Определяется она из средней плотности состава смеси, то есть сколько в нем содержится минеральных компонентов и битума.
- Истинная плотность без учета объема пор. Показатель вычисляется по плотности отдельных компонентов.
Справка. Коэффициент уплотнения покрытия асфальта через 10 дней после его укладки должен составлять не менее 0,93%.
Толщина асфальта
Толщину асфальтового покрытия прежде всего определяет вид используемой смеси, а также нагрузка на дорожное покрытие. Поэтому перед работой по укладке асфальта оценивают специфику дороги, а также предполагаемую активность автомобильного движения. В основном толщина нового покрытия из асфальта должна составлять 9 см. При этом величина нижнего выравнивающего слоя равняется 5 см, а верхнего 4 см.
Читайте подробнее на нашем сайте rovnayadoroga.ru
Мы живем в огромной стране и хотим, чтобы дорожное строительство и технологии только развивались. Пишите комментарии, нам важна Ваша обратная связь.