Когда начали класть асфальт в мире. Как появился асфальт. Из чего делают асфальт? Из чего состоит

Для людей двадцать первого века асфальт такая же обыденность, как и машины, для которых он служит идеальным покрытием для дорог, но так было не всегда. Еще недавно, в девятнадцатом веке, городские улицы были вымощены булыжником, но бурное развитие автомобильной промышленности и изобретение двигателя внутреннего сгорания вынудили усовершенствования технологий дорожного покрытия. Потребовалось эффективное и простое производство дорог. Мало кто знает, но асфальт был известен еще в древности. В Вавилоне его называли «смола», а древние римляне знали его как «битум». Но тогда его использовали как материал для изоляции от воды в кораблестроении и строительстве резервуаров для жидкости. В Египте асфальт использовался при мумификации, а некоторые врачи древности приписывали ему лечебные свойства.

По составу асфальт представляет собой смесь битумов, песка, гравия или щебня. В природе он встречается как в жидком, так и в твердом виде. При нагревании асфальт становится мягким и пластичным, затем снова затвердевает при охлаждении.

Существует два вида асфальта.

• Натуральный - образуется из нефти в результате естественных химических процессов. Его можно встретить на небольшой глубине в виде пластовых залежей.
• Искусственный - получают промышленным путем в результате перегонки сырой нефти на специализированных заводах.

Натуральный природный асфальт содержит гораздо больше битума, чем искусственный. В натуральном битума содержится от 60 % до 75 %, в искусственном - от 13 % до 60%.
Самое большое в мире месторождение природного асфальта расположено на юго-западе острова Тринидад, битумное озеро площадью в 40 гектаров и глубиной более 30 метров. С текущими темпами использования запасы асфальтового озера будут добываться не менее чем 400 лет. Первый асфальт, который появился в США в 1876 году в ходе строительства дороги в Вашингтоне, был добыт на острове Тринидад. В Европе асфальт впервые применили при строительстве Королевского моста в Париже в тридцатых годах прошлого века, а также на мосту через реку Рону в Лионе. В России начало эры асфальта приходится на 1839 год, когда в Петербурге были проложены первые тротуары.

Свойства асфальта оказались очень практичными для строительства дорог. Он ровно ложится, обладает структурой, обеспечивающей хорошее сцепление, легок в ремонте. Асфальт быстро высыхает и приобретает достаточную прочность, что позволяло использовать дороги сразу после его укладки.
В современном производстве применяют смесь асфальта и цемента. Эта технология придает асфальту пластичность, способность выдерживать большое давление, перепады температур и при этом не разрушаться. С появлением многотонных грузовиков и развитием авиации, так как нагрузка на покрытие колоссально увеличилась, требования к дорогам выросли. Это заставило производителей асфальта совершенствовать технологию производства. Для строительства специализированных объектов, требующих повышенный запас прочности, используют добавки модификаторы - сверхпрочный дробленый камень и переработанные старые покрышки.

Давайте вместе изучим технологию производства асфальта, особенности его укладки и в чем конкретно выигрывает город от появления именно этого завода.

2. Площадка для предприятия была заложена в конце прошлого года, а уже в июне в работу были запущены две установки, каждая из которых может выдавать 240 тонн асфальтобетонной смеси в час (3 тонны за 40 секунд). Этой производительности достаточно, чтобы укатывать до 30 тысяч квадратных метров дорожного полотна в сутки. Собственный асфальтовый завод выгоднее, чем обращаться к подрядчикам, во-первых это всегда высокое качество продукции, во-вторых возможность повторной переработки готовой смеси в случае если условия не позволили уложить ее по технологии (например, смесь остыла в пути т.к. машина попала в пробку).

3. В состав асфальтобетонной смеси входит 5 основных компонентов. Это щебень (слева), отсев (по сути пыль от щебня, по центру), песок (справа), минеральный порошок и битум. Процентное соотношение сырья может меняться в зависимости от того, где будет укатываться асфальт. Если это тротуар (зона с минимальной удельной нагрузкой), то в составе смеси максимальное количество песка, а щебень не используется. Если речь идет про автомобильные дороги (высокая нагрузка), то большую часть асфальтобетонной смеси составлят щебень (фракция определяется в зависимости от типа и класса автомобильной дороги).

4. Помимо обычного гранитного щебня используется высокопрочная порода вулканического происхождения - габбро диабаз. Всего в мире есть три месторождения - в Австралии, Украине и России. На асфальтобетонный завод сырье везут из Карелии.

5. Минеральные добавки нужна для того, чтобы придать определенные свойства для готовой смеси. Например, пластичность и стойкость к перепадам температур. Именно это отличает технологию современного производства асфальта от того, как его изготавливали раньше.

6. Битум - основной связующий компонент. Поступает на завод в цистернах-термосах в нагретом виде и перекачивается в накопительные емкости, где постоянно подогревается. Здесь стоит отметить факт связанный уже с непосредственно укладкой асфальта на дороги. Наверняка многие замечали, что на свежеуложенный асфальт наносят разметку не сразу, а через 2-3 недели. Это не лень дорожных рабочих, а соблюдение технологии. После укладки необходимо чтобы с верхего слоя испарилась битумная пленка иначе краска используемая для разметки во-первых окрасится, во-вторых у свежеуложенного асфальта хуже адгезия.

7. Завод работает круглосуточно, следовательно и сырье привозят непрерывно. На въезде специальные грузовые весы, которые взвешивают грузовой автомобиль сначала при въезде, а затем при выезде.

8. Для работы завода необходимо электричество, дизельное топливо и газ. Завод был построен и запущен в рекордные сроки, но в Москве официальное подключение к городским сетям в среднем занимает один год, поэтому в настоящий момент завод работает полностью в автономном режиме. После официального подключения дизельные генераторы просто перевезут на новые строящиеся площадки, поэтому такой вариант фактически не удорожает стоимость готовой продукции.

9. Щебень, песок и отсев загружают в приемные бункеры фронтальным погрузчиком. Внизу каждого бункера есть заслонка, которой определяется расход каждого из исходных компонентов.

11. В барабане смесь высушивается дизельной печью.

12. И подается на самый верх установки - в грохот, где происходит разделение смеси по гранулометрическому составу.

13. Это необходимо для того, чтобы с высокой точностью дозировать состав готовой продукции.

14. Из подогреваемых танков-термосов к сухой смеси добавляется битум.

15. И минеральные добавки (хранятся в синих емкостях). Еще один важный момент. На фото видна вытяжная труба (синего цвета) и даже визуально видно, что выбрасываемый воздух чист. Для сравнения можно посмотреть на пыль из вентиляционной трубы какого-то другого завода, расположенного на заднем плане. Экологические нормы регламентируют замер выбросов на расстоянии 500 метров от трубы, но данный завод укладывается в эти нормы даже если выполнить замеры непосредственно на территории завода.

16. После перемешивания всех ингридиентов готовый асфальт поступает в бункеры.

17. Откуда его отгружают в самосвалы. Несмотря на высокие борта в каждую машину загружают не более 20 тонн готового асфальта. Температура асфальта на отгрузке - 160°C, на объект он должен поступить с температурой не ниже 130 градусов и укатываться при температуре не ниже 110 градусов. В зависимости от уличной температуры это позволяет выполнять дорожный ремонт на расстоянии до 80 километров от производства.

18. Диспетчерская - центр управления всей установки. Оператор наглядно видит весь процесс, а также вручную управляет заслонкой на отгрузке готовой продукции. На левом экране работа весов и бункеров. Справа - рабочий процесс в сушильной камере, грохоте и смесительной установке. Всего на заводе работает 80 человек, а для управления производственным процессом достаточно 10.

19. После этого машины с горячим асфальтом также взвешиваются на весах и отправляются на объект. Еще один актуальный вопрос - можно ли укатывать асфальт в дождь? Технология не допускает укладку асфальта в дождь, но т.к. на погоду повлиять невозможно, то обычно решение принимается по месту. Перед укладкой нового слоя асфальта основание проливается битумной эмульсией и если дождь не сильный, без образования луж, то вполне допустимо укатывать асфальт на мокрое основание. Как мы помним, у асфальта температура укладки выше 110 градусов и вся возможная влага с основания моментально испарится при укладке.

20. На площадке сейчас расположено две действующих установки, которые работают независимо друг от друга. Также планируется строительство еще одной установки (отдельные детали для нее можно увидеть в левом верхнем углу). В правой части видны административные модульные здания. Там же расположена заводская лаборатория, которая контролирует качество сырья и готовой продукции. Пока это временные сооружения, которые постепенно будут заменены на капитальные.

21. У ГБУ «Автомобильные дороги» также имеется высокотехнологичная мобильная лаборатория. Она включает в себя пространственный лазерный дальномер, шесть фотокамер и георадар.

22. Накрышная установка Riegl VMX-450 дополняется и переносной стационарной станцией Riegl VZ-1000. Эти устройства позволяют строить трехмерную картину окружающего мира. Это позволяет измерить геометрические размеры объектов в определенном радиусе от установки и автоматически высчитать объем и площадь материалов или уложенного покрытия. Также это позволяет фиксировать дефекты дорожного покрытия, бордюрного камня и металлических ограждений. Георадар позволяет определять границы разделения сред и расположение коммуникаций. Наиболее эффективная для работы скорость перемещения - 40-50 км/ч.

23. Заводская лаборатория в которой проводят контроль качества сырья и испытывают готовую продукцию. На фото машина ДТС-06-05, которая предназначена для испытания образцов асфальтобетонных материалов на сжатие и определения предела прочности при расколе.

24. Испытуемые образцы плавят в печи, растягивают, просеивают, взвешивают, определяют водонасыщение и тд.

25. У любой автомобильной дороги есть гарантийный срок службы. Для дорог с повышенной нагрузкой (например МКАД, ТТК, Садовое кольцо и вылетные магистрали) это 3 года гарантии на асфальтовое покрытие. Для дорог с меньшей интенсивностью движения и тротуаров этот срок может быть увеличен до 5 лет. Если вы видите, что асфальт меняют ежегодно, то это именно тот случай, когда дорогу выполнил подрядчик с нарушениями и теперь переделывает за свой счет. Поэтому это еще один плюс к тому, что этот асфальтовый завод принадлежит городу - нет смысла выпускать некачествую продукцию, т.к. потом придётся переделывать.

Что в итоге? Город и его жители только в плюсе от нового асфальтобетонного завода. Дороги в городе и сейчас поддерживаются в хорошем состоянии, но будет еще лучше.

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

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

Исторический факты об асфальте

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

Из чего делают асфальт? Из чего состоит?

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

Процесс производства асфальта

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

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

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

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

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

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

Прежде всего, нужно учитывать тип битумно-бетонной смеси.

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

История создания асфальта.

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

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

Так, в современном мире применяются несколько видов асфальта :

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

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