asfalto - Asphalt


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Bitumen natural del Mar Muerto
asfalto refinado
La Universidad de Queensland experimento de la gota de tono , lo que demuestra la viscosidad del asfalto

Asfalto , también conocido como bitumen ( Reino Unido : / b ɪ tj ʊ m ɪ n / , Estados Unidos : / b ɪ tj U m ə n , b - / ), es un pegajoso, negro, y altamente viscoso líquido o semi forma -solid de petróleo . Puede ser encontrado en depósitos naturales o puede ser un producto refinado, y está clasificado como un terreno de juego . Antes del siglo 20, el término asfalto también se utilizó. La palabra se deriva de los antiguos griegos ἄσφαλτος asphaltos .

El uso principal (70%) de asfalto es en la construcción de carreteras , donde se utiliza como el pegamento o aglutinante se mezcla con agregados partículas para crear hormigón asfáltico . Sus otros usos principales son para impermeabilización bituminosas productos, incluyendo la producción de fieltro para techos y para el sellado de techos planos.

Los términos "asfalto" y "betún" se usan indistintamente para significar ambas formas naturales y manufacturados de la sustancia. En Inglés Americano , "asfalto" (o "cemento asfáltico") se utiliza comúnmente para un residuo refinado de la destilación proceso de crudos seleccionados. Fuera de los Estados Unidos, el producto es a menudo llamado "betún", y los geólogos de todo el mundo a menudo prefieren el término de la variedad de origen natural. El lenguaje coloquial común a menudo se refiere a las diversas formas de asfalto como " alquitrán ", como en el nombre de la La Brea Tar Pits .

Naturalmente asfalto se produce a veces se especifica por el término "betún crudos". Su viscosidad es similar a la de frío melaza mientras que el material obtenido de la destilación fraccionada de petróleo crudo que hierve a 525 ° C (977 ° F) se refiere a veces como "betún refinado". La provincia canadiense de Alberta tiene la mayor parte de las reservas mundiales de asfalto natural en las arenas de alquitrán de Athabasca , que cubren 142.000 kilómetros cuadrados (55.000 millas cuadradas), un área mayor que Inglaterra .

Terminología

Etimología

La palabra "asfalto" se deriva de la tarde Inglés medio, a su vez, del francés asphalte , basado en el latín tardío asphalton , asfalto , que es la latinización del griego ἄσφαλτος ( asphaltos , ásphalton ), una palabra que significa "el asfalto / alquitrán / brea ", que tal vez se deriva de ἀ-, "sin" y σφάλλω ( sfallō ), "hacer caer". El primer uso del asfalto por los antiguos estaba en la naturaleza de un cemento para asegurar o unir varios objetos, y por lo tanto, parece probable que el nombre en sí era expresiva de esta solicitud. En concreto, Herodoto menciona que el betún fue llevado a Babilonia para construir su muralla gigantesca. Del griego, la palabra pasó a finales de América, y de allí al francés ( asphalte ) e Inglés ( "asfalto" y "asfalto"). En francés, el término asphalte se utiliza para depósitos naturales de piedra caliza de asfalto empapado, y para los productos fabricados especializados con un menor número de huecos o mayores de betún de contenido que el "hormigón asfáltico" que se utiliza para pavimentar carreteras.

La expresión "betún" se originó en las sánscrito palabras Jatu , que significa "paso", y Jatu-Krit , que significa "paso de la creación" o "pitch producir" (en referencia a coníferas árboles resinosos o). El equivalente latino es reclamada por algunos como originalmente gwitu-men (pertenecientes a lanzar), y por otros, pixtumens (exudado o el burbujeo de tono), que fue acortado posteriormente a asfalto , pasando de allí a través del francés al Inglés. De la misma raíz se deriva del anglosajón palabra cwidu (mastix), la palabra alemana Kitt (cemento o masilla) y la palabra nórdica antigua kvada .

terminología moderna

En Inglés británico , "betún" se utiliza en lugar de "asfalto". La palabra "asfalto" en su lugar se utiliza para referirse a asfalto de hormigón , una mezcla de agregados de construcción y asfalto en sí (también llamado "asfalto" en el lenguaje común). Betún mezclado con barro se suele llamar "asfalto", pero el término se utiliza con menos frecuencia.

En Inglés Australia , la palabra "asfalto" se utiliza para describir una mezcla de agregados de construcción . "Betún" se refiere al líquido derivado de los pesados residuos de la destilación de petróleo crudo.

En Inglés Americano , "asfalto" es equivalente a "betún" británicos. Sin embargo, "asfalto" también se utiliza comúnmente como una forma abreviada de " hormigón asfáltico " (por lo tanto equivalente a la "asfalto" British o "pista").

En Inglés canadiense , la palabra "betún" se utiliza para referirse a los vastos depósitos de canadienses extremadamente pesado crudo , mientras que "asfalto" se utiliza para el producto de refinería de petróleo. Bitumen diluido (diluido con nafta para hacer que fluya en tuberías) que se conoce como " dilbit " en la industria petrolera canadiense, mientras betún " mejoradas " a crudo sintético de aceite se conoce como "crudo sintético", y crudo sintético mezclado con betún que se llama "synbit ".

"Betún" sigue siendo el término geológico preferido para depósitos naturales de la forma sólida o semi-sólida de petróleo. "Roca bituminosa" es una forma de piedra arenisca impregnado con betún. Las arenas bituminosas de Alberta, Canadá son un material similar.

Ninguno de los términos "asfalto" o "betún" debe confundirse con alquitrán o alquitrán de hulla .

Composición

composición normal

Los componentes de asfalto incluyen cuatro clases principales de compuestos:

Los aromáticos nafténicos y aromáticos polares son típicamente los componentes mayoritarios. La mayoría de los betunes naturales también contienen compuestos orgánicos de azufre , resultando en un contenido total de azufre de hasta el 4%. Níquel y vanadio se encuentran a <10 partes por millón, como es típico de algunos de petróleo.

La sustancia es soluble en disulfuro de carbono . Se modela comúnmente como un coloide , con asfaltenos como la fase dispersa y maltenos como la fase continua. "Es casi imposible separar e identificar todas las diferentes moléculas de asfalto, porque el número de moléculas con diferente estructura química es extremadamente grande".

Asfalto puede ser confundido con alquitrán de carbón , que es un material visualmente similar negro, termoplástico producida por la destilación destructiva de carbón . Durante el siglo principios y mediados del 20, cuando el gas ciudad fue producido, alquitrán de carbón era un subproducto fácilmente disponibles y ampliamente utilizado como aglutinante para los agregados de la carretera. La adición de alquitrán de hulla a macadam los caminos llevan a la palabra " asfalto ", que ahora se utiliza en el lenguaje común para referirse a los materiales de construcción de carreteras. Sin embargo, desde la década de 1970, cuando el gas natural, gas ciudad tuvo éxito, el asfalto ha superado completamente el uso de alquitrán de hulla en estas aplicaciones. Otros ejemplos de esta confusión incluyen el La Brea Tar Pits y el canadiense de arenas petrolíferas , los cuales en realidad contiene bitumen natural en lugar de alquitrán. "Pitch" es otro término que se utiliza a veces de manera informal, a veces para referirse al asfalto, como en Pitch Lake .

Aditivos, mezclas y contaminantes

Por motivos económicos y otros, asfalto a veces se vende combina con otros materiales, a menudo sin ser etiquetados como otra que simplemente "asfalto" nada.

De particular interés, en el siglo 21, es el uso de re-refinados fondos aceite del motor - "REOB" o "REOBs" -el de residuos de aceite del motor Autmotive reciclado , recogidos de las plantas de re-refinación de destilación al vacío torres. Contiene los diversos elementos no refinados y compuestos en el aceite de motor de reciclado, sobrante de la re-refinación de proceso-ambos aditivos para el aceite original, y los materiales que se acumulan a partir de su circulación en el motor (normalmente de hierro y cobre ). Algunas investigaciones han indicado una correlación entre esta contaminación de asfalto y pavimento más pobre rendimiento.

Ocurrencia

Afloramiento bituminosa del Puy de la Poix, Clermont-Ferrand , Francia

La mayoría de asfalto utilizado comercialmente se obtiene a partir del petróleo. Sin embargo, grandes cantidades de asfalto se producen en forma concentrada en la naturaleza. Naturalmente depósitos que se producen de bitumen se forman a partir de los restos de la antigua, microscópico algas ( diatomeas ) y otras cosas una vez vivos. Estos restos fueron depositados en el barro en el fondo del océano o lago donde vivían los organismos. Bajo el calor (por encima de 50 ° C) y presión de entierro profundamente en la tierra, los restos se transformaron en materiales tales como betún, kerógeno , o petróleo.

Depósitos naturales de asfalto incluyen lagos, como el Lago Pitch en Trinidad y Tobago y Lago Bermúdez en Venezuela . Naturales filtraciones se producen en el La Brea Tar Pits y en el Mar Muerto .

El betún también ocurre en arenas consolidadas conocidos como "arenas petrolíferas" en Alberta , Canadá, y las "arenas de alquitrán" similares en Utah , Estados Unidos. La provincia canadiense de Alberta tiene la mayor parte de las reservas mundiales, en tres depósitos enormes que cubren 142.000 kilómetros cuadrados (55.000 millas cuadradas), un área mayor que Inglaterra o el estado de Nueva York . Estas arenas bituminosas contienen 166 mil millones de barriles (26,4 × 10 9  m 3 ) de las reservas de petróleo establecidos comercialmente, dando Canadá las terceras mayores reservas de petróleo del mundo. Aunque históricamente se ha utilizado sin refinación para pavimentar carreteras, casi toda la producción se utiliza ahora como materia prima para las refinerías de petróleo en Canadá y los Estados Unidos.^

Mayor depósito del mundo de bitumen natural, conocida como las arenas de alquitrán de Athabasca , se encuentra en la Formación McMurray del norte de Alberta. Esta formación es de principios del Cretácico , y se compone de numerosas lentes de arena petrolífera con aceite hasta el 20%. Los estudios isotópicos muestran los depósitos de petróleo a ser unos 110 millones de años. Dos, pero sigue siendo muy grandes formaciones más pequeñas se producen en las arenas bituminosas de Peace River y las arenas bituminosas de Cold Lake , al oeste y sureste de las arenas de alquitrán de Athabasca, respectivamente. De los depósitos de Alberta, sólo partes de las arenas de alquitrán de Athabasca son lo suficientemente poco profunda para ser adecuado para la minería de superficie. El otro 80% tiene que ser producido por los pozos de petróleo utilizando recuperación mejorada de petróleo técnicas como drenaje por gravedad asistido por vapor .

Depósitos de petróleo pesado o betún mucho más pequeños también se producen en la Cuenca Uinta en Utah, Estados Unidos. El Tar Sand Triángulo de depósito, por ejemplo, es más o menos 6% de betún.

Betún pueden ocurrir en las venas hidrotermales . Un ejemplo de esto está dentro de la cuenca Uinta de Utah , en los EE.UU., donde hay un enjambre de lateral y verticalmente extensas venas compuestas de un hidrocarburo sólido denominado Gilsonita . Estas venas forman por la polimerización y solidificación de hidrocarburos que se movilizaron a partir de los esquistos de petróleo más profundas de la formación de Green River durante entierro y diagénesis .

El betún es similar a la materia orgánica en carbonosos meteoritos . Sin embargo, estudios detallados han demostrado que estos materiales a ser distinto. Se considera que los vastos recursos de betún Alberta haber comenzado como material vivo a partir de plantas y animales marinos, principalmente algas , que murieron hace millones de años cuando un antiguo océano cubierto de Alberta. Estaban cubiertos por el lodo, enterrado profundamente con el tiempo, y suavemente cocinadas en aceite por el calor geotérmico a una temperatura de 50 a 150 ° C (120 a 300 ° F). Debido a la presión del aumento de las Montañas Rocosas en el suroeste de Alberta, del 80 al 55 millones de años atrás, el aceite fue impulsado noreste cientos de kilómetros y atrapado en depósitos de arena subterráneas abandonadas por lechos de ríos antiguos y playas de mar, formando así las arenas petrolíferas .

Historia

Tiempos antiguos

El uso de naturales de betún para impermeabilización , y como un adhesivo fechas al menos hasta el quinto milenio antes de Cristo, con una canasta de almacenamiento de cultivos descubierto en Mehrgarh , de la civilización del Indo , alineado con él. Por el 3er milenio antes de Cristo la roca de asfalto refinado estaba en uso, en la región, y fue utilizado para impermeabilizar el Gran Baño, Mohenjo-Daro .

En el antiguo Oriente Medio, los sumerios utilizan depósitos de betún naturales de mortero entre ladrillos y piedras, para cementar piezas de tallas, tales como los ojos, en su lugar, para la nave de calafateo , y para la impermeabilización. El historiador griego Herodoto dijo betún caliente fue utilizado como mortero en las paredes de Babilonia .

El 1 kilometros (0,62 millas) de largo túnel Eufrates debajo de los ríos Éufrates en Babilonia en tiempos de la reina Semíramis según los informes (ca. 800 aC) fue construido con ladrillos cocidos cubiertos de betún como agente impermeabilizante.

Betún fue utilizado por los antiguos egipcios para embalsamar a las momias. El persa palabra para el asfalto es Moom , que está relacionada con la palabra Inglés momia . Fuente primaria de los egipcios de betún era el Mar Muerto , que los romanos conocían como Palus asfaltitas (asfalto Lago).

Aproximadamente el 40 AD, Dioscórides describió el Mar Muerto material que bitumen Judaicum , y tomó nota de otros lugares de la región en la que se pudo encontrar. El bitumen Sidón se piensa para referirse a materiales que se encuentran en Hasbeya . Plinio se refiere también al betún ser encontrado en Epirus . Era un recurso estratégico valioso, el objeto de la primera conocida batalla por un hidrocarburo de depósitos entre las Seleucids y los Nabateans en 312 antes de Cristo.

En el antiguo Lejano Oriente, betún natural se hirvió lentamente para deshacerse de las mayores fracciones , dejando un termoplástico de material de peso molecular más alto que cuando en capas en los objetos se hizo bastante difícil al enfriar. Esto se utilizó para cubrir objetos que necesitan impermeabilización, tales como vainas y otros artículos. Estatuillas de hogar deidades también fueron arrojados con este tipo de material en Japón , y probablemente también en China, .

En América del Norte , la recuperación arqueológica ha indicado betún a veces se usa para adherir piedra puntas de proyectil a mangos de madera. En Canadá, los aborígenes utilizaron betún que emanaban de las orillas del Athabasca y otros ríos de corteza de abedul impermeables canoas , y también se calientan en braseros para protegerse de los mosquitos en el verano.

continente europeo

En 1553, Pierre Belon describe en su obra Las observaciones que pissasphalto , una mezcla de brea y asfalto, se utilizó en la República de Ragusa (actual Dubrovnik , Croacia ) para tarring de los buques.

Una edición 1838 de Mecánica de la revista cita un uso temprano de asfalto en Francia. Un folleto de 1621, por "un cierto señor de Eyrinys, afirma que había descubierto la existencia (de asfalto) en grandes cantidades en las proximidades de Neufchatel", y que se propone utilizar en una variedad de maneras - "principalmente en la construcción de graneros a prueba de aire, y en la protección, por medio de los arcos, las corrientes de agua en la ciudad de París desde la entrada de suciedad y mugre", que en ese momento hizo que el agua inutilizable. "Él también se explaya en la excelencia de este material para el nivel y terrazas duraderos formando" en palacios, "la idea de formar este tipo de terrazas en las calles no es uno que probablemente cruzar el cerebro de una parisina de esa generación".

Sin embargo, la sustancia fue generalmente se descuida en Francia hasta la revolución de 1830 . En la década de 1830 hubo una oleada de interés, y el asfalto se hizo ampliamente usado "para pavimentos, techos planos, y el revestimiento de cisternas, y en Inglaterra, un cierto uso de ella había sido hecho de la misma para fines similares". Su aumento en Europa fue "un fenómeno repentino", después de depósitos naturales se encontraron "en Francia en Osbann ( Bajo Rin ), el Parc ( Ain ) y el Puy-de-la-Poix ( Puy-de-Dôme )", aunque también se podría hacer artificialmente. Uno de los primeros usos en Francia fue la colocación de cerca de 24.000 yardas cuadradas de Seyssel asfalto en la Plaza de la Concordia en 1835.

Reino Unido

Entre los usos anteriores de betún en el Reino Unido fue para el grabado. De William Salmon Polygraphice (1673) proporciona una receta para el barniz utilizado en el grabado, que consta de tres onzas de cera virgen, dos onzas de masilla , y una onza de asfalto. Por la quinta edición en 1685, se había incluido más recetas asfalto procedentes de otras fuentes.

La primera patente británica para el uso de asfalto era "asphalte patente de Cassell o alquitrán" en 1834. Luego, el 25 de noviembre de 1837, Richard Tappin Claridge patentó el uso de Seyssel asfalto (patente # 7849), para su uso en pavimento asphalte, después de haber visto propia en Francia y Bélgica para visitar con Frederick Walter Simms , quien trabajó con él en la introducción de asfalto a Gran Bretaña. Dr. T. Cordero Phipson escribe que su padre, Samuel Ryland Phipson, un amigo de Claridge, también era "fundamental en la introducción del pavimento asphalte (en 1836)". De hecho, los pavimentos de masilla habían empleado con anterioridad en Vauxhall por un competidor de Claridge, pero sin éxito.

Claridge obtuvo una patente en Escocia el 27 de marzo de 1838, y obtuvo una patente en Irlanda el 23 de abril de 1838. En 1851, las extensiones a la patente de 1837 y para ambos 1838 patentes se buscaron por los administradores de una empresa anteriormente formada por Claridge. Claridge Patente Asphalte Company -formada en 1838 con el propósito de introducir a Gran Bretaña "Asphalte en su estado natural de la mina en Pyrimont Seysell en Francia", - "establecido uno de los primeros pavimentos de asfalto en Whitehall". Los ensayos se realizaron del pavimento en 1838 en la acera en Whitehall, el establo de Knightsbridge cuarteles "y posteriormente en el espacio en la parte inferior de los pasos que conducen desde Waterloo Place St. James Park". "La formación en 1838 de Claridge Patente Asphalte Company (con una distinguida lista de clientes aristocráticos, y Marc y Isambard Brunel , respectivamente, como un administrador e ingeniero de consultoría), dio un enorme impulso al desarrollo de una industria del asfalto británica". "A finales de 1838, al menos otras dos compañías, Robinson y la compañía Bastenne, estaban en la producción", con el asfalto se colocó como la pavimentación de Brighton, Herne Bay, Canterbury, Kensington, el Strand, y una zona de gran pista en Bunhill -row, mientras Whitehall mientras tanto Claridge de pavimentación "continuar (d) en buen orden".

En 1838, hubo una ráfaga de actividad empresarial asfalto que implica, que tenía usos más allá de pavimentación. Por ejemplo, el asfalto también podría ser utilizado para el suelo, antihumedad en los edificios, y para la impermeabilización de varios tipos de piscinas y baños, los cuales también fueron proliferando en el siglo 19. En el mercado de valores de Londres, había varias demandas en cuanto a la exclusividad de la calidad del asfalto de Francia, Alemania e Inglaterra. Y numerosas patentes fueron concedidas en Francia, con un número similar de solicitudes de patentes se les niega en Inglaterra debido a su similitud entre sí. En Inglaterra, "Claridge era el tipo más utilizado en la década de 1840 y 50".

En 1914, la empresa de Claridge entró en una empresa conjunta para producir macadam de alquitrán de ruedas , con materiales fabricados por una compañía subsidiaria llamada Clarmac Carreteras Ltd Dos productos como resultado, a saber Clarmac y Clarphalte , siendo el primero fabricado por Clarmac Carreteras y este último por Asphalte Patente de Claridge Co., aunque Clarmac fue más ampliamente utilizado. Sin embargo, la Primera Guerra Mundial arruinada la Compañía Clarmac, que entró en liquidación en 1915. El fracaso de Clarmac Carreteras Ltd tenía un flujo en efecto a la empresa de Claridge, que era en sí liquidación forzosa, cese de las operaciones en 1917, después de haber invertido una considerable cantidad de fondos en la nueva empresa, tanto en el principio y en un posterior intento de salvar la empresa Clarmac.

Estados Unidos

El primer uso del betún en el Nuevo Mundo fue por los pueblos indígenas. En la costa oeste, ya en el siglo 13, el Tongva , luiseño y Chumash pueblos recogen el betún de origen natural que se filtraba a la superficie por encima de los depósitos de petróleo subyacentes. Los tres grupos utilizan la sustancia como un adhesivo. Se encuentra en muchos artefactos diferentes de herramientas y objetos ceremoniales. Por ejemplo, se utiliza en los traqueteos de adherirse calabazas o caparazones de tortuga a recitar de asas. También fue utilizado en la decoración. Las pequeñas cuentas de concha redondas se fijan a menudo en asfalto para proporcionar las decoraciones. Fue utilizado como sellador en cestas para hacerlos herméticos para transportar agua, posiblemente envenenando los que bebieron el agua. El asfalto se utilizó también para sellar los tablones en canoas de alta mar.

El asfalto se utilizó por primera vez para pavimentar calles en los años 1870. Al principio de origen natural "roca bituminosa" fue utilizado, por ejemplo en las minas de Ritchie en Macfarlan en el condado de Ritchie, Virginia Occidental desde 1852 hasta 1873. En 1876, se utilizó la pavimentación a base de asfalto para pavimentar la Avenida Pennsylvania en Washington DC, a tiempo para la celebración del centenario nacional. En la era tirado por caballos, calles estaban sin asfaltar y se cubren con tierra o grava. Sin embargo, que produce un desgaste desigual, abrió nuevos peligros para los peatones y se dirigió a los baches peligrosos para las bicicletas y los vehículos de motor. Manhattan solo tenía 130.000 caballos en 1900, tirando de tranvías, vagones y vagones, y dejando detrás sus residuos. No eran rápido, y los peatones podían esquivar y revuelven su camino a través de las calles concurridas. Las ciudades pequeñas seguían dependiendo de la tierra y la grava, pero las ciudades más grandes querían mucho mejores calles. Se miraron a los bloques de madera o granito por la década de 1850. En 1890, un tercio de 2000 millas de calles de Chicago se allanó, principalmente con bloques de madera, lo que dio mejor tracción que barro. Revestimiento de ladrillo era un buen compromiso, pero incluso mejor era la pavimentación de asfalto, que era fácil de instalar y de cortar a través para llegar a las alcantarillas. Con Londres y París servir como modelos, Washington colocó 400,000 yardas cuadradas de pavimento asfáltico de 1882; se convirtió en el modelo para Buffalo, Filadelfia y otros lugares. A finales del siglo, las ciudades norteamericanas se jactó 30 millones de yardas cuadradas de pavimento asfáltico, muy por delante de ladrillo. Las calles se convirtieron en más rápido y más peligroso así se instalaron semáforos eléctricos. Carros eléctricos (a las 12 millas por hora) se convirtió en el principal servicio de transporte para los compradores de clase media y trabajadores de oficina hasta que compraron automóviles a partir de 1945 y conmutó de los suburbios más distantes en la privacidad y comodidad en las carreteras de asfalto.

Canadá

Canadá tiene el mayor yacimiento del mundo de bitumen natural en las arenas de alquitrán de Athabasca , Canadá y las primeras naciones a lo largo del río Athabasca se había utilizado durante mucho tiempo para impermeabilizar sus canoas. En 1719, una Cree llamado Wa-Pa-Su trajo una muestra para el comercio a Henry Kelsey de la Compañía de la Bahía de Hudson , que fue el primero registrado Europea para verlo. Sin embargo, no fue hasta 1787 que el comerciante de pieles y explorador Alexander MacKenzie vio las arenas de alquitrán de Athabasca y dijo: "En aproximadamente 24 millas del tenedor (de los ríos Athabasca y Clearwater) son algunas fuentes bituminosos en la que un poste de 20 pies largo puede ser insertado sin la menor resistencia ".

El valor del depósito era evidente desde el principio, pero los medios de extracción de betún no lo era. La ciudad más cercana, Fort McMurray, Alberta , era un pequeño comercio de pieles, otros mercados estaban muy lejos, y los costos de transporte eran demasiado altos para enviar la arena bituminosa prima para la pavimentación. En 1915, Sidney Ells del Poder Federal Minas experimentó con técnicas de separación y se utiliza el producto para pavimentar 600 pies de carretera en Edmonton , Alberta. Otros caminos en Alberta fueron pavimentadas con material extraído de arenas bituminosas, pero en general no era económico. Durante la década de 1920 el Dr. Karl A. Clark del Consejo de Investigación de Alberta patentó un proceso de separación de aceite y agua caliente empresario Robert C. Fitzsimmons construyeron el Bitumount planta de separación de aceite, que entre 1925 y 1958 produjo hasta 300 barriles (50 m 3 ) por día de betún utilizando el método del Dr. Clark. La mayoría de los betún se utilizó para la impermeabilización de cubiertas, pero otros usos incluyen combustibles, aceites de lubricación, tinta de imprenta, medicamentos, pinturas herrumbre y ácido-prueba, techos resistentes al fuego, la pavimentación de calles, charol, y conservantes poste de la cerca. Eventualmente Fitzsimmons se quedó sin dinero y la planta fue adquirida por el gobierno de Alberta. Hoy en día la planta Bitumount es un sitio histórico provincial .

Fotografía y arte

El betún se utilizó en la tecnología fotográfica temprana. En 1826 o 1827, que fue utilizado por el científico francés Joseph Nicéphore Niépce para hacer la fotografía más antigua de la naturaleza . El betún se revistió finamente en un estaño placa que a continuación se expone en una cámara. La exposición a la luz endurece el betún y la hizo insoluble, de modo que cuando se enjuagó posteriormente con un disolvente solamente se mantuvieron las áreas suficientemente ligeros-golpeado. Se requieren muchas horas de exposición de la cámara, por lo que el betún poco prácticas para la fotografía ordinaria, pero a partir de la década de 1850 a 1920 fue de uso común como un fotoprotector en la producción de planchas de impresión para diversos procesos de impresión fotomecánica.

Betún era la némesis de muchos artistas durante el siglo 19. Aunque ampliamente utilizado por un tiempo, que en última instancia resultó inestable para su uso en la pintura al óleo, especialmente cuando se mezcla con los diluyentes más comunes, tales como aceite de linaza, el barniz y trementina. A menos que se diluye a fondo, el betún se solidifica nunca se completa y, con el tiempo corromper a los otros pigmentos con los que entra en contacto. El uso de asfalto como un esmalte para fijar en la sombra o mezclado con otros colores para dar un tono más oscuro resultó en la eventual deterioro de muchas pinturas, por ejemplo las de Delacroix . Tal vez el ejemplo más famoso de la destructividad de betún es Théodore Géricault 's balsa de la medusa (1818-1819), donde su uso de betún hizo que los colores brillantes que degeneran en verdes oscuros y negros y la pintura y el lienzo de hebilla.

El uso moderno

El uso global

La gran mayoría de asfalto refinado se utiliza en la construcción: principalmente como componente de los productos utilizados en la pavimentación y aplicaciones de techado. De acuerdo con los requisitos de la utilización final, el asfalto se produce a la especificación. Esto se logra ya sea mediante el refinado o de mezcla. Se estima que el consumo mundial actual de asfalto es de aproximadamente 102 millones de toneladas por año. Aproximadamente el 85% de todo el asfalto producido se utiliza como el aglutinante en el hormigón de asfalto para carreteras. También se utiliza en otras áreas pavimentadas, tales como pistas de aeropuertos, aparcamientos y aceras. Típicamente, la producción de hormigón de asfalto implica la mezcla de finos y gruesos agregados tales como arena , grava y roca triturada con asfalto, que actúa como el agente de unión. Otros materiales, tales como polímeros reciclados (por ejemplo, de caucho de neumáticos ), pueden ser añadidos al asfalto para modificar sus propiedades de acuerdo con la aplicación para la que el asfalto se pretende, en última instancia.

Otro 10% de la producción mundial de asfalto se utiliza en aplicaciones de techado, donde sus cualidades impermeabilizantes son invaluables. El 5% restante de asfalto se utiliza principalmente para el sellado y fines de aislamiento en una variedad de materiales de construcción, tales como revestimientos de tuberías, respaldo de loseta de alfombra y pintura. El asfalto se aplica en la construcción y el mantenimiento de muchas estructuras, sistemas y componentes, tales como los siguientes:

  • carreteras
  • pistas de aeropuertos
  • Aceras y pasos peatonales
  • Aparcamientos
  • Pistas de carreras
  • Canchas de tenis
  • Techumbre
  • Protección contra la humedad
  • presas
  • Depósito y revestimientos de la piscina
  • Insonorización
  • revestimientos de tuberías
  • recubrimientos de cables
  • pinturas
  • Edificio de impermeabilización
  • Baldosas de impermeabilización subyacente
  • la producción de tinta de periódicos
  • y muchas otras aplicaciones

concreto asfáltico laminado

El mayor uso de asfalto es para la fabricación de hormigón asfáltico de superficies de carretera; esto representa aproximadamente el 85% del asfalto que se consume en los Estados Unidos. Hay alrededor de 4.000 plantas de mezcla de asfalto en los EE.UU. hormigón, y un número similar en Europa.

Asfalto mezclas pavimento de hormigón se componen típicamente de 5% de cemento de asfalto y 95% de agregados (piedra, arena y grava). Debido a su naturaleza altamente viscosa, cemento asfáltico debe ser calentado para que pueda ser mezclado con los agregados en la instalación de mezcla de asfalto. La temperatura requerida varía dependiendo de las características del asfalto y los agregados, pero las tecnologías de calentamiento de la mezcla de asfalto permite a los productores para reducir la temperatura requerida.

El peso de un pavimento de asfalto depende del agregado tipo, el asfalto, y el contenido de vacíos de aire. Un ejemplo promedio en los Estados Unidos es de aproximadamente 112 libras por yarda cuadrada, por pulgada de espesor del pavimento.

Cuando el mantenimiento se realiza sobre pavimentos de asfalto, tales como el fresado para eliminar una superficie desgastada o dañada, el material retirado puede ser devuelto a una instalación para la transformación en nuevas mezclas de pavimento. El asfalto en el material eliminado se puede reactivar y volver a poner para utilizar en nuevas mezclas de pavimento. Con un poco de 95% de las carreteras pavimentadas siendo construido de o cubierto con asfalto, una cantidad sustancial de material de pavimento de asfalto se recupera cada año. De acuerdo con estudios de la industria realizadas anualmente por la Administración Federal de Carreteras y la Asociación Nacional de pavimento de asfalto, más del 99% del asfalto retira cada año a partir de superficies de carretera durante el ensanchamiento y repavimentación de proyectos se reutiliza como parte de pavimentos nuevos, capas de balasto, hombros y terraplenes.

Asfalto pavimento de hormigón se utiliza ampliamente en los aeropuertos de todo el mundo. Debido a la robustez y capacidad de ser reparado rápidamente, que es ampliamente utilizado para pistas de aterrizaje .

asfalto fundido

El asfalto de masilla es un tipo de asfalto que difiere de densa asfalto (graduada hormigón asfáltico ) en que tiene un asfalto más alta ( aglutinante ) de contenido, por lo general alrededor de 7-10% de toda la mezcla de áridos, a diferencia de hormigón asfáltico laminado, que tiene sólo alrededor del 5% de asfalto. Esta sustancia termoplástico es ampliamente utilizado en la industria de la construcción para la impermeabilización de techos planos y llenar el tanque subterráneo. Asfalto fundido se calienta a una temperatura de 210 ° C (410 ° F) y se extiende en capas para formar una barrera impermeable aproximadamente 20 milímetros (0,8 pulgadas) de espesor.

emulsión de asfalto

Una serie de tecnologías permiten el asfalto que se mezcla a temperaturas mucho más bajas. Estos implican la mezcla con disolventes de petróleo para formar "recortes" con reducida punto de fusión o la mezcla con agua para hacer girar el asfalto en una emulsión . Las emulsiones asfálticas contienen hasta un 70% de asfalto y típicamente menos de 1,5% de aditivos químicos. Hay dos tipos principales de emulsiones con diferente afinidad para los agregados, catiónico y aniónico . Las emulsiones asfálticas se utilizan en una amplia variedad de aplicaciones. Tratamiento superficial implica la pulverización de la superficie de la carretera con emulsión de asfalto seguida de una capa de roca triturada, grava o escoria triturada. Sello de mezcla implica la creación de una mezcla de emulsión de asfalto y agregado triturado fino que se extiende sobre la superficie de una carretera. Asfalto-fría mezclada también se puede hacer de emulsión de asfalto para crear pavimentos similares a asfalto en caliente mezclada, varias pulgadas de profundidad, y emulsiones asfálticas también se mezclan en reciclado de asfalto de mezcla en caliente para crear pavimentos de bajo costo.

petróleo crudo sintético

Petróleo crudo sintético, también conocido como crudo sintético, es la salida de una instalación de bitumen mejorador utilizado en relación con la producción de arena de aceite en Canadá. Arenas bituminosas se extraen utilizando enormes (capacidad de 100 ton) palas mecánicas y se cargan en aún mayor (capacidad de 400 ton) camiones de volteo para el movimiento a una instalación de mejoramiento. El proceso utilizado para extraer el bitumen de la arena es un proceso de agua caliente desarrollado originalmente por el Dr. Karl Clark de la Universidad de Alberta durante la década de 1920. Después de la extracción de la arena, el betún se alimenta en un mejorador de bitumen que la convierte en una luz petróleo crudo equivalente. Esta sustancia sintética es suficiente líquido a ser transferido a través de convencionales oleoductos y se puede introducir en las refinerías de petróleo convencionales sin ningún tratamiento adicional. Por 2015 mejoradoras de betún canadienses estaban produciendo más de 1 millón de barriles (160 × 10 3  m 3 ) por día de petróleo crudo sintético, de los cuales 75% se exportó a las refinerías de petróleo en los Estados Unidos.^

En Alberta, cinco de betún mejoradores producen petróleo crudo sintético y una variedad de otros productos: El Suncor Energy upgrader cerca de Fort McMurray, Alberta produce petróleo crudo sintético más el combustible diesel; la Syncrude Canadá , Canadian Natural Resources y Nexen mejoradores cerca de Fort McMurray producen petróleo crudo sintético; y el Shell Scotford Upgrader cerca de Edmonton produce petróleo crudo sintético, más un material de alimentación intermedio para la cerca Shell refinería de petróleo. Un sexto mejorador, en construcción en 2015 cerca de Redwater, Alberta , actualizará la mitad de sus bitumen crudo directamente al combustible diesel, y el resto de la producción se vende como materia prima para las refinerías de petróleo cercanos y plantas petroquímicas.

No actualizado crudo bituminoso

Betún canadiense no difieren sustancialmente de aceites tales como extra-pesado y mexicana venezolana de crudo pesado en la composición química y la verdadera dificultad está moviendo el betún extremadamente viscoso a través de oleoductos a la refinería. Muchas refinerías de petróleo modernos son muy sofisticados y pueden procesar bitumen no acondicionados directamente en productos tales como gasolina, combustible diesel y asfalto refinado sin ningún procesamiento previo. Esto es particularmente común en áreas tales como los EE.UU. costa del Golfo , donde las refinerías fueron diseñados para procesar el petróleo venezolano y mexicano, y en áreas tales como los EE.UU. Medio Oeste , donde se reconstruyeron las refinerías para procesar el petróleo pesado ya que la producción de petróleo ligero nacional disminuyó. Dada la elección, tales refinerías de petróleo pesado por lo general prefieren comprar betún en lugar de aceite sintético, porque el costo es menor, y en algunos casos, ya que prefieren producir más combustible diesel y menos gasolina. En 2015 la producción y las exportaciones de asfalto no acondicionados canadiense superó a la de petróleo crudo sintético a más de 1,3 millones de barriles (210 × 10 3  m 3 ) por día, de los cuales alrededor del 65% fue exportado a los Estados Unidos.^

Debido a la dificultad de mover bitumen crudo a través de tuberías, betún no actualizados generalmente se diluyen con condensado de gas natural en una forma llamada dilbit o con petróleo crudo sintético, llamado synbit . Sin embargo, para cumplir con la competencia internacional, tanto de betún no acondicionados ahora se vende como una mezcla de varios grados de betún, aceite convencional crudo, petróleo crudo sintético, y condensado en un producto de referencia estandarizados tales como Western Canadian Seleccionar . Esto, mezcla de aceites crudos pesados agria está diseñado para tener características uniformes de refinación para competir con los aceites pesados comercializados internacionalmente, como Maya mexicana o árabe Dubai crudo .

matriz de encapsulación de residuos radiactivos

Asfalto se utilizó empezando en la década de 1960 como un hidrófobo de la matriz con el objetivo de encapsular los residuos radiactivos tales como sales de mediano actividad (principalmente soluble nitrato de sodio y sulfato de sodio ) producidos por el reprocesamiento de combustibles nucleares agotados o radiactivos lodos de los estanques de sedimentación. Residuos radiactivos de betún que contiene altamente radiotóxicas emisores alfa elementos transuránicos de plantas de reprocesamiento nuclear se han producido a escala industrial en Francia, Bélgica y Japón, pero este tipo de acondicionamiento de los residuos ha sido abandonado debido a problemas de seguridad operacional (riesgos de incendio, como ocurrió en una planta de asfaltado en Tokai Obras en Japón) y problemas de estabilidad a largo plazo relacionados con su almacenamiento geológico , en formaciones rocosas profundas. Uno de los problemas principales es la hinchazón de asfalto expuesto a la radiación y al agua. Hinchazón de asfalto se induce primero por la radiación debido a la presencia de hidrógeno burbujas de gas generadas por alfa y gamma radiólisis . Un segundo mecanismo es la matriz de hinchamiento cuando los encapsulados higroscópicos sales expuestas al agua o la humedad comienzan a rehidratar y disolver. La alta concentración de sal en la solución de los poros dentro de la matriz de betún es entonces responsable de osmóticas efectos dentro de la matriz de betún. El agua se mueve en la dirección de las sales concentradas, el asfalto que actúa como membrana semi-permeable . Esto también hace que la matriz se hinche. La presión de la hinchazón debido a efecto osmótico bajo volumen constante puede ser tan alta como 200 bar. Si no se gestiona adecuadamente, esta alta presión puede causar fracturas en el campo cerca de una galería de eliminación de residuos de nivel medio de betún. Cuando la matriz de betún, ha sido alterado por la hinchazón, radionucleidos encapsulados son fácilmente lixiviados por el contacto de las aguas subterráneas y se liberan en la geosfera. La alta fuerza iónica de la solución salina concentrada también favorece la migración de los radionucleidos en rocas anfitrionas arcilla. La presencia de nitrato químicamente reactivo también puede afectar a los redox condiciones que prevalecen en la roca huésped mediante el establecimiento de condiciones oxidantes, la prevención de la reducción de los radionúclidos sensibles a redox. Bajo sus valencias más altas, los radionucleidos de elementos tales como el selenio , tecnecio , uranio , neptunio y de plutonio tienen una mayor solubilidad y también a menudo están presentes en agua como no retardada aniones . Esto hace que la eliminación de nivel medio de betún, los residuos muy difícil.

Diferentes tipos de asfalto se han utilizado: betún soplado (en parte oxidan con el oxígeno del aire a alta temperatura después de la destilación, y más difícil) y el betún de destilación directa (más suave). betunes soplado como Mexphalte, con un alto contenido de hidrocarburos saturados, son más fácilmente biodegradada por los microorganismos que bitumen de destilación directa, con un bajo contenido de hidrocarburos saturados y un alto contenido de hidrocarburos aromáticos.

Encapsulación concreto de residuos radiactivos se considera actualmente una alternativa más segura por la industria nuclear y las organizaciones de gestión de residuos.

Otros usos

Tejas para techos representan la mayor parte del consumo de asfalto restante. Otros usos incluyen aerosoles de ganado, tratamientos de cerca-poste, e impermeabilización para tejidos. El asfalto se utiliza para hacer Japón negro , una laca conocida sobre todo para su uso en el hierro y el acero, y también se utiliza en las tintas de pintura y marcadores por algunas empresas de suministro de pintura exterior para aumentar la resistencia a la intemperie y la permanencia de la pintura o tinta, y para hacer que el color más oscuro. Asphalt también se utiliza para sellar algunas baterías alcalinas durante el proceso de fabricación.

Producción

planta de asfalto típica para la fabricación de asfalto

Acerca de 40 millones de toneladas se produjeron en 1984. Se obtiene como el "pesada" (es decir, difícil de destilar) fracción. El material con una temperatura de ebullición mayor que alrededor de 500 ° C se considera asfalto. La destilación al vacío lo separa de los otros componentes en el petróleo crudo (tales como nafta , gasolina y diesel ). El material resultante es típicamente tratado adicionalmente para extraer pequeñas pero valiosas cantidades de lubricantes y para ajustar las propiedades del material para adaptarse a aplicaciones. En una unidad-de asfaltado , el asfalto bruto se trata, ya sea con propano o butano en una supercrítico fase para extraer las moléculas más ligeras, que se separan entonces. El procesamiento adicional es posible por "soplado" el producto: a saber reaccionar con oxígeno . Este paso hace que el producto más duro y más viscosa.

El asfalto se suelen almacenarse y transportarse a temperaturas alrededor de 150 ° C (302 ° F). A veces gasoil o queroseno se mezclan en antes de enviar a mantener la liquidez; a la entrega, estos materiales más ligeros se separan de la mezcla. Esta mezcla es a menudo llamado "material de alimentación de betún", o BFS. Algunos camiones de volteo ruta de escape del motor caliente a través de los tubos en el cuerpo volcado para mantener caliente el material. Los respaldos de los volquetes que transportan el asfalto, así como algunos equipos de manipulación, también se rocían comúnmente con un agente de liberación antes de llenar para ayudar a la liberación. Aceite Diesel ya no se usa como un agente de liberación debido a las preocupaciones ambientales.

Arenas petrolíferas

De origen natural crudo bituminoso impregnados en roca sedimentaria es la materia prima de alimentación principal para la producción de petróleo de " arenas petrolíferas ", actualmente en desarrollo en Alberta, Canadá. Canadá tiene la mayor parte de la oferta mundial de bitumen natural, que abarca 140.000 kilómetros cuadrados (un área mayor que Inglaterra), lo que le da la segunda mayor probadas reservas de petróleo en el mundo. Las arenas de alquitrán de Athabasca son el mayor depósito de betún en Canadá y el único que puede acceder a la minería de superficie , a pesar de los recientes avances tecnológicos han dado lugar a depósitos más profundos convertirse producible por in situ métodos. Debido petróleo aumentos de precios después de 2003 , la producción de asfalto se convirtió en altamente rentable, pero como resultado de la disminución después de 2014 se hizo poco rentable la construcción de nuevas plantas de nuevo. Para el año 2014, la producción de bitumen crudo canadiense promedio de alrededor de 2,3 millones de barriles (370.000 m 3 ) por día y se prevé que aumente a 4,4 millones de barriles (700.000 m 3 ) por día para el año 2020. La cantidad total de bitumen crudo en Alberta que podrían ser extraídos se estima que es alrededor de 310 mil millones de barriles (50 × 10 9  m 3 ), que a una tasa de 4.400.000 barriles por día (700.000 m 3 / d) durarían unos 200 años. ^

Alternativas y bioasphalt

Aunque no competitiva económicamente, asfalto se puede hacer a partir de recursos renovables no basado en petróleo tales como azúcar, melaza y arroz, maíz y patata almidones . Asphalt también se puede hacer de material de desecho por destilación fraccionada de los usados aceite de motor , que a veces está dispuesto de otro modo mediante incineración o vertido en vertederos. El uso de aceite de motor puede causar agrietamiento prematuro en climas más fríos, lo que resulta en las carreteras que necesitan ser repavimentado con más frecuencia.

Ligantes asfálticos no basado en petróleo se pueden hacer de color claro. Carreteras de colores más claros absorben menos calor de la radiación solar, reduciendo su contribución a la isla de calor urbano efecto. Los estacionamientos que utilizan las de asfalto se llaman estacionamientos verdes .

depósitos de Albania

Selenizza es un betún de hidrocarburos sólidos natural que se encuentra en los depósitos nativos en Selenicë , en Albania , la única mina de asfalto Europea todavía en uso. El bitumen se encuentra en la forma de venas, llenando grietas en una dirección más o menos horizontal. El contenido de bitumen varía de 83% a 92% (soluble en disulfuro de carbono), con un valor de penetración de cerca de cero y un punto de reblandecimiento (anillo y bola) alrededor de 120 ° C. La materia insoluble, que consiste principalmente de mineral de sílice, varía de 8% a 17%.

La extracción de betún de Albania tiene una larga historia y se practica de manera organizada por los romanos. Después de siglos de silencio, las primeras menciones del betún albaneses aparecieron sólo en 1868, cuando el francés Coquand publicó la primera descripción geológica de los yacimientos de betún de Albania. En 1875, los derechos de explotación fueron concedidos al gobierno otomano y en 1912, fueron trasladados a la empresa italiana Simsa. Desde 1945, la mina fue explotada por el gobierno de Albania y desde 2001 a la fecha, la gestión pasó a una empresa francesa, que organizó el proceso de minería para la fabricación de betún naturales a escala industrial.

Hoy en día la mina es explotada principalmente en una cantera a cielo abierto, pero algunas de las muchas minas subterráneas (profundas y se extienden por varios kilómetros) siguen siendo viables. Selenizza se produce principalmente en forma granular, después de la fusión de las piezas de betún seleccionados en la mina.

Selenizza se utiliza principalmente como aditivo en el sector de la construcción de carreteras. Se mezcla con el asfalto tradicional para mejorar tanto las propiedades viscoelásticas y la resistencia al envejecimiento. Puede ser mezclado con el asfalto caliente en tanques, pero su forma granular permite que se alimenta en el mezclador o en el anillo de reciclaje de plantas de asfalto normales. Otras aplicaciones típicas incluyen la producción de asfaltos masilla para pavimento, puentes, aparcamientos y vías urbanas, así como aditivos de fluidos de perforación para la industria del petróleo y gas. Selenizza está disponible en polvo o en material granular de diversos tamaños de partícula y se envasa en sacos o en bolsas de polietileno fusibles térmicos.

Una evaluación del ciclo de vida estudio de la selenizza naturales en comparación con el asfalto de petróleo ha demostrado que el impacto ambiental de la selenizza es aproximadamente la mitad del impacto de la carretera de asfalto producido en refinerías de petróleo en términos de emisión de dióxido de carbono.

Ciencias económicas

Aunque asfalto típicamente representa sólo 4 a 5 por ciento (en peso) de la mezcla de pavimento, como aglutinante del pavimento, también es la parte más cara del coste del material de pavimentación de carreteras.

Durante el uso temprano de asfalto en la pavimentación moderna, las refinerías de petróleo lo dieron. Sin embargo, el asfalto es, hoy, un producto muy comercializado. Sus precios se incrementaron sustancialmente en el siglo 21. Un informe del Gobierno estadounidense afirma:

"En 2002, el asfalto se vende por aproximadamente $ 160 por tonelada. A finales de 2006, el costo se ha duplicado a aproximadamente $ 320 por tonelada, y luego casi se duplicó de nuevo en 2012 a aproximadamente $ 610 por tonelada."

El informe indica que un 1 milla "promedio" (1,6 kilómetros) -long, carretera de cuatro carriles incluiría "300 toneladas de asfalto", que, "en el año 2002 habría costado alrededor de $ 48.000. En 2006 esto habría aumentado a $ 96.000 y para el año 2012 a $ 183.000 ... un aumento de alrededor de $ 135.000 cada milla de la carretera en sólo 10 años ".

Salud y seguridad

Las personas pueden estar expuestas a asfalto en el lugar de trabajo por la inhalación de humos o absorción de la piel. El Instituto Nacional para la Seguridad y Salud Ocupacional (NIOSH) ha establecido un límite de exposición recomendada de 5 mg / m 3 durante un período de 15 minutos.

El asfalto es básicamente un material inerte que debe ser calentado o diluido a un punto donde se convierte en viable para la producción de materiales para la pavimentación, techos, y otras aplicaciones. Al examinar los riesgos potenciales para la salud asociados con el asfalto, la Agencia Internacional para la Investigación sobre el Cáncer (IARC) determinó que es los parámetros de aplicación, principalmente la temperatura, que afectan a la exposición ocupacional y el potencial biodisponible cancerígenos peligro / riesgo de las emisiones de asfalto. En particular, temperaturas superiores a 199 ° C (390 ° F), se mostró a producir un mayor riesgo de exposición que cuando el asfalto se calentó a temperaturas más bajas, tales como los utilizados típicamente en la producción de la mezcla de pavimento de asfalto y la colocación. IARC ha clasificado el asfalto como una Clase 2B posible carcinógeno.

Una planta de mezcla de asfalto caliente para el agregado

Ver también

notas

referencias

Fuentes

enlaces externos