Att svarta saker på vägarna du vanligtvis kallar asfalt är tekniskt inte. Asfalt är bara limet som håller ihop den sandiga blandningen. georgeclerk/Getty Images När du hör ordet asfalt, du föreställer dig förmodligen den svarta tjäran på vägar och motorvägar, höger? Men det är inte riktigt korrekt.
"Asfalt är vätskan i vägen, "säger J. Richard Willis, Ph.D., vice ordförande för teknik, forskning och teknik vid National Asphalt Pavement Association (NAPA), som har en doktorsexamen i asfaltkonstruktion och konstruktion. "Det är bindemedlet som håller ihop stenarna." Asfalt kommer från råolja, medan tjära kommer från kol.
Asfalt finns också naturligt i jorden, och det finns sjöar där olja från underjorden har stigit till ytan, som La Brea Tar Pits i Los Angeles och Pitch Lake i Trinidad, som är den största naturliga asfaltfyndigheten i världen.
Men det vanligaste sättet som bindemedlet görs idag är genom oljeraffinering. Asfalt är det tyngsta materialet i en fat olja; det är i princip avfallsprodukten.
"Asfalt är den tunga resten som lägger sig till botten, "Säger Willis. Det kan inte användas för energi, så det får nytt liv som de kladdiga grejerna som håller ihop material. Kombinerat med olika mängder och typer av stenar och andra ämnen, det blir så småningom blandningen vi kör på. Vägen är verkligen en asfaltblandning eller bättre kallad "asfaltbeläggning".
La Brea Tar Pits i Los Angeles är ett exempel på där naturlig asfalt bubblar upp från jordens djup. JeremyThompson/Flickr/(CC BY 2.0)
Allt snack om oljeraffinering kan få asfalt att låta som en relativt modern uppfinning, men den första registrerade användningen av asfalt på en väg var i Babylon år 615 f.v.t.; asfalt och bränd tegel användes för att asfaltera en processionsgata under kung Nabopolassars regeringstid, enligt NAPA. Romarna använde den för att täta strukturer som bad och akvedukter. När den engelska upptäckaren Sir Walter Raleigh dök upp vid Pitch Lake i Trinidad 1595, han använde asfalten för att täta sina fartyg.
"Det har använts i andra icke-vägfunktioner genom historien, "Säger Willis. Att använda det som bindemedel på vägar blev vanligare på 1800 -talet. John Loudon McAdam, som byggde den skotska vändan, tillsatt varm tjära för att minska damm och underhåll på vägar. Denna metod förbättrade också körförhållandena.
I USA, bituminösa blandningar (asfaltbetong) dök upp första gången på 1860 -talet, och den första "riktiga asfaltsbeläggningen" lades i Newark 1870 av Edmund J. DeSmedt, en belgier, enligt NAPA. Den modellerades efter en naturlig trottoarväg i Frankrike. DeSmedt banade sedan Washington, DC:s Pennsylvania Avenue med asfalt från Trinidad, ytterligare bevis på dess hållbarhet.
Företagande kemister och uppfinnare ansökte snart patent för olika blandningar av asfaltblandningar, som dök upp under olika namn. När industrin växte, städer började kräva garantier på utförande och material. Fram till början av 1900 -talet, nästan all asfalt kom från naturliga källor, men med lanseringen av den första moderna asfaltanläggningen i East Cambridge, Massachusetts, 1901 och ökningen av bilar, begäran om bättre vägar stärkte asfaltindustrin. År 1907, naturlig asfaltproduktion omkördes av raffinerad petroleumasfalt.
"Folk började kräva bättre transportsätt, "Willis förklarar." Vägarna där människor började använda asfalten för att hålla ihop klipporna höll längre än den konventionella grusvägen som människor var vana vid. "Att köra på en grusväg kontra en som var asfalterad erbjöd en betydligt annorlunda upplevelse. Slutligen , 1956 Federal-Aid Highway Act hjälpte till att omvandla vägarna i USA som fortfarande är gjorda av packad smuts och skapade 48, 876 mil (78, 658 kilometer) Interstate System i USA
Även om det oftast är associerat med vägar, asfalt används för många ändamål, även om vägar står för dess mest omfattande användning. Av de mer än 2,7 miljoner miles (4,3 miljoner kilometer) av asfalterade vägar i USA, 94 procent är belagda med asfalt, enligt NAPA.
Intressant, fastän, allt detta inkluderar en blandning av cirka 95 procent sten, sand och grus, och bara 5 procent asfaltcement. Asfalt används också för parkeringsplatser, flygbanor och banor.
"Asfalt är en riktigt flexibel och mångsidig produkt, "förklarar Willis. Den kan användas för att fiska fiskdammar och vattenmagasin eller för sportändamål som tennisbanor. För ett par år sedan, den valdes som basyta för fältet på Minnesota Vikings stadion i Minneapolis.
Sedan de första dagarna av asfaltproduktion har industrin har fortsatt att förnya nya produkter, blir mer vetenskapliga och strikta, enligt Willis.
"Vi har ändrat vårt sätt att konstruera blandningarna, "säger han." Vi befinner oss i en epok idag där du ser ett gigantiskt skifte i hur industrin och hur stater fungerar. "Med hjälp av avancerade testmetoder, asfaltforskare har siktat på att förbättra prestanda. Innehåller nya material, tillsatser och teknik, de försöker lära sig hur olika recept kommer att fungera i olika temperaturer och klimat.
En stor uppdatering har varit skapandet av varmblandad asfalt (WMA), vilket minskar produktionstemperaturen för asfalt vid en anläggning, vilket minskar energianvändningen och sparar tid i både produktion och vägbeläggning. WMA förbättrar också arbetsförhållandena med lägre exponering för bränsleutsläpp, rök och lukt, enligt U.S. Department of Transportation Federal Highway Administration. WMA är teknik som inte fanns i USA 2002 och nu står för cirka 40 procent av marknaden, säger Willis.
Det översta lagret av vägar "fräsas" var 12:e till 20:e år och ersätts med ett nytt överlägg. Den gamla blandningen återvinns nästan alltid. Famartin/Wikimedia/(CC BY-SA 4.0)
Asfalt är förmodligen inget du tycker är miljövänligt; det kan delvis vara skuld genom sammanslutning eftersom asfalt naturligt anpassas till stora förorenare - som kör bilar och oljeproduktion. Och en del av negativiteten är motiverad:Eftersom asfalt har låg reflektivitet, det har fastställts att det kommer att vara en betydande bidragsgivare till Urban Heat Island (UHI) -effekten, Abbas Mohajerani, Jason Bakaric och Tristan Jeffrey-Bailey skrev i en artikel 2017 i "Journal of Environmental Management." Alla som har suttit i en trafikstockning på en motorväg en varm sommardag kan intyga det.
När det gäller asfaltens bidrag till UHI, Naturvårdsverket säger att konventionella asfaltsbeläggningar kan modifieras med material eller behandlas efter installationen för att höja reflektansen. I årtionden, detta har ibland genomförts på ytor som parkeringsplatser och motorvägar. EPA inkluderar porös asfalt och gummerad asfalt som exempel på genomsläppliga trottoarer.
Asfalt har också fått dåliga betyg för att vara ogenomtränglig, för de gaser som den producerar när den smälts och de ångor den utsätter arbetare för under beläggning och takläggning. Occupational Safety and Health Administration (OSHA) säger att dessa ångor kan leda till huvudvärk, hudutslag, trötthet och till och med hudcancer. Även om OSHAs standarder inte specifikt tar upp asfaltrök, administrationen rekommenderar att kontroll av exponeringen kan göras genom "tekniska kontroller, administrativa åtgärder och personlig skyddsutrustning. "
Och naturligtvis, det finns fortfarande det faktum att asfalt är tillverkat av petroleum. Men asfalt har också positiva ekokvaliteter.
"Vad många inte vet är allt det miljövänliga saker asfaltindustrin faktiskt gör, "Säger Willis. Till att börja med, asfalt är 100 procent återvinningsbart, och ännu viktigare, det blir faktiskt återvunnet. År 2018, 82,2 miljoner ton (74,5 miljoner ton) Reclaimed Asphalt Pavement (RAP) återfördes till nya blandningar. Det betyder att varje asfaltblandning som läggs ner i USA inkluderade cirka 21 procent RAP. Faktiskt, den sammanlagda vikten av alla föremål som människor återvinner årligen i USA - papper, plast och aluminium - uppgick till en bråkdel av (cirka 68 procent) av vikten av RAP asfaltindustrin återvinner årligen.
"Det är bara ett material vi återvinner, "säger Willis." Vi är den mest aktiva återvinningsindustrin i landet. "Det är också en av de största återvinnarna av däckgummi, som används som en modifierare för blandningar i vissa stater. Takbältet återvinns också till nya asfaltblandningar, och branschen undersöker hur plast kan bli en del av diskussionen. "När människor ställer dessa frågor till oss, vi försöker hitta lösningar. "
Mycket teknik och materialvetenskap går åt till att bygga en väg. I dag, asfaltvägar är utformade kring konceptet "evig trottoar, "eller åtminstone för att hålla 40 år eller mer. Rutinunderhåll består i att" fräsa "ytan - ta av den övre tummen eller så - vart 12 till 20 år och ersätta den med ett nytt överlägg. Den övre tummen kan återvinnas, och de periodiska överläggningarna "förbättrar åkvaliteten och bränsleförbrukningen avsevärt för fordon som färdas på dessa vägar, "enligt Asphalt Pavement Alliance.
Tills det är dags för svävande bilar, asfaltvägar kommer sannolikt att hålla sig kvar. Och branschen planerar att fortsätta innovera inom produkt och produktion. Willis beskriver senaste genombrott som autonoma rullar och utrustning, liksom den ökade användningen av virtual reality för träning.
"Jag ser teknik som en stor del av branschens framtid, "säger han. När asfaltsexperter blir bättre på att hantera big data, de kan använda den för produktion och placering för att förbättra effektiviteten i realtid. En dag, han kunde till och med se intelligenta trottoarer med nanosensorer på vägarna som gav feedback om hur trottoaren beter sig och håller. "Våra vägar kommer att bli mycket smartare. Vi har tekniken för att verkligen förbättra upplevelsen för ridpubliken."
Nu är det intressantBoston Logan International Airport har världens första terminal för att vinna ett ledarskap inom energi- och miljödesignackreditering, delvis tack vare sin WMA-asfalterade landningsbana, som sades ge en 2, 000 ton (1, 814 ton) minskning av konstruktionens koldioxidutsläpp.
