În geologie , asfaltii naturali (sau bitumurile naturale ) sunt uleiuri extra-grele cu o consistență foarte vâscoasă până la solidă. Aceste uleiuri ultra-grele provin de la kerogen degradat de căldură și au migrat de la o rocă sursă la o rocă de rezervor mai poroasă. Se găsesc prinși în matrici nisipoase ( nisipuri gudronice ) sau matrice de calcar (asfalt sau calcare bituminoase create ca urmare a comprimării articulare a acestor două materiale în timp de către straturile superioare; calcarul este apoi impregnat în inimă de bitum (aproximativ 12 % bitum) Această rocă este în prezent extrasă sub formă de pulbere care este încorporată în alte formule, din mine sau afloriri de suprafață.
Aproape de suprafață, în contact cu apa și oxigenul pe care îl aduce și prin coloniile bacteriene care se dezvoltă acolo, uleiul suferă o degradare chimică și biochimică lentă, mai rapidă în zonele de aflorimente ale rezervoarelor sau în prezența defecte sau zone de eroziune care ar fi expus o rocă bogată în petrol la condiții care să permită degradarea acesteia. Comparativ cu petrolul, asfaltii conțin mai puțini alcani , au pierdut o parte din ciclani și hidrocarburi aromatice cu greutate moleculară mică. Prin urmare, acestea sunt proporțional mai bogate în rășini și asfaltene . Acestea sunt adesea îmbogățite în sulf , azot și metale grele (inclusiv nichel și vanadiu ) și, prin urmare, o sursă de poluare în caz de combustie.
Ca hidrocarburi, asfaltii sunt prea pastosi pentru a fi extrasi prin tehnici petroliere conventionale. Se folosesc tehnici convenționale de exploatare ( carieră ) sau procese (poluante și costisitoare în energie) care vizează lichefierea hidrocarburilor prin tratament termic (apă fierbinte sau abur supraîncălzit cu substanțe chimice).
În lucrările publice , asfaltul se referă la un amestec de bitum și agregate . Acest material este un „închis” care nu are niciun vid sau puțin, spre deosebire de bitumina acoperită . Asfaltul constituie majoritatea straturilor superioare ale trotuarelor .
Asfaltul (sau bitumul natural ) a fost, prin urmare, cunoscut încă din Antichitate . Bitumul fierbinte (ἀσφάλτῳ θερμῇ, asfalt termic) este folosit pentru sigilarea cărămizilor de teracotă din peretele Babilonului , ne spune Herodot , și este folosit și pentru impermeabilizarea grădinilor suspendate din Babilon . Biblia spune că Noe a folosit-o pentru a-și face arca etanșă (Gen 6,14). Bitumul a fost extras din Marea Moartă , numit atunci „Lacul Asfaltit”, trimis în Egipt pentru îmbălsămarea morților.
Cuvântul asfalt, care își are originea în termenul akkadian „ asfalt ”, a fost adoptat de greci sub forma ἄσφαλτος , asfalt, bitum , pitch sau adjectivul „ aspals ”, care înseamnă „durabil”.
În Franța, depozitele de asfalt au fost exploatate în Alsacia ( Merkwiller-Pechelbronn , literalmente pas fântână) și Chanay (Ain), de la sfârșitul XVIII - lea secol , pentru etanșarea și fortificații de ungere axe de tun. La începutul anilor 1820, asfaltul era folosit ca pavaj pentru trotuarele din Paris și Londra. Dar utilizarea sa s-a răspândit mai ales odată cu dezvoltarea automobilului (primele teste au avut loc în California și Monaco în jurul anului 1900). Asfaltul reduce considerabil uzura șoselelor și, în consecință, praful cauzat de trafic. Un depozit semnificativ, gilsonita, se găsește în Utah , sud-vestul Statelor Unite. Acest asfalt este utilizat la fabricarea vopselelor și a lacurilor .
Ultimul zăcământ (cu rezerve semnificative) care a fost exploatat (până în 2008) în Franța este lângă Nîmes (Gard), dar alte surse au fost exploatate anterior „pentru o perioadă foarte lungă de timp în Savoia, în sudul Jura , în Pyrimont în Chanay și Lovagny , lângă Annecy ” . O altă ipoteză de origine geologică este producția de petrol în anumite roci sursă; din organisme aflate în descompunere anaerobă (de exemplu, necromasa cojilor de cochilii zoogene de calcar. Această teorie este susținută în special de Jaccard pentru urgoniul francez care ar putea fi atât sursa de petrol, cât și rezervorul său de roci, deoarece nu găsește urme de hidrocarburi circulație din alte straturi potențial sursă (cărbune sau altele).
Proprietățile asfaltului sunt utilizate în domeniul hidroizolației în construcții și construcții civile .
Complexul clasic de impermeabilizare din ingineria civilă constă dintr-un strat de 8 mm de asfalt pur (pulbere de asfalt) și bitum numit „șapă” și, în general, așezat pe hârtie perforată pe 15% din suprafața sa, apoi asfalt de porfir de 22 mm (umplutură + nisip + fin) pietriș + bitum). Acest complex este utilizat pentru hidroizolarea podurilor și teraselor de lucrări publice sau construcții de bună calitate. Hârtia permite șapă de etanșare să nu fie integrală cu suportul și, prin urmare, să nu se despartă cu el.
Anterior, acesta consta dintr-un strat de 5 mm de asfalt pur și 15 mm de asfalt cu pietriș, care a fost transformat într-un monostrat de aproximativ 17 mm , pentru hidroizolarea acoperișurilor sau logiilor.
Materialele sunt încălzite și frământate și răspândirea temperaturii, cu ajutorul unei spatule de lemn la jug la 160- 180 ° C și cu un palet (tip float) de lemn pentru șlefuit 220 ° C . Când este răcit, învelișul este neted la atingere și dur, complet etanș și impermeabil. Este acoperit cu un strat de pietriș de 5 până la 8 mm în regiunile supuse unor variații climatice mari. În sud, terasele accesibile sunt placate cu dale peste asfalt. Cu toate acestea, asfaltul este rar utilizat pe terasele accesibile și pe terasele de construcție din cauza prețului ridicat, precum și a importanței resurselor materiale care trebuie puse în aplicare. Este mai potrivit pentru parcări și structuri de suprafață mare.
Numim asfalt porfir un amestec de:
Acest asfalt, care este foarte diferit de hidroizolarea asfaltului , este utilizat pe anumite trotuare (în special în Paris) sau ca asfalt de pavaj. Asfaltul porfir poate fi colorat în masă din motive estetice. Acesta este în special cazul trotuarelor orașului Montpellier (colorat în roșu cu oxid de fier), în sudul Franței. Asfaltul porfir este folosit și ca pavaj industrial. În acest caz, proporția de bitum este redusă prin creșterea temperaturii de aplicare sau se adaugă întăritori pentru a îmbunătăți rezistența la perforare.
Înainte de aplicarea asfaltului în construcții civile , este necesar să se constituie o bază de beton, suficient de rigidă pentru a evita fluajele sau deformările datorate decantării subsolului. Șapă de beton Portland are o grosime de 10-15 cm pe trotuare și până la 25-30 cm în trotuar. Asfaltul (porfir sau sablat) este produs în instalațiile de asfalt. Componentele sunt amestecate într-un frământător fix, bitumul provenind dintr-un rezervor unde este păstrat în mod constant topit (90 până la 110 ° C ). Celelalte componente (nisip, umplutură de calcar, pulbere de asfalt) sunt cântărite și introduse treptat în malaxor. Apoi, asfaltul este transportat la fața locului în mixere mobile instalate pe camioane care își mențin temperatura între 180 și 220 ° C , apoi se întind manual folosind un „palet” din lemn cu grosimea de 2 până la 3 cm . Acesta este transportat din camion la stația de lucru a aplicatorului în roabe prevăzute în acest scop sau în găleți din lemn. În unele cazuri, aplicarea este urmată de sablarea cu un nisip foarte fin, care se face să adere la asfaltul încă fierbinte folosind o marijeanne (un fel de plutitor articulat montat la capătul unui mâner). Asfaltul astfel finisat este mai puțin alunecos iarna. La Paris, bărcile de intrare în garaj sunt marcate cu fiare de călcat care imită un pavaj în formă de diamant numit boucharde, pentru a facilita aderența vehiculului. Anumite asfalturi pentru pavaj industrial sau drumuri parcurse de camioane sunt întărite de o plasă textilă prinsă în masă în timpul aplicării.
Până în 2020, în regiunile foarte urbanizate, originea exactă a unei părți substanțiale a poluanților primari (neidentificat, dar a priori legat de petrol, altul decât cel ars de vehiculele rutiere și cazanele) era încă necunoscută.
Până atunci, producătorii de asfalt și un LCA ( analiza ciclului de viață ) postulau că la temperatura ambiantă, emisiile poluante ale asfaltului erau neglijabile datorită unui proces de fabricație pe care credeau că este capabil să o facă. Reduc foarte mult prezența poluanților volatili. Studiile s-au concentrat asupra efectelor climatului (căldurii) și condițiilor ambientale asupra amestecurilor de asfalt (inclusiv anumite efecte ale radiației solare UV), dar limitate la efectele asupra mecanicii, esteticii și / sau longevității (sau prin simpla măsurare a emisiilor directe de gaze cu efect de seră ) .
Un studiu recent ( Science , septembrie 2020) „sugerează că asfaltul proaspăt este o sursă semnificativă, dar neglijată, de poluare a aerului (compuși organici aromatici (~ 30%) și intermediari / semi-volatili (~ 85%).) Sunt dominante în emisiile care produc împreună un aerosol organic secundar). De fapt, contribuția asfaltului la acest tip de poluare a particulelor ar putea rivaliza sau chiar (în zonele urbane) să o depășească pe cea a mașinilor și camioanelor ” . Asfaltul rutier proaspăt, dar și cel utilizat pentru șindrilele asfaltice și cel al bitumurilor lichide utilizate la hidroizolarea teraselor și acoperișurilor conțin o cantitate mare de compuși organici semi-volatili; poluanți și / sau precursori ai anumitor tipuri de poluare a aerului. În mod surprinzător, conform acestui studiu, la 60 ° C (temperatura atinsă frecvent vara la soare), asfaltul ar putea fi o sursă de poluanți pe termen lung. O dată mai surprinzătoare adusă de același studiu este că căldura nu este singurul factor cauzal; lumina ambientală, chiar moderată, joacă, de asemenea, un rol fotochimic , prin creșterea puternică a emisiilor - „indiferent de temperatură” . Pentru asfaltul rutier, emisiile se înrăutățesc (până la + 300%) la lumina solară moderată. COV-urile, sub efectul luminii, formează astfel aerosoli nocivi, care contribuie în special la poluarea cu ozon troposferic și PM 2.5 . Suprafețele rutiere asfaltate contribuie cel mai mult la poluarea drumurilor și a aerului pe timp cald și însorit ; s-a estimat că doar într-o parte din sudul Californiei, COV-urile care se evaporă din asfalt ar putea genera 1.000 și 2.500 t / an de particule de poluare a aerului, comparativ cu 900 până la 1.400 de tone pentru vehiculele pe benzină și diesel, care pe lângă „substanțele chimice volatile” de la pulverizarea pesticidelor, acoperirilor, adezivilor, agenților de curățare, emisiilor agricole, parfumurilor și produselor de îngrijire personală, care împreună contribuie cu 4.500 până la 9.500 tone de particule pe an ” ). Drew Gentner (inginer de mediu la Universitatea Yale și pilot al acestui studiu) precizează că cifrele de mai sus se referă la emisiile directe ale conductelor de eșapament, dar nu la poluanții secundari, inclusiv ozonul generat de această poluare, ceea ce face ca, în total, vehiculele să polueze mai mult decât asfalt. Acest studiu este primul care leagă asfaltul de poluarea secundară semnificativă, dar nu ne permite încă să știm cât timp asfaltul eliberează astfel COV ... care sunt molecule mari în comparație cu solvenții și COV de dimensiuni mici; această dimensiune mare implică faptul că probabil au nevoie de „mai mult timp pentru a scăpa” .
Această poluare ar putea fi legătura explicativă lipsă pentru poluarea în continuă creștere de către anumiți COV și de ozon suferită de mega-orașe și alte zone urbanizate. Autorii studiului amintesc că, la mijlocul anilor 2010, în lume erau folosite anual aproximativ 122,5 milioane de tone de asfalt.
Acoperirile care absorb, filtrează și decontaminează apa, sau decontaminează aerul sau chiar absorb puternic zgomotul ambiental (asfaltul fonoabsorbant) sunt dezvoltate și testate.
Astfel, orașul Paris, susținut de Europa, testează pe 3 site-uri (ca parte a proiectului " Life - Cool & Low Noise Asphalt ") în 2018 mai multe formulări propuse de Colas (grupurile Bouygues) și Eurovia (grupul Vinci) d ' acoperite împotriva zgomotului și pentru atenuarea insulelor urbane de căldură . Fiecare test ocupă 200 de metri liniari de drum (pentru aproximativ 1.000 de locuitori din arondismentele 15 ( rue Lecourbe și rue Frémicourt ) și arondismentele 8 ( rue de Courcelles ), cu Bruitparif și laboratorul Lied al Universității Denis Diderot. din agregate, bitumuri și o mare parte (15-20%) a golurilor de aer (pori) permițând absorbția undelor sonore . În general, se observă o scădere a performanței acustice de-a lungul anilor. înfundarea porilor cu reziduuri de nămol și abraziune.
Asfaltul este adesea confundat cu: