آسفالت
یا قیر آسفالت، مادهای سیاه یا قهوهای رنگ است که از نفت خام به دست میآید و حالت آن از مایع چسبناک تا جامد شیشهای متغیر است. این ماده عمدتاً به عنوان چسباننده در بتن آسفالتی استفاده میشود که مخلوطی از آسفالت با سنگدانههای درشت و ریز است و برای سطوح جادهای به کار میرود. نوع طبیعی آن در برخی نقاط جهان مانند دریاچههای قیر طبیعی (مانند دریاچه آسفالت در ترینیداد) یافت میشود، اما بیشتر آسفالت مدرن از پالایش نفت خام تولید میشود.
تاریخچه
تاریخ استفاده از آن به تمدنهای باستانی مانند بابلیها بازمیگردد، جایی که از آن به عنوان مصالح ساختمانی استفاده میشد. در قرن نوزدهم، آسفالت مدرن برای سنگفرش جادهها توسعه یافت. برای مثال، در سال ۱۸۲۴، آسفالت برای اولین بار در پاریس برای جادهسازی استفاده شد. در ایالات متحده، اولین جاده آسفالتی در نیوجرسی در سال ۱۸۷۰ ساخته شد. امروزه، بیش از ۹۴ درصد جادههای آسفالتی در ایالات متحده از آن استفاده میکنند، که نشاندهنده دوام و کارایی آن است.
انواع آسفالت
بر اساس روش تولید و کاربرد به انواع مختلفی تقسیم میشود:
گرم (Hot Mix Asphalt – HMA): رایجترین نوع، که در دمای بالا (۱۵۰-۱۸۰ درجه سانتیگراد) تولید میشود و شامل حدود ۹۵ درصد سنگدانه و ۵ درصد قیر است. برای جادههای پرترافیک مناسب است.
آسفالت گرم مخلوط گرم (Warm Mix Asphalt): با دمای پایینتر تولید میشود تا مصرف انرژی و انتشار گازها را کاهش دهد.
سرد (Cold Mix Asphalt): با استفاده از امولسیون قیر در آب تولید میشود و برای جادههای کمترافیک یا تعمیرات موقت مناسب است. این نوع نیاز به حرارت ندارد و پایداری آن با تبخیر آب افزایش مییابد.
بازیافتی (Recycled Asphalt Pavement – RAP): شامل مواد بازیافتی از جادههای قدیمی، که تا ۵۰ درصد میتواند در مخلوط جدید استفاده شود و به کاهش ضایعات کمک میکند. انواع دیگر شامل آسفالت متخلخل (برای زهکشی بهتر آب) و آسفالت مقاوم به ترک (با افزودنیهای پلیمری) است.
پلیاستر (Polymer Modified Asphalt): این نوع آسفالت با افزودن پلیمرها به قیر تقویت میشود تا دوام و خاصیت انعطافپذیری آن افزایش یابد.
فرآیند تولید
تولید آن در کارخانههای آسفالت انجام میشود که میتواند ثابت یا سیار باشد. فرآیند شامل:
تهیه مواد اولیه: سنگدانهها (شن، ماسه، gravel) خشک و گرم میشوند.
مخلوط کردن: قیر گرم (از پالایش نفت) با سنگدانهها مخلوط میشود.
حمل و پخش: مخلوط داغ به محل منتقل و با ماشینآلات پخش و فشرده میشود. ظرفیت تولید یک کارخانه میتواند تا ۸۰۰ تن در ساعت باشد. در کارخانهها، انتشار گازهایی مانند ترکیبات آلی فرار (VOCs) و ذرات معلق کنترل میشود، اما همچنان تأثیر زیستمحیطی دارد. در بحث آسفالت، VOCs مخفف Volatile Organic Compounds (ترکیبات آلی فرار) است. این ترکیبات، مواد شیمیایی آلی هستند که بهراحتی در دمای معمولی تبخیر شده و بهصورت گاز یا بخار در هوا منتشر میشوند. در فرآیند تولید، حمل، پخش و اجرای آسفالت، VOCs ممکن است از مواد اولیه مانند قیر، حلالها یا افزودنیهای شیمیایی آزاد شوند.
اهمیت VOCs :
تأثیرات زیستمحیطی: انتشار VOCs میتواند به آلودگی هوا و تشکیل مهدود (smog) منجر شود.
سلامت انسان: استنشاق این ترکیبات ممکن است برای کارگران یا افراد نزدیک محل اجرای آسفالت مضر باشد.
مقررات: در بسیاری از کشورها، استانداردهایی برای کاهش انتشار VOCs در پروژههای آسفالت وجود دارد، مانند استفاده از آسفالت گرم با دمای پایینتر یا آسفالت سرد.
منابع VOCs :
قیر: هنگام حرارت دادن قیر در فرآیند تولید آسفالت گرم، VOCs آزاد میشود.
حلالها: در آسفالتهای امولسیونی یا آسفالت سرد، حلالهای مورد استفاده میتوانند VOCs تولید کنند.
افزودنیها: برخی افزودنیهای شیمیایی نیز ممکن است حاوی ترکیبات آلی فرار باشند.
برای کاهش VOCs، روشهایی مانند استفاده از آسفالت بازیافتی، فناوریهای تولید آسفالت با دمای پایین (Warm Mix Asphalt)، یا جایگزینی حلالهای با VOC پایینتر مورد توجه قرار میگیرند.
کاربردهای مدرن
عمدتاً برای جادهها، بزرگراهها، پارکینگها، فرودگاهها و مسیرهای دوچرخه استفاده میشود. بیش از ۶۳ درصد جادههای عمومی ایالات متحده با آسفالت پوشیده شده است. مزایا شامل دوام، مقاومت در برابر بارهای سنگین، سطح صاف و ایمن (کاهش لغزش)، و امکان بازیافت ۱۰۰ درصدی است. در کاربردهای غیرجادهای، از آن برای آببندی پشتبامها، کانالها و مخازن استفاده میشود. آسفالت انعطافپذیر است و میتواند خم شود تا بارها را تحمل کند، بر خلاف بتن که سفتتر است.
تأثیرات زیستمحیطی
آسفالت دوستدار محیط زیست است زیرا طبیعی و قابل بازیافت است، اما تولید آن انرژیبر است و گازهای گلخانهای منتشر میکند. کارخانهها VOCs، ذرات معلق و گازهای سمی تولید میکنند که میتواند سلامت انسان و محیط را تحت تأثیر قرار دهد. با این حال، روشهای مدرن مانند استفاده از مواد بازیافتی و آسفالت گرم مخلوط، انتشار را کاهش میدهد. آسفالت متخلخل به زهکشی آب کمک میکند و از سیلاب جلوگیری میکند. انجمن ملی آسفالت (NAPA) بر پایداری تأکید دارد و برنامههایی برای کاهش تأثیرات زیستمحیطی اجرا میکند.