Ce truc noir sur les routes que vous appelez communément l'asphalte ne l'est techniquement pas. L'asphalte n'est que la colle qui maintient le mélange sableux ensemble. Georges/Getty Images Quand tu entends le mot asphalte, vous imaginez probablement les trucs de goudron noir sur les routes et les autoroutes, droit? Mais ce n'est pas tout à fait correct.
"L'asphalte est le liquide qui est dans la route, " dit J. Richard Willis, Doctorat., vice-président de l'ingénierie, recherche et technologie à la National Asphalt Pavement Association (NAPA), qui a un doctorat en conception et construction d'asphalte. "C'est l'agent liant qui maintient les roches ensemble." L'asphalte provient du pétrole brut, tandis que le goudron provient du charbon.
L'asphalte se trouve aussi naturellement dans la terre, et il y a des lacs où le pétrole du sous-sol a remonté à la surface, comme les La Brea Tar Pits à Los Angeles et Pitch Lake à Trinidad, qui est le plus grand gisement naturel d'asphalte au monde.
Mais la façon la plus courante de fabriquer le liant aujourd'hui est le processus de raffinage du pétrole. L'asphalte est le matériau le plus lourd dans un baril de pétrole; c'est essentiellement le déchet.
"L'asphalte est le résidu lourd qui se dépose au fond, " Willis dit. Il ne peut pas être utilisé pour l'énergie, il prend donc une nouvelle vie en tant que substance collante qui maintient les matériaux ensemble. Combiné avec diverses quantités et types de roches et d'autres substances, il finit par devenir le mélange sur lequel nous roulons. La route est vraiment un mélange d'asphalte ou mieux appelé « chaussée d'asphalte ».
Les fosses de goudron de La Brea à Los Angeles sont un exemple d'endroit où l'asphalte naturel jaillit des profondeurs de la terre. Jeremy Thompson/Flickr/(CC BY 2.0)
Tous les discours sur le raffinage du pétrole peuvent donner l'impression que l'asphalte est une invention relativement moderne, mais la première utilisation enregistrée d'asphalte dans une route était à Babylone en 615 avant notre ère; l'asphalte et la brique brûlée ont été utilisés pour paver une rue de procession sous le règne du roi Nabopolassar, selon le NAPA. Les Romains l'utilisaient pour sceller des structures comme des bains et des aqueducs. Lorsque l'explorateur anglais Sir Walter Raleigh est arrivé à Pitch Lake à Trinidad en 1595, il a utilisé l'asphalte pour calfeutrer ses navires.
"Il a été utilisé dans d'autres fonctions non routières à travers l'histoire, " dit Willis. L'utiliser comme liant dans les routes est devenu plus courant dans les années 1800. John Loudon McAdam, qui a construit l'autoroute écossaise, Ajout de goudron chaud pour réduire la poussière et l'entretien des routes. Cette méthode a également amélioré les conditions de conduite.
Aux Etats-Unis, les mélanges bitumineux (béton bitumineux) sont apparus pour la première fois dans les années 1860, et la première "vraie chaussée d'asphalte" a été posée à Newark en 1870 par Edmund J. DeSmedt, un Belge, selon NAPA. Il a été calqué sur une autoroute à chaussée naturelle en France. DeSmedt a ensuite pavé Washington, Pennsylvania Avenue de D.C. avec de l'asphalte de Trinidad, preuve supplémentaire de sa durabilité.
Des chimistes et des inventeurs entreprenants ont rapidement déposé des brevets pour différents mélanges d'enrobés bitumineux, qui est apparu sous une variété de noms. Au fur et à mesure que l'industrie se développait, les villes ont commencé à exiger des garanties sur la fabrication et les matériaux. Jusqu'au début des années 1900, presque tout l'asphalte provient de sources naturelles, mais avec le lancement de la première installation d'asphalte moderne à East Cambridge, Massachusetts, en 1901 et l'augmentation des automobiles, les demandes pour de meilleures routes ont revigoré l'industrie de l'asphalte. En 1907, la production d'asphalte naturel a été dépassée par l'asphalte de pétrole raffiné.
« Les gens ont commencé à exiger de meilleurs modes de transport, " explique Willis. " Les routes où les gens ont commencé à utiliser l'asphalte pour maintenir les roches ensemble ont tenu plus longtemps que le chemin de terre conventionnel auquel les gens étaient habitués. " Conduire sur une route de gravier par rapport à une route pavée offrait une expérience très différente. Enfin. , le Federal-Aid Highway Act de 1956 a contribué à transformer les routes des États-Unis encore faites de terre battue et a créé le 48, 876 milles (78, 658 kilomètres) Interstate System aux États-Unis
Bien qu'il soit le plus souvent associé aux routes, l'asphalte est utilisé à de nombreuses fins, bien que les routes représentent son utilisation la plus étendue. Sur les plus de 2,7 millions de miles (4,3 millions de kilomètres) de routes pavées aux États-Unis, 94 pour cent sont revêtus d'asphalte, selon NAPA.
De façon intéressante, bien que, tout cela comprend un mélange d'environ 95 pour cent de pierre, sable et gravier, et seulement 5 pour cent de ciment asphaltique. L'asphalte est également utilisé pour les parkings, pistes d'aéroport et hippodromes.
"L'asphalte est un produit vraiment flexible et polyvalent, " explique Willis. Il peut être utilisé pour recouvrir des étangs à poissons et des réservoirs d'eau ou à des fins sportives comme des courts de tennis. Il y a quelques années, il a été choisi comme surface de base pour le terrain du stade des Vikings du Minnesota à Minneapolis.
Depuis les premiers jours de la production d'asphalte, l'industrie a continué à innover de nouveaux produits, devenir plus scientifique et rigoureux, selon Willis.
"Nous avons changé la façon dont nous concevons les mixages, " dit-il. " Nous sommes aujourd'hui à une époque où vous assistez à un énorme changement dans la façon dont l'industrie et la façon dont les États fonctionnent. " En utilisant des méthodes de test avancées, les chercheurs sur l'asphalte ont cherché à améliorer les performances. Incorporer de nouveaux matériaux, additifs et technologies, ils cherchent à savoir comment diverses recettes se comporteront dans des températures et des climats différents.
Une mise à jour majeure a été la création d'asphalte tiède (WMA), qui réduit la température de production d'asphalte dans une usine, réduisant ainsi la consommation d'énergie et économisant du temps à la fois dans la production et le revêtement des routes. WMA améliore également les conditions de travail avec une exposition réduite aux émissions de carburant, fumées et odeurs, selon la Federal Highway Administration du Département des transports des États-Unis. WMA est une technologie qui n'existait pas aux États-Unis en 2002 et représente maintenant environ 40 pour cent du marché, dit Willis.
La couche supérieure des routes est généralement « fraisée » tous les 12 à 20 ans et remplacée par un nouveau revêtement. L'ancien mélange est presque toujours recyclé. Famartin/Wikimedia/(CC BY-SA 4.0)
L'asphalte n'est probablement pas quelque chose que vous considérez comme respectueux de l'environnement; il pourrait s'agir en partie de culpabilité par association, car l'asphalte est naturellement aligné sur les principaux pollueurs - la conduite d'automobiles et la production de pétrole. Et une partie de la négativité est justifiée : faible il a été déterminé qu'il contribue de manière significative à l'effet d'îlot de chaleur urbain (ICU), Abbas Mohajerani, Jason Bakaric et Tristan Jeffrey-Bailey ont écrit dans un article de 2017 dans le "Journal of Environmental Management". Quiconque s'est assis dans un embouteillage par une chaude journée d'été peut en témoigner.
En ce qui concerne les contributions de l'asphalte à l'UHI, l'Environmental Protection Agency déclare que les revêtements d'asphalte conventionnels peuvent être modifiés avec des matériaux ou traités après l'installation pour augmenter la réflectance. Depuis des décennies, cela a parfois été mis en œuvre sur des surfaces comme les parkings et les autoroutes. L'EPA inclut l'asphalte poreux et l'asphalte caoutchouté comme exemples de chaussées perméables.
L'asphalte a également obtenu de mauvaises notes pour son imperméabilité, pour les gaz qu'il produit lors de sa fusion et les fumées auxquelles il expose les travailleurs lors du pavage et de la toiture. L'Occupational Safety and Health Administration (OSHA) affirme que ces fumées peuvent provoquer des maux de tête, démangeaison de la peau, fatigue et même cancer de la peau. Bien que les normes de l'OSHA ne traitent pas spécifiquement des vapeurs d'asphalte, l'administration recommande que le contrôle de l'exposition puisse se faire par des « contrôles techniques, mesures administratives et équipements de protection individuelle."
Et bien sûr, il y a toujours le fait que l'asphalte est fabriqué à partir de pétrole. Mais l'asphalte a aussi des qualités écologiques positives.
"Ce que beaucoup de gens ne savent pas, c'est toutes les choses écologiques que l'industrie de l'asphalte fait réellement, " Willis dit. Pour commencer, l'asphalte est 100 pour cent recyclable, et plus important, il est effectivement recyclé. En 2018, 82,2 millions de tonnes (74,5 millions de tonnes métriques) de Reclaimed Asphalt Pavement (RAP) ont été remis dans de nouveaux mélanges. Cela signifie que chaque mélange d'asphalte mis en place aux États-Unis comprenait environ 21% de RAP. En réalité, le poids combiné de tous les articles que les gens recyclent chaque année aux États-Unis - papier, le plastique et l'aluminium - totalisaient une fraction (environ 68 pour cent) du poids de RAP que l'industrie de l'asphalte recycle chaque année.
"C'est juste un matériau que nous recyclons, " dit Willis. " Nous sommes l'industrie de recyclage la plus active du pays. " C'est aussi l'un des plus grands recycleurs de caoutchouc pour pneus, qui est utilisé comme modificateur pour les mélanges dans certains états. Les bardeaux de toiture sont également recyclés en nouveaux mélanges d'asphalte, et l'industrie examine comment le plastique pourrait faire partie de la discussion. « Quand les gens nous posent ces questions, nous essayons de trouver des solutions."
La construction d'une route nécessite beaucoup d'ingénierie et de science des matériaux. Aujourd'hui, les routes asphaltées sont conçues autour du concept de « chaussée perpétuelle, " ou au moins pour durer 40 ans ou plus. L'entretien de routine consiste à " fraiser " la surface - en enlevant le pouce supérieur environ - tous les 12 à 20 ans et en le remplaçant par un nouveau revêtement. Ce pouce supérieur peut être recyclé, et les superpositions périodiques "améliorent considérablement la qualité de roulement et la consommation de carburant des véhicules circulant sur ces routes, " selon l'Asphalt Pavement Alliance.
Jusqu'à ce qu'il soit temps pour les voitures en vol stationnaire, les routes asphaltées sont susceptibles de rester. Et l'industrie prévoit de continuer à innover en matière de produits et de production. Willis décrit les avancées récentes telles que les rouleaux et équipements autonomes, ainsi que l'utilisation accrue de la réalité virtuelle pour la formation.
"Je considère la technologie comme une grande partie de l'avenir de l'industrie, " dit-il. Alors que les experts de l'asphalte s'améliorent dans la gestion des données volumineuses, ils peuvent l'utiliser pour la production et le placement afin d'améliorer l'efficacité en temps réel. Un jour, il a même pu voir des chaussées intelligentes avec des nano-capteurs dans les routes fournissant des informations sur le comportement et la durabilité de la chaussée. "Nos routes vont devenir beaucoup plus intelligentes. Nous avons la technologie pour vraiment améliorer l'expérience du public cycliste."
Maintenant c'est intéressantL'aéroport international de Boston Logan possède le premier terminal au monde à obtenir une accréditation Leadership in Energy and Environmental Design, grâce en partie à sa piste pavée WMA, qui a été dit pour fournir un 2, 000 tonnes (1, 814 tonnes métriques) de réduction des émissions de carbone de la construction.
