Lorsque vous entendez le mot asphalte, vous imaginez probablement le goudron noir sur les routes et les autoroutes, n'est-ce pas ? Mais ce n'est pas tout à fait exact.
"L'asphalte est le liquide qui se trouve dans la route", déclare J. Richard Willis, Ph.D., vice-président de l'ingénierie, de la recherche et de la technologie à la National Asphalt Pavement Association (NAPA), titulaire d'un doctorat en conception et construction d'asphalte. . "C'est l'agent liant qui maintient les roches ensemble."
Alors, de quoi est fait l'asphalte ? L'asphalte provient du pétrole brut, tandis que le goudron provient du charbon.
ContenuL'asphalte se trouve également naturellement dans la terre, et il existe des lacs où le pétrole souterrain est remonté à la surface, comme les fosses de goudron de La Brea à Los Angeles et le lac Pitch à Trinidad, qui est le plus grand gisement naturel d'asphalte du pays. monde.
Mais la manière 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; il s'agit essentiellement de déchets.
"L'asphalte est un résidu lourd qui se dépose au fond", explique Willis. Il ne peut pas être utilisé comme source d’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 conduisons. La route est en réalité un mélange d'asphalte ou mieux appelé "chaussée asphaltée".
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 de l’asphalte sur une route a eu lieu à Babylone en 615 avant notre ère; de l'asphalte et des briques brûlées ont été utilisés pour paver une rue de procession sous le règne du roi Nabopolassar, selon la NAPA. Les Romains l’utilisaient pour sceller des structures comme les bains et les aqueducs. Lorsque l'explorateur anglais Sir Walter Raleigh arriva au lac Pitch à Trinidad en 1595, il utilisa l'asphalte pour calfeutrer ses navires.
"Il a été utilisé dans d'autres fonctions non routières tout au long de l'histoire", explique Willis. Son utilisation comme liant sur les routes est devenue plus courante au XIXe siècle. John Loudon McAdam, qui a construit l'autoroute écossaise, a ajouté du goudron chaud pour réduire la poussière et l'entretien des routes. Cette méthode a également amélioré les conditions de conduite.
Aux États-Unis, les mélanges bitumineux (béton bitumineux) sont apparus pour la première fois dans les années 1860, et le premier « véritable revêtement en asphalte » a été posé à Newark en 1870 par Edmund J. DeSmedt, un Belge, selon la NAPA. Elle a été calquée sur une autoroute à chaussée naturelle en France. DeSmedt a ensuite pavé Pennsylvania Avenue à Washington, D.C. avec de l'asphalte provenant de Trinidad, prouvant ainsi sa durabilité.
Des chimistes et des inventeurs entreprenants ont rapidement déposé des brevets pour différents mélanges de mélanges pour revêtements asphaltiques, qui apparaissaient sous divers noms. 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 provenait de sources naturelles, mais avec le lancement de la première usine d'asphalte moderne à East Cambridge, dans le Massachusetts, en 1901 et l'augmentation du nombre d'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 sur lesquelles les gens ont commencé à utiliser l'asphalte pour maintenir les roches ensemble ont résisté plus longtemps que les chemins de terre conventionnels auxquels les gens étaient habitués." Conduire sur une route de gravier plutôt que sur 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 réseau inter-États américain de 48 876 milles (78 658 kilomètres).
Bien qu'il soit le plus souvent associé aux routes, l'asphalte est utilisé à de nombreuses fins, même si les routes représentent son utilisation la plus étendue. Selon la NAPA, sur plus de 4,3 millions de kilomètres de routes pavées aux États-Unis, 94 % sont recouvertes d'asphalte.
Il est intéressant de noter que tout cela comprend un mélange d’environ 95 pour cent de pierre, de sable et de gravier, et seulement 5 pour cent de ciment asphaltique. L'asphalte est également utilisé pour les parkings, les pistes d'aéroport et les hippodromes.
"L'asphalte est un produit vraiment flexible et polyvalent", explique Willis. Il peut être utilisé pour recouvrir les étangs à poissons et les réservoirs d’eau ou à des fins sportives comme les courts de tennis. Il y a quelques années, il a été choisi comme surface de base pour le terrain du stade des Minnesota Vikings à Minneapolis.
Depuis les débuts de la production d'asphalte, l'industrie a continué à innover avec de nouveaux produits, devenant plus scientifiques et plus rigoureux, selon Willis.
"Nous avons changé la façon dont nous concevons les mixages", dit-il. "Nous sommes aujourd'hui à une époque où l'on assiste à un changement géant dans la façon dont l'industrie et le fonctionnement des États." En utilisant des méthodes d’essai avancées, les chercheurs sur l’asphalte ont cherché à améliorer les performances. En intégrant de nouveaux matériaux, additifs et technologies, ils cherchent à apprendre comment différentes recettes fonctionneront dans différentes températures et climats.
Une mise à jour majeure a été la création d'asphalte tiède (WMA), qui réduit la température de production de l'asphalte dans une usine, réduisant ainsi la consommation d'énergie et permettant de gagner du temps dans la production et le revêtement des routes. WMA améliore également les conditions de travail en réduisant l'exposition aux émissions de carburant, aux fumées et aux odeurs, selon la Federal Highway Administration du Département américain des transports.
Asphalte mélangé à chaud vs asphalte mélangé tièdeL'asphalte mélangé à chaud (HMA) est produit à des températures élevées, ce qui le rend durable et résistant aux intempéries, mais sa consommation d'énergie et ses émissions de gaz à effet de serre sont plus élevées. L'asphalte tiède (WMA), quant à lui, est fabriqué à des températures plus basses à l'aide d'additifs spéciaux, ce qui réduit son impact environnemental. Cependant, le WMA peut ne pas fonctionner aussi bien que le HMA dans des conditions météorologiques extrêmes.
L'asphalte n'est probablement pas quelque chose que vous considérez comme respectueux de l'environnement ; il pourrait s’agir en partie d’une culpabilité par association, car l’asphalte est naturellement lié aux principaux pollueurs – automobiles et production pétrolière. Et une partie de la négativité est justifiée :parce que l'asphalte a une faible réflectivité, il a été déterminé qu'il contribue de manière significative à l'effet d'îlot de chaleur urbain (UHI), ont écrit Abbas Mohajerani, Jason Bakaric et Tristan Jeffrey-Bailey dans un article de 2017 dans le "Journal de gestion environnementale." Quiconque s'est retrouvé coincé 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 telles que 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 en raison de son imperméabilité, des gaz qu'il produit lorsqu'il fond et des fumées auxquelles il expose les travailleurs lors du pavage des routes et des toitures. L'Occupational Safety and Health Administration (OSHA) affirme que ces fumées peuvent entraîner des maux de tête, des éruptions cutanées, de la fatigue et même un 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, des mesures administratives et des 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 présente également des qualités écologiques positives.
« Ce que beaucoup de gens ignorent, c'est tout ce que fait réellement l'industrie de l'asphalte en matière de respect de l'environnement », explique Willis. Pour commencer, l’asphalte peut être recyclable à 100 % et, plus important encore, il est effectivement recyclé. En 2018, 82,2 millions de tonnes (74,5 millions de tonnes métriques) de chaussées en asphalte récupéré (RAP) ont été réutilisées dans de nouveaux enrobés. Cela signifie que chaque mélange d'asphalte déposé aux États-Unis contenait environ 21 % de RAP. En fait, le poids combiné de tous les articles recyclés chaque année aux États-Unis – papier, plastique et aluminium – ne représente qu'une fraction (environ 68 %) du poids de RAP que l'industrie de l'asphalte recycle chaque année.
"Ce n'est qu'un des matériaux que nous recyclons", explique Willis. "Nous sommes l'industrie du recyclage la plus active du pays." C'est également l'un des plus grands recycleurs de caoutchouc pour pneus, qui est utilisé comme modificateur de mélanges dans certains États. Les bardeaux de toiture sont également recyclés en nouveaux mélanges d'asphalte, et l'industrie étudie la manière dont le plastique pourrait faire partie du débat. "Lorsque 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 du moins pour durer 40 ans ou plus. L'entretien de routine consiste à « fraiser » la surface d'asphalte — en enlevant environ le pouce supérieur — tous les 12 à 20 ans et à la remplacer par une nouvelle couche de recouvrement. 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.
En attendant l'heure des voitures volantes, les routes asphaltées risquent 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 les équipements autonomes, ainsi que l'utilisation accrue de la réalité virtuelle pour la formation.
« Je considère la technologie comme un élément important de l'avenir de l'industrie », dit-il. À mesure que les experts en asphalte s’améliorent dans la gestion du Big Data, ils peuvent les utiliser pour la production et le placement afin d’améliorer l’efficacité en temps réel. Un jour, il a même pu voir des trottoirs intelligents équipés de nano-capteurs sur les routes, fournissant des informations sur le comportement et la durée de vie du revêtement. "Nos routes vont devenir beaucoup plus intelligentes. Nous disposons de la technologie pour vraiment améliorer l'expérience du public."
Maintenant, c'est intéressant
L'aéroport international de Boston Logan possède le premier terminal au monde à obtenir une accréditation Leadership in Energy and Environmental Design, en partie grâce à sa piste pavée WMA, qui permettrait une réduction de 2 000 tonnes (1 814 tonnes métriques) des émissions de carbone de la construction.
