Živice je materiál přítomen přirozeně v prostředí, nebo které mohou být průmyslově vyráběny po destilaci některých ropných surové ropy. Je složen ze směsi uhlovodíků , může být v kapalném nebo pevném stavu a má nahnědlou až načernalou barvu. Asfalt je horký zkapalnitelný a ulpívá na podkladech, na které se nanáší. Má určitý počet fyzikálně-chemických vlastností, které může člověk využívat již od pravěku . Obecně řečeno, často je zaměňována za smolu , uhelný dehet nebo silniční asfalt, jehož je pouze jednou složkou.
První důkazy o jeho použití sahají do pravěku, kdy bylo používáno jako lepidlo v litickém průmyslu ( Umm el-Tlel , lokalita umístěná ve střední Sýrii a datovaná do středního paleolitu). Od neolitu se jeho použití diverzifikovalo, zejména na Blízkém a Středním východě, a jeho techniky byly obohaceny. Používal se jako hydroizolační prostředek pro koše a poté pro keramiku, těsnění pro říční nebo námořní čluny, stavební maltu, jako barvu a jako lék na různé nemoci v medicíně.
Techniky používané v dnešní době spadají do moderní vědy a nevracejí se zpět před XVIII. Stoletím ; První umělé živice pracovních míst jsou datovány mezitím doprostřed XIX th století.
Bitumeny jsou směsi vysokomolekulárních uhlovodíků, které mohou patřit do následujících tří skupin:
Olefinická skupina se nachází v určitých popraskaných bitumenech.
Použití velkého přebytku lehkého uhlovodíku jako selektivního rozpouštědla umožňuje rozdělit bitumen na dvě části:
Mezi malteny a asfalteny není diskontinuita, frakcionace se získává v závislosti na použitém rozpouštědle. Ropný ether se již dlouho používá , nyní je nahrazen normálním heptanem .
Je vidět, že slady se chovají jako dokonale viskózní tekutina (newtonská tekutina). Přítomnost asfaltenů dává bitumenům vlastnosti charakteristické pro koloidní stav .
Asfalteny mají tendenci absorbovat těžší aromatickou frakci maltenů a vytvářejí tak složité krvinky - micely - které jsou suspendovány v kontinuální fázi tvořené nízkomolekulárními malteny.
Pokud malteny obsahují dostatek aromátů pro nasycení absorpčních sil asfaltenů, jsou micely uprostřed disperzní fáze zcela mobilní: jsou peptizovány. Koloidní roztok je pak ve stavu sol .
Pokud není dostatek aromatických látek, micely se navzájem přitahují, stávají se méně pohyblivými a vytvářejí síť uprostřed intermicelulární fáze. Tato struktura, která dává bitumenovým elastickým vlastnostem, se označuje jako gel .
Fyzikální a chemické vlastnosti bitumenu z něj učinily materiál prvořadého významu.
Má velkou aglomerační sílu, protože přilne k nejběžnějším materiálům: kámen, beton, dřevo, kov, sklo.
Je to vynikající tepelný a elektrický izolátor.
Je lehký, tažný a pružný. Z mechanického hlediska se chová jako plastový nebo elastický materiál.
Je nerozpustný ve vodě, ale lze jej získat v roztocích v mnoha organických rozpouštědlech. Je prakticky inertní vzhledem k většině obvyklých chemických látek.
Jeho neobvyklé vlastnosti a složitost jeho složení nejprve vedly k zavedení empirických testů určených k identifikaci různých získaných odrůd, ale důležitost a rozmanitost aplikací, které jsou z nich vyrobeny, pak vedly producenty a uživatele ke studii podrobněji.
Moderní vyšetřovací prostředky umožnily analyzovat vliv složení na fyzikální vlastnosti a zaměřit se tak na vlastnosti, které lépe vyhovují potřebám uživatelů. Studium viskoelastických vlastností umožnilo pochopit význam dosud používaných empirických testů a uvést je do souvislosti se základními pojmy. Rovněž umožňoval výpočet mechanického chování bitumenů stejným způsobem jako u jiných stavebních materiálů, jako je beton nebo kovy.
Bitumen existuje ve svém přirozeném stavu ve formě zbytku ze starých ropných ložisek, jejichž nejlehčí prvky byly v průběhu času odstraněny jakousi přirozenou destilací, přičemž lehké prvky jsou při teplotě místnosti velmi těkavé. Otevřený odlitek z ložisek, které se jeví jako skutečná jezera zvaná bitumenové jámy , se bitumen může také objevit ve formě švů v podloží. Nejznámější z těchto přírodních bitumenů je bitumen Trinidad, který pochází z prvního typu ložiska.
Světová produkce je velmi nízká, protože nepřesahuje 200 000 t .
Přírodní bitumeny se sotva používají jinak než jako přísady pro určitá specifická použití, s přihlédnutím k jejich specifickým vlastnostem (schopnost zbarvení, stabilizační účinek na tmelové asfalty atd. ).
- Surový asfalt získaný z ropy
Bitumen Surový je těžká surová pocházející z Venezuely (Boscan, Bachaquero, Lagunillas a Tia Juana) a na Středním východě (Safaniya (arabsky nebo těžký) a Kuvajt ).
Mezi tyto bitumeny patří normalizované čisté bitumeny (standard NF EN 12591 ) a speciální bitumeny rozdělené na „tvrdé“ bitumeny (NF EN 13924) a bitumeny se zlepšenou citlivostí.
- Omezený bitumen je bitumen, jehož viskozita byla snížena přidáním poměrně těkavého ředidla (například ropa nebo petrolej).
- Tavený bitumen je bitumen, jehož viskozita byla snížena přidáním tavicího oleje.
Bitumeny jsou klasifikovány podle kvalifikačního testu. Čisté bitumeny a bitumeny pro tvrdé silnice se klasifikují pomocí testu propustnosti jehly , průmyslové tvrdé bitumeny a oxidované bitumeny pomocí testu bodu měknutí kuliček a kroužků , redukční bitumeny a bitumeny taví podle jejich pseudoviskozity měřené viskozimetrem.
Oblasti použití se v jednotlivých zemích liší. V Evropě je klasifikace následující (data referenčních norem jsou data přijetí evropské normy Francií):
Asfaltový typ | Standard | Povaha kvalifikační zkoušky | poznámka | Třídy |
---|---|---|---|---|
Čisté bitumeny | NF EN 12591 | Penetrace jehly při 25 ° C | 9 | 20-30; 30-45; 35-50; 40-60; 50-70; 70-100; 100-150; 160-220; 250-330 |
Penetrace jehly při 15 ° C | 4 | 250/330; 330/430; 500/650; 650/900 | ||
Kinematická viskozita při 60 ° C | 4 | V1500; V3000; V6000; V12000 | ||
Tvrdý asfalt | NF EN 13924 | Penetrace jehly při 25 ° C | 2 | 10/20; 15/25. |
Tvrdé průmyslové bitumeny | NF EN 13305 | Bod měknutí kuličky a kroužku | 5 | H80 / 90; H85 / 95; H90 / 100; H100 / 110; H155 / 165. |
Oxidované bitumeny | NF EN 13304 | Bod měknutí kuličky a kroužku | 8 | 85/25; 85/40; 95/25; 95/35; 100/40; 105/35; 110/30; 115/15. |
Omezené bitumeny | XP T 65-002 | Pseudoviskozita při 25 ° C | 5 | 0–1; 10–15; 150–250; 400–600; 800–1 400. |
Tavené bitumeny | XP T 65-003 | Pseudoviskozita při 25 ° C | 6 | 0–1; 10–15; 150–250; 400–800; 800–1600; 1 600–3 200. |
Upravené bitumeny | NF EN 14023 | Penetrace jehly při 25 ° C | 10 | 10-40; 25-55; 45-80; 40-100; 65-105; 75-130; 90-150; 120-200; 200-300. |
Čisté bitumeny se průmyslově vyrábějí ze surových olejů, ze kterých se nejprve extrahují nejlehčí frakce. Ze zbývající části, která se skládá z viskózních olejů, se oddělí bitumen požadované tvrdosti. Některé odrůdy se připravují z prasklého výplňového materiálu, jiné se získávají oxidací (vyfukováním).
Bitumen Surový je těžká surová pocházející z Venezuely (Boscan, Bachaquero, Lagunillas a Tia Juana) a na Středním východě (Safaniya (arabsky nebo těžký) a Kuvajt).
Mezi tyto bitumeny patří normalizované čisté bitumeny (standard NF EN 12591 ) a speciální bitumeny rozdělené na „tvrdé“ bitumeny (NF EN 13924) a bitumeny se zlepšenou citlivostí.
Foukání: Bitumen se jeví jako koloidní systém. Ale pokud je v maltenové části dostatek aromatických molekul , pak mohou být asfaltény flokulovány . Tento systém lze považovat za gel, který dává bitumenu jeho elastické vlastnosti. To platí zejména pro takzvané foukané nebo oxidované bitumeny .
Asfalt uvolněný z rafinačních jednotek je příliš měkký, aby mohl být použit pro zastřešení. Abychom to ještě ztížili, přistoupíme k jeho foukání. Proces není ani více, ani méně než částečnou dehydrogenací a polymerací bitumenu kyslíkem ve vzduchu. Alternativou je přidání k nim specifickým polymerem (viz Modifikovaný bitumen ).
Ve skutečnosti průchodem vzduchu bitumenem při vysoké teplotě ( 240 až 260 ° C ) dochází k částečné dehydrogenaci a dioxygen obsažený ve vyfukovaném vzduchu tvoří s uhlovodíkovými řetězci kyslíkové můstky a polymerací tvoří trojrozměrné sítě. . Reakce je víceméně exotermická a teplota ve vyfukovací věži nikdy nepřekročí 300 ° C pod trestem výskytu praskajícího jevu . Získanou tvrdost lze regulovat časem průchodu vzduchu, protože čím více kyslíkových můstků je, tím je bitumen tvrdší.
Použití bitumenů sahá až do starověku. Zbytky bitumenu, které byly použity jako hydroizolační materiál, byly nalezeny v neolitické vesnici as-Sabiyah (Kuvajt) spolu s artefakty z obéidské kultury (6500 až 3750 př. N. L. ). Nejstarší důkazy o jeho vykořisťování sahají do roku 3000 před naším letopočtem. V přírodních pramenech ve městě Hit, které v té době mělo být centrem asfaltového průmyslu . Asfalt se také používá k údržbě intarzií, k výrobě těsnění nebo k dekoraci. Předměty jsou dokonce téměř výhradně z bitumenu v oblasti Susa , hlavního města Elamu .
Horký bitumen ( ἀσφάλτῳ θερμῇ , tepelný asfalt) se používá k utěsnění terakotových cihel ve zdi Babylonu, říká nám Herodotus .
Pro hydroizolaci ji pod názvem „ bitumen Judea “ věděli zejména Egypťané , Hebrejci a Sumerové, protože existovala v přirozeném stavu na břehu Mrtvého moře (ale také Kaspického moře ). Už měl několik zaměstnání:
ale především i v celém Středomoří se těsnící lodí.
V roce 1627 povolil dopisový patent jeho komerční využití v Pechelbronnu v Alsasku , u zdroje, který produkoval „kamenný olej“ známý svými terapeutickými vlastnostmi.
V roce 1741, první ropná společnost ve francouzštině historie byla zřízena využít žílu živičného písku vedle zdroje, ze kterého mazivo se extrahuje, které by mohly nahradit „staré Vydejte“ a lůj. Král Ludvík XV. , Vědomý si zájmu tohoto vykořisťování, jej svěřil dopisovým patentem od5. srpna 1772k jistému Le Bel. Tato společnost vytvoří Antar v roce 1927.
V roce 1824 vynalezl Nicéphore Niepce díky bitcoinu v Judeji fotografii v Saint-Loup-de-Varennes .
Při stavbě silnic se používá jako pojivo pro výrobu horkých směsných materiálů , jako je bitumenový beton nebo vážné bitumeny. Používá se také při výrobě povrchových nátěrů ve formě emulze nebo fluidizovaných rozpouštědlem .
Takto připravené bitumeny se prakticky používají ve třech různých formách:
Kombinace těchto různých procesů umožňuje získat velmi širokou škálu produktů, které splňují různé požadavky velmi odlišného použití.
Ve směsi s jemnými prvky (jako je písek) se používá jako tmel ve stavebnictví nebo ve stavebnictví .
Fyzikální vlastnosti bitumenů jsou obecně popsány různými parametry, včetně teploty měknutí ( metoda kuličkového prstence nebo metoda Kraemer-Sarnow ) a tvrdosti ( metoda penetrace ).
Všechny bitumeny jsou zcela rozpuštěny sirouhlíkem .
Asfalt je přepravován na moři na bitumenových tankerech .
Asi 90% asfaltu vyprodukovaného na světě, zejména jako odpad z výroby paliva při rafinaci ropy , se používá na stavbu a stavbu silnic ( chodníky , parkoviště , terasy , přístavní zařízení, letiště atd.). Spotřeba bitumenu podle země nebo regionu je proto do značné míry úměrná velikosti silničních sítí (i když se v některých zemích také používá beton ), jejich rozvoji a četnosti jejich údržby nebo obnovy. Zdaleka je na čele Severní Amerika se svou obrovskou sítí, následovaná Evropou, kde růst obchodu vede k silné poptávce po rozvoji silniční infrastruktury.
V Asii prudký nárůst čínské ekonomiky již několik let zvyšuje poptávku.
Stará sekundární použití, jako je hydroizolace a ochrana trupů lodí, dřevo vystavené vodě nebo ochrana dřeva telegrafních sloupů , zmizely nebo se staly vzácnými.
Některé speciální funkce se objevil v XX -tého století, odůvodněna velkou těsnost a na fyzikálně-setrvačnosti tohoto materiálu (který odolává zlo na rozdíl od ohně ).
Experimentátoři dospěli k závěru, že za těchto podmínek je bitumenová matrice vystavená radiooxidační změně „velmi citlivá na vazbu kyslíku - ozařovací faktory, které vedou k tvorbě oxidovaných látek, zejména aromatických kyselin. Studium ozářených materiálů při nízké dávce ukazuje, že přenosy vody jsou málo modifikovány, zatímco solubilizace organických látek se zvyšuje “ .
V Evropě jsou největšími spotřebiteli Francie (3,5 milionu tun, údaje z roku 2007), Německo, Itálie a Španělsko. Německo je zemí, která konzumuje nejmodernější pojiva. Níže uvedená tabulka ukazuje spotřebu bitumenu pro použití na silnicích v roce 2006.
Země | Tonáž 2006 (Mt) |
% modifikovaného asfaltu |
Emulzní tonáž |
---|---|---|---|
Francie | 3 | <10 | 1 |
Německo | 2.41 | 23 | |
Itálie | 1.9 | 11 | 0,081 |
Španělsko | 1.6 | 12.9 | 0,345 |
krocan | 1.56 | 2.2 | 0,015 |
Spojené království | 1.5 | 7 | 0,5 |
Polsko | 1.45 | 15 | 0,078 |
Rakousko | 0,55 | 50 | 0,1 |
Švédsko | 0,5 | 2 | 0,05 |
Portugalsko | 0,46 | 4 | |
Česká republika | 0,45 | 19 | 0,02 |
Řecko | 0,4 | 5 | 0,015 |
Holandsko | 0,37 | 7 | 0,02 |
Finsko | 0,29 | 1 | 0,01 |
Norsko | 0,29 | 0,003 | |
Irsko | 0,27 | 10.2 | 0,02 |
švýcarský | 0,27 | 10 | |
Maďarsko | 0,23 | 32.3 | 0,004 |
Belgie | 0,22 | 20 | |
Chorvatsko | 0.2 | 0 | 0,012 |
Dánsko | 0,17 | 5 | 0,02 |
Slovensko | 0,12 | 12 | |
Estonsko | 0,08 | 0,002 | |
Lucembursko | 0,04 | ||
Island | 0,03 |
Od roku 2003 nabízejí silniční společnosti techniky, které umožňují snížit teplotu, při které se bitumen používá , přibližně o 50 ° C , čímž se zlepšují podmínky manipulace personálu. Jeho hlavní výhoda spočívá v úspoře energie a snížení emisí dráždivých par (hlavně VOC (těkavé organické sloučeniny) a aerosolů těžších uhlovodíkových molekul) s úsporami kolem 10 až 20% na ve srovnání s instalací používající konvenční techniky. Použití těchto vlažné technik na všech pozemních komunikací na území Evropy (odhaduje na 350 milionů tun živice ročně) by umožnilo úsporu 700.000 tun paliva ročně, což představuje roční spotřebu. V zahřátí město s 2,5 miliony obyvatel (příklad pařížské obce). Z hlediska životního prostředí by se jednalo o zdržení se emise 1,8 milionu tun oxidu uhličitého do atmosféry.
Bitumeny jsou podle IARC zařazeny do kategorie 3 (neklasifikovatelné z hlediska jejich toxicity pro člověka). Některé „bitumenové výtažky“ jsou v případě bituminózních barev a laků klasifikovány podle IARC ( „možné“ karcinogeny ) 2B . Ve Francii Afsset ohlásil v roce 2010 studii rizik souvisejících s používáním bitumenu pro zdraví pracovníků silnic. Toto oznámení bylo učiněno krátce po soudním sporu mezi veřejnou stavební společností ( Eurovia , dceřinou společností skupiny Vinci ) a rodinou pracovníka, který zemřel (v roce 2008 ve věku 56 let) na rakovinu kůže . Studie bude založena na „úplném soupisu stávajících vědeckých údajů“ a hodnocení rizik v rámci „transparentních a nezávislých“ transdisciplinárních odborných znalostí. Současné studie prováděné uznávanými veřejnými orgány, jako je IARC, nezakládají souvislost mezi expozicí bitumenu nebo jeho výparům a rakovinou. Lék francouzského práce se INRS a USIRF doporučit včetně radiačních pracovníků:
V prosinci 2011, zatímco byly podány další stížnosti proti společnosti Eurovia a proti skupině Jean Lefèbvre (další dceřiná společnost Vinci) a DDE du Doubs , experti regionálního výboru pro uznávání nemocí z povolání (CRRMP) de Dijon , požadované Lyonským odvolacím soudem, potvrdilo, že rakovina pracovníka Eurovia může souviset s bitumenem, a lze jej proto považovat za pracovní původ.