ของดำบนท้องถนนงั้นเหรอ? ในทางเทคนิคไม่ใช่แอสฟัลต์

Apr 28 2020

ถ้าคุณคิดว่ายางมะตอยเป็นถนนที่ทำจากน้ำมันร้อนคุณคิดผิด ยางมะตอยเป็นเพียงส่วนผสมเดียวในสูตรอาหารที่ประกอบขึ้นเป็นถนนของเรา และมีประวัติศาสตร์ที่ยาวนานและน่าสนใจมาก

สิ่งดำ ๆ บนถนนที่คุณมักพูดถึงยางมะตอยในทางเทคนิคไม่ใช่ ยางมะตอยเป็นเพียงกาวที่จับส่วนผสมของทรายเข้าด้วยกัน รูปภาพ georgeclerk / Getty

เมื่อคุณได้ยินคำว่าแอสฟัลต์คุณคงนึกภาพของน้ำมันดินสีดำบนถนนและทางหลวงใช่ไหม? แต่นั่นไม่ถูกต้อง

"ยางมะตอยเป็นของเหลวที่อยู่ในถนน" J. Richard Willis, Ph.D. , รองประธานฝ่ายวิศวกรรมการวิจัยและเทคโนโลยีของNational Asphalt Pavement Association (NAPA) ซึ่งจบปริญญาเอกด้านการออกแบบและการก่อสร้างยางมะตอยกล่าว . "มันเป็นสารยึดเกาะที่ยึดหินไว้ด้วยกัน" ยางมะตอยมาจากน้ำมันดิบในขณะที่น้ำมันดินมาจากถ่านหิน

แอสฟัลต์ยังพบได้ตามธรรมชาติในโลกและยังมีทะเลสาบที่มีน้ำมันจากใต้ดินขึ้นสู่ผิวน้ำเช่นLa Brea Tar Pitsในลอสแองเจลิสและทะเลสาบพิตช์ในตรินิแดดซึ่งเป็นแหล่งสะสมยางมะตอยตามธรรมชาติที่ใหญ่ที่สุด โลก.

แต่วิธีที่พบมากที่สุดเครื่องผูกที่จะทำในวันนี้คือผ่านกระบวนการกลั่นน้ำมัน ยางมะตอยเป็นวัสดุที่หนักที่สุดในถังน้ำมัน โดยพื้นฐานแล้วเป็นของเสีย

“ ยางมะตอยเป็นสารตกค้างหนักที่ตกตะกอนอยู่ด้านล่าง” วิลลิสกล่าว ไม่สามารถใช้เป็นพลังงานได้ดังนั้นจึงมีชีวิตใหม่เหมือนของเหนียวที่ยึดวัสดุไว้ด้วยกัน เมื่อรวมกับจำนวนและประเภทของหินและสารอื่น ๆ ในที่สุดมันก็กลายเป็นส่วนผสมที่เราขับรถ ถนนเป็นส่วนผสมของยางมะตอยหรือที่เรียกว่า "ทางเท้าแอสฟัลต์" ดีกว่า

La Brea Tar Pits ในลอสแองเจลิสเป็นตัวอย่างที่ยางมะตอยธรรมชาติมีฟองขึ้นมาจากส่วนลึกของโลก

ประวัติความเป็นมาของยางมะตอย

การพูดถึงการกลั่นน้ำมันทั้งหมดอาจทำให้ยางมะตอยดูเหมือนเป็นสิ่งประดิษฐ์ที่ค่อนข้างทันสมัย แต่การใช้ยางมะตอยในถนนเป็นครั้งแรกที่บันทึกไว้ในบาบิโลนในปี 615 ก่อนคริสตศักราช ยางมะตอยและอิฐเผาถูกนำมาใช้เพื่อปูถนนที่ขบวนในช่วงรัชสมัยของพระบาทสมเด็จพระ Nabopolassar ตามไปNAPA ชาวโรมันใช้มันเพื่อปิดผนึกโครงสร้างเช่นห้องอาบน้ำและท่อระบายน้ำ เมื่อเซอร์วอลเตอร์ราเลห์นักสำรวจชาวอังกฤษปรากฏตัวที่ทะเลสาบพิตช์ในตรินิแดดในปี 1595 เขาใช้ยางมะตอยในการอุดรูรั่วของเรือ

"มันถูกใช้ในฟังก์ชั่นอื่น ๆ ที่ไม่ใช่ถนนตลอดประวัติศาสตร์" วิลลิสกล่าว การใช้เป็นสารยึดเกาะในถนนกลายเป็นเรื่องปกติมากขึ้นในปี 1800 John Loudon McAdam ผู้สร้างทางด่วนของสก็อตแลนด์ได้เพิ่มน้ำมันดินร้อนเพื่อลดฝุ่นละอองและการบำรุงรักษาบนถนน วิธีนี้ยังปรับปรุงสภาพการขับขี่

ในสหรัฐอเมริกาผสมบิทูมินั (แอสฟัลต์คอนกรีต) ปรากฏตัวครั้งแรกในยุค 1860 และเป็นครั้งแรก "ยางมะตอยทางเท้าจริง" ถูกวางในนวร์กในปี 1870 โดยเอ๊ดมันด์เจ Desmedt, เบลเยียม, ตาม NAPA มันจำลองมาจากทางหลวงทางเท้าธรรมชาติในฝรั่งเศส จากนั้น DeSmedt ก็ปูถนน Pennsylvania Avenue ของวอชิงตันดีซีด้วยยางมะตอยจากตรินิแดดเพื่อพิสูจน์ความทนทานต่อไป

ในไม่ช้านักเคมีและนักประดิษฐ์ที่กล้าได้กล้าเสียได้ยื่นจดสิทธิบัตรสำหรับส่วนผสมของสารผสมแอสฟัลต์ที่แตกต่างกันซึ่งปรากฏภายใต้ชื่อที่หลากหลาย เมื่ออุตสาหกรรมเติบโตขึ้นเมืองต่างๆเริ่มต้องการการรับประกันในด้านฝีมือและวัสดุ จนถึงต้นทศวรรษ 1900 ยางมะตอยเกือบทั้งหมดมาจากแหล่งธรรมชาติ แต่ด้วยการเปิดตัวโรงงานยางมะตอยที่ทันสมัยแห่งแรกในอีสต์เคมบริดจ์แมสซาชูเซตส์ในปี 2444 และการเพิ่มขึ้นของรถยนต์ทำให้ถนนที่ดีขึ้นทำให้อุตสาหกรรมยางมะตอยมีชีวิตชีวา ในปี 1907 การผลิตยางมะตอยตามธรรมชาติถูกแซงหน้าโดยยางมะตอยปิโตรเลียมกลั่น

“ ผู้คนเริ่มเรียกร้องรูปแบบการขนส่งที่ดีขึ้น” วิลลิสอธิบาย "ถนนที่ผู้คนเริ่มใช้ยางมะตอยเพื่อให้หินเกาะกันยาวกว่าถนนลูกรังทั่วไปที่ผู้คนคุ้นเคย" การขับรถบนถนนลูกรังเทียบกับถนนลาดยางนั้นให้ประสบการณ์ที่แตกต่างอย่างเห็นได้ชัด ในที่สุดพระราชบัญญัติทางหลวงช่วยเหลือของรัฐบาลกลางในปีพ. ศ. 2499 ได้ช่วยเปลี่ยนถนนในสหรัฐอเมริกาที่ยังคงทำจากดินและสร้างระบบระหว่างรัฐ 48,876 ไมล์ (78,658 กิโลเมตร)ในสหรัฐอเมริกา

วิธีการใช้ยางมะตอยในปัจจุบัน

แม้ว่าส่วนใหญ่จะเกี่ยวข้องกับถนน แต่ยางมะตอยก็ถูกใช้เพื่อวัตถุประสงค์หลายประการแม้ว่าถนนจะมีการใช้งานที่กว้างขวางที่สุดก็ตาม มากกว่า 2,700,000 ไมล์ (4,300,000 กิโลเมตร) ของถนนลาดยางในสหรัฐอเมริการ้อยละ 94 จะโผล่ขึ้นมาด้วยยางมะตอยตามNAPA

ที่น่าสนใจคือทั้งหมดนี้มีส่วนผสมของหินประมาณ 95 เปอร์เซ็นต์ทรายและกรวดและแอสฟัลต์ซีเมนต์เพียง 5 เปอร์เซ็นต์ ยางมะตอยยังใช้สำหรับลานจอดรถรันเวย์สนามบินและสนามแข่งรถ

“ ยางมะตอยเป็นผลิตภัณฑ์ที่ยืดหยุ่นและหลากหลายจริงๆ” วิลลิสอธิบาย สามารถใช้ในการวางแนวบ่อตกปลาและอ่างเก็บน้ำหรือเพื่อวัตถุประสงค์ในการเล่นกีฬาเช่นสนามเทนนิส เมื่อสองสามปีก่อนได้รับเลือกให้เป็นพื้นผิวฐานสำหรับสนามที่Minnesota Vikings stadiumในมินนิอาโปลิส

ตั้งแต่วันแรก ๆ ของการผลิตยางมะตอยอุตสาหกรรมได้คิดค้นผลิตภัณฑ์ใหม่ ๆ อย่างต่อเนื่องกลายเป็นวิทยาศาสตร์และเข้มงวดมากขึ้นตาม Willis

"เราได้เปลี่ยนวิธีที่เราสร้างส่วนผสมใหม่" เขากล่าว "เราอยู่ในยุคปัจจุบันที่คุณได้เห็นการเปลี่ยนแปลงครั้งใหญ่ในอุตสาหกรรมและวิธีการทำงานของรัฐ" ด้วยวิธีการทดสอบขั้นสูงนักวิจัยยางมะตอยมุ่งมั่นที่จะปรับปรุงประสิทธิภาพ การผสมผสานวัสดุสารเติมแต่งและเทคโนโลยีใหม่ ๆ พวกเขาพยายามที่จะเรียนรู้ว่าสูตรอาหารต่างๆจะทำงานอย่างไรในอุณหภูมิและสภาพอากาศที่แตกต่างกัน

การอัปเดตที่สำคัญอย่างหนึ่งคือการสร้างยางมะตอยผสมอุ่น (WMA) ซึ่งช่วยลดอุณหภูมิการผลิตของยางมะตอยที่โรงงานซึ่งจะช่วยลดการใช้พลังงานและประหยัดเวลาทั้งในการผลิตและการปูพื้นผิวถนน WMA ยังช่วยเพิ่มสภาพการทำงานที่มีความเสี่ยงลดการปล่อยก๊าซเชื้อเพลิงควันและกลิ่นไม่พึงประสงค์ตามที่กรมการขนส่งบริหารทางหลวงแห่งชาติของสหรัฐ WMA เป็นเทคโนโลยีที่ไม่มีในสหรัฐอเมริกาในปี 2545 และตอนนี้มีสัดส่วนประมาณ 40 เปอร์เซ็นต์ของตลาด Willis กล่าว

โดยทั่วไปแล้วชั้นบนสุดของถนนจะมีการ "บด" ทุกๆ 12 ถึง 20 ปีและแทนที่ด้วยการซ้อนทับใหม่ ส่วนผสมเก่าจะถูกรีไซเคิลเกือบตลอดเวลา

คำติชมของ Asphalt

ยางมะตอยอาจไม่ใช่สิ่งที่คุณคิดว่าเป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อม อาจเป็นความผิดบางส่วนจากการเชื่อมโยงเนื่องจากยางมะตอยสอดคล้องกับผู้ก่อมลพิษรายใหญ่โดยธรรมชาติเช่นการขับขี่รถยนต์และการผลิตน้ำมัน และการปฏิเสธบางส่วนได้รับการรับประกัน: เนื่องจากยางมะตอยมีการสะท้อนแสงต่ำจึงได้รับการพิจารณาว่าเป็นผู้มีส่วนสำคัญในผลกระทบของเกาะความร้อนในเมือง (UHI), Abbas Mohajerani, Jason Bakaric และ Tristan Jeffrey-Bailey เขียนไว้ในบทความปี 2017 ใน “ วารสารการจัดการสิ่งแวดล้อม . ใครก็ตามที่ต้องนั่งอยู่ในรถติดบนทางหลวงในวันที่อากาศร้อนสามารถยืนยันได้

เท่าที่แอสฟัลต์มีส่วนร่วมกับ UHI หน่วยงานคุ้มครองสิ่งแวดล้อมระบุว่าทางเท้าแอสฟัลต์แบบเดิมสามารถแก้ไขได้ด้วยวัสดุหรือรับการบำบัดหลังการติดตั้งเพื่อเพิ่มการสะท้อนแสง หลายทศวรรษที่ผ่านมาบางครั้งสิ่งนี้ถูกนำมาใช้บนพื้นผิวเช่นที่จอดรถและทางหลวง EPA รวมถึงยางมะตอยที่มีรูพรุนและยางมะตอยที่เป็นยางเป็นตัวอย่างของทางเท้าที่ซึมผ่านได้

แอสฟัลต์ยังได้รับเครื่องหมายที่ไม่ดีเนื่องจากไม่สามารถซึมผ่านได้สำหรับก๊าซที่ผลิตเมื่อหลอมละลายและควันที่เกิดขึ้นจะทำให้คนงานสัมผัสได้ในระหว่างการปูและมุงหลังคา สำนักงานบริหารความปลอดภัยและอาชีวอนามัย (OSHA) กล่าวว่าควันเหล่านี้สามารถนำไปสู่อาการปวดศีรษะผื่นผิวหนังอ่อนเพลียและแม้แต่มะเร็งผิวหนัง แม้ว่ามาตรฐานของ OSHA จะไม่ได้เจาะจงถึงควันยางมะตอย แต่ฝ่ายบริหารขอแนะนำว่าการควบคุมการสัมผัสสามารถทำได้ผ่าน "การควบคุมทางวิศวกรรมการดำเนินการด้านการดูแลระบบและอุปกรณ์ป้องกันส่วนบุคคล"

และแน่นอนว่ายังมีข้อเท็จจริงที่ว่ายางมะตอยทำจากปิโตรเลียม แต่ยางมะตอยก็มีคุณสมบัติเชิงนิเวศเชิงบวกเช่นกัน

ความพยายามในการรีไซเคิล 100 เปอร์เซ็นต์

“ สิ่งที่คนจำนวนมากไม่รู้คือสิ่งที่เป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อมทั้งหมดที่อุตสาหกรรมยางมะตอยกำลังทำอยู่” วิลลิสกล่าว สำหรับผู้เริ่มต้นยางมะตอยสามารถรีไซเคิลได้ 100 เปอร์เซ็นต์และที่สำคัญกว่านั้นคือสามารถรีไซเคิลได้จริง ในปีพ. ศ. 2561 มีการนำยางมะตอยกลับมาใช้ใหม่ (RAP) จำนวน 82.2 ล้านตัน (74.5 ล้านเมตริกตัน)นั่นหมายความว่าทุกส่วนผสมของยางมะตอยที่ใส่ลงไปในสหรัฐอเมริกานั้นมี RAP ประมาณ 21 เปอร์เซ็นต์ ในความเป็นจริงน้ำหนักรวมของสิ่งของทั้งหมดที่ผู้คนรีไซเคิลเป็นประจำทุกปีในสหรัฐอเมริกา ได้แก่ กระดาษพลาสติกและอะลูมิเนียมมีสัดส่วน (ประมาณ 68 เปอร์เซ็นต์) ของน้ำหนักของ RAP ที่อุตสาหกรรมยางมะตอยรีไซเคิลได้ทุกปี

"นั่นเป็นเพียงวัสดุเดียวที่เรานำกลับมาใช้ใหม่" วิลลิสกล่าว "เราเป็นอุตสาหกรรมรีไซเคิลที่มีการใช้งานมากที่สุดในประเทศ" นอกจากนี้ยังเป็นหนึ่งในผู้รีไซเคิลยางล้อรายใหญ่ที่สุดซึ่งใช้เป็นตัวปรับแต่งสำหรับส่วนผสมในบางรัฐ โรคงูสวัดบนหลังคายังถูกนำไปรีไซเคิลเป็นส่วนผสมของแอสฟัลต์ใหม่และอุตสาหกรรมกำลังพิจารณาว่าพลาสติกจะกลายเป็นส่วนหนึ่งของการสนทนาได้อย่างไร "เมื่อผู้คนนำคำถามเหล่านั้นมาหาเราเราจะพยายามหาทางแก้ไข"

วิศวกรรมและวัสดุศาสตร์จำนวนมากใช้ในการสร้างถนน ปัจจุบันถนนยางมะตอยได้รับการออกแบบตามแนวคิด "ทางเท้าตลอด" หรืออย่างน้อยก็ต้องมีอายุ 40 ปีขึ้นไป การบำรุงรักษาตามปกติประกอบด้วยการ "กัด" พื้นผิวโดยถอดนิ้วด้านบนออกทุกๆ 12 ถึง 20 ปีและแทนที่ด้วยวัสดุซ้อนทับใหม่ ที่ด้านบนนิ้วสามารถนำมารีไซเคิลและการวางซ้อนเป็นระยะ ๆ "อย่างมีนัยสำคัญปรับปรุงคุณภาพการนั่งและการบริโภคน้ำมันเชื้อเพลิงของยานพาหนะที่เดินทางบนถนนเหล่านี้" ตามยางมะตอยทางเท้าพันธมิตร

ยางมะตอยแห่งอนาคต

จนกว่าจะถึงเวลารถเลื่อนถนนยางมะตอยมีแนวโน้มที่จะเกาะติด และอุตสาหกรรมวางแผนที่จะสร้างสรรค์สิ่งใหม่ ๆ ในผลิตภัณฑ์และการผลิต วิลลิสอธิบายถึงความก้าวหน้าล่าสุดเช่นลูกกลิ้งและอุปกรณ์อัตโนมัติรวมถึงการใช้ความเป็นจริงเสมือนที่เพิ่มขึ้นสำหรับการฝึกอบรม

“ ฉันมองว่าเทคโนโลยีเป็นส่วนสำคัญของอนาคตของอุตสาหกรรมนี้” เขากล่าว เนื่องจากผู้เชี่ยวชาญด้านยางมะตอยสามารถจัดการกับข้อมูลขนาดใหญ่ได้ดีขึ้นพวกเขาสามารถใช้ข้อมูลนี้สำหรับการผลิตและการจัดวางเพื่อปรับปรุงประสิทธิภาพในแบบเรียลไทม์ วันหนึ่งเขายังได้เห็นทางเท้าอัจฉริยะที่มีเซ็นเซอร์นาโนในถนนซึ่งให้ข้อมูลย้อนกลับว่าทางเท้ามีพฤติกรรมอย่างไรและคงอยู่ยาวนาน "ถนนของเราจะฉลาดขึ้นมากเรามีเทคโนโลยีที่ช่วยปรับปรุงประสบการณ์การขับขี่ของคนทั่วไป"