تاريخ صناعة أسمنت الأسفلت

تاريخ صناعة أسمنت الأسفلت

الأسفلت هو مادة معدنية ثقيلة ، بنية داكنة إلى سوداء ، واحدة من عدة مخاليط من الهيدروكربونات تسمى البيتومين. الأسفلت هو مادة قوية ومتعددة الاستخدامات ومقاومة للمواد الكيميائية والتي تتكيف مع مجموعة متنوعة من الاستخدامات. يربط الأسفلت الحجر والحصى المسحوق (المعروف باسم الركام) في أسطح صلبة وطرية للطرق والشوارع وطرق تشغيل المطار. يتم الحصول على الأسفلت ، والمعروف أيضًا باسم الملعب المعدني ، إما من الرواسب الطبيعية مثل الأسفلت الأصلي أو الاستراحة أو كمنتج ثانوي لصناعة البترول (الأسفلت البترولي). تم الحفاظ على هياكل عظمية ما قبل التاريخ سليمة تمامًا في رواسب الإسفلت الطبيعية ، ومن أشهرها لا بري تار بيتس في لوس أنجلوس ، كاليفورنيا.

تاريخ صناعة الإسفلت

Asphalt هي واحدة من أقدم المواد الهندسية في العالم ، حيث تم استخدامها منذ بداية الحضارة. حوالي 6000 قبل الميلاد كان لدى السومريين صناعة بناء سفن مزدهرة أنتجت واستخدمت الإسفلت في السد والعزل المائي. في وقت مبكر من 2600 قبل الميلاد كان المصريون يستخدمون الأسفلت كمادة مانعة لتسرب المياه وأيضاً لتلقيح أغلفة المومياوات كمادة حافظة. استخدمت الحضارات القديمة الأسفلت على نطاق واسع كملاط لبناء كتل الرصف المستخدمة في المعابد وأنظمة الري والخزانات والطرق السريعة. حدثت الإسفلت الذي استخدمته الحضارات المبكرة بشكل طبيعي وتم العثور عليه في طبقات جيولوجية إما على شكل قذائف هاون ناعمة وعملية أو عروق سوداء صلبة وهشة من التكوينات الصخرية (تعرف أيضًا بالفحم الإسفلتي). تشكلت الأسفلت الطبيعي عندما عملت زيوت البترول الخام في طريقها لأعلى من خلال الشقوق والشقوق على سطح الأرض. دفعت حركة الشمس والرياح إلى التخلص من الزيوت والغازات الأخف ، تاركة بقايا سوداء. تم استخدام الإسفلت الطبيعي على نطاق واسع حتى أوائل القرن العشرين. أدى اكتشاف تكرير الأسفلت من البترول الخام والشعبية المتزايدة للسيارات إلى توسيع صناعة الأسفلت بشكل كبير. يتميز الأسفلت البترولي الحديث بنفس الصفات المتينة التي يتمتع بها الأسفلت الطبيعي ، مع ميزة إضافية تتمثل في تكريره إلى حالة موحدة خالية من الشوائب العضوية والمعدنية.
يتم استخدام معظم الأسفلت النفطي المنتج اليوم لسطح الطرق السريعة. مواد رصف الأسفلت هي خليط أسود باهت من الأسمنت الأسفلت والرمل والصخور المسحوقة. بعد تسخينها ، يتم تفريغها بالبخار الساخن على سطح الطريق ، ومستوى الجرف ، ثم ضغطها بواسطة أسطوانة بخارية ثقيلة. يستخدم الأسفلت أيضًا لتوسيع المفاصل والرقع على الطرق الخرسانية. كما تستخدم مدارج المطار وملاعب التنس والملاعب والأرضيات في المباني الأسفلت أيضًا. يتم رش أشكال خفيفة من الأسفلت البترولي تسمى زيوت الطرق على الطرق لتسوية الغبار وربط الحصى. هناك استخدام رئيسي آخر للإسفلت في القوباء المنطقية الأسفلتية وأسقف اللف ، والتي تتكون عادة من لباد مشبع بالإسفلت. يساعد الإسفلت على الحفاظ على مواد التسقيف ومقاومتها للماء. وتشمل التطبيقات الأخرى للأسفلت ما يلي: أنفاق العزل المائي والجسور والسدود والخزانات. الأنابيب المعدنية المقاومة للصدأ والعازل للصوت والهيكل السفلي للسيارات ؛ وجدران وأسقف عازلة للصوت.

مواد أولية

أسمنت الأسفلتيحدث البيتومين السائل. يعد الأسفلت مكونًا طبيعيًا للبترول ، وهناك زيوت خام تكاد تكون كلها الأسفلت. تقوم آبار النفط بتزويد مصافي النفط بالبترول الخام ، حيث يتم فصله إلى مكوناته أو أجزاءه المختلفة.

عملية التصنيع

يتم فصل النفط الخام إلى أجزاءه المختلفة من خلال عملية التقطير في مصفاة النفط. بعد الفصل ، يتم صقل هذه الكسور إلى منتجات أخرى تشمل الأسفلت والبارافين والبنزين والنافتا وزيت التشحيم والكيروسين وزيت الديزل. بما أن الأسفلت هو القاعدة أو المكون الثقيل للبترول الخام ، فإنه لا يتبخر أو يغلي أثناء عملية التقطير. الأسفلت هو في الأساس المخلفات الثقيلة لعملية تكرير النفط.

تقطير الخام

1 تبدأ عملية التكرير عن طريق ضخ النفط الخام من خزان تخزين إلى مبادل حراري أو سخان أنبوبي حيث يتم رفع درجة حرارته بسرعة للتقطير الأولي. ثم يدخل برج تقطير جوي حيث تتبخر المكونات الأخف وزنا وأكثر تقلبا ، أو الكسور ويتم سحبها من خلال سلسلة من المكثفات والمبردات. ثم يتم فصلها لمزيد من التكرير إلى البنزين (يعتبر ناتج التقطير “الخفيف”) ، والكيروسين (الذي يعتبر ناتج التقطير “متوسط”) ، وزيت الديزل (يعتبر ناتج التقطير “الثقيل”) ، والعديد من المنتجات البترولية المفيدة الأخرى.
عادة ما يطلق على البقايا الثقيلة الناتجة عن عملية التقطير الجوي هذه الخام الخام. يمكن استخدام هذا الخام المغطى لزيت الوقود أو معالجته في منتجات أخرى مثل الأسفلت. قد يزيل التقطير الفراغي ما يكفي من الكسور عالية الغليان لإنتاج ما يسمى الأسفلت “تشغيل مستقيم”. ومع ذلك ، إذا كان الخام المغطى يحتوي على مكونات متطايرة منخفضة بما فيه الكفاية لا يمكن إزالتها اقتصاديًا من خلال التقطير ، فقد يكون استخلاص المذيب – المعروف أيضًا باسم إزالة المذيبات – مطلوبًا لإنتاج الأسمنت الأسفلتي بالاتساق المطلوب.

تقليص

2 قد يتم بعد ذلك مزج الأسفلت أو “قطعه” بمادة متطايرة ، مما ينتج عنه منتج لين وقابل للتشغيل عند درجة حرارة أقل من الأسمنت الأسفلت النقي. عندما يتم استخدام الأسفلت المقطوع في الرصف أو البناء ، يتبخر العنصر المتطاير عند تعرضه للهواء أو الحرارة ، تاركًا الأسمنت الأسفلت الصلب. تحدد السرعة النسبية للتبخر أو التقلب لعامل القطع ما إذا كان الأسفلت المقطوع مصنفًا على أنه بطيء أو متوسط ​​أو سريع المعالجة. يتم خلط أسمنت الأسفلت الساخن مع زيت إسفلتي متبقي من عملية التقطير السابقة لأسفلت المعالجة البطيئة ، مع الكيروسين للمعالجة المتوسطة ، ومع البنزين أو النافتا لأسفلت المعالجة السريعة.

استحلاب

3 يمكن أيضًا استحلاب الأسمنت الأسفلتي لإنتاج سائل يمكن ضخه بسهولة من خلال الأنابيب ، أو مزجه مع الركام ، أو رشه من خلال الفتحات. للاستحلاب ، يتم طحن الأسمنت الأسفلت إلى كريات من 5 إلى 10 ميكرون وأصغر (ميكرون واحد يساوي مليون جزء من المتر). يخلط هذا مع الماء. تمت إضافة عامل استحلاب ، مما يقلل من ميل الأسفلت والماء للانفصال. قد يكون عامل الاستحلاب عبارة عن طين غرواني أو سيليكات قابلة للذوبان أو غير قابلة للذوبان أو صابون أو زيوت نباتية مسلفنة.

سحق

4 يمكن تحطيم الأسفلت أيضًا لإنتاج مسحوق إسفلتي. يتم سحق الأسفلت ويمر عبر سلسلة من المناخل الدقيقة لضمان حجم موحد للحبيبات. يمكن خلط الأسفلت الكهربائي بزيت الطرق والركام لبناء الرصيف. الحرارة والضغط في الطريق يندمجان ببطء مع المسحوق بزيت الركام والربط أسمنت الأسفلتتصلب المادة إلى تناسق مماثل للإسمنت الأسفلتي العادي.
تهب الهواء
5 إذا تم استخدام الأسفلت لغرض آخر غير الرصف ، مثل التسقيف ، أو طلاء الأنابيب ، أو كمواد مانعة للتسرب أو مادة مقاومة للماء ، فقد يتم أكسدة الأسفلت ، أو نفخ الهواء. تنتج هذه العملية مادة تنعم عند درجة حرارة أعلى من رصف الأسفلت. قد يتم نفخه بالهواء في المصفاة أو في مصنع معالجة الأسفلت أو في مصنع مواد التسقيف. يتم تسخين الأسفلت إلى 500 درجة فهرنهايت (260 درجة مئوية). ثم يتم تفريغ الهواء من خلاله لمدة ساعة إلى 4.5 ساعة. عند تبريده ، يبقى الأسفلت سائلاً.
مخاليط رصف الأسفلت
بما أن الأسمنت الأسفلتي هو مكون رئيسي يستخدم في رصف الطرق ، فإن ما يلي هو موجز
هناك نوعان من خلطات الأسفلت: خليط ساخن وخليط بارد. يستخدم الأسفلت المخلوط الساخن (HMA) بشكل شائع في مناطق حركة المرور الكثيفة بينما يستخدم الأسفلت المخلوط البارد للطرق الثانوية.
هناك نوعان من خلطات الأسفلت: خليط ساخن وخليط بارد. يستخدم الأسفلت المخلوط الساخن (HMA) بشكل شائع في مناطق حركة المرور الكثيفة بينما يستخدم الأسفلت المخلوط البارد للطرق الثانوية.
وصف كيفية إنتاج مخاليط رصف الأسفلت. عادة ما يتم تحضير رصف الأسفلت المصنوع من الأسمنت الأسفلتي في منشأة خلط الأسفلت. هناك نوعان من خلطات الأسفلت: خليط ساخن وخليط بارد. يستخدم الأسفلت المخلوط الساخن (HMA) بشكل أكثر شيوعًا بينما يستخدم الأسفلت المخلوط البارد (بشكل عام الخلطات المصنوعة من الأسفلت المستحلب أو الخلفي) للطرق الثانوية الخفيفة والمتوسطة إلى حركة المرور ، أو للمواقع البعيدة أو لاستخدام الصيانة. الأسفلت المخلوط الساخن هو خليط من الركام المناسب المطلي بإسمنت الأسفلت. يأتي مصطلح “الخلط الساخن” من عملية تسخين الركام والأسفلت قبل الخلط لإزالة الرطوبة من الركام والحصول على سيولة كافية من الأسمنت الأسفلتي للخلط المناسب وقدرة العمل.
6 يتم دمج الأسمنت والركام في مصنع الخلط حيث يتم تسخينهما وتناسبهما وخلطهما لإنتاج خليط الرصف المطلوب. قد تكون منشآت الخلط الساخن موجودة بشكل دائم (تسمى أيضًا المرافق “الثابتة”) ، أو قد تكون محمولة وتنقل من وظيفة إلى أخرى. يمكن تصنيف مرافق الخلط الساخن إما كمرفق دفعي أو مرفق خلط الأسطوانة ، وكلاهما يمكن أن يكون إما ثابتًا أو محمولًا. تستخدم مرافق الخلط الساخن من النوع الدفعي أجزاء مختلفة الحجم من الركام الساخن والتي يتم سحبها بكميات متناسبة من صناديق التخزين لتشكيل دفعة واحدة للخلط. يتم رمي مزيج الركام في حجرة خلط تسمى طاحونة البوق. الأسفلت ، الذي تم وزنه أيضًا ، ثم يتم خلطه تمامًا مع الركام الموجود في المطحنة. بعد الخلط ، يتم تفريغ المادة من المطحنة في شاحنات أو صوامع تخزين أو صناديق زيادة. تسخن عملية خلط الأسطوانة وتمزج الركام بالإسفلت في نفس الوقت في خلاط الأسطوانة.
7 عند اكتمال الخلط ، يتم نقل المزيج الساخن إلى موقع الرصف وينتشر في طبقة مضغوطة جزئيًا إلى سطح موحد ، حتى مع ماكينة رصف. بينما لا يزال ساخنًا ، يتم ضغط خليط الرصف أيضًا بواسطة آلات الدرفلة الثقيلة لإنتاج سطح رصيف أملس.

تعليقات

اترك تعليقاً

لن يتم نشر عنوان بريدك الإلكتروني. الحقول الإلزامية مشار إليها بـ *