En geología , los asfaltos naturales (o betunes naturales ) son petróleos extrapesados con una consistencia muy viscosa a sólida. Estos petróleos ultrapesados provienen del kerógeno degradado por el calor y que han migrado de una roca madre a una roca de yacimiento más porosa. Se encuentran atrapados en matrices arenosas ( arenas bituminosas ) o matrices de piedra caliza (asfalto o calizas bituminosas creadas como resultado de la compresión conjunta de estos dos materiales a lo largo del tiempo por capas superiores; la caliza luego se impregna en el corazón con betún (aproximadamente 12 % bitumen) Esta roca se extrae actualmente en forma de polvo que se incorpora a otras fórmulas, de minas o afloramientos superficiales.
Cerca de la superficie, en contacto con el agua y el oxígeno que trae y a través de las colonias bacterianas que allí se desarrollan, el aceite sufre una lenta degradación química y bioquímica, más rápida en las zonas de afloramiento de los embalses, o en presencia de fallas. o zonas de erosión que hubieran expuesto una roca rica en petróleo a condiciones que permitieran su degradación. En comparación con el petróleo, los asfaltos contienen menos alcanos , perdieron algunos de los ciclanos e hidrocarburos aromáticos de bajo peso molecular. Por tanto, son proporcionalmente más ricos en resinas y asfaltenos . A menudo están enriquecidos en azufre , nitrógeno y metales pesados (incluidos níquel y vanadio ) y, por lo tanto, son una fuente de contaminación en caso de combustión.
Como hidrocarburos, los asfaltos son demasiado pastosos para ser extraídos mediante técnicas convencionales de petróleo. Se utilizan técnicas o procesos convencionales de minería ( cantera ) (contaminantes y costosos en energía) que tienen como objetivo licuar los hidrocarburos mediante tratamiento térmico (agua caliente o vapor sobrecalentado con productos químicos).
En obras públicas , el asfalto se refiere a una mezcla de betún y áridos . Este material es un "cerrado" que no tiene o tiene poco vacío a diferencia del bituminoso revestido . El asfalto constituye la mayor parte de las capas superiores de pavimentos .
Por tanto, el asfalto (o betún natural ) se conoce desde la antigüedad . El betún caliente (ἀσφάλτῳ θερμῇ, asfalto térmico) se usa para sellar los ladrillos de terracota en el muro de Babilonia , nos dice Herodoto , y también se usa para impermeabilizar los jardines colgantes de Babilonia . La Biblia dice que Noé la usó para hacer hermética su arca (Gn 6:14). El betún se extraía del Mar Muerto , entonces llamado "Lago de Asfaltita", enviado a Egipto para el embalsamamiento de los muertos.
La palabra asfalto, que tiene su origen en el término acadio " asfalto ", fue adoptada por los griegos en la forma ἄσφαλτος , asfalto, betún , brea o el adjetivo " aspals ", que significa "duradero".
En Francia, los depósitos de asfalto fueron explotadas en Alsacia ( Merkwiller-Pechelbronn , pitch fountain literalmente) y Chanay (Ain), desde el final de la XVIII ª siglo , para el sellado y fortificaciones de lubricación ejes de cañón. A principios de la década de 1820, el asfalto se utilizó como pavimento para las aceras de París y Londres. Pero su uso se extendió especialmente con el desarrollo del automóvil (las primeras pruebas tuvieron lugar en California y Mónaco alrededor de 1900). El asfalto reduce considerablemente el desgaste de las carreteras y, en consecuencia, el polvo provocado por el tráfico. Un depósito importante, la gilsonita, se encuentra en Utah , al suroeste de los Estados Unidos. Este asfalto se utiliza en la fabricación de pinturas y lacas .
El último yacimiento (con importantes reservas) que se explotó (hasta 2008) en Francia se encuentra cerca de Nîmes (Gard), pero otras fuentes fueron explotadas anteriormente "durante mucho tiempo en Saboya, en el sur del Jura , en Pyrimont en Chanay y Lovagny , cerca de Annecy ” . Otra hipótesis de origen geológico es la producción de petróleo en ciertas rocas generadoras mismas; de organismos en descomposición anaeróbica ( necromasa de conchas de conchas de piedra caliza zoogénica, por ejemplo. Esta teoría es apoyada notablemente por Jaccard para el urgoniano francés que podría ser tanto la fuente de petróleo como su reservorio de roca, porque no encuentra rastros de hidrocarburos Circulación de otras capas potencialmente fuente (carbón u otras).
Las propiedades del asfalto se utilizan en el campo de la impermeabilización en la construcción y la ingeniería civil .
El complejo impermeabilizante clásico en ingeniería civil consiste en una capa de 8 mm de asfalto puro (polvo de asfalto) y betún llamado "solera" y generalmente colocada sobre papel perforado en el 15% de su superficie, luego 22 mm de pórfido asfalto grava + betún). Este complejo se utiliza para la impermeabilización de puentes y terrazas de obra pública o construcciones de buena calidad. El papel permite que la regla de sellado no sea solidaria con el soporte y por lo tanto no se parta con él.
Anteriormente constaba de una capa de 5 mm de asfalto puro y 15 mm de grava asfáltica, que se ha transformado en una monocapa de unos 17 mm , para impermeabilizar cubiertas o logias.
Los materiales se calientan y se amasan y la propagación de la temperatura, usando una espátula de madera al yugo en 160- 180 ° C , y con una plataforma de carga (tipo de flotador) de madera para el lijado 220 ° C . Cuando se enfría, el recubrimiento es suave al tacto y duro, completamente hermético e impermeable. Está cubierto con una capa de grava de 5 a 8 mm en regiones sujetas a grandes variaciones climáticas. En el sur, las terrazas accesibles están alicatadas sobre el asfalto. Sin embargo, el asfalto rara vez se utiliza en terrazas accesibles y en terrazas de edificios debido a su alto precio, así como a la importancia de los recursos materiales que se instalarán. Es más adecuado para aparcamientos y estructuras de gran superficie.
Llamamos asfalto de pórfido a una mezcla de:
Este asfalto, muy diferente al asfalto impermeabilizante , se utiliza en determinadas aceras (especialmente en París) o como pavimento asfáltico. El asfalto de pórfido se puede colorear en la masa por razones estéticas. Este es particularmente el caso de las aceras de la ciudad de Montpellier (coloreada de rojo con óxido de hierro), en el sur de Francia. El asfalto de pórfido también se utiliza como pavimento industrial. En este caso, la proporción de betún se reduce aumentando la temperatura de aplicación, o se agregan endurecedores para mejorar su resistencia a la perforación.
Antes de aplicar el asfalto en obra civil , es necesario constituir una base de hormigón, suficientemente rígida para evitar fluencias o deformaciones debidas al asentamiento del subsuelo. La regla de hormigón Portland tiene un espesor de 10 a 15 cm en aceras y hasta 25-30 cm en pavimento. El asfalto (pórfido o pulido con chorro de arena) se produce en plantas de asfalto. Los componentes se mezclan en una amasadora fija, el betún procedente de un tanque donde se mantiene constantemente fundido (90 a 110 ° C ). Los demás componentes (arena, relleno de piedra caliza, polvo de asfalto) se pesan y se introducen gradualmente en el mezclador. Luego, el asfalto se transporta al sitio en mezcladores móviles instalados en camiones que mantienen su temperatura entre 180 y 220 ° C , luego se esparce manualmente mediante un "palet" de madera de 2 a 3 cm de espesor . Se transporta desde el camión hasta el puesto de trabajo del aplicador en carretillas habilitadas para tal fin, o en cubos de madera. En algunos casos, la aplicación va seguida de un chorro de arena con una arena muy fina que se adhiere al asfalto aún caliente con una marijeanne (una especie de flotador articulado montado en el extremo de un mango). El asfalto así acabado es menos resbaladizo en invierno. En París, los barcos de entrada al garaje están marcados con hierros que imitan un pavimento en forma de diamante llamado boucharde, para facilitar el agarre del vehículo. Ciertos asfaltos para pavimentos industriales o carreteras transitadas por camiones se refuerzan con una red textil atrapada en la masa durante la aplicación.
Hasta 2020, en las regiones muy urbanizadas, aún se desconocía el origen exacto de una parte sustancial de los contaminantes primarios (no identificados pero vinculados a priori a otros petróleos distintos del quemado por vehículos de carretera y calderas).
Hasta entonces, los fabricantes de asfalto y un LCA ( análisis del ciclo de vida ) postulaban que a temperatura ambiente, las emisiones de contaminantes del asfalto eran insignificantes debido a un proceso de fabricación que creían que era capaz de hacerlo.Reducir en gran medida la presencia de contaminantes volátiles. Los estudios se han centrado en los efectos del clima (calor) y las condiciones ambientales en las mezclas de asfalto (incluidos ciertos efectos de la radiación solar ultravioleta ), pero se han limitado a los efectos sobre la mecánica, la estética y / o la longevidad (o simplemente midiendo las emisiones directas de gases de efecto invernadero ). .
Un estudio reciente ( Science , septiembre de 2020) “sugiere que el asfalto fresco es una fuente significativa, pero descuidada, de contaminación del aire (compuestos orgánicos aromáticos (~ 30%) e intermedios / semivolátiles (~ 85%)) son dominantes en emisiones, que juntas producen un aerosol orgánico secundario). De hecho, la contribución del asfalto a este tipo de contaminación atmosférica particulada podría rivalizar o incluso (en las zonas urbanas) superar a la de los automóviles y camiones ” . El asfalto fresco de carreteras, pero también el utilizado para las tejas asfálticas y el de los betunes líquidos utilizados en la impermeabilización de terrazas y cubiertas contienen una gran cantidad de compuestos orgánicos semivolátiles; contaminantes y / o precursores de ciertos tipos de contaminación atmosférica. Como era de esperar, según este estudio, a 60 ° C (temperatura que se alcanza con frecuencia en verano bajo el sol), el asfalto podría ser una fuente de contaminantes a largo plazo. Un dato más sorprendente que aporta este mismo estudio es que el calor no es el único factor causal; la luz ambiental, incluso moderada, también juega un papel fotoquímico , al aumentar considerablemente las emisiones, “sea cual sea la temperatura” . En el caso del asfalto de carreteras, las emisiones empeoran (hasta un + 300%) con luz solar moderada. Los COV, bajo el efecto de la luz, forman aerosoles nocivos que contribuyen en particular a la contaminación por ozono troposférico y PM 2.5 . Las superficies de las carreteras de asfalto son las que más contribuyen a la contaminación de las carreteras y del aire en climas cálidos y soleados ; Se ha estimado que solo en una parte del sur de California, los COV que se evaporan del asfalto podrían generar 1.000 y 2.500 t / año de partículas contaminantes del aire, en comparación con las 900 a 1.400 toneladas de los vehículos de gasolina y diésel, que además de los 'productos químicos volátiles desde la pulverización de pesticidas, recubrimientos, adhesivos, agentes de limpieza, emisiones agrícolas, perfumes y productos de cuidado personal, que en conjunto aportan de 4.500 a 9.500 toneladas de partículas al año ” ). Drew Gentner (ingeniero ambiental de la Universidad de Yale y piloto de este estudio) especifica que las cifras anteriores se refieren a las emisiones directas de los tubos de escape, pero no a los contaminantes secundarios incluido el ozono generado por esta contaminación, haciendo que en total, los vehículos aún contaminen. más que asfalto. Este estudio es el primero en relacionar el asfalto con una contaminación secundaria significativa, pero aún no nos permite saber durante cuánto tiempo el asfalto libera COV ... que son moléculas grandes en comparación con los disolventes y los COV de pequeño tamaño; este gran tamaño implica que probablemente necesiten "más tiempo para escapar" .
Esta contaminación podría ser el eslabón explicativo perdido de la contaminación cada vez mayor por ciertos COV y por el ozono que sufren las megaciudades y otras áreas urbanizadas. Los autores del estudio recuerdan que a mediados de la década de 2010 se utilizaban anualmente en el mundo alrededor de 122,5 millones de toneladas de asfalto.
Se están desarrollando y probando recubrimientos que absorben, filtran y descontaminan el agua, o descontaminan el aire o incluso absorben fuertemente el ruido ambiental (asfalto absorbente de sonido).
Así, la ciudad de París, con el apoyo de Europa, está probando en 3 sitios (como parte del proyecto " Life - Cool & Low Noise Asphalt ") en 2018 varias formulaciones propuestas por Colas (grupos Bouygues) y Eurovia (grupo Vinci) d ' revestido contra el ruido y para la atenuación de islas de calor urbanas . Cada ensayo ocupa 200 metros lineales de calzada (para aproximadamente 1.000 residentes de los distritos 15 ( rue Lecourbe y rue Frémicourt ) y los distritos 8 ( rue de Courcelles ), con Bruitparif y el laboratorio Lied de la Universidad Denis Diderot. Los recubrimientos fonoabsorbentes son compuesto por {Cotización | agregados, betunes y una gran parte (15 a 20%) de huecos de aire (poros) que permiten la absorción de ondas sonoras . Generalmente, se observa una disminución en el rendimiento acústico a lo largo de los años de Esta disminución se debe a la obstrucción de los poros con lodos y residuos de abrasión.
El asfalto a menudo se confunde con: