Was ist Asphalt?
Asphalt ist ein schwarzes Material, das hauptsächlich aus Kohlenwasserstoffen besteht, die durch die Raffination von Rohöl gewonnen werden.
Asphalt wird auch als Erdbitumen oder gemahlenes Bitumen bezeichnet. Bei Raumtemperatur ist es fest oder halbfest, schmilzt aber bei hohen Temperaturen leicht zu einer Flüssigkeit.
Der größte Teil des heute verwendeten Asphalts wird aus Erdöl gewonnen. Es gibt jedoch auch natürlich vorkommendes Asphalt. Es kann auch zwischen Asphalt und verarbeiteten Produkten unterschieden werden, die durch die Mischung von Asphalt mit Sand oder Steinen hergestellt werden und als Asphaltmischungen bezeichnet werden.
Ähnlich wie Asphalt ist auch Beton. Beton ist eine andere Substanz, da es sich um ein Pulver handelt, das durch Zugabe von Sand und Wasser zu Zement und durch eine Polymerisationsreaktion verfestigt wird.
Anwendungen von Asphalt
Asphalt wird hauptsächlich als Straßenbelag, Kraftstoff und Baumaterial verwendet.
1. Straßenbelag
Asphalt wird für den Bau von Straßen verwendet. Asphalt ist aus mehreren Gründen nützlich, einer davon ist sein niedriger Preis.
Im Vergleich zu Beton kann es zu niedrigeren Stückkosten eingebaut werden. Ein weiterer Grund für die Verwendung von Asphalt als Straßenbelag ist, dass es in kurzer Zeit hergestellt werden kann und seine Durchlässigkeit kontrolliert werden kann.
In jüngster Zeit wurden Asphaltbeläge mit Wasserrückhalte- und Wärmedämmeigenschaften und Geräuscharmut entwickelt, um das Phänomen der Wärmeinsel zu bekämpfen.
2. Baumaterialien
Asphalt wird auch als Baumaterial verwendet. Dachplanen zum Beispiel können aus Asphalt hergestellt werden und werden als Asphaltdach bezeichnet. Asphaltbedachungen unter Dachbauteilen dienen dazu, das Eindringen von Regenwasser zu verhindern.
In den letzten Jahren wurden modifizierte Gummi-Asphalt-Dächer entwickelt, bei denen Asphalt mit Gummi oder Kunstharz gemischt wird.
3. Brennstoff
Asphalt ist bei Raumtemperatur fest und lässt sich als Brennstoff nur schwer handhaben. Dennoch wird er als Brennstoff für Kessel zur Stromerzeugung verwendet, da er im Vergleich zu schwerem Heizöl kostengünstig ist und schnell geliefert werden kann.
Das natürlich gewonnene, weniger zähflüssige Produkt wird zu einem feinen Pulver gemahlen und zur Verbrennung in einen Verbrennungsofen mit einem Feinbrenner eingeblasen. Schwere Rückstände, z. B. aus der Destillation von Schweröl, sind hochviskos und werden erhitzt, um sie flüssig zu machen, z. B. beim Transport. Bei der Verwendung werden sie mit dem überschüssigen Dampf aus dem Kessel erhitzt, um ihre Fließfähigkeit zu erhalten, und dann mit einem Brenner in den Verbrennungsprozess eingeblasen.
In beiden Fällen ist der Gehalt an Restkohlenstoff und Metallasche nach der Verbrennung höher als bei schwerem Heizöl, sodass die Rückstände nach der Verbrennung behandelt werden müssen.
Funktionsweise von Asphalt
Asphalt wird durch Destillation von Rohöl gewonnen, dessen Hauptbestandteile Paraffine, Naphthene und aromatische Kohlenwasserstoffe sind. Das Produkt wird mit Sand und Zuschlagstoffen vermischt. Diese Mischungen werden erhitzt und in flüssiger Form verwendet, verfestigen sich jedoch bei Raumtemperatur, was die Bauarbeiten erschwert.
Um die Viskosität zu verringern, werden so genannte Emulgatoren eingesetzt. Asphaltemulsionen dispergieren den Asphalt in Form von Partikeln, wodurch seine Viskosität verringert wird und er bei Raumtemperatur eingebaut werden kann. Es gibt drei Arten von Emulgatoren: kationische Emulsionen/anionische Emulsionen/nichtionische Emulsionen, wobei die kationischen Emulsionen derzeit am häufigsten verwendet werden.
Der verwendete Emulgator verändert die Eigenschaften, aber auch der dem Asphalt beigemischte Füllstoff beeinflusst die Eigenschaften. Füllstoff ist ein pulverisiertes Material wie Kalkstein. Die Beimischung von Füllstoff soll die Viskosität verbessern.
Ein dichtes Asphaltgemisch, das auf einer typischen Straße verwendet wird, hat eine Zusammensetzung von 55 % groben Zuschlagstoffen, 35 % feinen Zuschlagstoffen, 5 % Füllstoff und 5 % Asphalt. Für eine höhere Durchlässigkeit wird mehr grobe Gesteinskörnung verwendet, für eine geringere Durchlässigkeit mehr feine Gesteinskörnung. Die Zusammensetzung kann geändert werden, um die gewünschten Eigenschaften zu erzielen.
Weitere Informationen über Asphalt
Probleme bei der Verwendung als Brennstoff
Es gibt zwei Hauptprobleme bei der Verwendung von Asphalt als Kraftstoff, nämlich Verschleiß und Verschmutzung der Verbrennungsanlagen und Luftverschmutzung durch Verbrennungsabgase. Die Verunreinigungen im Asphalt werden durch die verschiedenen Schwermetalle und den Schwefelgehalt im Asphalt verursacht.
Von den verschiedenen Schwermetallen haben Vanadiumverbindungen einen niedrigeren Schmelzpunkt als andere Metalloxide, sodass sich im Feuerraum einen Nebel bilden und ablagern. Die geschmolzenen Ablagerungen behindern die Wärmeübertragung und verursachen Korrosion, was zu einer verminderten Kesselleistung führt. Er muss daher regelmäßig gereinigt werden.
Der größte Teil des Schwefelgehalts wird als Schwefeloxide vergast. Da diese in unverändertem Zustand eine Luftverschmutzung verursachen, sind Rauchgasentschwefelungsanlagen oder Rauchgasbehandlungsanlagen erforderlich. Je nach Menge des Rauchgases können Großanlagen erforderlich sein. In den letzten Jahren ist seine Verwendung als Brennstoff aufgrund strengerer Umweltvorschriften und höherer Kosten für die Wartung der Anlagen immer schwieriger geworden.