آسفالت
آسفالت \ āsfālt\ ، مادهای که از درهمآمیختن قیر یا مواد قیری با سنگدانه ساخته میشود و برای پوشش راه، محوطه، بام و مانند آنها به کار میرود.
در نیمۀ دوم سدۀ 19م، روکش کردن (روسازی) خیابانهای شهری با موادی چون قلوهسنگ یا تکههای چوب هماندازۀ آن، آجر، خردهسنگهای معروف به ماکادام (برگرفته از نام مکاَدِم، مخترع این شیوه) و به ندرت، قیر و بتن، فراگیر شد. ماکادام ارزانترین نوع پوشش بود، اما نگاهداری از سطح آن که معمولاً در اثر بارندگی، گرد و خاک یا فضولات اسبها آلوده میشد، کار دشواری بود. از این رو، در آغاز سدۀ 20م، جادهها برای رفت و آمد خودروها چندان مناسب نبود.
با افزایش روزافزون سرعت خودروها، اصطکاک میان سطح جاده و لاستیک چرخها در شتاب گرفتن، پیچیدن و ترمز کردن اهمیت حیاتی یافت و نامناسب بودن رهفرش (لایۀ رویی) بسیاری از جادهها نیاز به مواد قویتر و سختتری را برای این کار آشکار کرد. بنابراین، پژوهشها برای یافتن رهفرشهای بهتر پی گرفته شد که در این میان، آسفالت (مخلوطی از قیر و سنگدانه) و بتن (مخلوطی از سیمان و سنگدانه) بهتر از دیگر رهفرشها بودند.
روکش کردن پیادهروها با آسفالت نخستین بار در 1810م در پاریس اجرا شد، اما این روش تا 1835م تکمیل نشد. نخستین خیـابان آسفالت (آسفـالته) خیابان شانز ـ اِلیزۀ پاریس بود که در 1824م با قطعههای آسفالتیِ کنار هم چیده شده، روکش شد؛ اما نخستین عملیات بزرگ و موفقیتآمیز آسفالت کردن خیابانها در 1858م در خیابـان سَنت ـ اُنُرۀ این شهر اجرا شد. نخستین اجرای موفقیتآمیز روکش بتنی خیابان نیز در 1865م در شهر اینوِرنِس در اسکاتلند بود. با این همه، در آن زمان به علت نبود فشار حاصل از آمد و شد خودروها، هیچیک از این دو فناوری تکامل بیشتری نیافت. آنچه برای پوشاندن راهها با آسفالت یا بتن مورد نیاز بود، تنها دستگاههای سنگخردکن، مخلوطکنها و لوازم پخش مواد، روی جادهها بود.
انگیزۀ تکامل آسفالت به شکل امروزی در ایالات متحدۀ آمریکا پدید آمد، زیرا در این کشور، نهشتههای قیر طبیعی اندک بود و مهندسان ناگزیر بودند برای بهرهگیری بهینه از این ماده، اصول حاکم بر رفتار آن را مطالعه کنند. نخستین گام را در این زمینه، در دهۀ 1860م، مهاجری بلژیکی به نام ادوار دو سمِت در دانشگاه کلمبیای نیویورک برداشت. او نخستین آزمایشهایش را در 1870م در نیوجرسی انجام داد و تا 1872م، آسفالتی همارز آسفالتهای امروزیِ خوبْ دانهبندی شده، با تراکم بیشینه، تولید کرد. این آسفالت نخستینبار در همان سال در بَتری پارک و خیابان پنجم شهر نیویورک به کار رفت. اندکی بعد، آسفالتِ ساختِ دو سمِت برای روکش کردن خیابانهای شهر واشینگتن نیز با موفقیت به کار برده شد.
در 1887م، کلیفِرد ریچِردسِن، که بازرس کیفیت آسفالت و سیمان بود، پژوهشهای دو سمِت را پی گرفت. او میخواست ویژگیهای انواع آسفالت را مدون کند. ریچردسن آسفالتها را اساساً به دو گونه تقسیمبندی کرد: یکی آسفالت سخت یا بتنِ آسفالتی که ساختاری محکم و استوار داشت، و دیگری آسفالت گرم که قیر بیشتری داشت و بنابراین، سطح هموارتر و مناسبتری برای گذر خودرو و دوچرخه فراهم میکرد.
یکی از عواملی که سبب گسترش کاربرد آسفالت شد، مصرف بنزین در خودروها بود. در آن زمان، بنزین تنها یک فراوردۀ جانبی بود که در کنار نفت سفید، از پالایش نفت خام به دست میآمد. دیگر فرآوردۀ جانبی پالایش نفت خام، قیر بود. تا آن زمان، بیشترِ سازندگان آسفالت از قطرانِ زغالسنگ، که فراوردهای جانبی در تولید گاز از زغالسنگ بود، بهجای قیر استفاده میکردند. در این زمان، همچنانکه تقاضا برای بنزین بهعنوان سوخت خودروها در آمریکا افزایش مییافت، بنزین بیشتر، و در نتیجه، قیرِ بیشتری تولید میشد و به سبب فراوان شدن قیر، آسفالتهای خوبی با استانداردهای دو سمِت و ریچردسن در این کشور تولید شد. فراوانی قیرِ حاصل از پالایش در آمریکا، امتیاز بزرگی برای راهسازان آمریکایی نسبت به همتایان اروپاییشان پدید آورد که هنوز قیر طبیعی را ــ که از جاهایی چـون نوشاتِل در سوئیس و جزیرۀ تـرینیداد بـه دست میآمد ــ ترجیح میدادند.
ریچردسن در 1905م کتاب درسی استانداردی دربارۀ آسفالتکاری منتشر ساخت که روشهای آورده شده در آن تاکنون تغییر چندانی نکرده است. بیشترین تغییرات در این زمینه، بیش از آنکه در خود آسفالت صورت گیرد، در ساخت دستگاههایی بوده است که برای تولید آن و نیز آسفالتریزی و پرداخت کردن نهایی سطح آسفالت شده، رخ داده است.
در آستانۀ سدۀ 21م، گرایش به کاربرد آسفالت بازیافتی، اصلاحگرهای شیمیایی برای بهبود کیفیت قیر، و الیاف ریز برای افزایش پایداری آسفالت در برابر ترک خوردن، رو به افزایش بوده است. همچنین پیشرفت در توانایی آزمایش و تحلیلهای ساختاری، طراحی پوشش آسفالتی را همچون یک ترکیب سازهای پیشرفته، امکانپذیر ساخته است.
مواد قیری در اثر گرما نرم میشوند و بنابراین، میتوانند با غلظتهای گوناگون به کار روند. در آسفالت کاری، گاه لایههای نازکی از مادۀ قیری با یک افشانۀ فشاری بر روی سطح زیرین یا سطح نهایی کار، پاشیده میشود. مادۀ قیری به درون شکافهای سنگها و فضاهای خالی میان آنها نفوذ میکند و سنگها را به یکدیگر میچسباند. برای پدید آوردن سطح اصطکاک مناسب برای لاستیک چرخ خودروها، ممکن است یک لایۀ نازک سنگدانه بر روی مادۀ قیری پاشیده، و سپس فشرده شود.
آسفالت، هم میتواند مستقیماً به عنوان رهفرش به کار رود و هم بهصورت لایههایی با ضخامتهای گوناگون، از کمتر از 2 سانتیمتر تا چندین سانتیمتر، بسته به نوع سطح و فشاری که باید تحمل کند، بهعنوان روکش راه استفاده شود. پوشش آسفالتی بهسادگی ساخته، و بهآسانی تعمیر میشود. برای آسفالتکاری، معمولاً مادۀ قیری و سنگدانهها را در یک محل حرارت میدهند و درهم میآمیزند و سپس به محل کار انتقال میدهند. در آنجا، آسفالتِ آمادهشده مستقیماً بر روی سطح مورد نظر پخش، و سپس فشرده میشود.