با انواع قیر در راهسازی آشنا شوید

در این پست به معرفی انواع قیر های طبیعی و قیرهای نفتی اعم از قیر خالص، قیر دمیده، قیر محلول و قیرآبه های می پردازیم.

مقدمه

چسباننده های سیاه مصرفی در راهسازی شامل مواد قیری و قطرانی دارای این خاصیت اصلی می باشند که دانه های سنگی را به یکدیگر چسبانده و به جسم یکپارچه تبدیل می کنند.

قیر جسمی است به رنگ سیاه که از شمار زیادی هیدروکربور ساخته شده است.

قیر را از عهد باستان در ایران می شناختند و واژه آن ممکن است ایلامی یا بابلی باشد.

قیر در دمای محیط، جامد و یا نیمه جامد است و بر اثر حرارت روان می شود.

قیر در روغن های معدنی و حلال هایی نظیر سولفید کربن، تترا کلرید کربن و تری کلرید اتیلن حل می شود.

قطران که رنگی سیاه ولی متمایل به قهوه ای دارد از تقطیر گازهای حاصل از حرارت دادن زغال سنگ، چوب و سنگ های شیستی به دست می آید.

این ماده قطران خام نامیده می شود که از تصفیه آن قطران راهسازی حاصل می گردد.

قطران در ایران به میزان بسیار کم تولید می شود و استفاده از آن درکارهای راهسازی کشور معمول نیست.

قیرهای مصرفی در راهسازی چنانچه از معدن به دست آید قیر طبیعی یا معدنی و هرگاه از پالایش نفت خام حاصل شود، قیر نفتی یا پالایشگاهی نام دارد.

قیرهای طبیعی

وقتی که مواد فرار نفت خام موجود در اعماق زمین به مرور زمان و در برابر عوامل جوی تبخیر شود، ماده سیاهی از آن برجای می ماند که قیر طبیعی نام دارد.

قیرهای طبیعی شامل قیر سنگ ها و قیرهای دریاچه ای به شرح زیر می باشند:

قیر سنگ ها از انواع قیر های طبیعی

قیر سنگ ها عمدتا سنگ های آهکی و ماسه ای هستند که نفت خام در آنها نفوذ کرده و با گذشت زمان مواد فرار آن تبخیر شده و قیر در این سنگ ها باقیمانده است.

قیر سنگ ها را پس از خرد و نرم کردن حرارت داده و در سطح راه پخش  می کنند.

مقدار قیر موجود در قیر سنگ ها از 7 تا حدود 80 درصد تغییر می کند.

استفاده از قیر سنگ ها در راهسازی به دلیل هزینه های زیاد استخراج و حمل، عدم یکنواختی مواد تشکیل دهنده و متغیر بودن میزان قیر موجود در آنها، در مقا یسه با فراوانی قیرهای نفتی مقرون به صرفه نیست.

البته تحقیقات آینده می تواند به بهره برداری و مصرف آنها در صنعت راهسازی کمک کند.

قیرهای دریاچه ای از انواع قیر های طبیعی

وقتی که نفت خام به طور طبیعی از بین لایه های شکست خورده زمین به سطح زمین صعود می کند و مواد فرار آن تبخیر می شود، قیرهای طبیعی به صورت دریاچه در روی زمین ظاهر می شوند.

منابع قیر دریاچه ای در اغلب نقاط جهان و از جمله در ایران یافت می شود.

این منابع در کرمانشاه (پاتاق و گشان )، پشتکوه ، خرامه فارس و مناطق دیگر کشور وجود دارد.

انواع قیر های نفتی مصرفی در راهسازی

قیرهای نفتی یا پالایشگاهی از پالایش نفت خام در برج های تقطیر به دست می آید و نهایتا آنچه که در ته برج تقطیر باقی می ماند، قیر خالص نفتی است.

قیرهای با درجه سفتی متفاوت برای مصارف مختلف راهسازی را می توان با تنظیم درجه حرارت و فشار داخل برج های تقطیر و نیز هوادهی تولید نمود.

انواع قیر های حاصل از پالایش نفت خام با توجه به نوع و شرایط مصرف آنها در راهسازی به شرح زیر تقسیم بندی می شود:

قیرهای خالص از انواع قیر های نفتی

قیرهایی که مستقیما در برج تقطیر در خلاء پالایشگاه به دست می آید و یا مختصری در جریان فرآیند هوادهی قرار می گیرد، قیرهای خالص نامیده می شود.

این قیرها باید همگن و فاقد آب بوده و در دمای 176 درجه سانتیگراد کف نکنند.

قیرهای خالص در اثر حرارت به صورت مایع غلیظ و آبگون تغییر شکل می دهند و در درجه حرارت کم، حالت الاستیک و فنری دارند.

قیرهای خالص مصرفی در راهسازی بر اساس طبقه بندی درجه نفوذ و عملکرد تقسیم می شوند.

مشخصات فنی قیر برای هر پروژه برحسب اینکه از قیرهای با طبقه بندی درجه نفوذ یا عملکردی باشند، باید در مشخصات فنی خصوصی پروژه قید شود.

قیرهای دمیده از انواع قیر های نفتی

قیرهای خالص را تحت فشار و حرارت 200 تا 300 درجه سانتیگراد قرار می دهند تا تمامی هیدروژن موجود در مولکول های قیر با اکسیژن هوا ترکیب شود و با ایجاد واکنش های پلیمریزاسیون، هیدروکربن های سنگین تری بدست آید که درجه نفوذ کمتر و نقطه نرمی بیشتری نسبت به قیر خالص اولیه داشته باشند.

در ایران دو نوع قیر دمیده 85/25 و 90/15 ساخته می شود که اعداد 25 و 15 درجه نفوذ و ارقام 85 و 90 نقطه نرمی آنها است.

قیرهای دمیده در راهسازی مصرف ندارند.

قیرهای محلول از انواع قیرهای نفتی

قیرهای محلول از حل کردن قیرهای خالص در حلال های نفتی به دست می آیند.

نوع و کیفیت قیرهای محلول به کیفیت قیرهای خالص اصلی، نوع و مقدار حلال بستگی دارد.

هر اندازه مقدار حلال های نفتی در قیر محلول زیادتر باشد، روانی آن بیشتر است.

معمولاً درصد حلال مصرفی در قیرهای محلول از 20 تا 50 درصد تغییر می کند.

قیرهای محلول در راهسازی برای اندودهای سطحی، نفوذی، آسفالت سطحی، آسفالت سرد کارخانه ای و یا آسفالت مخلوط در محل و غیره مصرف می شود.

انواع قیر های محلول بر حسب سرعت گیرش و نوع حلال به سه گروه اصلی زیر طبقه بندی می شوند.

قیرهای محلول زودگیر (RC)

اگر از بنزین برای حل کردن قیر خالص استفاده شود، قیر محلول را زودگیر می نامند، زیرا حلال موجود در قیر در مدت کمی بعد از مصرف قیر محلول، زود تبخیر شده و قیر اصلی برجای  می ماند.

قیرهای محلول کندگیر (MC)

قیرهای کندگیر از حل کردن قیر خالص در نفت سفید تهیه می شود که سرعت تبخیر نفت از بنزین کندتر و طولانی تر است.

قیرهای محلول دیرگیر (SC)

قیرهای محلول دیرگیر از حل کردن قیر خالص در حلال های نفتی، مانند گازوئیل یا نفت سیاه، بدست می آید.

این قیرها را می توان مانند قیرهای خالص، مستقیما از تقطیر نفت خام به دست آورد.

در حالت اخیر قیرهای دیرگیر را روغن راه نیز می نامند.

گیرش کامل این قیرها بعد از مصرف، مدت زمان زیادی طول می کشد.

در واقع این قیرها در شرایط آب و هوای عادی تبخیر نمی شوند، بلکه تغییر شکل مولکولی در آنها بوجود می آید که نسبتا تدریجی و طولانی است.

قیرابه ها (قیرهای امولسیونی)

از مخلوط کردن قیر و آب با یک ماده امولسیون ساز، قیرابه به دست می آید.

در این مخلوط قیر با ابعاد از یک تا 10 میکرون، در آب شناور است. آب، فاز پیوسته و قیر فاز معلق و ناپیوسته این مخلوط را تشکیل می دهد.

قیرابه سازها موجب ایجاد بار الکتریکی (مثبت یا منفی) در سطح ذرات قیر می شود و نیروی دافعه ناشی از بار همنام ، مانع به هم پیوستن ذرات قیر در قیرابه می شود.

مقدار قیر در قیرابه ها از 55 تا 65 درصد، میزان آب از 35 تا 45 درصد و قیرابه سازها حداکثر حدود 0/7 درصد وزنی قیرابه را تشکیل می دهند.

از قیرابه ها برای تهیه انواع مخلوط های آسفالت گرم و سرد کارخانه ای و یا مخلوط در محل ، آسفالت سطحی، اندودهای قیری، درزگیری و لکه گیری رویه های آسفالتی، تثبیت خاک و ماسه و غبار نشانی و غیره می توان استفاده کرد.

برای مصرف قیرابه ها معمولا نیازی به حرارت دادن آنها نیست، لذا از نظر اقتصادی و ایمنی بر انواع دیگر قیرها برتری دارند.

اختلاط قیرابه ها با سنگدانه های مرطوب و یا پخش قیرابه روی بستر مرطوب شنی و یا آسفالتی راه در عملکرد قیرابه ها تأثیر منفی ندارد.

از نظر زیست محیطی و اقتصادی، قیرابه ها مناسب ترین و با صرفه ترین جایگزین برای قیرهای محلول محسوب می شوند زیرا:

• انرژی مصرفی برای گرم کردن آنها به مراتب کمتر از قیرهای محلول است.
• به جای تبخیر و تصعید حلال های نفتی موجود در قیرهای محلول و انتشار آنها در محیط زیست که موجب آلودگی شدید می گردد، در قیرابه ها فقط آب تبخیر می شود.
• هزینه حدود 20 تا 50 درصد وزنی حلال های نفتی موجود در قیرهای محلول، در شرایط جاری بحران انرژی به مراتب بیشتر از هزینه ماده امولسیون ساز در قیرابه ها می باشد.

قیرابه ها بر حسب بار ذره ای ایجاد شده در سطح ذرات شناور قیر، به دو گروه اصلی و زیر گروه های دیگر به شرح زیر تقسیم می شوند:

قیرابه های آنیونیک

با استفاده از امولسیون سازهای نوع املاح قلیایی اسیدهای آلی، سطح ذرات قیر دارای بار منفی می شود.

این قیرابه ها را آنیونیک می نامند که خود به چهار نوع سریع شکن، زودشکن، کندشکن و دیرشکن که هر یک زیر بخش هایی دارند تقسیم می شود.

قیرابه های کاتیونیک

با استفاده از امولسیون سازهای نوع ترکیبات آلی نمک های آمونیوم و یا آمین ها، سطح ذرات قیر دارای بار مثبت می شود.

این قیر ابه ها را کاتیونیک می نامند.

قیرابه های کاتیونیک به چهار نوع سریع شکن، زودشکن، کندشکن و دیرشکن تقسیم می شوند.

توجه : برای اشنایی با مبانی طراحی اسفالت های سطحی اینجا کلیک کنید.