انواع قیر
قیر و قطران جزء مواد موجود در طبیعت هستند، یعنی به نوعی مصالح طبیعی به حساب می‌آید. قیر و قطران از تقطیر نفت خام بدست می‌آید و قیر در صورت کلی به دو دسته قیر پالوده و قیر معدنی تقسیم می‌شود.
قیر معدنی
تفاوت قیرهای معدنی با قیر پالوده این است که قیر معدنی در طبیعت به صورت آماده و آزاد یافت می‌شود. قدیمی‌ترین معدن قیر در دنیا که اکنون شناسایی شده است در نزدیکی دره اردن قرار دارد. معادن نفت خامی که در نزدیکی سطح زمین قرار داشته‌اند با تابش خورشید و بخار شدن روغن‌های سبک آن‌ها طی سالیان زیاد و سایر مواد معدنی تنها قیر معدنی که سنگین‌ترین ماده نفت خام است در آن معادن باقی مانده است.
در ایران نیز معادن قیر معدنی بهبان و لرستان وجود دارد. قیر معدنی به دو دسته‌ی برمودا و ترینیداد تقسیم می‌شود. تفاوت این دو در مقدار مواد معدنی و مواد الی موجود است. در قیر برمودا حدودا ۵ درصد وزنش مواد معدنی و در قیر ترینیداد ۵ درصد مواد آلی وجود دارد. سایر ناخالصی‌های موجود در قیر معدنی ترینیدا گوگرد وخاکستر است، به همین دلیل قیر معدنی به تنهایی در مصارف ساختمانی استفاده نمی‌شود، و از قیرهای اصاح شده و پالایش یافته برای مصرف مناسب‌تر است.
سنگ قیر
یکی‌دیگر از انواع قیر معدنی، ماسه‌های قیری است. ماسه‌های قیری که از آن به عنوان سنگ‌های قیری هم نام می‌بریم در طول زمان زیادی با قرار‌گیری نفت خام و قیر بر روی بستر سنگی که قابیت نفوذ داشته است به وجود آمده اند. سنگ نفوذ‌پذیری که با جذب مقدار زیادی قیر در خود تبدیل به سنگ قیری شده‌اند برای مصرف ابتدا خرد می‌شوند و سپس به کارخانه‌ی آسفالت سازی منتقل می‌شوند.
از سنگ‌های قیری معدنی معمولا در راهسازی استفاده می‌شود. درصد قیر سنگ‌ها برای راهسازی در کارخانه اندازه گیری شده و سپس از نسبت قیر زیاد بود به آن سنگ دانه اضاف می‌کند و بلعکس در صورت کم بودن مقدار قیر در سنگ‌ها برای استفاده در جاده‌ها به آن قیر ذاب و گرم شده اضافه می‌شود.
قیر پالوده
سنگین‌ترین جسم موجود در نفت خام را قیر پالوده می‌نامند. زمانی که نفت خام تا ۳۵۰ درجه حرارت داده می‌شود و سپس مواد مختلف به ترتیب از نفت بدست می‌آید. اولین ماده‌ای به دست می‌آید بنزین و سپس نفت است و بعد از آن به ترتیب گازوئیل و مازوت و روغن‌های نفتی بدست می‌آید. زمانی که نفت خام به دمای ۳۵۰ می‌رسد قیر پالوده بدست می‌آید. قیر بدست آمده از نفت خام پس از اصلاح و تصفیه برای مصرف آماده می شود. قیرهای پالوده بیشترین مصرف را به نسبت قیرهای معدنی دارند زیرا به نسبت هزینه قیمت کمتری دارند و هم‌چنین مشخصات قیرهای پالوده قابل کنترل است.
قیرهای محلول
قیرهای محلول جزء قیرهای پالوده هستن که در کارخانه‌ها از نفت خام گرفته می‌شود و به صورت جامد و یا نیم جامد مورد مصرف قرار می‌گیرند. براساس مبحث ۵ مقرارت ملی ساختمان برای استفاده از قیرهای حلال همانطور که از اسمش پیداست برای استفاده باید در حلال‌های نفتی و یا به وسیله حرارت دادن آماده شوند، تا قیرهای جامد به قیر مایع تغییر حالت دهد. کیفیت آن به قیر اصلی و خالص مورد استفاده در آن و سپس کیفیت حلال‌های آن و مقدار مناسب آن بستگی دارد، زیرا در صورتی که مقدارحلال‌ها در صورت زیاد بودن در قیر باعث شلی و روانی بیش از حد قیر می‌شوند. قیر‌محلول براساس سرعت گیرش، نوع حلال‌ها و پالایش از جامد به گاز مواد موجود درقیر به سه گروه اصلی تقسیم می‌شود:
- قیرهای زودگیر RC : اگر برای حل کردن قیر محلول از بنزین استفاده شود به دلیل تصعید سریع بنزین از حالت مایع به گاز قیر بدست آمده دارای کندروانی در دمای ۶۰ درجه است.
- قیر کندگیر MC : حلال قیرهای کندگیر بنزین سفید و سایر مواد مشابه است که به نسبت بنزین دارای سرعت تصعید کندتر است به همین دلیل قیر‌حلال بدست آمده به نسبت گروه اول کندگیرتر هستند.
- قیر دیرگیر SC : این گروه از قیر با حلال‌هایی مانند نفت سیاه، گازوییل و دیگر روغن‌های نفتی تهیه می‌شوند. زمان گیرش این گروه به نسبت طولانی است و از قیر دیرگیر در شرایط آب و هوایی عادی استفاده نمی‌شود.
موارد مصارف قیرهای محلول در صنعت راهسازی
- اندود‌کشی‌های سطحی
- آسفالت سطحی جاده‌ها
- درزگیری ترک‌های آسفالت
- اندود‌های نفوذی
- برای مخلوط آسفالت سرد
- مصرف قیر در ساختمان و راهسازی
هرکدام‌از قیر‌ها دارای مشخصات و ویژگی‌های خاصی هستند. برای انتخاب صحیح قیر و قطران به نسبت هر منطقه باید به این مشخصات توجه ویژه‌ای داشت موسسه استاندارد ایران با آزمایش‌هایی مشخصات درجه اشتعال- درجه نرمی- درجه شکستن- درجه چکیدن- درجه غلظت و درجه نفوذ قیر را طی انجام ازمایشات تعیین کرد است. دلیل اصلی این آزمایشات تعیین قیر مناسب به نسبت منطقه‌ای است که قیر در آن استفاده خواهد شد. همانطور که میدانیم قیر و قطران جزء مصالحی است که در تمامی نقاط کشور چه به عنوان راهسازی و چه به عنوان عایق رطوبتی بام استفاده می‌شود، در این صورت این موضوع را متوجه می‌شویم که قیر مصرفی در بام در نقطه‌ای در کشور ممکن است در معرض تابش مستقیم نور خورشید و در دمای بالای ۴۰ درجه باشد و در منطقه‌ی سردسیری زمان طولانی از سال را در معرض بارش باران و یا دمای منفی صفر قرار گیرد.
در نتیجه قیر و قطران مصرفی در هیچ‌کدام از این مناطق نباید دارای درجه نرمی و شکنندگی یکسانی باشد. به همین دلیل موسسه استاندار ایران قیر‌ها را با توجه به ویژگی‌های مخصوص نام گذاری کرده است. نام قیر‌ها از دو عدد متوالی تشکیل شده است، مثل ۲۰-۱۰، ۱۰۰-۸۰، ۱۳۰-۱۵۰ و غیره. قیرهای ۶۰-۷۰ و ۹۵-۱۵ بیشتر در ساختمان و سایر قیر‌ها در راهسازی مورد استفاده قرار می‌گیرند و حدودا۱۰الی ۲۰ درصد قیرهای تولیدی در ساختمان‌سازی و حدودا ۸۰ درصد قیرهای تولیدی در راهسازی کاربرد دارند.
تفاوت قیر مصرفی به عنوان عایق رطوبتی در ساختمان و قیر مصرفی در صنعت راهسازی چیست؟
عمده‌ترین تفاوتی که باعث می‌شود این دو نوع قیر باهم متفاوت باشند، نوع قرار گیری و محل استفاده آن‌ها است. عایق های رطوبتی در ساختمان عموما به وسیله‌ی پوسششی دیگر کاور می‌شوند، در ساختمان برای عایق‌کاری فضا‌های تر مانند سرویس بهداشتی و حمام از قیر استفاده می‌شود ولی رویه‌ی آن توسط کاشی پوشانده و سطح رویه‌ی قیر مصرفی بام به عنوان ایزولاسیون نیز توسط موزاییک فرش می‌شود. در نتیجه این قیر‌ها مستقیما در معرض عوامل جوی خارجی قرار ندارند و دلیل بعدی تفاوت این دو تحمل فشار و وزن کم است. قیر مصرفی در راهسازی همیشه در معرض عوامل مختلف جوی، در برخی نقاط اختلاف دمای شدید در طول شبانه روز، تحمل فشار و وزن ناشی از وسایل نقلیه است به همین دلیل در ساختمان برای عایق رطوبتی قیر را به صورت مستقیم استفاده می‌کنند ولی در صنعت راهسازی قیر به صورت امولسیون مصرف می‌شود.
قیر امولسیون
برای ساخت امولسیون، قیر را گرم می‌کنند و به آن ژلاتین اضافه می‌کنند سپس آن را در داخل آب می‌پاشند در نتیجه از مخلوط آب و قیر و یک ماده امولسیون ساز مانند ژلاتین ساخته می‌شود. امولسیون مخلوط معلق نیز نام دارد. برای استفاده از امولسیون د راهسازی ، دانه‌های سنگ را به آن اضافه و به خوبی مخلوط می‌کنند. مقدار قیر از حدودا ۵۰ تا ۷۰ درصد، مقدار آب ۲۵ تا ۴۰ درصد و مقدار ماده امولسیون ساز حداکثر ۰/۵ است. از امولسیون در در مکان‌های که در معرض رطوبت زیادی قرار دارند استفاده می‌کنند. مزیت اصلی امولسیون عدم نیاز به گرم کردن قیر است.
انواع امولسیون که براساس مشخصات و ویژگی‌های خود در ساخت آسفالت و لکه‌گیری های راه‌ها استفاده می‌شود به دو نوع آنیونیک و کاتیونیک تقسیم می‌شود که شامل زیر گروه‌های زیر نیز هستند.
- امولسیون اسیدی و بازی
- امولسیون ناپایدار و زود شکن
- امولسیون پایدار و دیر شکن
قیرهای اصلاح شده به چه منظوری استفاده می‌شوند؟
- کاهش پدیده‌های تغییر شکل و قیرزدگی رویه‌ی آسفالت
- افزایش تاب خستگی آسفالت
- جلوگیری از عریان شدن سنگ‌دانه‌های مخلوط در آسفالت
- جلوگیری از ترک‌های حرارتی انقباظی در رویه‌ی آسفالت
موسسه استاندارد ملی با انجام آزمایشات کدام ویژگی‌های قیر را مشخص می‌کند؟
درجه نرمی قیر : این آزمایش عبارت است از دمای نمونه‌ی مورد آزمایش از قیر است که این نمونه در داخل گیلیسرین و یا آب قرار دارد، که در یک صفحه افقی باشد و حلقه‌ای فلزی بدور آن محیط بوده و وزن یک گلوله فولادی به سایز ۲۵ میلیمتر بطرف پایین کشیده می‌شود، تخت آزمایش قرار می‌گیرد تا درجه نرمی قیر را اندازه‌گیری کنند.
درجه شکستن قیر : از ویژگی‌های قابل توجه قیر برای انتخاب برای مصرف به نسبت آب و هوای منطقه درجه شکستن قیر در برابر سرما و ترک نخوردن آن است زیرا در مناطق سردسیر قیر باید درای درجه شکنندگی کمتری باشد. به این منظور برای تعیین درجه شکنندگی قیر این آزمایش را انجام می‌دهند.
درجه چکیدن قیر : برای این آزمایش قیر در داخل یک لوله به قطر معینی قرار می‌دهند و سپس آن را حرارت می‌دهند تا درجه‌ای که یک قطره از قیر از نوک لوله بچکد و درجه چکیدن قیر را در ادامه آزمایش اندازه می‌گیرند.
درجه نفوذ قیر : این آزمایش حالات روانی قیر را مشخص می‌کند. بهصورتی که قیر دارای درجه روانی سختی- خمیری و یا شلی است. قیرهای سخت دارای درجه نفوذ کمتر از ۵۰ و قیرهای روان دارای درج نفوذ بیشتر هستند.
درجه اشتعال قیر : درجه حرارتی است که قیر در مجاورت شعله گازی را از خود متساعد کند که در اثر حرارت این گاز مشتعل شود.
از دیگر آزمایش‌هایی که توسط موسسه استاندارد و تحقیقات صنعتی ایران برای درجه‌بندی قیر انجام می‌گیرد، می‌توان آزمایش درجه غلظت قیر، افت حرارت قیر، تعیین وزن مخصوص در قیرهای جامد و نیمه جامد و ازمایش میزان مقاوت قیر را نام ببریم.
قطران چیست؟
در مواقعی که دسترسی به قیر امکان‌پذیر نباشد و هم‌چنین قیمت آن زیاد باشد از قطران به جای فرآورده‌ی نفتی قیر استفاده می‌کنند. قطران از حرارت دادن ذغال سنگ در کارخانه‌های کک سازی بدست می‌آید و برای ساخت رویه‌های راهسازی عایق رطوبتی می‌توان از آن استفاده کرد.
در مقاله بعدی مزایای عایق رطوبتی قیر، انواع عایق‌بندی رطوبتی،ایزوگام، نکات اجرایی و هم‌چنین ویژگی‌های آن را به طور کامل مورد بررسی قرار می‌دهیم.
