انواع قير

 

انواع قير :

قير جسم سياهي ست كه از شمار زيادي هيدرو كه به سيستم كواوئيد در هم شده اند درست شده و داراي هيرو گوگرد و اكسيژن دار هم هست با گرما دادن به قير از شخي به سفتي به خميري به شلي به آبكي و در روغنهاي معدني حل مي شود قير چسبنده است و دانه هاي را به همديگر ميچسباند اينست كه در ساختن روبه هاي سياه آسفالتي مصرف مي شود آب در قير نشست نمي كند از اين رو با آن ساختمان ها را آب بندي مي كنند .

در ايران قير را از زمان باستان مي شناختند . گمان مي رود واژه قير بابلب يا الامي مي باشد زيرا آنها قير معدني را براي آب بندي كردن ساختمانها و به جاي مصرف مالات مصرف مي كردند.

امروز قير را دو جور به دست مي آورند . آنرا از معدن در مياورند ( قير معدني ) و بيشتر قير مصرفي در راه سازي و آب بندي كردن ساختمان ازپالودن نفت خام تهيه مي شود ( قير مژنفتي ) .

قير خالص :

قيري كه به روش فوق از انتهاي ستون تقطير خارج مي شود و قير خالص Fentertion grade bita men ناميده مي شود . كه با انتخاب تقطير مناسب مي توان انواع قير هاي خالص با وسكوزيت هاي مختلف نهيه نمود . بعنوان مثال قير هاي خالص زير را كه بر حسب درجه نفوذ در 25 درجه سانتيگراد مشخص شده اند نام برده مي شود .

10/20,20/30,30/40,40/50,50/60,

60,70,90,110,190,210,280,320,400,500

برخي از قير هاي خالص فوق از اختلاط و برگشت قير هاي نرمتر بدرون قير هاي سفت تر يا براتي تهيه قير ها با درجه ستود بالا معمولاً از انحلال زبا نقطه جوش بالا بدرون قير هاي با در جه نفوذ كمتر استفاده مي شود . ذكر اين نكته ضروري است كه براي كاربرد قير هاي خالص هميشه بايستي آنها را گرم نمود معمولاً قير و مصالح جداگانه گرم شده و سپس گرما گرم مخلوط گرديده و به حالت گرم نيز مخلوط حاصل را پخش مي كند بهمين دليل معمولاً از قير هاي خالص در اسفالت پوششي surfaee استفاده بعمل مي آيد . مشخصات قير هاي خالص در جدول 1 ملاحظه مي گردد .

 

قير هاي مخلوط :

در برخي از عمليات راه سازي بدلائل مختلف فني و اختصاصي امكان كاربرد قير هاي خالص كه همگي جامدند وجود ندارد . بهمين دليل پالايشگاهها قير هاي مخلوط cut-baek و يا برگشتي را عرضه ميدارند كه اكثر در درجه حرارت حيط مايع بود هر برخي نيز با حرارت كلي مايع مي شوند اين قير ها داراي مزاياي شماري مي باشند و معمولاً در انواع آسفالتهاي پوششي و نيز آسفالتهاي از نوع ماكادام قير مصرف مي گردند . قير هاي مخلوط از استخراج يك قير با درجه نفوذ مناسب با حلالي كه با قير مورد نظر قابليت استخراج داشته باشد تهيه مي گردند . معمولاً در پالايشگاه قير با درجه نفوذ 300-100 ( پالايشگاه ابادان 100-80) را با حلال هاي نفتي از نوع كروزين  ، كه وزت زغال سنگ و يا روغن آنتراسن و يا مخلوط آنها را با يگديگر مخلوط نموده و انواع قير هاي مخلوط را تهيه مي نمايند و همانطوريكه ذيلا نير آورده مي شود از انواع حلال هاي نفتي ديگر نيز استفاده بعمل مي آيد .

در بعضي موارد ، مثلاً در مورديكه مصالح سنگي مرطوب باشند، به منظور افزايش شمانس چسبندگي مصالح و قير ، قير مخلوط مورد مصرف بايستي داراي درحه اسيدي مناسب باشد كه در اين مورد كروزت نشسته بعنوان حلال قير مخلوط و يا قسمتي از قير مخلوط تهيه اضافه مي شود تا اسيديت قير زياد گردد . تهيه قير هاي مخلوط در پالايشگاه هنگامي صورت مي گيرد كه قير خالص هستند گرم است و سيكوزيت قير مخلوط حاصل و زمان سنت شن آن در جاده بستگي به مشخصات و نوع و مقدار حلال نفتي كه در تهيه قير مخلوط بكار رفته است دارد . بعد از پخش قير مخلوط در جاده در اثر جريان هوا و باد گرمي حلال قير مخلوط تبخير شده و سر انجام قير خالص موجود در آن باقي مي ماند كه داراي خواص مربوط بخود مي باشد . قير هاي مخلوط را در سيستم آمريكايي بسه دسته طبقه بندي نموده اند :

الف : قير هاي مخلوط تند گير R.C        Rapid caring

ب  : قير هاي مخلوط كند گير M.C     Medical caring

ج : قير هاي مخلوط دير گير

قير هاي مخلوط فوق الذكر هر كدام شامل چندين قير مخلوط مي باشد كه اختلافشان در ويسكوزيته آنها مي باشد كه با اعداد 6-0 مشخص مي گردند . ربدين ترتيب ملاحظه مي گردد كه قير R.C.6 سيال ترين مخلوط و بالعكس قير S.C.5 سفت ترين مخلوط مي باشد كه حالت خميري دارد . علي ايحال قير هاي مخلوط تند ير R.C از اختلاط قير خالص 100/80 با گازوئيل ، قير هاي كند گير M.C از اختلاط يا بر گشت كروزين با قير خالص 100/80 و بالاخره ، قير هاي دير گير S.C از اختلاط قير خالص 100/80 و نفت و گاز بدست مي آيد . مشخصات كلي قير هاي مخلوط در اينجا گفته شده قير هاي كند گير M.C به مقياس وسيع در عمليات راهسازي مصرف مي شود از جمله حداكثر آسفالتهاي سرد ، رد ميكس و پريمكت را مي توان نام برد .

چنانچه اشاره گرديد انديس هاي 5-0 قير هاي مخلوط مربوط به وسيكوزيت آنها مي باشد . اين اعداد مقدار ويسكوزيت را نشان نمي دهد بلكه فقط نوع قير را مشخص مي نمايد ويسكوزيت قير هاي مخلوط در سيستم آمريكايي بر حسب ثانيه (Saybolt for a ) بشرح زير مي باشد :

الف : ويسكوزيته قير هاي مخلوط با انديس . صفر معادل 150-75 ثانيه سيبولت –فورل در 25 درجه سانتيگراد مي باشد .

ب: ويسكوزيته قير هاي مخلوط با انديس معادل 150-75 ثانيه سيبولت-فورل در 50 درجه سانتيگراد مي باشد .

ج : ويسكوزيته قير هاي مخلوط با انديس 2 معادل 200-100 ثانيه سيبولت – فورل در 60 درجه سانتيگراد مي باشد .

د : ويسكوزيت قير هاي مخلوط با انديس 3 معادل 500-250 ثانيه سيبولت –فورل در 60 درجه سانتيگراد مي باشد .

ه : ويسكوزيت قير هاي مخلوط با انديس 4 معادل 250-125 ثانيه سيبولت – فورل 2/82 درجه سانتيگراد مي باشد .

و : ويسكوزيت قير هاي مخلوط با انديس 5 معادل 600-300 ثانيه سيبولت –فورل در 2/82 درجه سانتيگراد مي باشد .

قير هاي مخلوط توسط پالايشگاههاي مختلف در سرتاسر دنيا تهيه مي گردد و براي آنها مشخصات مختلفي نيز تهيه شده است . پالايشگاههاي آبادان علاوه بر قير هاي خالص كه در جدول 1 مشخصات آنها آمده است قير هاي مخلوط S.C,M.C,R.C  نيز تهيه مي كند و اضافه بر آن يك سري قيري مخلوط طبق استاندارد .

كمپاني SHELL در پالايشگاه آبادان تهيه مي شود كه نام گذاري آنها بر حسب ويسكوزيت مي باشد ويسكوزيت اين قير هاي مخلوط بر حسب STANDARD TAR VISCOSITY S.T.V در 20 درجه سانتيگراد مي باشد و از قير مخلوط 100/50 تا 700/500 تهيه ببازار عرضه مي گردد . در همين سري يكنوع قير مخلوط با ريسكوزيت بيشتري بنام 125 تهيه مي كنند كه ويسكوزيت آن در 40 درجه سانتيگراد بر حسب S.T.V تعيين مي گردد .

ساختمان شيميائي قير :

ساختمان شيميائي قير نسبتاً پيچيده است و مطالعاتيكه تا كنون انجام شده نظريه قطعي و معين درباره چگونگي ساختمان شيميايي قير بدست نداده است . از طرفي نفت خام كه از آن مشتق مي شد نيز از نظر شيميايي بسيار متنوع مي باشد و آنهم بدليل شرايط ژئولوژيك متفاوتي مي باشد كه نفت تحت آن شرايط تشكيل مي گردد ساختمان شيميايي قير تصفيه شده با وجود فعل و انفعالاتي كه ضمن تقطير صورت مي گيرد بستگي تام منبع اوليه نفت خام مربوطه دارد .

بنابر اين تعريف قير ماده است كه كاملاً در سولفوركرين حا مي شو.د و اكثر قير هايي كه در راهسازي مصرف مي شوند كمتر از 1/0 درصد مواد غير محلول در سولفور كربن دارند . اين ماده غير محلول در سولوزكربن را كربوئيد Carboid مي گويند . كربوئبد جزئي در خواص قير دارند ولي نانچه قير در معرض حرارتهاي بالا قرار گيرد در مولكولهاي آن شكستگي ايجاد مي شود كه در اين مورد كربوئيد بعنوان عامل مشخص كننده ميزان شكسته شدن مولكول مفيد است – عمل شكستن مولكولهاي قير تغييرات قابل ملاحظه اي در مواد متشكله آن مي دهد اين تغييرات مرايي عملكرد قير در جاده زيان آور تشخيص داده شده است . براي تشخيص و تعيين ساير مواد متشكله قير روشهاي مختلف وجود دارد كه در اكثر اين روشها قير محلول در سولفوركربن را بسه جزء اصلي طبقه بندي مي كنند :

1) كابن : جز غير محلول در تتراكلروكربن

2) آسفالتن : جز غير محلول در حالهايي نظير هيدروكربن آليفاتيك سبك مانند اتر نفت .

3) مالتن : جز محلول در جلال سبك هيدروكربن آليفاتيك مانند هپتان و غيره . مالتن ها خود به دو دسته رزين و روغن تقسيم مي شوند ، رزين توسط پودرهائي نظير خاك مزسر Faller جذب مي شوند در صورتيكه روغن جذب نمي شود.

ابن تجزيه قسمتي قير روش تقريباً دلخواهي است كه اجزاء متشكله قير را به طبقات مختلف تقسيم نموده كه داراي وزن مولكولي متفاوت مي باشند اين روش تفكيك از نقطه نظر نمودن اجزاء متشكله قير و رابطه بين آنها كه در خواص قير بخصوص در خواص رواني آن دارند اهميت دارد . در ضمن متذكر مي شود كه وزن مولكولي اسفالين ها را 140000-1400 تعيين نموده اند در صورتيكه وزن مولكولي قسمت روغني دالن ها 710-370 مي باشد . نفت خام كه منبع اوليه تهيه قير مي باشد خود از هيدروكربنهاي مختلف تشكيل شده كه اين هيدروكربنها از چهار قسمت اصلي بشرح زير مي باشد :

الف : كربورهاي اشباع شده آلبقاتيك يا پراگرافينها :

ب : گرده نفتنيك يا سيكلوپارافينها

ج : تركيبات آروماتيك

د : گروه اروماتيك با اتصالات مضاعف اولفنيك

نكته قابل تذكر اين كه تركيبات گروه ( د) معمولاً در قير هايي كه در راهسازي مصرف مي شوند وجود ندارد يكي دريگر از خواص جالب و مهم قير كه در راهسازي مورد نظر است ، خاصيت اسيديت قير مي باشد كه نقش مهمي در چسبندگي قير بمصالح سنگي دارد . اسيديت قير منابع مختلف متغير و متفاوت مي باشد بعنوان مثال قير تقطير شده در خاور ميانه در مقايسه با قير ونزوئلا اسيديت كمتري دارد .

امولسيونهاي قير و كاربرد آنها در راهسازي :

اگر قير هاي در راهسازي مصرف مي شوند در حرارت معمولي حالت خميري و نيمه جاور دارند . بهمين جهت در عمليات آسفالت پوششي ابتدا و بايستي به كمك حرارت آنها را سيال نموده و سپس قير نازكي از آنها را در سطح راه پخش نمود عين همين عمل را بايستي در تهيه مخلوط آسفالتي ماكادام قير بكار برد با اين تفاوت كه در اين مورد هم مصالح شكسته و هم قير بايستي باندازه كافي گرم شوند تا چسبندگي قير و مصالح كامل گردند .

از آنجائيكه تهيه تسهيلات و دستگاههاي گرم كرن قير در نقاط دور دست نه مقدور بوده و نه مقرون بصرفه مي باشد ، متخصصين آسفالت سعي نمودند كه بطريقي كاربرد قير سرد در راهسازي مقدور و عملي سازند بهمين منظور قير هاي مخلوط را به بازار عرضه نمدند كه از اضافه كردن يك حلال فرار به قير هاي خالص تهيه مي شود . از طرف ديگر قير هاي مخلوط نه تنها تمام مي شود بلكه داراي اين نقص مي باشند كه بايستي آنها را حتماً روي سطوح خشك پخش نمود . والا چسبندگي كافي بدست نخواهد آمد .

با پيدايش امولسيون فير نه تنها عملاً كاربرد قير در سرما مقدور گرديد بلكه نقصي هم كه در كاربرد قير هاي مخلوط وجود دارد در اينمورد ملاحظه نميگردد . زيرا كه امولسيونهاي قير اولاً بسيار سيال بود  ، پانياً بفرض مرطوب بودن سطح راه و يا مصالح مورد مصرف چسبندگي مناسبي بين قير و مصالح بوجود مي آورد . در ضمن با استفاده از امولسيونهاي

قير ميتوان ماكادام قير در حجم هاي كوچك و بدون احتياج به گرم كردن مصالح با قير تهيه و مصرف نمود . تموليسونهاي قير حدود %40 آب داشته كه بعد از پخش سريعاص شكسته مي شوند و آب خود را از دست مي دهند ولي چنانچه در حين پخش باران ببارد امولسيون نيز رقيق شده و مكن است شسته از سطح راه حذف گردد . لازم به تذكر ات كه اين نقيصه فقط در مورد امولسيونهاي آنيونيك مشاهده مي شود در صورتيكه اموليسونهاي كاتيونيك كه در ده لخير به بازار عرضه شده اند مبرا از اين نقيصه بوده و در هر شرايطي قابل استفاده مي باشند .

امولسيون :

هر امولسيون از يك سيستم با دو فاز غير قابل استخراج تشكيل مي شود . يكي از دو فاز بصورت گلبول و يا گلوسه هاي كوچك در داخل فاز ديگر پراكنده است . فازيك بصورت گلوله كوچك مي باشد فاز داخلي ناميده مي شود و فازيكه اطراف اين گلوله هاي كوچك را فرا گرفته به نام فاز خارجي يا فاز پيوسته مرسوم است در هر امولسيون برورشهاي مختلف مي توان مشخص نمود كه كدام فاز يوسته و كدام فاز غير پيوسته است . بعنوان مثال در امولسيون « روغن – در – آب » روغن فاز غير پيوسته و آب از پيوسته را تشكيل مي دهد و بالعكس در سيستم آب – در- روغن تر آب فاز پيوسته را تشكيل مي دهد .

امولسوينهاي قير بطور كلي از نوع امولسيون روغن – در اب مي باشد كه فاز غير پيوسته را گلوله هاي كوچك قير كه درآب پراكنده است تشكيل مي دهد .

امولسيونساز :

در تهيه امولسيون قير مقدار جزئي از يك تركيب شيميائي بمنظور تسهيل در تشكيل گلبولهاي قير نيز تعليق دائمي آنها به قير اضافه مي شود كه امولسيونساز ناميده مي شود اصولاً در تهيه هر امولسيون بايستي از اموليسونساز استفاده نمود والا به محض خاتمه بهم زدن فوراً گلبولهاي بهم پيوسته و خود يك فاز پيوسته را تشكيل مي دهند و نتيجه عمل تشكيل دو فاز پيوسته مي باشد ولي در حضور امولسيونساز يك فيلم نازك از تركيب شيميايي كه به عنوان امولسيونساز ***************************

نازك به عنوان يك پوشش محافظ عمل كرده و از بهم پيوستن گلبولها جلوگيري بعمل ميآورد . امولسيونسازهايي كه در تهيه امولسين هاي قير مصرف مي شوند به چهار دسته اصلي تقسيم مي شوند كه دسته اول و دوم آنها داراي اهميت بيشتر مي باشند .

1) امولسيونسازهاي آنيونك

2) امولسيونسازهاي كاتيونيك

3) امولسيونسازهاي غير يوني

4) امولسيونسازهاي كلوئيدي

امولسيونسازهاي آيفونيك :

اين دسته از امولسيونسازها معمولاً سطح قليايي يك اسيد آلي مي باشند كه در محلول آبي توليد يك كاتيون فلزي و يك آنيون كه ساختمان دارد مي نمايد . سديم استئارات  CH3 (CH2)16COONaاز جمله اين امولسيونسازها مي باشد . تركيب اخير الذكر وقتي درآب حل شود بدويون + CH3 (CH2)16COO-Naتفكيك مي گردد .

زنجير طويل آنيون استئارات در قير محلول است ولي گروه كربوكسيل (COO)- كه حامل بار منفي است حلاليتن كمتري نسبت به زنجير آليفاتيك دارد . نتيجتاً هنگامي كه سديم استئارات در يك امولسيون قير و آب وجود داشته باشد . حالتي كه در شكل 1 ملاحظه ميگردد بر قرار مي شود .

 چنانچه ملاحظه مي شود هر گلبول قير توسط فيلعي از يونهاي استئارات كه در سطح آن بار منفي پخش گرديده است پوشيده شده و در چنين شرايطي بهم پيوستن گلبولهاي قير بسيار مشكل مي باشد زيرا كه سطح همه آنها را بار منفي فرا گرفته است و به عبارت ديگر بواسطه وجود بار يكسان نيروي دافعه اي بين انها وجود خواهد داشت كه مانع بهم پيوستن گلبولهاي قير مي شود .

امولسيونسازهاي كاتيونيك :

اين دسته مواد آلي هستند كه هنگاميكه يون تفكيك شوند آن قسمتي از مولكول كه حامل بار مثبت است داراي ساختمان آلي با زنجير آليفاتيك بوده كه در قير محلول است آمين هاي با زنجير طويل آليفاتيك و املاح چهار تائي آمونيوم نمونه هاي جالبي از اين گونه اموليونساز ها مي باشند .

مثلاً مستقل تري قبلي آمونيوم بر مايد بفرمول  C16H33(CH33)NBrدر آب به آينون -Br و كاتيون يتسل تري متيل آمونيوم تفكيك مي گردد .

 

 

كاتبون فوق در قير محلول بوده و چنانچه اين تركيب در سيستم امولسيوني قير در آب و.جود داشته باشد حالتيكه بطور شماتيك در شكل امده بوجود مي آيد و چنانچه ملاحظه مي شود هر گلبول قير با قشري از بار مثبت پوشيده است .

از آنجائيكه امولسيونهاي كاتيونيك بايكديگر سازگاري ندارند چنانچه مخلوط شوند بارهاي مثبت و منفي آنها يكديگر را خنثي نمده امولسيون لخته لخته مي گردد . اموليسيونهاي آينونيك معمولاً قليايي بوده و PH آن حدود 9 و يا بيشتر مي باشد در صورتي كه امولسيونهاي كاتيونيك PH كمتر از 6 دارند و بهمين دليل گامي به غلط امولسيون اسيدي ناميده مي شوند .

امولسيونساز هاي غير يوني :

اين امولسيونسازهات كه استرها واترهاي حاصل از تركيب اسيدهاي چسب با الكل ها مي باشند . در محلول آبي به يون تفكيك نمي گردند و در تهيه امولسيون قير معمولاً مورد استفاده واقع نمي شوند .

 

امولسيونساز هاي كلوئيدي :

امولسيونساز هاي كلوئيدي با نضمام پودرهائي ريزي كهخ در طبيعت وحود دارد بيشتر در تهيه امولسيونهائي كه در ساير صنايع مورد مصرف دارند بكار گرفته مي شود تا در تهيه امولسيون قير ار جمله اين امولسيونساز ها گازوئين و ژلاتين و پودرهاي نرم مانند رس و بنتونيت است . از گازوئيل و بنتونيت درتهيه امولسيون قير قطران جهت مصارف راهسازي گاهي استفاده مي شود .

اندازه گلبولهاي قير :

اندازه گلبولهاي قير يك امولسيون معمولاً بايستي حدود 2 ميكرون باشد . چون علاوه بر پايداري امولسيون ساير خواص مهم آن بستگي تام به اندازه متوسط ذرات آن دارد لذا توجه خاصي باندازه ذرات امولسيون مبذول ميشود . وجود ذرات با اندازه بزرگتر از اندازه متوسط براي امولسيون بسيار مضر بوده و اين گلبولهاي بزرگ خود مركز و پايگاهي جهت بهم پيوستن گلبولهاي كوچك شده كه سراانجام منجر به شكستن و لخته شدن امولسيون مي گردد .

به منظور تعيين اندازه گلبولهاي قير امولسيون ، مقداري از آنرا رقيق نموده و از ان عكسبرداري ميشود و سپس مستقيماً اندازه گلبولها را تعيين مي نمايند براي تعيين سريع گلبولهاي درشت تر از 2 ميكرون امولسيون رااز روي الك نمره 200 ( 74 ميكرون ) عبور مي دهند .

تهيه و كاربرد امولسيونها ؟:

انواع قير ها از قير خالص با درجه نفوذ 20/10 تا 500/00 و حتي از قير هاي مخلوط نيز در تهيه امولسيونها استفاده بعمل مي آيد قير هاي سنت معمولاً به سختي امولسيون مي شوند و از طرفي مصرف اين قبيل امولسيونها هم بيشتر جنبه صنعتي دارد . ولي امولسيونهائيكه از قيرهاي با درجه نفوذ 210/190 و يا 320/280 تهيه مي شوند بميزان وسيع در راهشازي مورد استعمال دارند .

درجه نفوذ يا PI قير ( Penetration Index )

درجه نفوذ عبارت است از عمق نفوذ ميله اي به شكل و وزن شخص كه در دما و زمان معين در قير مورد ازمايش فرو رود . ميله آزمايش استوانه اي است كه يك قاعده آن به شكل نيم كره و وزن آن جمعاً 100 گرم است . مدت آزمايش 5 ثانيه و دما c25 مي باشد . هر 1/0 mm فرو رفتگي برابر يك درجه نفوذ براي مثال ، وقتي گفته مي شود قير 70/60 يعني ميله نفوذ سنج 6 تا 7 mm در ان فرو رود . درجه نفوذ معياري براي سختي قير است كه درجه نفوذ 10 براي قير هاي سخت 15 تا 40 براي سقف ها و تا 100 و بيشتر براي مواردي از قبيل عايق رطوبتي استفاده مي شود .