قير و انواع آن

خصوصيات قير:

قير چسباننده قهوه اي رنگ تا مايل به سياه است كه از شمار زيادي مولكولهاي هيدروكربوري كه به صورت كلوئيدي در يكديگر معلق هستند، تشكيل شده است. هيدروكربورهاي تشكيل دهنده قيرها را مي توان به يكي از دو دسته آسفالتين ها و مالتين ها تقسيم كرد كه خود مالتين ها به دسته پارافين ها، رزين ها و روغن ها تقسيم مي شوند. خصوصيات رئولوژي قير كه در فورم آتي در مورد آن به طور مفصل بحث خواهيم كرد بسته به مقدار و رفتار اين هيدروكربورها مي باشد. در هر حال چسبندگي و قابليت شكل پذيري قير هاي خالص به علت وجود رزين ها است.

انواع قيرهاي نفتي:

قيرهاي خالص: مستقيماً در برج تقطير در خلاء پالايشگاه به دست مي آيند و يا مختصري در جريان فرآيند هوادهي قرار مي گيرند. اين قيرها بايد همگن و فاقد آب بوده و دماي گرم كردن آن هيچ گاه از 176 درجه سانتيگراد تجاوز ننمايد. قير خالص در دماي محيط جامد است و بر اثر حرارت روان مي شود و در حرارت كم حالت الاستيك فنري داردمصرف قيرهاي خالص در مخلوط ها آسفالتي، باتوجه به اين كه قير خالص در دماي محيط حالت جامد داشته و قابليت اندود كردن مصالح سنگي را ندارد، مستلزم گرم كردن قير تا حداقل105 و حداكثر 163 درجه سانتي گراد در كارخانه آسفالت است. از اينرو به اين مخلوط هاي آسفالتي، مخلوط آسفالتي گرم اطلاق ميشود. طبق نشريه 234 ، "آيين نامه روسازي آسفالتي راه هاي ايران" از قير AC 60 70براي مصرف در اكثر نقاط كشور (با آب وهواي معتدل و گرم)، قير AC 85- 100 براي مصرف در استان هاي سردسير (شمال غربي) كشور و بخصوص در كوهستان هايمرتفع اين مناطق و بالاخره از قير AC 40-50 در نقاط بسيار گرم (داغ) مانند حاشيه خليج فارس و درياي عمان مناس م باشد.بنابراين، با توجه به اين كه روان كردن قيرهاي خالص مستلزم گرم كردن آنها و مشكلات ناشي از گرم كردن از قبيل مصرف انرژي، انتشار آلاينده هاي زيست محيطي و مشكلات و هزينه هاي اجرايي ديگر است، براي روان كردن قير خالص يا آن را در حلال هاي نفتي حل كرده (قير محلول) يا از آب و امولسيون سازها (قيرهاي امولسيوني يا قيرآبه) استفاده مي كنند. در قيرهاي محلول پس از مدت كوتاهي مقداري از حلال هاي نفتي كه عموماً فرار هستند، پريده و قير محلول به طور كامل مصالح سنگي را به يكديگر مي چسباند. در قيرآبه ها نيز به همين منوال ماده امولسيون ساز يه اصطلاح شكسته شده و سبب به هم چسبيدن مصالح سنگي مي شود. به اين عمل، عمل آوري مواد قيري مي گويند. پس عمل آوري در قيرهاي محلول و قيرآبه ها انجام مي گردد.

در مورد عمل آوري قير هاي محلول دو موضوع مطرح مي شود:

1. پارامتر هاي دروني: اين پارامترها به سازنده قير مربوط مي شوند. مانند: فراريت حلال، مقدار حلال، غلظت مواد اوليه. هرچه حلال فرارتر يا كمتر يا غليظ تر باشد، همل آوري سريعتر انجام مي شود.

2. پارامتر هاي خارجي: مانند درجه حرارت محيطي كه قير بعداً در آن قرار مي گيرد، وجود باد، نسبت سطح به حجم. هرچه ميزان درجه حرارت محيط يا سرعت باد يا نسبت سطح به حجم بيشتر باشد، عمل آوري زود تر انجام مي گيرد.

عوامل موثر در سرعت عمل آوري قير هاي امولسيوني نيز عبارتند از:

1. آب و هوا

2. درجه حرارت

3. بارندگي

هرچه هوا مرطوب تر باشد يا درجه حرارت پايين تر باشد يا ميزان بارندگي بيشتر باشد، آب ديرتر تبخير مي شود و عمل آوري كند تر انجام مي پذيرد.

قيرهاي محلول: از حل كردن قيرهاي خالص در حلالها و يا روغنهاي نفتي دست مي آيند. نوع و كيفيت قيرهاي محلول به كيفيت قيرهاي خالص اصلي، نوع و مقدار حلال بستگي دارد. هر اندازه مقدار حلالهاي نفتي در قيرمحلول زيادتر باشد، رواني آن افزايش مي يابد. قيرهاي محلول در راهسازي براي اندودهاي سطحي، نفوذي، آسفالت سطحي، آسفالت سرد كارخانه اي و يا آسفالت مخلوط در محل، مصرف مي شوند. قيرهاي محلول بر حسب سرعت گيرش و نوع حلال به سه گروه زير تقسيم مي شوند:

قيرهاي زودگير: اگر از بنزين براي حل كردن قير خالص استفاده شود، قير محلول را زودگير مي نامند. زيرا حلال موجود در قير در مدت كمي بعد از مصرف قير محلول تبخير شده و قير اصلي بر جاي مي ماند . قيرهاي زودگير بر حسبكندرواني، در چهار نوع RC-70 و RC -800 ، RC -250 ، RC -3000 درجه بندي شده كه اعداد پسوند معرف كندرواني قير، برحسب صدم استكس است.

قيرهاي كندگير: قيرهاي كندگير از حل كردن قير خالص در نفت سفيد تهيه مي شود كه سرعت تبخير نفت از بنزين كندتر و طولاني تراست. قيرهاي كندگير در پنج نوع درجه بندي مي شود كه كندرواني آنها در 60 درجه سانتيگراد از حداقل 30 تا حداكثر 6000 سانتي استكس، تغيير مي كند.

قيرهاي ديرگير: قيرهاي محلول ديرگير را علاوه بر حل كردن قير خالص در روغنها و حلالهاي ديرگير نفتي، مانند گازوئيل يا نفت سياه، مي توان مانند قيرهاي خالص، مستقيماً از تقطير نفت خام بدست آورد كه در حالت اخير، هنوز روغنهاي حلال از آن جدا نشده است. گيرش كامل اين قيرها بعد از مصرف، مدت زمان زيادي طول مي كشد. در واقع قيرهاي ديرگير در شرايط آب و هواي عادي تبخير نمي شوند، بلكه تغيير شكل مولكولي در آنها به وجود مي آيد كه نسبتاً تدريجي و طولاني است.

امولسيون هاي قير:(قيرابه) از مخلوط كردن قير و آب با يك ماده قيرآبه ساز، قيرآبه به دست مي آيد. در اين مخلوط، قير با ابعاد از يك تا 10 ميكرون، در آب شناور است. آب، فاز پيوسته و قير ناپيوسته اين مخلوط را تشكيل مي دهد. قيرآبه سازها موجب ايجاد بار الكتريكي مثبت يا منفي در سطح دانه هاي قير مي شوند. نيروي دافعه ناشي از اين بار مانع به هم پيوستن ذرات قير در قيرآبه مي شود.مقدار قير در قيرآبه ها از 55 تا 65 درصد، ميزان آب از 35 تا 45 درصد و قيرآبه سازها حداكثر 0/ 5 درصد وزني قيرآبه را تشكيل مي دهد. از قيرآبه ها براي تهيه انواع مخلوطهاي آسفالت سرد كارخانه اي و يا مخلوط در محل، آسفالت سطحي، اندودهاي قيري، درزگيري و لكه گيري رويه هاي آسفالتي، تثبيت خاك و ماسه و غبارنشاني مي توان استفاده كرد. براي مصرف قيرآبه ها معمولاً نيازي به حرارت دادن آنها نيست لذا از نظر اقتصادي و ايمني بر انواع ديگر قيرها برتري دارند. اختلاط قيرآبه ها با سنگدانه هاي مرطوب و يا پخش قيرآبه روي بستر مرطوب شني و يا آسفالتي راه در عملكرد قيرآبه ها تأثير منفي ندارد. از نظر زيست محيطي از نظر زيست محيطي و اقتصادي نيز قيرآبه ها، مناسب ترين و باصرفه ترين جايگزين براي قيرهاي محلول محسوب مي شوند زيرا:

الف: انرژي مصرفي براي گرم كردن آنها به مراتب كمتر از قيرهاي محلول است.

ب: به جاي تبخير و تصعيد حلالهاي نفتي موجود در قيرهاي محلول و انتشار آنها در محيط زيستموجب آلودگي شديد مي گردد، درقيرآبه ها فقط آب تبخير مي شود.

پ: هزينه حلالهاي نفتي موجود در قيرهاي محلول (حدود 25 در صد وزني) ، در شرايط جاري بحران انرژي، به مراتب بيشتر از هزينه ماده امولسيو نساز (حدود 0/5 درصد) در قيرآبه ها مي باشد.

همچنين در نشريه 234 اشاره شده است كه استفاده از قيرآبه ها در مناطق شهري براي حفظ محيط زيست و آلودگي هوا مناسب است.

قيرآبه ها بر حسب نوع بار ذره اي ايجاد شده در سطح دانه هاي شناور قير، به دو گروه اصلي و زير گروههاي فرعي ديگر به شرح زير تقسيم مي شوند:

قيرآبه هاي آنيونيك: با استفاده از قيرآبه سازهاي املاح قليايي اسيدهاي آلي، سطح دانه هاي قير، داراي بار منفي مي شود. اين قيرآبه ها را آنيونيك مي نامند كه خود به سه نوع زودشكن، كندشكن و ديرشكن، كه هريك زيربخشهايي دارند، تقسيم مي شود:

	قيرآبه هاي انيونيك
RS زودشكن	MS كندشكن	SS ديرشكن
RS-1 RS-2 HFRS-2	MS-1 MS-2 MS-2h HFMS-1 HFMS-2 HFMS-2h HFMS-2s	SS-1 SS-1h

پسوندها و پيشوندهاي فوق داراي معاني زير مي باشد:

الف: پيشوند HFعرف ايجاد پوشش قير با ضخامت بيشتر روي سنگدانه هاست

ب: پسوندهاي 1 و 2 به ترتيب معرف درصد قير خالص كمتر و بيشتر در قيرآبه مي باشد.

پ: پسوند h معرف كاربرد قيرخالص سفت تر)درجه نفوذ كمتر ) در قيرآبه است

ت: پسوند s در قيرآبه كندشكن HFMS-2s نشانه كاربرد اين قيرآبه براي اختلاط با مصالح ماسه اي است.

قيرآبه هاي كاتيونيك:با استفاده از قيرآبه سازهاي از نوع تركيبات آلي نمكهاي آمونيوم و يا آمينها سطح دانه هاي قير داراي بار مثبت مي شود. اين قيرآبه ها را قيرآبه هاي كاتيونيك مي نامند. قيرآبه هاي كاتيونيك به سه نوع زودشكن، كندشكن و ديرشكن و هريك نيز به زيرگروههاي ديگري به شرح جدول زير تقسيم مي شود.

	قيرآبه هاي كاتيونيك
RS زودشكن	MS كندشكن	SS ديرشكن
CRS-1 CRS-2	CMS-1 CMS-2h	CSS-1 CSS-1h

پسوندها و پيشوندهاي فوق داراي معاني زير مي باشد:

الف: C نشانه كاتيونيك است.

ب: پسوندهاي 1 و 2 و h معاني مشابهي دارد كه در مورد قيرآبه هاي آنيونيك توضيح داده شد

پس همان گونه كه ذكر شد و در نشريه 234 آمده است: آسفالت سرد از اختلاط سنگدانه ها با قيرهاي محلول يا قيرآبه ها در دماي محيط تهيه و در همين دما پخش و متراكم مي شود.

)علت نامگذاري مخلوط آسفالتي سرد)

قيرهاي دميده:

قيرهاي خالص را تحت فشار و در حرارت 200 تا 300 درجة سانتيگراد هوا مي دهند تا اتم هاي هيدروژن موجود در مولكولهاي قير بااكسيژن هوا تركيب شود و با ايجاد واكنشهاي پليمريزاسيون، هيدروكربورهاي سنگين تري بدست آيد كه درجة نفوذ كمتر و نقطة نرميبيشتري نسبت به قير خالص اوليه داشته باشد. اختلاف نقطة نرمي و درجه شكستن قيرهاي دميده، كه با آزمايش ، DIN 52012تعيينمي شود به 100 درجه مي رسد. اين قيرها در مقايسه با قيرهاي خالص اوليه حساسيت كمتري در برابر حرارت دارند و درجة نفوذ آنهاكمتر است.

قيرهاي دميده، مصرف زيادي در راهسازي ندارد. اين قيرها براي پر كردن تركهاي روسازيهاي بتني و پركردن درزهاي رويه هايبتني استفاده مي شود. معمولاً خاصيت ارتجاعي قيرهاي دميده با مصرف افزونه هاي شيميايي مخصوص افزايش مي يابد و اين حالتحتي در حرارتهاي پايين كه قيرهاي خالص در آن حرارت شكننده مي شود، ثابت مي ماند. از اين نوع قير دميده، كه تا حدودي شبيهلاستيك است، براي پوشش كف كانالهاي آب استفاده مي شود. در ايران سه نوع قير دميده , R 110/10, R 90/ 15,R 85/ 25ساختهمي‌شود كه اعداد 10، 15، 25 درجه نفوذ اين قيرها . ارقام 85، 90، 110، درجه نرمي اين قيرهاست.

قطران:

قطران نيز كه رنگي سياه ولي متمايل به قهوه اي دارد از تقطير گازهاي حاصل از حرارت دادن زغال سنگ، چوب و سنگهاي شيستي به دست مي آيد. اين ماده قطران خام ناميده مي شود و از تصفيه آن قطران راهسازي حاصل مي گردد. قطران در ايران به ميزان بسيار كم توليد مي شود و استفاده از آن در كارهاي راهسازي كشور معمول نيست.

انتخاب نوع قير:

انتخاب نوع قيري كه در راهسازي بكار مي رود با توجه به چند عامل مهم انجام مي شود. اين عوامل عبارتند از : شرايط جوي محل، نوع و شدت آمد و شد وسائل نقليه، نوع روسازي، جنس و دانه بندي مصالح سنگي، نحوه اجراي روسازي. هر اندازه درجه حرارت متوسط ساليانه منطقه اي بيشتر باشد بايد از قير كندروان تري براي ساختن روسازي آسفالتي استفاده شود. هر اندازه تعداد و وزن وسائل نقليه بيشتر باشد، بايد از قير كندروان تري براي ساختن مخلوط هاي قيري استفاده شود. براي ساختن مخلوط بتن آسفالتي گرم از قير خالص و براي مخلوط هاي بتن آسفالتي سرد از قيرهاي محلول و يا امولسيون هاي قير استفاده مي شود. ميزان تخلخل و خلل و فرج سطحي كه بايد با قير اندود شود در انتخاب نوع قير موثر است. هر اندازه ميزان تخلخل سطح بيشتر باشد بايد از قير محلول كندروان تري براي اندودكاري استفاده شود. در مناطق با آب و هواي سرد و خشك بهتر است كه از قيرهاي محلول و در مناطق با آب و هواي مرطوب و يا با مصالح سنگي مرطوب بهتر است كه از امولسيون هاي قير استفاده شود. براي درزگيري از قيرهاي محلول ديرگير يا قيرآبه هاي ديرشكن استفاده مي شود تا قير فرصت كافي براي نفوذ كامل در ترك هاي روسازي و پر كردن آنها را داشته باشد. در روسازي به لايه قيري روي مصالح سنگي يا در بين مصالح سنگي و سطح رويه پخش مي گردد، اندود نفوذي (پريم كت) و به لايه قيري كه در بين دو سطح آسفالتي قرار مي گيرد، اندود سطحي (تك كت) گفته مي شود. براي ايجاد چسبندگي لازم بين مصالح سنگي و سطح رويه يا از قيرهاي محلول يا قيرآبه ها (قيرهاي امولسيوني) استفاده مي شود. زيرا حالت روان داشته و براي ايجاد رواني لازم نيازي به گرم كردن ندارند. اما آنچه حائز اهميت است، اين مطلب مي باشد كه ما به بر خلاف درزگيري يا ترك گيري سطح آسفالت به هيچ عنوان قصد نداريم، قير در بين مصالح لايه اساس به طور كامل نفوذ كند. به عبارت ديگر ما تنها مي خواهيم چسبندگي لايه اساس با قشر زيرين آسفالتي (بيندر) تامين شود. از اينرو بايد از قيري استفاده كنيم كه داراي سرعت گيرش يا عمل آوري بالا باشد. بدين منظور قيرهاي محلول زودگير و كندگير يا قير هاي امولسيوني زودشكن استفاده مي شود. البته انتخاب نوع و درجه قير تابع دماي محيط، رطوبت نسبي و باد، درجه حرارت سطحي است كه بر روي آن قيرپاشي مي شود. در صورتي كه از قيرهاي محلول ديرگير يا قرآبه هاي دير شكن براي اندود نفوذي (پريم كت) استفاده شود، قير فرصت كافي براي نفوذ در لايه اساس را داشته و علاوه بر اين كه ما قير بيشتري را مصرف و در نتيجه هزينه بيشتري را متحمل شده ايم، عملكرد زهكشي لايه اساس را نيز دچار مشكل نموده ايم.

دانلود فايل كامل اين مقاله:

password: www.civil1385.blogspot.com

مقاله‌اي كامل درباره‌ي قير