درود بر دنبال کنندگان سایت آسفالت ایران، ما اومدیم با یک پست آموزشی بسیار جذاب و کاربردی در حوزه آزمایشات قیر و آسفالت. طی فرآیند امولسیون سازی قیر به روش های مکانیکی به گلبول های کوچکی تقسیم شده و در آب حاوی مقادیر جزئی عامل امولسیون ساز پخش می شود. در یک قیر امولسیونی، آب فاز پیوسته و گلبول های قیری فاز ناپیوسته محیط را تشکیل می دهند. سیستم مکانیکی مورد استفاده در فرآیند امولسیون سازی یک آسیاب کلوئیدی (Colloid Mill) است و ابعاد گلبول های قیر تولید شده توسط آن بسیار کوچک و در حد ابعاد کلوئیدها (یعنی بین 5 تا 10 میکرون و یا ریزتر) می باشد.
لازم به ذکر است که بگویم انواع آزمایش های قیر و آسفالت توسط تجهیزات آزمایشگاه قیر و آسفالت انجام می شود.
با انتخاب مناسب عوامل امولسیون ساز و اعمال کنترل های لازم در فرآیند تولید، قیرهای امولسیونی در انواع و رده های مختلف قابل تولید هستند:
- قیرهای امولسیونی آنیونی: که در آنها گلبول های قیر حاوی بار الکتریکی منفی می باشند.
- قیرهای امولسیونی کاتیونی: که در آنها گلبول های قیر حاوى بار الکتریکی مثبت هستند.
- قیرهای امولسیونی غیر یونی: که در آنها گلبول های قیر حاوی بار الکتریکی نمیباشند (حالت خنثی).
استفاده از دو نوع قیر امولسیونی آنیونی و کاتیونی کاملاً در ساخت و امور نگهداری روسازی های آسفالتی متداول است، اما استفاده از قیرهای امولسیون های غیریونی پس از پیشرفت هایی که در تکنولوژی امولسیون سازی حاصل شده گسترش چشمگیری یافته است.
با این حال، بسته به تنوع مواد پایه به کار رفته و روش های مختلف فرآوری، قیرهای امولسیونی در رده های مختلفی تولید
می شوند که انواع آنها در جدول ۲-۳ ارائه شده است.
سرعت گیرش قیر های امولسیونی
در این جدول علائم SS ،MS ،RS و QS، بیانگر سرعت گیرش قیرهای امولسیونی میباشند و به ترتیب عبارتند از:
قیر زودگیر، قیر کندگیر، قیر دیرگیر و قیر تندگیر. حرف h که پس از مشخصه برخی از انواع قیرها آمده است، صرفاً بیانگر استفاده از یک قیر پایه سخت تر (Harder Base) است. پیشوند HF نیز که برای برخی از رده های MS به کار گرفته شده به معنای آن است که قیر به کار رفته امولسیونی دارای بخش معلق بالاست.
این مشخصه برمبنای آزمون شناوری 50 AASHTO T یا 139 ASTM D اندازه گیری می شود. قیرهای امولسیونی با بخش معلق بالا (High-float Emulsions) افزودن برخی مواد شیمیایی به وجود می آید. این خاصیت سبب میشود تا لایه ضخیم تری از قیر بر روی مصالح سنگی تشکیل گردد که در نتیجه آن، آببندی یا نفوذ ناپذیری مخلوط آسفالتی افزایش می یابد.
باید به این نکته توجه نمود که جدول ۲-۳ ممکن است شامل تمامی انواع قیرهای امولسیونی نباشد. همچنین احتمال این که یک تولید کننده مشخص، کلیه رده های ذکر شده در جدول 2-3 را تامین نماید بسیار بعید است. لذا مصرف کنندگان می بایست قبل از تعیین رده قیر امولسیونی مورد نیاز، به بررسی قابلیت تامین آنها از منابع محلی بپردازند.
|
کاتیونی |
آنیونی |
|
|
CRS-1 |
RS-1 |
قیر های زودگیر (RS) |
|
CRS-2 |
RS-2 |
|
|
|
HFRS-2 |
|
|
MS-1 |
قیر های با گیرش متوسط (MS) |
|
|
CMS-2 |
MS-2 |
|
|
CMS-2h |
MS-2h |
|
|
|
HFMS-1 |
|
|
|
HFMS-2 |
|
|
|
HFMS-2h |
|
|
|
HFMS-2s |
|
|
CSS-1 |
SS-1 |
قیر های کند گیر (SS) |
|
CSS-1h |
SS-1h |
|
|
CQS-1h |
QS-1h |
قیر های تند گیر (QS) |
روانی قیر امولسیون
امولسیونی که در ساخت و اجرای مخلوط های آسفالتی و یا اندودکاری های مختلف به کار گرفته می شوند می بایست از روانی و کارایی کافی برخوردار باشند. همچنین گلبول های قیر باید تا زمان اجرای امولسیون قیری بر سطح خاک، مصالح سنگی یا یک روسازی موجود به کمک عامل امولسیون ساز از یکدیگر جدا نگه داشته شوند. همچنین اگر در نظر است که قیر موجود در امولسیون بتواند وظیفه اصلی خود را که همانا ایجاد چسبندگی بین مصالح سنگی و جلوگیری از نفوذ آب است انجام دهد، می بایست فاز قیر از فاز آب جدا باشد.
این کار به یکی از دو روش زیر و یا استفاده همزمان از این دو روش صورت می پذیرد:
- خنثی سازی بارهای الکترواستاتیک
- تبخیر آب
فرآیند جدا شدن این دو فاز از یکدیگر شکستن (Break) نامیده می شود. در طی این فرآیند، قطرات ریز قیر به یکدیگر چسبیده و یک لایه نازک پیوسته بر روی سنگدانه ها و یا بر روی سطح پخش شده ایجاد می کنند سرعت به هم پیوستن قطرات قیر به مشخصات گیرش رده از قیر مورد استفاده مربوط است. بعنوان مثال، در قیرهای زودگیر، عمل انعقاد سریعتر رخ می دهد. همچنین شیوه و سرعت شکستن یک امولسیون قیری به ویژگی های عامل امولسیون ساز و میزان استفاده از آن بستگی دارد. عامل موثر دیگر نیز میزان استفاده از آب و قیر میباشد.
قیرهای محلول
حلال های نفتی مورد استفاده در حل کردن قیر عرق حاصل از تقطیر نفتی (Distillate)، عامل رقیق کننده (Diluent) یا عامل حل کننده (Cutter Stock) نیز نامیده می شوند. اگر حلال مورد استفاده در ساخت قیر محلول بسیار فرار باشد، خیلی زود تبخیر می شود. بر عکس، هر چه فراریت حلال کمتر باشد، عمل تبخیر کندتر صورت می پذیرد. قیرهای محلول برمبنای سرعت تبخیر حلال مورد استفاده، به سه دسته کلی تقسیم می شوند :
-
قیرهای زودگیر (RC):
در این نوع قیرهای محلول، قیر با یک حلال سبک و بسیار فرار که نقطه جوش آن مشابه بنزین یا نفت باشد، به کار گرفته می شود. انواع این نوع قیرهای محلول شامل رده های RC-800 ،RC-250 ،RC-70 و RC-3000 می باشد.
-
قیرهای با گیرش متوسط (MC):
در این قیرهای محلول، قیر با یک حلال که دمای جوش بالاتری نسبت به حلال های رده RC دارد، ترکیب (همانند نفت سفید) می شود. انواع این نوع قیرهای محلول عبارتند از: MC-30، MC70، MC-250، MC-800 و MC-3000 می باشد.
-
قیرهای دیرگیر با کندگیر (SC):
این نوع قیرهای محلول از ترکیب قیر با حلال های نفتی که به کندی تبخیر می شوند، تشیکل شده و شامل رده های SC-70، SC-250، SC-800، SC-3000 می باشند.
قیرهای محلول کندگیر به روغن های جاده ای (Road Oils) نیز معروفند. این اصطلاح در گذشته از آن جهت معمول شده بود که از پسماندهای قیری بعنوان یک روش حفاظتی ارزان قیمت جهت روسازی راه ها استفاده می شد.
در کلیه قیرهای محلول، درجه و میزان روان بودن محلول وابسته به نسبت حلال به قیر است، هر چند که سختی قیر پایه مصرفی نیز تا حدی جزئی در این رابطه تأثیر گذار می باشد. هر چه قیر محلول از ویسکوزیته بالاتری برخوردار باشد، عدد مشخصه آن بالاتر است (عدد مشخص ویسکوزیته در جلوی کلمات اختصاری RC، MC ،SC آورده می شود). چنین قیرهایی برای کاربرد در امور اجرایی نیاز به کمی حرارت دهی دارند تا روان گردند.
_________________________________________________________________
مطالب مرتبط با این مقاله
_________________________________________________________________
نکات و توضیحات مهم
جهت اختلاط قیر با مصالح سنگی، پمپ کردن آن از طریق لوله ها، اسپری قیر بر یک سطح و یا سایر موارد، قیر باید حالتی روان داشته باشد. با حرارت دادن قیر تا دمای حدود 135درجه سانتی گراد این ماده روان میشود. سپس با سرد شدن، حالت نیمه جامد و چسبناک به خود میگیرد.
به جز حرارت دادن، راه های دیگری نیز جهت روان نمودن قیر وجود دارد. یک روش، استفاده از برخی حلال های نفتی می باشد. قیر در این حلال ها حل شده و محلول حاصل می تواند جهت ساخت آسفالت مورد استفاده قرار گیرد. این نوع قیرها، قیرهای محلول (Cutback Asphalts) نامیده می شوند. روش دیگری که برای روان شدن قیر به کار گرفته می شود استفاده از یک عامل امولسیون ساز و آب است. قیرهای حاصل بدین روش، قیر امولسیونی (Emulsified Asphalts) نام دارند.
پس از استفاده از قیرهای محلول و امولسیونی در کارهای اجرایی (نظیر ساخت آسفالت یا اندود کردن سطوح مختلف)، عامل حلال (در قیرهای محلول) یا آب (در قیرهای امولسیونی) تبخیر شده و پسماند قیری برجای می ماند. نکته قابل توجه این که تبخیر حلال های نفتی و ورود آنها به اتمسفر آسیب زیادی به محیط زیست وارد میکند و ممکن است خلاف مقررات زیست محیطی تلقی شود. در نتیجه امروزه قیرهای امولسیونی کاربرد بیشتری نسبت به قیرهای محلول یافته اند. در هر حالت، قیر ماده پایه به شمار می رود که به کمک حلال های نفتی و یا با استفاده از عامل امولسیون ساز و آب، روان شده و قابل استفاده میگردد.
سخن پایانی
همانطور که ممکن است انتظار داشته باشید، آسفالت ایران منبع مهمی برای اطلاعات مفید در مورد آزمایشات قیر و آسفالت است. امیدواریم این مقاله به شما برای نحوه انجام این آزمایش تعیین تورم خاک یا نشست یک بعدی خاک های چسبنده و نحوه انتخاب تجهیزات آزمایش کمک کند.
در صورتی که از مطالعه این پست آموزشی لذت بردید، خوشحال می‌شویم که در شبکه‌های اجتماعی خود آسفالت ایران را به دیگر دوستان خود معرفی کنید. ❤
همچنین این مقاله از کتاب آسفالت ترجمه کتاب ms-4 از موسسه آسفالت آمریکا_ویرایش هفتم بر گرفته شده است.
ممنون که تا انتهای این مقاله همراه ما بودید…