قیر

قیر ماده‌ای سیاه‌رنگ و گاهی قهوه‌ای‌رنگ است که در دمای محیط معمولاً به‌صورت جامد و یا نیمه جامد دیده می‌شود. قیر دارای خاصیت چسبندگی عالی و مقاومت زیاد در برابر نفوذ آب است و به همین دلیل به‌عنوان عایق در صنعت ساختمان بسیار مورداستفاده قرار می‌گیرد. قیر جزء مهمی از دنیای ما است. این ماده در صنایع بی شماری وظیفه عایق بندی و آب بندی وسطوح و مواد مختلف را بر عهده دارد.  جدای از آن، قیر به عنوان یک پوشش سطحی به طور گسترده در راهسازی استفاده می شود. قیر نه تنها هزینه های ساخت راه ها را کاهش می دهد، بلکه نیاز به تعمیر و نگهداری را نیز به حداقل رسانده و طول عمر جاده ها را در سراسر جهان افزایش می دهد.

درصورتی‌که ترکیبات مختلفی را به قیر خالص تولید شده در پالایشگاه اضافه کنند؛ قیرهای اصلاح شده برای استفاده در مصارف مختلف، به دست می‌آیند.
برای دستیابی به قیرهای اصلاحی، موادی از قبیل حلال‌ها، پلیمرها، امولسیفایرها و یا سایر ترکیبات را در پالایشگاه به قیر خالص اضافه می‌کنند..
درنهایت قیرهای اصلاح‌شده توسط آزمایش‌های مختلف بر روی قیر طبقه‌بندی می‌شوند. قیرهای اصلاح‌شده در سه دسته زیر طبقه‌بندی می‌شوند:

قیر کات-بک (Cutback Bitumen)
قیر اصلاح‌شده با پلیمر (.Polymer Modified B)
قیر امولسیونی (.Emulsion B)
علاوه‌بر دسته‌بندی‌های موجود در قسمت بالا، طبقه‌بندی دیگری نیز موجود است که به هیچ‌کدام از گروه‌های مذکور، تعلق ندارد. این گروه شامل موارد زیر است:

قیر کات-بک:
نوعی اصلاحی از قیر خالص پالایشگاهی است که ویسکوزیته پایینی دارد و برای تولید این ان، قیر پالایشگاهی را با مقدار معینی از حلال‌های آلی ترکیب می‌کنند که این حلال‌ها شامل گازوئیل، نفتا، روغن دیزل و نفت کوره هستند. کاربرد آن در صنایع محتاج به قیر با ویسکوزیته کم و در هنگام ساخت آسفالت بدون گرم کردن قیراست.

قیر امولسیونی:
با ترکیب حجم مشخصی از آب در قیر خالص، قیر امولسیونی تولید می‌شود. برای آنکه قیر را در آب حل کنند از امولسیفایر مناسب استفاده می‌کنند. این نوع قیر با ویسکوزیته کم و به‌صورت مایع است که برای تعمیرونگهداری جاده‌ها استفاده می‌شود.

قیر اصلاح شده پلیمری:
برای بهبود راندمان قیر در عملیات روسازی آسفالت از قیر اصلاح‌شده پلیمری (PMB) استفاده می‌شود. برای تولید این نوع قیر، انواع پلیمرهای طبیعی، پلیمر های مصنوعی و لاستیک ها با نسبت وزن ۱ تا ۷ درصد به قیر اضافه می‌شوند و بیشترین مقدار مصرف پلیمر، شامل ۳ درصد وزنی است.
دلایل محبوبیت استفاده از پلیمرها را می توان این موارد نام برد:
– نیاز به استفاده کمتری از این قیر به دلیل افزایش خاصیت ارتجاعی یا همان کششی قیر در هنگام مصرف در صنعت
– افزایش مقاومت قیر را در برابر ناشی از خستگی
– جلوگیری از نرم شدن قیر در هنگام مجاورت در دماهای بالا و ایجاد ترک Bitumen، در دماهای پایین
– کاهش حساسیت دمایی قیر و افزایش میزان چسبندگی و شکل‌پذیری به دلیل وجود پلیمر
– قیر اصلاح‌شده با این روش به حفاظت از محیط‌زیست کمک کرده و لاستیک‌های غیرقابل‌مصرف را به چرخه مصرفی بازمی‌گرداند.
– مقاومت در برابر لغزش، بهبود و افزایش انعطاف‌پذیری، کاهش صدای ترافیک در جاده‌ها و مقاومت در برابر ترک‌خوردگی می‌شود.

قیر اکسید شده:
قیر سخت و شکننده‌ای است که به‌عنوان یک عایق رطوبتی برای ساختمان‌سازی کاربرد دارد. این قیر با دمیدن هوای گرم در کف خلاء یا همان کف وکیوم، به دست می‌آید. قیر اکسیدی در مقایسه با قیر خالص، درجه نفوذ کمتر و نقطه نرمی بیشتری دارد. بر اساس درجه نفوذ و نقطه نرمی، قیر اکسید شده را به دسته های درجه بندی کم، متوسط و سخت تقسیم می‌کنند.

قیر کریستال:
پس‌ازآنکه فرآیند‌های مختلف در تقطیر و پالایش نفت خام تمام شد، در برج تقطیر مقداری از یک ماده آلی سخت و شکننده باقی می‌ماند. این مواد باقیمانده‌ی موجود در برج تقطیر را قیر کریستالی می‌نامند. این قیر، خاصیت ارتجاعی ندارد و کاملاً شکننده و مانند کریستال است. این قیر کاربردهای خاصی دارد و ازنظر اقتصادی مقرون‌به‌صرفه است.

قیر طبیعی:
این نوع قیر در طبیعت و در اثر تبدیل تدریجی نفت خام و تبخیر مواد فرار آن در اثر گذشت سال‌های بسیار زیاد به دست می‌آید.ترکیبات قیر طبیعی یا Gilsonite شبیه قیر پالایشگاهی است و به‌صورت توده‌ای از معادن استخراج می‌شود. با این وجود روش استفاده از آن معمولاً به شکل پودر میکرونیزه است.
قیر طبیعی حاوی ناخالصی‌هایی مانند خاکستر است و به‌همین دلیل گیلسونایت را بر اساس درصد خاکستر، ابعاد و اندازه‌ی ذرات آن دسته‌بندی می‌کنند. دوام آن بیشتر از قیرهای نفتی است و ممکن است به‌صورت خالص در طبیعت وجود داشته باشد که قیر دریاچه‌ای نامیده می شود یا از معادن استخراج شود که به نام قیر معدنی شناخته می شود.

قیر نفتی:
قیر پالایشگاهی یا Refinery Bitumen این نوع قیر که آن را به‌اختصار بیتومن می‌نامند، از نفت خام استخراج می‌شود
قیر نفتی یا قیر تقطیری از تقطیر نفت خام به دست می‌آید. قیر نفتی محصول دو مرحله تقطیر نفت خام در برج تقطیر است. برای اینکه قیر، خواص مورد نظر برای کاربردهای مختلف را پیدا کنند، تحت فرایندهای دیگر قرار می‌گیرند و انواع مختلف قیر را (ازجمله قیر دمیده، قیر محلول، قیر امولسیون، قیر پلیمری و…) را تشکیل می‌دهند.

آزمایش‌هایی روی قیرانجام می شود که عوامل زیر را مشخص نی کنند مانند penetration grade, viscosity grade و performance grade که تعیین کنندهٔ بخشی از انواع قیر هستند. آزمایش‌های قیر شامل viscosity, penetration , spot test و … هستند که قیر را از ابعاد مختلفی مورد بررسی قرار می‌دهند و تعیین می‌کنند که نمونهٔ آزمایش شده برای چه منطقه ای و با چه هدفی کاربرد دارد.

قیر خالص:
در حین تقطیر نفت خام، روغن های سبک تر در درجه حرارت های پایین تر تبخیر شده و با بالا تر رفتن دما روغن های سنگین تر جدا می شوند. آنچه در ته این برج ها باقی می ماند قیر خالص است که با تنظیم درجه حرارت و فشار داخل برج تقطیر می توان قیرهایی با درجه سفتی متفاوت به دست آورد.
در قیر خالص با طبقه بندی درجه نفوذ، تعیین مقدار این درجه از اهمیت خاصی برخوردار است. یکی از دلایل استفاده از این طبقه بندی که براساس درجه نفوذ است استفاده از قیر در شرایط محیطی و آب و هوایی مختلف است هرچه آب و هوای منطقه گرم تر و یا میزان تردد بیشتر باشد و بار وسایل نقلیه سنگین تر باشد از قیرهای با درجه نفوذ بیشتر استفاده میشود و بالعکس در آب و هوای سردتر از قیرهای با درجه نفوذ کمتر استفاده میشود. هرچه قیر سخت تر باشد درجه نفوذ آن کمتر است.
مشخصات قیرهای با درجه نفوذ تولیدی در کشور بشرح ذیل میباشد:

قیر ۷۰-۶۰:
یکی از مهم‌ترین تجهیزات عایق‌کاری در ساختمان‌سازی و راه‌سازی است. قیر ۶۰۷۰ درواقع همان قیر شل است. و دارای موارد مصرف گسترده و متفاوتی در صنایع مختلف است. این قیر دارای درجه نفوذ بین۷۰-۶۰ است. از این نظر قیر برای سنگ فرش و ضد آب استفاده می شود. سنگ فرش جاده ها (مانند جاده ها یا مسیرها ، خیابان ها و معابر) و قایق های ضد آب دو مورد استفاده از قیر است که می تواند شامل سرب ، جیوه ، آرسنیک و گوگرد ، در بین سایر عناصر باشد. قیر ۷۰/۶۰ صادراتی قدیمی ترین مصالح ساختمانی است. مقاومت در برابر آب و هوا ، آبگریزی و همچنین افزایش تغییر شکل از ویژگی هایی است که قیر ۷۰/۶۰ صادراتی را به عنوان ماده اولیه اصلی تولید صنعتی مواد سقف ، ضد خوردگی و ضد آب تبدیل می کند.

گرید های پر کاربرد دیگر قیر بر اساس درجه بندی نفوذ به شرح هستند:

قیر ۵۰-۴۰: نوعی قیر است که در فرآیند اکسیداسیون وکیوم باتوم بدست می آید و دارای درجه نفوذ بین ۵۰-۴۰ است . قیر ۴۰/۵۰ در ساخت مصالح بام مقاوم مانند مواد سقف ، هیدروگلاس و همچنین شیشه ، الاستیک شیشه ای مدرن و… استفاده می شود. قیر ۴۰/۵۰ برای آغشته سازی استفاده می شود و عمدتا برای به دست آوردن یک لایه بالایی با دوام استفاده می شود. علاوه بر این ، قیر ۴۰/۵۰ در بسیاری از بخشهای اقتصاد ملی (که فروش فعال آن را توضیح می دهد) استفاده می شود: به عنوان مثال ، در تجارت ریخته گری به عنوان یکی از اجزای اصلی ترکیب در اجرای ریخته گری دقیق، به عنوان یک ماده عایق الکتریکی موثر در صنعت برق، برای روکش محصولات مختلف از کاغذ ، چوب ، چرم و غیره.

قیر ۱۰۰-۸۵:
این قیر دارای درجه نفوذ بین ۱۰۰-۸۵ است. قیر گرید ۸۰/۱۰۰ یک قیر استاندار از نوع قیرهای نفوذی است که معمولاً به عنوان قیر گرید جاده ای شناخته می شود و برای راه سازی و ساخت آسفالت و روکش جاده خواص فوق العاده ای دارد. این نوع قیر به طور عمده در ساخت مخلوط آسفالت گرم استفاده می گردد.