انواع قیر در راهسازی

منظور از قیر در راهسازی، چسباننده های سیاه مصرفی در راهسازی که شامل مواد قیری و قطرانی هستند. خاصیت اصلی قیر این است که دانه های سنگی را به یکدیگر چسبانده و به جسم یکپارچه تبدیل می کند. قیر جسمی است به رنگ سیاه که از شمار زیادی هیدروکربور ساخته شده است.قیر خالص در دمای محیط جامد یا نیمه جامد است و بر اثر حرارت روان می شود.

قیر در روغن های معدنی و حلال هایی نظیر سولفیدکربن، تتراکلرید کربن و تریکلرید اتیلن حل می شود. قطران نیز که رنگی سیاه ولی متمایل به قهوه ای دارد از تقطیر گازهای حاصل از حرارت دادن زغال سنگ، چوب و سنگ های شیستی به دست می آید. این ماده قطران خام نامیده می شود و از تصفیه آن قطران حاصل می شود. قطران در ایران به میزان بسیار کم تولید می شود و استفاده از آن در کارهای راهسازی کشور معمول نیست.

انواع قیر

قیرهای مصرفی در راهسازی عمدتاً دو نوع است. اگر از معدن به دست آید قیر طبیعی یا معدنی و هرگاه از پالایش نفت خام حاصل شود قیر نفتی یا پالایشگاهی نام دارد. در راهسازی باید از قیرهای نفتی استفاده شود، چنانچه مصرف قیر معدنی در پروژه ای مورد نظر باشد، نسبت اختلاط قیر نفتی یا معدنی باید در مشخصات فنی خصوصی قید شود.

قیرهای خالص

قیرهایی که مستقیماً در برج تقطیر در خلاء پالایشگاه به دست می آید و یا مختصری در جریان فرآیند هوادهی قرار می گیرد، قیرهای خالص نامیده می شود. این قیرها باید همگن و فاقد آب بوده و در دمای 176 درجه سانتیگراد کف نکند. قیرهای خالص در اثر فشار و حرارت به صورت مایع غلیظ و آبگون تغییر شکل می دهد و در حرارت کم حالت الاستیک و فنری دارد.

قیرهای محلول

قیرهای محلول، یا قیرهای پس برگشته، از حل کردن قیرهای خالص در حلال ها یا روغن های نفتی به دست می آید. نوع و کیفیت قیرهای محلول به کیفیت قیرهای خالص اصلی، نوع و مقدار حلال بستگی دارد. هر اندازه مقدار حلال های نفتی در قیرمحلول زیادتر باشد، روانی آن بیشتر است. معمولاً درصد حلال مصرفی در قیرهای محلول، از 20 تا 50 درصد تغییر می کند. قیرهای محلول در راهسازی برای اندودهای سطحی، نفوذی، آسفالت سطحی، آسفالت سرد کارخانه ای یا مخلوط در محل، مصرف می شوند. قیرهای محلول بر حسب سرعت گیرش و نوع حلال به سه گروه زیر تقسیم می شوند.

قیرهای محلول زودگیر

اگر از بنزین برای حل کردن قیر خالص استفاده شود قیر محلول را زودگیر می نامند. زیرا حلال موجود در قیر در مدت کمی بعد از مصرف قیر محلول تبخیر شده و قیر اصلی بر جای می ماند. قیرهای زودگیر بر حسب کندروانی، در چهار نوع RC-70، RC-250، RC-800، RC-3000 درجه بندی شده که اعداد پسوند معرف کندروانی قیر، بر حسب صدم استکس است.

قیرهای محلول کندگیر

قیرهای کندگیر از حل کردن قیر خالص در نفت سفید تهیه می شود که سرعت تبخیر نفت از بنزین، کندتر و طولانی تراست. قیرهای کندگیر در پنج نوع درجه بندی می شود که کندروانی آنها در 60 درجه سانتیگراد از حداقل30 تا حداکثر 6000 سانتی استکس، تغییر می کند.

قیرهای محلول دیرگیر

قیرهای محلول دیرگیر را علاوه بر حل کردن قیر خالص در روغن ها و حلال های دیرگیر نفتی، مانند گازوئیل یا نفت سیاه، می توان مانند قیرهای خالص، مستقیماً از تقطیر نفت خام به دست آورد که در حالت اخیر، هنوز روغن های حلال از آن جدا نشده است. گیرش کامل این قیرها بعد از مصرف، مدت زمان زیادی طول می کشد. در واقع قیرهای دیرگیر در شرایط آب و هوای عادی تبخیر نمی شوند، بلکه تغییر شکل مولکولی در آنها به وجود می آید که نسبتاً تدریجی و طولانی است.

قیرهای دمیده

قیرهای خالص را تحت فشار و در حرارت 200 تا 300 درجه سانتیگراد هوا می دهند تا اتم های هیدروژن موجود در مولکول های قیر با اکسیژن هوا ترکیب شود و با ایجاد واکنش های پلیمریزاسیون، هیدروکربورهای سنگین تری به دست آید که درجه نفوذ کمتر و نقطه نرمی بیشتری نسبت به قیر خالص اولیه داشته باشد.

قیرهای دمیده، مصرف زیادی در راهسازی ندارد. این قیرها برای پر کردن ترک های روسازی های بتنی و پر کردن درزهای رویه های بتنی استفاده می شود. معمولاً خاصیت ارتجاعی قیرهای دمیده با مصرف افزونه های شیمیایی مخصوص افزایش می یابد و این حالت حتی در حرارت های پایین که قیرهای خالص در آن حرارت شکننده می شود، ثابت می ماند. از این نوع قیر دمیده، که تا حدودی شبیه لاستیک است، برای پوشش کف کانل های آب استفاده می شود.

قیرهای عملکردی

طبقه بندی عملکردی برای انتخاب قیر در راهسازی، توسط SHRP تدوین شده است. در این طبقه بندی که مبتنی بر شناخت رفتار قیر و خصوصیات عملکردی آن است با ویژگی های مقاومت در برابر تغییر شکل ها، مقاومت در برابر ترک خوردگی در اثر سرما، مقاومت در برابر ترک خوردگی ناشی از خستگی، پیش بینی چگونگی سخت شدن قیر در کارخانه آسفالت و به هنگام تهیه مخلوط آسفالتی، چگونگی سخت شدن قیر در اثر مرور زمان و با آزمایش های تعیین شده در مشخصات، مورد ارزیابی قرار گرفته و قیر مناسب با توجه به درجه حرارت محل اجرای پروژه، میزان آمد و شد، سرعت بارگذاری و موقعیت جغرافیائی انتخاب می شود.

نوع قیر و شرایط ترافیک

شرایط آمد و شد شامل نوع و میزان آمد و شد سنگین، چگونگی بارگذاری (بارگذاری سریع، آهسته یا ایستا) و تعداد کل محورهای 80 کیلو نیوتنی هم ارز آمد و شد در انتخاب نوع قیر در هر پروژه موثر هستند. به طور کلی هر اندازه آمد و شد سنگین تر، متراکم تر و هدایت شده تر باشد و مسیر شامل سربالایی های تند و متعدد و در معرض آفتاب شدید باشد از قیر سفت تر استفاده می شود.

بر مبانی تحقیقات SHRP قیر مصرفی با این شرایط تعیین می شود که مخلوط آسفالتی، تحت بارگذاری سریع است. در حالت بارگذاری کند مانند آمد و شد در تقاطع ها، ایستگاه های اخذ عوارض، عبور از شیب های تند و طولانی و به طور کلی آمد و شد با سرعت کم و کنترل شده، قیر انتخابی باید از سفتی بیشتری برخوردار باشد.

قیرآبه ها (امولسیون های قیر)

از مخلوط کردن قیر و آب با یک ماده قیرآبه ساز، قیرآبه به دست می آید. در این مخلوط، قیر با ابعاد از یک تا 10 میکرون، در آب شناور است. آب، فاز پیوسته و قیر، فاز معلق و ناپیوسته این مخلوط را تشکیل می دهد. قیرآبه سازها موجب ایجاد بار الکتریکی مثبت یا منفی در سطح دانه های قیر می شوند.نیروی دافعه ناشی از این بار مانع به هم پیوستن ذرات قیر در قیرآبه می شود. مقدار قیر در قیرآبه ها از 55 تا 65 درصد، میزان آب از 35 تا 45 درصد و قیرآبه سازها حداکثر 0/7 درصد وزنی قیرآبه را تشکیل می دهد.

از قیرآبه ها برای تهیه انواع مخلوط های آسفالت گرم و سرد کارخانه ای یا مخلوط در محل، آسفالت سطحی، اندودهای قیری، درزگیری و لکه گیری رویه های آسفالتی، تثبیت خاک و ماسه و غبارنشانی و غیره می توان استفاده کرد. برای مصرف قیرآبه ها معمولاً نیازی به حرارت دادن آنها نیست. لذا از نظر اقتصادی و ایمنی بر انواع دیگر قیرها برتری دارند. اختلاط قیرآبه ها با سنگدانه های مرطوب و یا پخش قیرآبه روی بستر مرطوب شنی یا آسفالتی راه در عملکرد قیرآبه ها تأثیر منفی ندارد.