قیر چیست؟
قیر، ترکیبی کلوئیدی متشکل از چندین جزء می باشد. اجزای اصلی تشکیل دهنده قیر، آسفالتین و مالتین هستند. در این سیستم کلوئیدی مولکول های بهم پیوسته معلق آسفالتین بسیار قطبی با وزن مولکولی زیاد در محیط روغنی شکل حلال مالتین پراکنده شده است. مالتین فاز پیوست های است که شامل ترکیبات اشباع، آروماتیک و رزین میباشد. کربن و هیدروژن دو عنصر اصلی تشکیل دهنده هیدرو کربن‌ها در قیرهای نفتی به شمار می‌روند که علاوه بر آن عناصر دیگری چون اکسیژن، گوگرد، نیتروژن و میزان ناچیزی از بعضی فلزات نیز در آن یافت می‌شوند. شناخت هیدروکربن ها که ترکیبات عمده قیرهای نفتی هستند در کلیه خصوصیات فیزیکی، شیمیایی، مکانیکی و بالنتیجه در رفتار قیر تاثیر می‌گذارند. هر یک از ترکیبات اصلی قیر در خواص و عملکرد قیر تاثیر می‌گذارند. خواص شیمیایی و فیزیکی قیر را به طور کلی باید از برآیند تاثیر این ترکیبات با توجه به نسبت‌های کمی آنها که در قیرهای مختلف متفاوت است، ارزیابی نمود. به عنوان مثال آسفالتین سبب سفتی قیر می‌شود و مالتین خواص چسبندگی و شکل پذیری آن را تامین می‌کند. مالتین بر خواص کندروانی قیر اثر می‌گذارد.
امولسیون قیری چیست؟
امولسیون قیری مخلوطی دو فازی مرکب از قیر و آب است که به کمک ماده امولسیون ساز ساخته می‌شود. در این مخلوط، قیر در آب حل نشده بلکه به صورت گلبول‌هایی بسیار ریز در آب شناور است. در بعضی موارد ممکن است همراه با ماده امولسیون ساز، ماده پایدار کننده نیز استفاده گردد. رنگ امولسیون قیری قبل از مصرف قهوه‌ای است و بعد از شکستن و تبخیر آب به رنگ سیاه قیر تبدیل می شود.
انواع امولسیون های قیری
امولسیون های قیری را از نظر سرعت شکسته شدن و بار الکتریکی ذرات معلق میتوان رده‌بندی نمود:
الف) رده‌بندی امولسیونهای قیری از نظر سرعت شکستن
بعد از مصرف امولسیون قیری بر روی سطح مورد نظر آب موجود در مخلوط جدا و تبخیر شده و قیر به تدریج سطح راه و یا اطراف سنگدانه‌ها را اندود می‌کند که این فرایند شکست امولسیون نامیده می‌شود. امولسیونهای قیری بر اساس پایداریشان در مقابل شکستن به سه گروه اصلی تندشکن (ناپایدار)، کندشکن (نیمه پایدار) و دیرشکن (پایدار) تقسیم می‌شوند که هر گروه اصلی زیر گروه‌های مختلفی دارد.
1- امولسیون های قیری تندشکن (ناپایدار)
امولسیون های قیری ناپایدار روی سطح مصالح بسیار سریع شکسته می‌شوند و یک لایه بسیار نازک قیر را به جای می‌گذارند. مصرف عمده آنها در آب‌بندی با مصالح سنگی، آب بندی با ماسه، آسفالت‌های سطحی و ماکادام نفوذی میباشد. امولسیون های قیری تندشکن برای آنکه در سطح راه جاری نشوند از کند روانی نسبتاً بالایی برخوردار می باشند.
2- امولسیون های قیری کندشکن (نیمه پایدار)
این دسته شامل امولسیونهای قیری است که نسبت به امولسیونهای تندشکن پایداری بیشتری داشته و میتوان آنها را با مصالح سنگی مخلوط (با دانه بندی باز) نمود. زیرا که بلافاصله پس از تماس با سنگدانه‌ها شکسته نمی‌شوند و مخلوط آسفالتی برای چندین دقیقه کارایی خود را حفظ می‌کند. این امولسیون ها غالباً در کارخانه‌های آسفالت سیار تهیه شده و یا به شکل آسفالت مخلوط در محل استفاده می‌شوند. امولسیون های قیری کندشکن پوشش بهتری به مصالح سنگی، در دمای محیط می‌دهند.
3- امولسیون های قیری دیرشکن (پایدار)
این دسته شامل امولسیون های قیری است که پس از تماس با مصالح سنگی پایداری زیادی دارند. این امولسیون ها را میتوان با مصالح سنگی با دانه‌بندی پیوسته و مقادیر زیادی ریزدانه استفاده نمود. امولسیون های قیری دیرشکن کند روانی کمی دارند که میتوان با اضافه کردن آب، کند روانی آنها را کاهش داد. این گروه وقتی رقیق گردند، می‌توانند برای اندود سطحی، آب‌بندی سطح روسازی بدون مصرف سنگدانه و فرو نشاندن گرد و غبار استفاده شوند. اگر سرعت شکست تندتری در مخلوط آسفالتی، مثلاً در دوغاب امولسیون قیری مورد نیاز باشد میتوان به آن سیمان پرتلند یا آهک هیدراته اضافه نمود.
ب) رده‌بندی امولسیون های قیری از نظر بار الکتریکی
امولسیون های قیری از نظر بار الکتریکی ذرات معلق آن به سه نوع کاتیونیک، آنیونیک و غیر یونی طبقه بندی می‌گردند که هر یک از آنها با امولسیون سازهای مختلفی ساخته می شوند.
امولسیون های قیری کاتیونیک
چنانچه ذرات معلق قیر در امولسیون دارای بار الکتریکی مثبت باشند، امولسیون قیری کاتیونیک نامیده می‌شود. این نوع امولسیون قیری به مصالح سنگی شامل ترکیبات سیلیسی و کوارتز که بار الکتریکی منفی دارند بهتر می‌چسبد. امولسیون های قیری کاتیونیک به سه گروه تندشکن، کندشکن و دیر شکن تقسیم می‌شوند و هر یک از این سه گروه نیز به زیر گروه‌هایی مطابق جدول زیر تقسیم می گردند:
زیر گروه های امولسیون های قیری کاتیونیک
تندشکن(CRS) کندشکن(CMS) دیرشکن(CSS)
CRS-1 CMS-2 CSS-1
CRS-2 CMS-2h CSS-1h
در جدول بالا پیشوند C نشانه امولسیون قیری کاتیونیک می باشد، پسوند های 1 و2 نشانه کند روانی امولسیون قیری میباشد. عدد بزرگتر نشان دهنده کندروانی بیشتر است و پسوند h نشانه استفاده از قیر سفت‌تر در ساخت امولسیون میباشد.
امولسیونهای قیری آنیونیک
چنانچه ذرات قیری معلق در امولسیون دارای بار الکتریکی منفی می‌باشند، آن را امولسیون قیری آنیونیک گویند. این نوع امولسیون‌ها به مصالح سنگی آهکی که دارای بار الکتریکی مثبت هستند، بهتر می‌چسبند. امولسیونهای قیری آنیونیک به سه نوع تندشکن، کندشکن و دیرشکن تقسیم می‌شوند و هر یک از سه گروه نیز به زیر گروه‌هایی مطابق جدول زیر تقسیم می‌گردند.
زیر گروه‌های امولسیونهای قیری آنیونیک
تندشکن(RS) کندشکن(MS) دیرشکن(SS)
RS-1 MS-1 SS-1
RS-2 MS-2 SS-1h
HFRS-2 MS-2h
HFMS-1
HFMS-2
HFMS-2h
HFMS-2s
در جدول بالا پسوندهای 1و2 نشانه کندروانی امولسیون قیری می باشد. عدد بزرگتر نشان دهنده کند روانی بیشتر است. پسوند h نشانه استفاده از قیر سفت‌تر در ساخت امولسیون میباشد. پیشوند HF نشانه ایجاد پوشش قیری ضخیم روی مصالح سنگی میباشد و پسوند S در امولسیون قیر از نوع HFMS-2s نشانه کاربرد امولسیون برای اختلاط با مصالح ماسه‌ای است.