مقالات

شناخت قیر :

**قیر چیست ؟

 

بدون شک واژه قیر ( Bitumen ) نزد توده مردم واژه ای آشناست اما شاید این ماده به آن اندازه که در عرف عامیانه ماده ای شناخته شده و مشخص است ، برای متخصصین فن معروف و مشخص نباشد . در برداشت عامیانه قیر ماده ای سیاه ، بد بو و گاهی ناخوشایند است که دو خاصیت مشخص دارد : چسبندگی و آب بندی . منشاء آن از نفت می باشد و در تهیه آسفالت یا قیرگونی بام به کار می رود .  البته این نگاهی از دور به قیر است که تنها مشخصات ظاهری آن را در بر دارد .

از دیدگاه صاحب نظران ، قیر نه یک ماده معین با خواص مشخص بلکه آمیزه ای از طیف وسیع هیدروکربن هاست که به صورت جامد و مایع با هم ممزوج شده اند . بر این اساس ، تجزیه مولکولی و قیر تقریبا امری ناممکن است و تنها می توان با استفاده از روش های خاص جداسازی با حلال ، گروه های مشابه هیدروکربنی آن را جداسازی ، دسته بندی و خواص عمومی هر یک را ( با استفاده از NMRIR , GPC  و … ) مشخص نمود .

بدیهی است که نتیجه چنین آنالیزی بسیار وابسته به روش جداسازی بسیار وابسته به روش جداسازی و نوع حلال های به کار رفته می باشد . وجود تعاریف متعدد و استفاده بی قید و شرط  از واژه قیر ، یافتن تعریف دقیقی را برای این ماده امکان پذیر ساخته است .

ASTM : American Society for Testing and Material قیر را به صورت زیر تعریف می کند: “دسته ای از مواد دارای خاصیت چسبندگی به رنگ سیاه یا تیره ( جامد ، نیمه جامد یا ویسکوز ) با منشاء طبیعی یا تولیدی که عمده اجزای سازنده آنها را هیدروکربن های با وزن مولکولی بالا تشکیل می دهند و در دی سولفید کربن (CS₂) محلول می باشند .”

مفهوم واژه آسفالت نیز ابهاماتی را در بر دارد . این واژه در ایالات متحده آمریکا معادل واژه قیر بکار برده می شود ، اما در ایران بیشتر به معنی مخلوط آسفالتی به کار رفته در راهسازی می باشد .

قير يك سيستم شيميايي بر پايه كربن است كه در حدود 95-90 درصد آن از كربن و هيدروژن ساخته شده و لذا هيدروكربن { آلفاتيك ها ( آلكان ها ) ، سيكليك ها ( نفتن آروماتيك ها ) و حلقه هاي آروماتيك ( آرن ها ) } ناميده مي شود .

بقيه آن شامل دو نوع از اتم هاست : هترواتم ها ( نيتروژن ، اكسيژن و گوگرد ) و فلزات ( واناديم ، نيكل و آهن ) كه همه اين اتم ها بصورت تركيب در قير در طيف وسيعي از مولكول هاي گوناگون وجود دارند .

همانطور که گفته شد ، این محصول یک هیدروکربن با وزن مولکولی بالا شامل روغن ، رزین و آسفالتین است . وجود 5 تا 30 درصد آسفالتین در قیر باعث سختی قیر می‌شود .

 

**انواع قیر

قیر به دو روش تولید می‌شود :

1) اجرای مستقیم

2) دمیدن هوا که براساس فرآیند مقطعی یا ادامه‌دار انجام می‌شود .

 

قیر عمدتا در ساخت و سازها ، راه‌سازی ، عایق کاری جاده‌ها ، آسفالت کردن خیابان‌ها یا عایق بندی پشت بام‌ها استفاده می‌شود . این محصول با توجه به فرآیندهای مختلف تولید به انواع و درجه‌های مختلف و آزمایش‌های فیزیکی نظیر تست نفوذ ، تست گرانروی ( ویسکوزیته ) ، تست نقطه اشتعال ، تست حلالیت ، تست نقطه نرم شدن ، تست انعطاف‌پذیری و موارد دیگر تقسیم می‌شود .

لازم به ذکر است که برخی از این طبقه‌بندی‌ها براساس نتایج آزمایشات انجام شده روی قیر و برخی دیگر براساس نوع پالایش و مراحل انجام شده بر روی قیر صورت گرفته‌اند .

قیر استخراج شده از نفت یا سنگ های معدنی مخصوص که قیر خالص نامیده می شود و برای کاربرد های مختلف تحت فرآیندهای دیگر قرار می گیرد دارای انواعی است که مهمترین آنها عبارتند از :

 قیر طبیعی:

برخی از انواع قیر در اثر تبدیل تدریجی نفت خام و تبخیر مواد فرار آن در اثر گذشت سال های بسیار زیاد به دست می آید که به آن قیر طبیعی می گویند  و با نام یوانیتایت شناخته می شود و دوام آن بیش از قیر های نفتی است. این قیر به نام قیر دریاچه ای نیز نامیده می شود و نمونه آن دریاچه قیر بهبهان در ایران و دریاچه قیر تیرینیداد در آمریکا  می باشد.

قیر دمیده یا قیر اکسیده:

قیردمیده از دمیدن هوای داغ ۲۰۰-۳۰۰ درجه به قیر خالص در مراحل نهایی پالایش یا قیر خالص حل شده در روغن های معدنی به دست می آید. درجه نفوذ قیر دمیده کمتر و درجه نرمی آن بیشتر از قیر خالص اولیه است. قیر دمیده در گرمای زیاد دارای خاصیت چسبندگی بیشتری نسبت به قیر خالص اکسید نشده دارد.از قیر دمیده برای ساختن لایه های آب بندی  پیش ساخته ( مقوا و شمع قیری ) اندودهای آب بندی ,رنگهای ضد آب ,اندودن لوله و مانند اینها استفاده می شود.

  قیر دمیده نسبت به قیر خالص دارای مزایایی است که در ذیل بدان اشاره می شود :

-این قیر نسبت به قیر خالص دارای درجه نفوذ کمتری می باشد .

-نقطه نرمی قیر دمیده به دلیل اینکه روغن های آن از هم جدا نمی شوند نسبت به قیر خالص اولیه بیشتر می باشد

-قیر دمیده حساسیت کمتری به تغییرات درجه حرارت داشته و لذا در درجه حرارت های بالاتر حالت سختی خود را خیلی بهتر نسبت به قیر خالص حفظ می کند.

از این نوع قیر بیشتر برای ساختن ورق های پوشش بام ، باتری و آب بندی زیر اتومبیل، اندود کردن لوله ها، ساختن مقوا و گونی قیر استفاده می شود. علامت اختصاری قیر دمیده R می باشد، بطور مثال قیر 80/25 R به معنای قیر دمیده با درجه نرمی 80 و درجه نفوذ 25 می باشد.

قیر مخلوط یا محلول:

قیر مخلوط به مخلوطی از قیر و یک حلال مناسب ( مثلاً نفت سفید یا بنزین ) گفته می‌شود. این قیر در درجه‌ حرارت محیط مایع است و یا با حرارت کمی به مایع تبدیل می‌شود. قیر مخلوط در انواع آسفالت‌های پوششی مورد استفاده قرار می‌گیرد. سرعت گیرش یا سفت شدن این نوع قیر بستگی به نوع محلول دارد. به‌طور مثال به دلیل سرعت بالای تبخیر بنزین، قیر حل شده در بنزین سریع‌تر سفت می‌شود. این قیر، اصطلاحا قیر تندگیر (RC) نامیده می‌شود. همچنین قیرهایی که در نفت حل شده‌اند، قیر کندگیر (MC) نامیده می‌شوند و به قیرهایی که در نفت گاز یا نفت کوره حل شوند، نفت دیرگیر (SC) گفته می‌شود. قیرهای محلول بر اساس درجه گرانرویشان طبقه بندی می شوند.

از جمله ویژگی های قیر محلول می توان به موارد ذیل اشاره کرد:

• عدم نیاز به وسایل گرم کردن قیر به هنگام کاربرد
• تجزیه شدن قیر در حرارت بالا
• سرد شدن قیر در هنگام کار
• نفوذ مناسب در مواد معدنی متخلخل
• کاهش زمان عملیات در هنگام مصرف

قیر امولسیون:

قیر امولسیون با مخلوط کردن قیر و آب و یک ماده امولسیون ساز به دست می آید. مقدار ماده امولسیون ساز بسیار کم و در حدود ۰٫۳ تا ۰٫۵ درصد وزن قیر می باشد. مقدار آب مصرفی این نوع قیر در حدود ۳۰ تا ۵۰ درصد وزن قیر می باشد. ماده امولسیون ساز معمولا یک نمک قلیایی اسیدهای آلی یا نمک آمونیم است که باعث باردار شدن ذرات قیر می شود. به این ترتیب ذرات قیر در اثر بار القایی یکدیگر را دفع می کنند و به صورت کره هایی با قطر یک صدم تا یک هزارم میلی متر در آب شناور می شوند.

استفاده از این نوع قیر، باعث کاهش آلایندگی محیط زیست می شود و چون از نفت یا حلال های قابل اشتعال استفاده نمی شود، خطر اشتعال در حین حمل و نقل قیر کاهش می یابد. از قیر امولسیونی برای آسفالت سرد در محیط های مرطوب یا برای عایق کاری استفاده می شود که در این صورت باید دوباره به آن آب اضافه کرد و محتوای آن را به حدود ۶۵ درصد رساند.

قیر های نفتی:

قیرهای نفتی، قیرهای جامد و نیمه جامدی هستند که به‌طور مستقیم از تقطیر نفت خام و یا با عملیات اضافی دیگر نظیر دمیدن هوا به دست می‌آیند. قیر نفتی بازمانده یا ته‌مانده سنگین تقطیر نفت خام است. میزان قیر نفت خام از صفر تا بیش از نیمی از آن متغیر است. به‌علاوه قیرهای بدست آمده از منابع مختلف می‌توانند تفاوت‌های زیادی داشته باشند. بنابراین پالایشگاه‌های تولیدکننده قیر باید نفت خام خود را به‌دقت انتخاب کنند تا به کیفیت قیر اطمینان داشته باشند.

 

رده بندی قیرهای جامد :

–  رده بندی بر حسب درجه نفوذ

–  رده بندی قیرهای اکسیده شده یا دمیده (R Grade)

–   قیرهای گرانروی یا ویسکوزیتی (Viscosity Grade)

–   رده بندی قیرها بر اساس درجه کارآیی (PG)

**شیمی قیر

 

ترکیبی هیدروکربنی است با رنگ قهوه‌اي تيره- سياه، به اَشكال جامد، نيمه‌جامه يا ويسكوز، با خاصيت چسبندگي كه با منشاء طبيعي يا پالایشگاهی، عمدتاً حاوي هيدروكربن‌هايي با وزن ملكولي بالا مي‌باشند. اين مواد بطور كامل در دي‌سولفيد كربن(CS₂  ) ، تري‌كلرو اتيلن (C₂HCl₃  ) و زايلن (C₆H₄(CH₃)₂  ) قابل انحلال می باشند . فشاربخار آن در دماي محيط قابل اغماض و در اين حالت تقريباً بدون بو است.

فراوان‌ترين و پركاربردترين نوع قير، قير نفتي است كه از نظر فيزيكي يك مادة همگن (Homogeneous  ) و از نظر شيميايي يك مخلوط ناهمگن (Heterogeneous) از تركيبات شيميايي مختلف مي‌باشد. اين مخلوط هيدروكربني ، عموماً شامل 90% اتم‌هاي كربن و هيدروژن و الباقي ، نیتروژن، گوگرد و اكسيژن  و مقادیرکمی از فلزات نیکل، آهن ، منیزیوم و….. است،

قیر از لحاظ رفتاری ماده ای است که در دمای محیط نه رفتار یک ماده الاستیک را دارد و نه یک ماده ویسکوز ، بلکه رفتار قیر شامل ترکیبی از این دو حالت یعنی ویسکوالاستیک می باشد .

 

**روش تفكيك شيميايي گروه هاي سازنده قير

ابتدا قیر را با یک حلال پارافینی خالص ( نظیر نرمال هپتان ) مجاور می نمایند و لذا آسفالتن ته نشین شده و پی از فیلتراسیون و خشک کردن پودری با رنگ قهوه ای تیره تا سیاه به دست می آید که در بنزن تتراکلرید کربن و دی سولفید کربن محلول است. اما در هیدروکربن های پارافینی خالص نامحلول است. آسفالتن از درجه آروماتیسیته بالایی برخوردار بوده و دارای گروه های حلقوی متراکم و در هم رفته است.

**ساختمان شيميايي آسفالتن ها

مطالعات طیف نگاری روی گروه های سازنده قیر دو پارامتر مهم یعنی جرم مولکولی M و نسبت هیدروژن به کربن H/C را به دست می دهد. از این پارامترها می توان برای مقایسه میزان پیچیدگی و تراکم مولکولهای هر دو گروه استفاده کرد. فاز محلول باقی مانده را مالتن Maltene می نامند.

پس از جداسازی آسفالتن قیر برای جدا کردن سایر اجزا از مالتن از خاصیت کروماتوگرافی بهره می گیرند. بدین ترتیب که یک بستر و حلال های مناسب را انتخاب می کنند. معمولا خاک رس، اکسید آلومینیم فعال شده و یا سییکاژن به عنوان بستر به کار می روند. برای جداسازی رزین ها ابتدا بستر را توسط مالتن شارژ می نمایند و سپس از حلال های مناسب نظیر بنزن، مخلوط بنزن – متانول و تری کلرواتیلن استفاده می کنند.

رزین ها جامدات بی شکلی با رنگ متمایل به قرمز تا قهوه ای تیره هستند که در هیدروکربن های نفتی سبک محلول می باشند . انتخاب نام رزین برای این گروه از این جهت است که تبخیر محلول های آنها همچون رزین های طبیعی و سنتزی، فیلم پیوسته ای بر جای می گذارد . ساختار این گروه در شکل زير نشان داده شده است . روغن ها اجزای باقی مانده نامحلول پس از جداسازی رزین ها می باشند که شامل انواع مختلف هیدروکربن ها بوده و می توانند به اجزای آروماتیک ، سیکوپارافینیک و آلیافاتیک نیز تفکیک شوند.

**کاربرد قیر

 

قیر معمولاً در دوحوزه راه‌سازی و عایق‌کاری به کار می‌رود . حدودا ۹۰ درصد از قیر تولیدی ، در حوزه راهسازی مورد استفاده قرار می‌گیرد و مصارف عایق‌کاری ، تنها ۱۰درصد از مصرف قیر را به خود اختصاص می‌دهد که عبارتست از : پوشش كف ، بام ، لوله هاي زيرزميني ، محافظ فلزات و همچنین آب بندي مخازن ، كانال ها ، پل ها و تثبيت شن هاي روان ، رنگ آميزي و …

تاريخچه توليد عايق هاي رطوبتی در ايران تقريبا به 4 دهه گذشته برمي گردد . عايقهاي رطوبتي بام چنانچه به روش اصولي و علمي توليد شده و استاندارد تدوين شده را جوابگو باشند , از كيفيت مطلوب برخوردار بوده و به خوبي انتظارات مشتري را برآورده مي سازند .

ایزوگام باران پوشش دلیجان در طي نزديك به دو دهه فعاليت علاوه بر راضي نگه داشتن مشتريان روز به روز بر تعداد آنها نيز افزوده اند . و بديهي است كه در هر صنعتي  انچه مهم است  رضايت مشتري است .

بر اساس مدارك و مستندات موجود , حدود بيست سال است كه در ایزوگام باران پوشش دلیجان  لايه هاي  توليد شده بر روي بام منازل و ساير ساختمان ها نصب گرديده , تاكنون بسيار خوب  و بادوام جواب داده اند .

منابع :

http://fgpco.ir

http://www.parstajhizsanat.com

https://www.sbpco.co

http://www.acebitumen.com

http://www.jeyoil.com