1-11-5 تعریف

1-1-11-5 قیر جسمی هیدروکربنی است به رنگ سیاه تا قهوه‌ای تیره که از هیدروکربن‌های آلی با ترکیبات پیچیده شیمیایی ساخته می‌شود. قیر در دمای محیط، جامد – نیمه جامد است، اما با افزایش دما روان می‌شود. کاربرد مهم قیر به علت وجود دو خاصیت مهم این ماده است: غیرقابل نفوذ بودن در برابر آب و چسبنده بودن.

2-1-11-5 قطران از تقطیر گازهای حاصل از حرارت دادن زغال سنگ، چوب و سنگهای شیستی به دست می‌آید و رنگی سیاه و متمایل به قهوه‌ای دارد. این ماده قطران خام نام دارد و از تصفیه آن در حرارت 300 تا 350 درجه سلسیوس قطران راه‌سازی به دست می‌آید.

2-11-5 دسته‌بندی

1-2-11-5 قیر عمدتاً بر دو نوع است: اگر از معدن به دست آید، قیر طبیعی و هر گاه از پالایش نفت خام حاصل شود، قیر نفتی نام دارد.

1-1-2-11-5 قیر طبیعی: برخی از انواع قیر در طبیعت و در اثر تبدیل تدریجی نفت خام و تبخیر مواد فرار آن در اثر گذشت سال‌های بسیار زیاد به دست می‌آید. چنین قیری، قیر طبیعی نامیده می‌شود.

2-1-2-11-5 قیر نفتی: قیر نفتی را از پالایش نفت خام به دست می‌آورند و با توجه به نوع قیر، چگونگی کاربرد آن در صنایع مختلف به شرح زیر است:

الف- قیرهای جامد: قیر جامد آخرین فرآوردهای است که از تقطیر نفت خام فراهم و بر حسب درجه‌های نفوذ مختلف تولید می‌شود. حدود درجه‌های نفوذ قیرهایی که در ایران تولید می‌شوند 10 تا 300 دهم میلی‌متر در دمای 25 درجه سلسیوس است. قیرهای تولید شده در ایران، عبارت‌اند از: 40.50، 60.70، 85.100، 120.150 و 200.300.

ب- قیرهای دمیده: حساسیت این قیرها نسبت به دما کمتر است و از آن‌ها بیشتر برای پر کردن ترک‌های روسازی بتنی و درزها استفاده می‌شود. قیرهای خالص نیمه جامد، یا قیرهای با درجه نفوذ 200.300، 85.100 و 60.70، را با دمیدن هوای تحت فشار و دمای 200 تا 300 درجه سلسیوس در شرایط واکنش‌های تراکمی قرار می‌دهند و قیرهای جامدی، با درجه نفوذ کمتر نسبت به قیر اولیه، به نام قیرهای دمیده، تولید می‌کنند. انواع این قیرها عبارت‌اند از: R90.15 , R85.25، که اعداد 25، 15 درجه نفوذ و 85، 90 نقطه نرمی این قیرها را نشان می‌دهد. موادی که از دمیدن مازوت یا نفت کوره به روش‌های غیرپالایشگاهی به دست می‌آیند در هیچ یک از این دسته‌ها قرار نمی‌گیرند زیرا دارای ساختار مشابه قیر نیستند.

پ- قیرهای محلول: قیرهای خالص جامد یا نیمه جامد هستند و مصرف آن‌ها جز به روش حرارت دادن که موجب کاهش کندروانی قیر می‌شود، امکان‌پذیر نیست. راه دیگر استفاده از قیر، تهیه قیرهای محلول به روش مخلوط کردن قیرهای خالص با حلالهای نفتی است که حالت قیر را از جامد یا نیمه جامد به مایع تغییر می‌دهد. قیرهای محلول، یا پس برگشته، با مخلوط کردن قیرهای خالص در حلالها یا حل کردن قیر در آن‌ها و یا روغن‌های نفتی سبک و فرار مانند بنزین و نفت سفید، به دست می‌آید. نوع و کیفیت این قیرها بستگی به نوع قیرهای خالص اصلی و کیفیت حلال‌ها و مقدار آن‌ها دارد. هرقدر حلال مصرفی زیادتر باشد، قیر محلول، شل‌تر و روان‌تر است. کندروانی قیرهای محلول باید حتی‌الامکان به اندازه‌ای باشد که برای گرم کردن آن‌ها نیاز به حرارت زیاد نباشد، البته این حرارت باید از درجه اشتعال حلال‌ها کمتر باشد. قیرهای محلول، در راهسازی برای اندودهای نفوذی، اندودهای سطحی، آسفالت سطحی، آسفالت سرد کارخانه‌ای با مخلوط در محل، درزگیری ترک‌های آسفالتی و دیگر عملیات ترمیمی به مصرف می‌رسد. این قیر، برحسب سرعت گیرش، تصعید مواد فرار و نوع حلال‌ها، به سه گروه زیر تقسیم می‌شود:

ت- قیرهای زودگیر یا RC: اگر برای حل کردن قیرهای خالص و تهیه قیر محلول از حلال‌های سبک نظیر بنزین استفاده شود، قیر حاصل زودگیر است، زیرا حلال موجود در این قیرها در مدت نسبتاً کمی، پس از مصرف قیر، تصعید می‌شود و قیر اصلی برجای می‌ماند. این قیرها بر حسب گرانروی سینماتیک با واحدسانتی استوکس در چهار نوع RC-800 , RC-250 , RC-70 و 300-RC درجه‌بندی می‌شوند. اعداد پسوند قیرها معرف حداقل کندروانی قیر در 60 درجه سلسیوس است.

ث- قیرهای کندگیر یا MC: این قیرها از حل کردن قیر خالص در موادی مانند نفت سفید و یا حلال‌های مشابه تهیه می‌شود که سرعت تبخیر این حلال‌ها نسبت به حلال بنزین در قیرهای زودگیر، کندتر و طولانی‌تر است. قیرهای کندگیر در پنج نوع درجه‌بندی شده است که حداقل کندروانی آن‌ها در 60 درجه سلسیوس، برای رقیق‌ترین نوع آن یا 30-MC معادل 30 سانتی استوکس، و برای غلیظ‌ترین یا 3000-MC مساوی 3000 سانتی استوکس است.

ج- قیرهای دیرگیر یا SC: قیرهای دیرگیر را با حل کردن قیرهای خالص در روغنها، حلال‌های دیرگیر نفتی، مانند گازوییل یا نفت سیاه، می‌توان، مانند قیرهای خالص، مستقیماً از تقطیر نفت خام تهیه کرد. برای گیرش کامل قیرهای دیرگیر بعد از مصرف، مدت زمان زیادی لازم است. در واقع این قیرها در شرایط آب و هوای عادی نمی‌گیرند، بلکه تغییرشکل مولکولی آن‌ها نسبتاً تدریجی و طولانی است. قیرهای دیرگیر در چهار نوع درجه‌بندی شده‌اند که حداقل کندروانی آن‌ها در 60 درجه سلسیوس و برای رقیق‌ترین نوع آن یا 70-SC معادل 70 سانتی استوکس و برای غلیظ‌ترین آن یا 3000-SC معادل 3000 سانتی استوکس است.

چ- قیر امولسیون: از مخلوط کردن قیر و آب با یک ماده امولسیون ساز قیرهای امولسیونی بدست می‌آیند. امولسیون قیر در دو نوع آنیونی و کاتیونی وجود دارد که هریک به زیر گروه‌های سریع شکن، تند شکن، کندشکن و دیر شکن و هریک از این زیر گروه‌ها نیز به گروه‌های فرعی دیگری تقسیم می‌شوند که تعداد آن‌ها به بیست نوع قیر امولسیون می‌رسد. مقدار قیر امولسیون‌های قیر از 50 تا 75 درصد، مقدار آب از 25 تا 40 درصد و امولسیون سازها حداکثر 0.5 درصد وزنی این قیرها را تشکیل می‌دهد.

ح- قیرهای اصلاح شده: افزودنی‌های قیر، که طیف وسیعی از مواد معدنی، آلی و طبیعی را در برمی گیرد، برای اصلاح برخی از خواص قیر و در نتیجه مخلوط‌های آسفالتی است که در موارد زیر کاربرد دارد:

– جلوگیری از عریان شدن سنگدانه مخلوط‌های آسفالتی

– جلوگیری از ترک‌های حرارتی و انقباضی در رویه‌های آسفالتی

– کاهش پدیده‌های تغییرشکل و قیرزدگی رویه‌های آسفالتی

– جلوگیری از روآمدن ترک‌های آسفالتی

– کاهش میزان سخت شدن و کهنه شدن قیر

– افزایش تاب خستگی آسفالت

قیرهای اصلاح شده بر حسب نوع افزودنی‌های آن به سه گروه اصلی تقسیم می‌شوند که برای هر یک مشخصات فنی معینی در نظر گرفته شده است. این مشخصات شامل قیرهای اصلاح شده‌ای است که حاصل اختلاط فقط قیرهای خالص با پلیمر، کوپلیمر، مواد شیمیایی تثبیت کننده و پودر لاستیک‌های بازیافتی است. به طور کلی، افزودنی‌های مصرفی باید با قیرهای خالص انتخاب شده در هر پروژه سازگاری داشته باشد و قیر اصلاح شده نیز باید قبلاً به صورت مخلوطی همگن و یکنواخت تهیه شود.

مشخصات 3 گروه اصلی قیرهای اصلاح شده که هریک با افزودنی‌های معینی تهیه می‌شوند، به شرح زیر است:

ح-1- قیرهای اصلاح شده پلیمری

ح-1-1- قیرهای اصلاح شده با پلیمر نوع I: این قیرها از افزودن کوپلیمرهای استایرن بوتادین (SB)، یا استایرن بوتادین استایرن (SBS) به قیرهای خالص تهیه می‌شوند و دارای مشخصات تأیید شده در استانداردهای معتبر باشد. قیرهای اصلاح شده با این پلیمر و پلیمرهای دیگر دارای ویژگی‌های مطابق با مشخصات استانداردهای معتبر به چهار گروه I-C، I-B، I-A و I-D تقسیم می‌شوند.

ح-1-2- قیرهای اصلاح شده با پلیمر نوع II: از افزودن پلیمر استایرن بوتادین رابر (SBR) یا نوع پلیمر پلی کلروپرن به قیرهای خالص به دست می‌آید و باید با مشخصات تأیید شده در استانداردهای معتبر مطابق باشد. قیرهای اصلاح شده با این پلیمر و پلیمرهای دیگر دارای ویژگی‌های مطابق با مشخصات استانداردهای معتبر، به چهار گروه II-C، II-B، II-A و II-D تقسیم می‌شود.

ح-1-3- قیرهای اصلاح شده با پلیمر نوع III: از افزودن پلیمر اتیلن وینیل استات (EVA) به قیر خالص تهیه می‌شوند و باید با مشخصات تأیید شده در استانداردهای معتبر انطباق داشته باشند. قیرهای اصلاح شده با این پلیمر و یا پلیمرهای دیگر دارای ویژگی‌های مطابق با استانداردهای معتبر، در پنج گروه III-A تا III-E رده‌بندی می‌شود.

ح-1-4- قیرهای اصلاح شده با پلیمر نوع IV: از افزودن کوپلیمر غیرشبکه‌ای استایرن بوتادین استایرن (SBS) به قیرهای خالص تهیه می‌شود و باید با مشخصات تأیید شده در استانداردهای معتبر باشد. قیرهای اصلاح شده با این کوپلیمر و یا پلیمرهای دیگر دارای ویژگی‌های مطابق با استانداردهای معتبر، به شش گروه IV-7 تا IV-F تقسیم می‌شوند.

ح-2- قیرهای اصلاح شده با پودر لاستیک: از اختلاط پودر لاستیکهای بازیافتی و در صورت لزوم افزودنی‌های معدنی و یا مواد الیافی دیگر، با قیر خالص تهیه می‌شوند و باید با مشخصات استانداردهای معتبر مطابقت داشته باشند. قیرهایی که از این راه اصلاح می‌شوند، از نظر کندروانی، به سه گروه I تا III به ترتیب با غلظت زیاد تا کم تقسیم می‌شوند. پودر باید با قیر داغ تا آنجا مخلوط شود و واکنش نشان دهد که ذرات لاستیک، پیش از مصرف قیر، به اندازه کافی متورم و منبسط شود. پودر لاستیک به کار رفته برای تهیه این قیر باید دارای خواص مندرج در استانداردهای معتبر باشد.

قیر اصلاح شده با پودر لاستیک برای آسفالت گرم، مصرف می‌شود. درصد الیاف موجود در آسفالت، نباید از 0.5 و در صورت استفاده برای قیرپاشی، نباید از 0.1 درصد وزنی پودر لاستیک بیشتر باشد.

ح-3- قیرهای اصلاح شده با مواد شیمیایی تثبیت کننده: این قیرها از افزودن مواد شیمیایی تثبیت کننده به قیرهای خالص تولید می‌شوند و باید با مشخصات استانداردهای معتبر مطابقت داشته باشند. قیرهای اصلاح شده با این مواد و یا اصلاح کننده‌های دیگر دارای ویژگی‌های مندرج در استانداردهای معتبر به چهار گروه قیر با درجه نفوذ 185-140 تا درجه نفوذ 65-35 تقسیم می‌شود.

3-11-5 استانداردها

1-3-11-5 ویژگی‌ها

1-1-3-11-5 الزامات قیرهای مورداستفاده در عایق‌کاری رطوبتی ساختمان در استاندارد ملی ایران شماره 211 ارائه گردیده است.

2-1-3-11-5 ویژگی‌ها و روش‌های آزمون قیرهای طبیعی (معدنی) بر اساس استاندارد ملی ایران شماره 14714 سنجیده می‌شود.

3-1-3-11-5 مشخصات عایق‌های رطوبتی پیش‌ساخته قیری برای پی مطابق استاندارد 3864 و عایق‌های رطوبتی پیش‌ساخته بوسیله قیر اصلاح شده با پلیمرها مطابق با استاندارد ملی 3884 است. هم‌چنین مشخصات عایق‌های قیرگونی در ساختمان مطابق استاندارد ملی 2952 و قیر اصلاح شده در ساخت عایق‌های رطوبتی پیش‌ساخته قیری مطابق استاندارد ملی 3869 ارائه شده است.

2-3-11-5 آزمایش‌های استاندارد

روش‌های آزمون قیر و مواد قیری شامل آزمون‌های قابلیت کشش، تأثیر گرما و هوا بر مواد قیری، کشش‌پذیری، نقطه شکست فراس قیر و مواد قیری، تعیین نقطه نرمی با ابزار حلقه و گلوله و تعیین نقطه اشتعال به ترتیب مطابق با استانداردهای ملی ایران شماره‌های 2955، 2957، 3866، 3867، 3868 و 198 است.

3-3-11-5 استانداردهای مرجع این فصل در پیوست 2 ارائه شده‌اند.

4-11-5 ایمنی، بهداشت و ملاحظات زیست محیطی

انتخاب دمای صحیح و مناسب برای گرم کردن انواع متفاوت قیرهای جامد، محلول و امولسیون در شرایط آب و هوایی مختلف و برای مصارف گوناگون، با کیفیت و مرغوبیت قیر و ملاحظات ایمنی و زیست محیطی با تاکید بر جلوگیری در اشتعال و آتش‌سوزی و کاهش آلودگی زمین ارتباط مستقیم دارد. راهنمای کلی انتخاب دمای مناسب برای گرم کردن و مصرف قیرها به این شرح است:

1-4-11-5 قیرهای خالص: حداکثر دما برای گرم کردن قیرهای خالص نباید از 176 درجة سلسیوس تجاوز کند. در موقع گرم کردن این قیرها و هر نوع قیر دیگری در دمای مناسب، نباید دود آبی رنگ متصاعد شود که انتشار آن در هوا، موجب افزایش آلدهیدها در محیط کار می‌شود. هر قدر دمای این قیرها برای گرم کردن و مدت زمان آن نیز کمتر باشد، آلودگی زیست محیطی کمتر است.

2-4-11-5 قیرهای محلول: دما مناسب برای این قیرها بر حسب این که قیر محلول در چه ردهای از قیرهای زودگیر، کندگیر یا دیرگیر قرار گرفته باشد، باید همواره کمتر از درجه اشتعال قیر باشد. در غیراین صورت، کلیه نکات ایمنی برای پیشگیری از حریق و اشتعال باید در موقع حرارت دادن این قیرها رعایت شود. دمای مناسب برای قیرهای محلول به ویژه برای انواع رقیق آن‌ها مانند MC, RC, SC70, MC-30 نباید به ترتیب بیشتر از 30 درجه سلسیوس و 50 درجه سلسیوس باشد. برای گروه‌های غلیظ‌تر این قیرها مانند 3000 MC، SC و RC، حداکثر دما باید بین 80 تا 115 سلسیوس باشد. افزایش دمای قیرهای محلول به سهولت موجب فراریت و انتشار حلال‌های موجود در این قیرها (هیدروکلریدها) در هوای محیط می‌شود و نتیجه آن افزایش شدید آلدهیدها در محیط کار است که باید مورد توجه قرار گیرد.

3-4-11-5 قیرهای امولسیون: برای مصرف این قیرها به طور معمول نیازی به حرارت دادن آن‌ها نیست. لذا از نظر اقتصادی و ایمنی بر انواع دیگر قیرها، برتری دارند، زیرا:

– انرژی مصرفی برای گرم کردن آن‌ها به مراتب کمتر از قیرهای محلول و قیرهای خالص است.

– به جای تبخیر و تصعید حلالهای نفتی موجود در قیرهای محلول و انتشار آن‌ها در محیط زیست که موجب تشدید آلودگی می‌شود، در قیرهای امولسیون فقط آب تبخیر می‌شود. ضمن آن که استفاده از این قیرها برای اختلاط با سنگدانه مرطوب و یا پخش قیر روی سطوح مرطوب هیچ‌گونه اثر منفی بر عملکرد آن ندارد.

5-11-5 سازگاری

انتخاب قیر مناسب و مطلوب برای شرایط متنوع و گوناگون اجرایی و محیطی و مصارف ناهمگون، به عوامل مؤثر و متعددی از جمله مصالح مصرفی با قیر، شرایط جوی – اقلیمی و حداقل – حداکثر و متوسط دمای محیط بیرون، وسایل اجرای کار، نوع و میزان ترافیک عبوری در دوره سرویس‌دهی پروژه بستگی دارد که برای انواع قیرهای جامد، محلول و امولسیون متفاوت است.

6-11-5 بسته‌بندی، حمل و نگهداری

شرایط بسته‌بندی، حمل و نگهداری قیرها بر حسب نوع قیر به شرح زیر است:

1-6-11-5 قیرهای جامد و محلول: این قیرها برای مصارف ساختمانی، در بشکه عرضه می‌شود. در بشکه‌های قیر، موقعی که قیر داخل بشکه سرد شده باشد، بسته می‌شود.

2-6-11-5 امولسیون‌های قیر: این امولسیون‌ها با بشکه حمل نمی‌شوند زیرا جابه جایی و نقل و انتقال بشکه‌ها به ویژه اگر روی زمین غلتیده شود موجب شکست امولسیون قیر می‌شود و در نهایت آن را غیرقابل مصرف می‌سازد. از این رو، از تانکر برای حمل قیرهای امولسیون استفاده می‌شود. امولسیون‌های قیر نباید یخ بزند، زیرا این عمل باعث شکست آن شده و قیر را از آب جدا می‌سازد. افزایش دما موجب شکست زودهنگام امولسیون قیر می‌شود.