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 ۳۰۰ تا ۳۵۰ درجه سلسیوس قطران راه سازی به دست می‌آید.

2-11-5 دسته بندی

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 ۱۰ تا ۳۰۰ دهم میلی متر در دمای ۲۵ 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 ۲۰۰ تا ۳۰۰ 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 ۲۵، ۱۵ درجه نفوذ و ۸۵، ۹۰ نقطه نرمی این قیرها را نشان می‌دهد. موادی که از دمیدن مازوت یا نفت کوره به روش‌های غیر پالایشگاهی 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، امکان پذیر نیست. راه دیگر استفاده از قیر، تهيه 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 حتی الامکان 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، تصعيد 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 درجه بندی می‌شوند. اعداد پسوند قیرها معرف حداقل کندروانی قیر در ۶۰ 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 درجه بندی شده است که حداقل کندروانی آنها در ۶۰ درجه سلسیوس، برای رقیق‌ترین نوع آن یا ۳۰-MC معادل  ۳۰ سانتی استوکس، و برای غلیظ‌ترین یا ۳۰۰۰-MC مساوی ۳۰۰۰ 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 تغییر شکل مولکولی آنها نسبتاً تدریجی و طولانی است. قیرهای دیرگیر در چهار نوع درجه بندی شده‌اند که حداقل کندروانی آنها در ۶۰ درجه سلسیوس و برای رقیق‌ترین نوع آن یا ۷۰-SC معادل ۷۰ سانتی استوکس و برای غلیظ‌ترین آن یا ۳۰۰۰-SC معادل ۳۰۰۰ 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 ۵۰ تا ۷۵ درصد، مقدار آب از ۲۵ تا ۴۰ 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 تغییر شکل 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 ۳ گروه اصلی قیرهای اصلاح شده که هریک با افزودنی‌های معینی تهیه می‌شوند، به شرح زیر است:

ح-۱- قیرهای اصلاح شده پلیمری

ح-۱-۱- 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-۱-۲- 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-۱-۳- 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 رده بندی می‌شود.

ح-۱-۴- قیرهای اصلاح شده با پلیمر نوع IV: از افزودن کوپلیمر غیرشبکه ای 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-۲- قیرهای اصلاح شده با پودر لاستیک: از اختلاط پودر لاستیکهای بازیافتی و در صورت لزوم افزودنی‌های معدنی و یا مواد اليافی 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 الياف 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 ۱۸۵-۱۴۰ تا درجه نفوذ ۶۵-۳۵ تقسیم می‌شود.

3-11-5 استانداردها

1-3-11-5 ویژگی‌ها

1-1-3-11-5 الزامات قیرهای مورداستفاده در عایق کاری رطوبتی ساختمان در استاندارد ملی ایران شماره ۲۱۱ ارائه گردیده است.

2-1-3-11-5 ویژگیها و روش‌های آزمون قیرهای طبیعی (معدنی) بر اساس استاندارد ملی ایران شماره ۱۴۷۱۴ سنجیده می‌شود.

3-1-3-11-5 مشخصات عایق‌های رطوبتی پیش ساخته قیری برای پی مطابق استاندارد ۳۸۶۴ و عایق‌های رطوبتی پیش ساخته بوسیله قیر اصلاح شده با پلیمرها مطابق با استاندارد ملی 3۸۸۴ است. همچنین مشخصات عایق‌های قیرگونی در ساختمان مطابق استاندارد ملی ۲۹۵۲ و قیر اصلاح شده در ساخت عایق‌های رطوبتی پیش ساخته قیری مطابق استاندارد ملی ۳۸۶۹ 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، کشش پذیری، نقطه شکست فراس قير و مواد قیری، تعیین نقطه نرمی با ابزار حلقه و گلوله و تعیین نقطه اشتعال به ترتیب مطابق با استانداردهای ملی ایران شماره‌های ۲۹۵۵، ۲۹۵۷، ۳۸۶۶، ۳۸۶۷، ۳۸۶۸ و ۱۹۸ است.

3-3-11-5 استانداردهای مرجع این فصل در پیوست ۲ 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 آتش سوزی 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 ۱۷۶ 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 غیر این 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 ۳۰ درجه سلسیوس و ۵۰ درجه سلسیوس باشد. برای گروههای غلیظ‌تر این قیرها مانند 3000 MC ، SC و RC، حداکثر دما باید بین ۸۰ تا ۱۱۵ 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 هیچ گونه اثر منفی بر عملکرد آن ندارد.

5-11-5 سازگاری

انتخاب قير 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 سرویس دهی پروژه بستگی دارد که برای انواع قیرهای جامد، محلول و امولسیون متفاوت است.

6-11-5 بسته بندی، حمل و نگهداری

شرایط بسته بندی، 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 قير 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 غیر قابل 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.