تحقیق مقاله قیر

قیر

قیر جسمی است که از هیدروکربنهای مختلف تشکیل شده و این هیدروکربنها دارای وزن ملکولی بالا می باشند و دارای رنگی مشکی براق هستند قیر در ساختمان بعلت غیر قابل نفوذ بودن آن در مقابل آب مصرف می شود و در راه سازی بعلت دارا بودن خاصیت چسبندگی که دانه های سنگ را به هم میچسباند و تشکیل آسفالت میدهد و همچنین غیر قابل نفوذ بودن آن در مقابل آب مورد مصرف قرار می گیرد .

خواص قیر :

بجز دو خاصیت کلی که در بالا شرح داد شد ( چسبندگی و غیر قابل نفوذ بودن ) قیر دارای خواص دیگری نیز می باشد، که مصرف آنرا در ساختمان و راه سازی ممکن می سازد .

قیر جسمی است که در اثر حرارت از سختی به سفتی و خمیری و شلی و آبکی تغییر شکل می دهد و در اثر پایین آوردن حرارت دوباره مراحل فوق را طی کرده و بحال اول بر میگردد .

قیر مانند فیلم نازکی دور دانه ها را گرفته و بدون پارگی یا ترک خوردگی آنها را بهم می چسباند .

در مقابل نیروهای وارده بخوبی مقاومت می کند . در ساختمان نیروهای فشاری و کششی را تحمل مینمایند و پاره نمی شوند و در راه سازی نیروهایی مانند کوبیدن ، مکیدن و خراشیدن را تحمل می نمایند . این نیروها کلاً از طرف چرخهای اتومبیلها در هنگام حرکت و تغییر سرعت و ترمز کردن به سطح آسفالت وارد می شود .

قیردرمقابل عوامل جوی مانند سرما، گرما،یخ زدن وغیره مقاومت مینماید.

قیر در مقابل درجه حرارتهای معمولی تغییر حالت نمی دهد .

در راه سازی ، آسفالت جاده ها در صورت احتیاج به تعمیر ، وصله پذیر بوده وآسفالت نو وکهنه بخوبی بهم چسبیده وبصورت یکپارچه عمل میکند

و بالاخره قیر خواص فوق را برای مدت زیادی در خود نگه می دارد .

انواع قیر:

دو نوع قیر در طبیعت موجود است قیرهای معدنی و قیرهای پا لوده .

قیرهای معدنی :

قیرهای معدنی قیرهایی هستند که بصورت آماده و آزاد و با ناخالصیهای زیاد در طبیعت یافت می شوند علت بوجود آمدن قیرهای معدنی اینطور حدس زده میشود که در زمانهای قدیم بعضی از مخازن نفت خام در سطح زمین موجود بوده و در سا لهای متمادی در اثر تابش آفتاب روغنهای سبک آن متصاعد شده و قیر که سنگین ترین عنصر نفت خام میباشد در معدن باقی مانده و اکنون مورد استفاده قرار میگیرد . قدیمیترین معدن قیر که مورد شناسائی بشر قرار گرفته است نزدیک بحر المیت در دره رود اردن می باشد همچنین دورمعدن قیر فعال که بیشترین قیر معدنی مصرفی در امریکا و اروپا را تامین مینماید قیر برمودا و قیر ترینیداد می باشد. برمودا (BERMUDA ) مجمع الجزایری است که از حدود 300 جزیره تشکیل شده و در جنوب شرقی کارولینای شمالی در امریکای شمالی واقع شده و قیر آن از مردابی به وسعت چهار میلیون متر مربع به دست می آید قیر این معدن هنگام بیرون آمدن از چشمه روان بوده ولی وقتی که در مقابل هوا قرار میگیرد و گازهای آن متصاعد می شود سفت تر می گردد .

ترینیداد(TRINIDAD )نیز در شمال مصب رود اور نیوکو در ونزوئلا در آمریکای جنوبی واقع شده است که این محلی نیز دارای دریاچه قیر طبیعی است که از دل یک کوه که آتشفشان خاموش بوده بیرون می آید قیر این معدن نیز در اثر مجاورت با هوا و متصاعد شدن گازهای آن سفت تر می گردد به جز دو معدن فوق که قیر آن بسیار معروف می باشد معادنی نیز در کوبا و سوماترا موجود است که از انها نیز بهره برداری می گردد در ایران نیز قیرهای معدنی بسیاری یافت می شود مانند معادن قیر بهبهان ، کرمانشاه و همچنین پیشکوه و پشتکوه لرستان و غیره ولی به علت انکه در یاران قیر پالوده فراوان است و ارزانتر بدست می آید و همچنین مشخصات ان قابل کنترل است کمتربه قیرهای معدنی توجه شده است .

ماسه های قیری :

قیرهای معدنی به دو صورت در طبیعت یافت می ود یکی بطور آزاد همانطور که در بالا شرح داده شد و دیگری به صورت ماسه ها و یا سنگهای قیری . چنین گمان می رود که در زمانهای طولانی قیر و یا نفت خام روی سنگهای نفوذپذیر قرار گرفته و به داخل آن نفوذ کرده و روغن های سبک آن در اثر تابش آفتاب متصاعد گردیده و قیر آن در سنگ باقی مانده است و اکنون در دسترس ما می باشد برای استفاده از ان سنگهای قیری را خرد می کنند و به اندازه دلخواه در می آورند و در راه سازی از ان استفاده می نمایند . بدین طریق که قیر آن را اندازه گرفته اگر زیادتر از اندازه دلخواه باشد ماسه قیری را کم کرده  و آنگاه به آن ماسه بدون قیر اضافه می نمایند تا قی متعادل شود و اگر کمتر از میزان مورد نیاز باشد پس از گرم کردن به آن قیر اضافه می کنند به هر حال ماسه قیری را به کارخانه های آسفالت پزی برده و پس ا متعادل کردن قیر آن در راه سازی مورد استفاده  قرار می دهند . برای اندازه گیری میزان قیر داخل ماسه آن را در ظرف های در بسته تحت فشار در آب حرارت می دهند تا قیر از ماسه جدا شده و ماسه ته نشین گردیده و قیر روی آب باقی بماند آنگاه قیرها را جمع کرده وزن می نمایند و ماسه های بدون  قیر را هم وزن می نمایند و درصد قیر داخل ماسه را تعیین می کنند .

 مشخصات عمومی قیرهای معدنی :

 کلیه قیرهای معدنی با توجه به محل معدنم آن دارای ناخالصی های مخصوص به خود می باشند از جمله اجسام معدنی و غیره مثلاً قیر معدنی ترینیداد دارای چهار درصد گوگرد می باشد و قیر معدنی سایر معادن دارای حدود یک درصد خاکستر هستند در صورتی که قیرهای پالوده فاقد خاکستر  و سایر مواد خارجی هستند بدین لحاظ قیرهای معدنی قبل از مصرف باید پالایش شود در بعضی معادن علاوه بر اجسام معدنی قیرها دارای مخلوطهای دیگری از قبیل مواد  آلی مخصوصاً ریشه گیاهان می باشند مانند قیر ترینیداد که دارای 40  % مواد معدنی و 5   %  مواد آلی می باشد یا قیر برمودا که حدود 5 % از وزنش دارای مواد معدنی است .

2-  قیرهای پالوده    :

 قیرهای پالوده  که تقریباً قسمت عمده مصرف قیر دنیا را تأمین می نماید و سنگین ترین جسم موجود در نفت خام می باشد و از پالودن نفت خام به دست می آید نفت خام را تقریباً تا 350 درجه حرارت می دهند و در حرارتهای مختلف به ترتیب بنزین ، نفت ، گازوئیل و مازوت و سایر روغن های به دست آمده و بالاخره در حرارت 350 درجه قیر به دست می آید قیر به دست امده را پس از تصفیه و اصلاح به مصرف می رساند .

انواع قیر طبق استانداردهای ایران :

اگر فرض کنیم که قیر در نقاط ایران برای مصارف ایزولاسیون  و راه سازی مورد استفاده قرار می گیرد  و همچنین اگر توجه داشته باشیم که مملکت ما دارای آب و هواب گوناگون است به طوری که تابستانها در نواحی جنوب مانند خوزستان درجه گرما به حدود 50 درجه سانتیگراد می رسد و در زمستان در بعضی از نقاط شمال و یا غرب کشور ما سرما تا حدود 30 درجه زیر صفر می رسد روشن می گردد که مصرف یک نوع قیر در نقاط مختلف مملکت ما درست نیست مثلاً قیری که در درجه حرارتهای پایین روان می گرد قابل مصرف در استان خوزستان نیست و یا مثلاً قیری را که خاصیت شکندگی آن در حرارت های 4 تا 5 درجه زیر صفر ظاهر می شود نمی تواند در استان همدان مورد مصرف قرار گیرد زیرا در سرمای آن استان در اولین زمستان خرد شده و خواص خود را از دست می دهد . بدین لحاظ قیرهای پالوده را با توجه به خواص آنها نامگذاری نموده و معمولاً آنها را با دو عدد مشخص می نمایند مانند قیرهای :

10-20 ، 20-30 ، 30-40 ، 40-50 ، 70-60 ، 15-95 ، 80 –100 ، 100-120 ، 150-130 ، 180-200 ، 220-250 ، 280-320  که در ساختمان بیشتر قیرهای 70 – 60 و 15-95  مصرف می شود و به نام قیر شل  و قیر سفت معروف می باشد و بقیه قیرها در راه سازی و یا سایر صنایع مواد مصرف دارد .

هر کدام از این قیرها دارای مشخصات ویژه ای مانند درجه اشتعال ، درجه نفوذ ، درجه نرمسی ، درجه چکیدن ، درجه شکستن و خاصیت انگمی و بالاخره درجه غلظت مخصوص به خود می باشد یادآور می گردد که کلیه این خواص و آزمایشهای مربوط به آن وسیله مؤسسه استاندارد و تحقیقات صنعتی ایران استاندارد شده است که ذیلاً درباره بعضی از آنها توضیح مختصری داده خواهد شد .

درجه اشتغال قیر :

درجه اشتغال قیر درجه حرارتی است که از آن گازی برخیزد که در اثر مجاورت با شعله آن گاز مشتعل شود . این آزمایش را به دو گونه انجام میدهند . در ظرف روباز و یا در ظرف روبسته .

طبق استاندارد شماره 2954 مؤسسه استاندارد و تحقیقات ایران مقداری قیر مورد آزمایش را در ظرف مخصوص آزمایش که قبلاً تمیز شده و هیچ گونه حلال و یا قیرهای آزمایشات قبلی در آن موجود نباشد ریخته و به آهستگی آن را حرارت می دهد بطوریکه درجه حرارت نمونه در هر دقیقه در حدود 16 درجه بالا برود و تا حدود 56 درجه پایین تر از نقطه اشتعالی که انتظار آن را داریم که قیر مشتعل شود حرارت را بالا می بریم در تمام مدت آزمایش باید یک عدد دماسنج که تا 400 درجه را نشان دهد درست در مرکز ظرف مورد آزمایش و در حدود 4/6 میلیمتر (  اینچ ) از ته ظرف بالاتر و به طور عمودی درون قیر قرار دهیم ، از این درجه حرارت به بعد با افزایش هر دو درجه حرارت باید شعله ای که قبلا تنظیم کردیم و قطر آن نباید از 8/4 میلیمتر ( اینچ ) تجاوز کند که از روی نمونه عبور دهیم به طوریکه مدت عبور شعله از نمونه از یک ثانیه تجاوز نکند و فاصله شعله با سطح نمونه در حدود 3 میلیمتر باشد .

دمائی که بخارهای برخاسته شده از روی نمونه مشتعل شود درجه اشتعال قیر مورد آزمایش می باشد . این آزمایش را چند بار تکرار می کنیم و معدل درجه حرارتهای بدست آمده را نقطه اشتعال قیر می نامیم .

 این آزمایش در ظروف در بسته انجام می شود  بدین طریق قیر را در ظرف در بسته ای که یک سوراخ کوچک در سطح فوقانی آن دارد ریخته و حرارت می دهند گازهای حاصل از حرارت دادن قیر از سوراخ فوقانی ظرف خارج می شود و هر وقت که این گاز با عبور دادن شعله مشتعل بشود نقطه اشتعال قیر معلوم می شود . آزمایش را چند بار تکرار کرده و معدل چند آزمایش را نقطه اشتعال قیر مورد آزمایش می نامند .

2-آزمایش درجه نفوذ 

 درجه نفوذ قیر روانی قیر و حالات مختلف آن را که عبارت است از : سختی – خمیری – شلی و روانی قیر است به ما نشان می دهد . این آزمایش طبق استاندارد شماره 2950 مؤسسه استاندارد و تحقیقات صنعتی ایران استانداد شده است .

درجه نفوذ قیرهای جامد و نیمه جامد وسیله سوزنی که با مشخصات معین درجه حرارت معین و در زمان معین در قیر مورد آزمایش فرو می رود بر حسب دهم میلیمتر بیان می گردد . مجموع سوزن و متعلقات آن 100 گرم و مدت آزمایش 5 ثانیه و دمای محیط آزمایشگاه باید 25 درجه باشد . روش کار بدین طریق است که نمونه مورد آزمایش را به مدت 30 دقیقه گرم می کنند و در حین گرم کردن مرتب آن را هم می زنند تا حدی که قیر روان شود و در آن حباب هوا باقی نباشد . ارتفاع ظرفی که در آن آزمایش می کنیم باید حداقل 10 میلیمتر از از ارتفاع سوزن بیشتر باشد برای اینکه گرمای یکنواخت به ظرف آزمایش برسد برای گرمکردن قیر آن را درون ظرف دیگری که پر از آب بوده و روی شعله قرار دارد می گذاریم و از حرارت دادن مستقیم ظرف خودداری می کنیم پس از آنکه قیر گرم شد آن را به مدت معین ( حدود 2 ساعت ) در محیط آزمایشگاه قرار داده تا حرارت آن به 25 درجه برسد آنگاه سوزن دستگاه را به آرامی درست در مرکز ظرف محتوی قیر قرار می دهد به طوری که سوزن به هیچ وجه با جداره ظرف تماس نداشته باشد و پس از 5 ثانیه طول سوزن را که در قیر فرو رفته است اندازه گرفته و هر یک دهم میلیمتر را یک درجه نفوذ می نامیم .