قیر امولسیون: معرفی قیر امولسیون + کاربردها

مسلماً شما هم در زمان رانندگی متوجه شده‌اید که جاده‌ها و آسفالت آنها با همدیگر متفاوت هستند. برای مثال، برخی از جاده‌ها بسیار نرم هستند و ماشین به راحتی از روی آنها عبور می‌کند. اما برخی هم کیفیت بسیار پایینی دارند و پر از دست‌انداز هستند. از آنجایی که قیر یکی از مواد اصلی تشکیل دهنده آسفالت است، در تعیین کیفیت آن عامل مهمی محسوب می‌شود. همچنین، قیر به غیر از ساخت آسفالت استفاده‌های دیگری هم مثل عایق‌بندی سطوح دارد. بنابراین، بهتر است که در مورد انواع قیر بیشتر بدانیم. یکی از انواع قیر صنعتی قیرِ امولسیون است. با این حال، آیا می‌دانید که قیرِ امولسیونی چیست، از چه موادی تشکیل شده و چگونه تولید می‌شود؟ با ما همراه باشید تا در این مطلب در مورد قیرهای امولسیون و انواع آن توضیح دهیم.

قیر امولسیون چیست؟

قیرِ امولسیون (Bitumen Emulsion) نوعی قیر مایع است که میزان ویسکوزیته یا چسبندگی آن نسبت به قیرهای دیگر کمی پایین‌تر است. اصولاً قیرهای امولسیون همان قیر عادی است که آن را در آب حل می‌کنند و بعد کمی امولسیفایر به آن اضافه می‌کنند. در نتیجه، میزان چسبندگی قیرهای امولسیون نسبت به قیرهای عادی و انواع دیگر قیر کمی پایین‌تر است. با این وجود، اعمال قیرِ امولسیون و استفاده از آن مزایای خودش را دارد. برای مثال، ذخیره و حمل و نقل این قیر راحت‌تر است و می‌توان آن را در دمای پایین‌تری نسبت به قیرهای دیگر برای مصارف مختلف اعمال کرد که همین مسئله قیرِ امولسیونی را برای محیط زیست و صرفه‌جویی در انرژی مناسب می‌کند. در ادامه مطلب بیشتر در خصوص فرایند تولید قیرِ امولسیون صحبت خواهیم کرد.

قیر امولسیون چگونه تولید میشود؟

با اینکه ترکیبات قیر امولسیون نسبت به قیر عادی متفاوت است، اما فرایند تولید آن در پلنت قیرِ امولسیون یا تآسیسات تولید آن نسبتا ساده است و در سه مرحله کلی انجام می‌شود. سه مرحله تهیه قیرِ امولسیون عبارتند از:

1. حل کردن آب و امولسیفایر

در این مرحله سازندگان قیر، آب را با یک نوع امولسیفایر خاص و عوامل شیمیایی دیگر ترکیب می‌کنند. البته، بسته به نوع ماهیت یونی ترکیب شیمیایی نوع امولسیفایر یا امولسیون‌ساز قیر آن هم متفاوت است.

2. ترکیب آب و امولسیفایر با قیر

پس از حل کردن آب و امولسیفایر، سازندگان قیر این محلول را در وسیله‌ای به نام آسیاب کلوئیدی که جزو تجهیزات قیرِ امولسیون در کارخانه قیرِ امولسیون است، می‌ریزند. سپس، قیر را به این محلول اضافه می‌کنند. نسبت قیری که سازندگان قیر به محلول آب اضافه می‌کنند بسته به ماهیت استفاده از قیر امولسیونی متفاوت است.

برای مثال، اگر کاربرد قیرِ امولسیون بسیار مهم باشد، این مقدار بین ۶۰ تا ۷۰ درصد متفاوت است. اما در کل، به طور متوسط میزان اضافه کردن قیر به محلول آب و امولسیفایر بین ۴۰ تا ۷۰ درصد است.

3. آسیاب کردن ترکیب

در این مرحله، آسیاب کلوئیدی شروع به کار کردن می‌کند و قیر را به ذرات بسیار کوچک و به اندازه دو میکرون تجزیه می‌کند. با این وجود، ذرات قیر بعد از تجزیه مجدداً تلاش می‌کنند که به همدیگر بپیوندند. اما اتفاقی که در این مرحله می‌افتد این است که امولسیفایر درون محلول باعث ایجاد یک بار سطحی پیرامون قطرات قیر می‌شود. این بار سطحی یک کارکرد دوگانه دارد.

از یک سو، بار سطحی پیرامون قطرات قیر مانع از پیوند مجدد آنها با همدیگر می‌شود. از سوی دیگر، این بار سطحی قطره‌های قیر را در محلول معلق نگه می‌دارد. به این صورت، قیر امولسیون به دست می‌آید و سازندگان آن پس از آسیاب شدن این قیر را در تانک‌های ذخیره قیر قرار می‌دهند.

قیر امولسیون از چه موادی تشکیل شده است؟

همانطور که در مرحله قبل توضیح دادیم، قیرِ امولسیونی از آب، قیر و امولسیفایر تشکیل شده است. با این حال،برای تولید محصولات مختلف قیرِ امولسیون از نسبت‌های متفاوتی از این سه جز استفاده می‌کنند.

پیشتر هم اشاره کردیم که قیرِ امولسیون نسبت به موارد استفاده می‌تواند بین ۴۰ تا ۷۰ درصد در محلول قیر امولسیون استفاده شود. معمولاً نسبت آب هم در این محلول بین ۳۰ تا ۴۵ درصد است. اما حداکثر نسبت امولسیفایر برای کل وزن محلول باید ۰.۵ درصد باشد.

دمای قیر امولسیون

در فرایند تولید قیر امولسیونی که آسیاب یا دستگاه قیر امولسیونی محلول آب و امولسیفایر را ترکیب می‌کند، قیر ذوب شده در دمایی بین حدود ۱۳۵ تا ۱۵۰ درجه سانتیگراد وارد آسیاب می‌شود. با این حال، در مراحل بعدی این دما طوری تنظیم می‌شود که در پایان پروسه تولید، دمای قیر در محفظه از ۹۵ درجه سانتیگراد بیشتر نشود.

استاندارد قیر امولسیون

بنا بر استاندارد قیرهای امولسیون، محصولات قیر امولسیونی در زمان تولید طبقه‌بندی و آزمایش می‌شوند. این فرایندها تحت استانداردهای مختلفی تعیین می‌شوند. در آمریکا دو نهاد مرکزی وجود دارد که این استانداردها را تعیین می‌کنند. یکی از آنها انجمن مقامات بزرگراهی و حمل و نقل ایالتی آمریکا (AASHTO) و دیگری انجمن مواد و آزمایش آمریکا (ASTM) است.

البته هر کشور استانداردهای خاص خودش را برای تولید قیر تعیین می‌کند. اما بسیاری از آنها با توجه به استانداردهای مقرر شده این دو نهاد استانداردهای خود را تعیین می‌کنند. اما چه عواملی در طبقه‌بندی قیرِ امولسیون با توجه به این استانداردها مهم هستند؟

عوامل مهم در درجه بندی قیر امولسیون

در بخش قبلی توضیح دادیم که سازمان‌هایی مثل AASHTO و ASTM محصولات قیر امولسیون را طبقه‌بندی و درجه‌بندی می‌کنند و استانداردهایی را برای این کار تعیین کرده‌اند. در نتیجه، خریداران قیرِ امولسیون هم بسته به نوع کاربردشان به طبقه‌بندی قیرها و مشخصات قیر امولسیونی توجه می‌کنند و قیر مورد نظر را می‌خرند. اما این درجه‌بندی با توجه به چه عواملی انجام می‌شود؟ به طور کلی، درجه‌بندی قیرِ امولسیون با توجه به چند عامل مهم انجام می‌شود که این عوامل عبارتند از:

1. میزان چسبندگی قیر

میزان چسبندگی یا ویسکوزیته قیر یکی از مهمترین و اولین عواملی است که برای درجه‌بندی قیر امولسیون استفاده می‌شود. برای تعیین میزان چسبندگی قیر از آزمایشی به عنوان آزمایش چسبندگی استفاده می‌کنند. معیار اصلی سنجش کارشناسان برای ویسکوزیته قیر در این آزمایش مقدار قیر در ترکیب است. در صورتی که قیر برای ترکیب‌های سنگدانه‌ای با دانه‌بندی متراکم استفاده شود، میزان چسبندگی آن باید کمتر باشد.

با این حال، در صورتی که ترکیب سنگدانه‌ای دانه‌بندی بازتری داشته باشد، میزان چسبندگی قیری که بر روی آن اعمال می‌شود باید بیشتر باشد. با این اوصاف، اگر اندازه قطره‌های قیر کوچک و توزیع آنها در محلول متراکم نباشد، میزان چسبندگی قیر بیشتر است.

2. کشش پذیری قیر

برای اینکه کارشناسان میزان مقاومت قیر برای شکستن را بسنجند، آنها آزمایش کشش پذیری قیر را روی قیرِ امولسیونی انجام می‌دهند. در این نوع از آزمایش قیر امولسیون تا حد ممکن کش می‌آید تا سرانجام بافت آن از همدیگر جدا شود و بشکند. در این موقع است که حد کشش پذیری قیر مشخص می‌شود.

برای مثال، اگر بافت قیر بیش از ۴۰ سانت کش بیاید و نشکند، چنین قیری برای اعمال بر روی جاده پرترافیک و پر از ماشین‌های سنگین خوب و با دوام است. اما اگر قیری میزان کشش پذیری کمی داشته باشد، در این صورت امکان شکستن آن در جاده‌های پر ترافیک و در زمستان زیاد است.

3. نفوذ پذیری قیر

کارشناسان برای تعیین درجه سختی قیر آزمایش نفوذپذیری را روی آن انجام می‌دهند. آن‌ها برای این کار از یک سوزن استاندارد استفاده می‌کنند که در قیر فرو می‌برند. تعیین درجه سختی قیر برای طبقه‌بندی‌های مختلف قیرِ امولسیونی متفاوت است و میزان سختی آن کاربرد قیر را تعیین می‌کند. برای مثال، هر چقدر که سختی قیر امولسیون بیشتر باشد، اعمال آن در مناطقی که درجه حرارتشان بالا است بهتر است.

4. پایداری ذخیره‌سازی قیر

این نوع معیار که نام دیگرش آزمایش ته نشینی یا رسوب قیر در محفظه است، برای تعیین پایدار بودن ذخیره شدن قیر در محفظه‌های نگهداری ارزیابی می‌شود. بنابراین، معیار میزان ته نشین شدن قطره‌های قیر پس از تولید در محفظه نگهداری تعیین می‌شود. کارشناسان برای آزمایش این معیار قیری را در محفظه در دمای اتاق نگهداری می‌کنند. بعد از گذشت ۲۴ ساعت، آنها دو نمونه را از این محفظه استخراج می‌کنند. یکی از این نمونه‌ها از راس محفظه و دیگری را از انتهای آن استخراج می‌کنند. در مرحله بعدی، کارشناسان وزن این دو نمونه را مقایسه و تفاوت آنها را می‌سنجند. تفاوت وزن بین این دو نمونه نباید بیشتر از یک باشد.

عوامل اصلی تعیین‌کننده در پایداری ذخیره‌سازی قیر، سطح چسبندگی و اندازه قطره‌های قیر هستند. اگر اندازه قطره‌های قیر کوچک باشند، ریسک ته نشین شدن آنها کمتر است.

بار سطحی ذرات قیر

قبلاً در بخش فرایند تولید قیر امولسیون توضیح دادیم که در این فرایند امولسیفایر یک نوع بار سطحی را بر روی قطره‌های قیر ایجاد می‌کند که از ترکیب آنها با همدیگر جلوگیری می‌کند. حالا ماهیت این قطره‌های قیر می‌تواند آنیونی یا کاتیونی باشد. در نتیجه، کارشناسان برای طبقه‌بندی قیرِ امولسیون عامل سطح بار ذرات قیر را هم تعیین می‌کنند. آنها در این آزمایش دو الکترود منفی و مثبت را در قیر امولسیونی قرار می‌دهند. در مرحله بعد، آن‌ها به یکی از این الکترودها جریان مستقیمی را وارد می‌کنند. سپس، بعد از گذشت ۳۰ دقیقه، کارشناسان این الکترودها را بررسی می‌کنند. ذرات قیری که به الکترود مثبت چسبیده باشند، سطح بارشان آنیونی و ذراتی که روی الکترود منفی ته نشین شده باشند، بار سطحی‌شان کاتیونی و قیر امولسیونِ کاتیونی هستند.

موارد استفاده قیر امولسیون

سابقه استفاده از قیرِ امولسیون به اوایل قرن بیستم برمی‌گردد که در آن زمان مردم بیشتر از قیر در محلول‌های آفت و حشره‌کشی استفاده می‌کردند. اما امروزه کاربردهای قیرِ امولسیون متنوع‌تر از زمان گذشته است و از آن معمولاً در ساخت جاده، تعمیرات و نگهداری از آن و عایق‌بندی سطوح استفاده می‌شود. به این صورت، صنایع حمل و نقل توانسته‌اند کاربردها و استفاده‌های خوبی از قیر امولسیونی در جاده‌سازی داشته باشند که در ادامه چند نمونه از این کاربردها را توضیح خواهیم داد.

قیر امولسیون در تک کت

تک کت یا اندود سطحی لایه‌ای بین دو لایه کف آسفالت است. سازندگان جاده‌ها می‌توانند برای اعمال این لایه از قیر امولسیونِ نوع CRS-1 و CRS-2 استفاده کنند که استفاده از این دو نوع قیر می‌تواند تا مقدار زیادی کیفیت آسفالت را بهتر و عمر خستگی آن را افزایش دهد. برای اعمال این نوع قیر در ساخت جاده‌های دو میدانی، سازندگان جاده آن را با قیر پاش امولسیون در دمای ۱۰ تا ۱۵ درجه سلسیوس بین لایه‌های آسفالت اعمال می‌کنند.

کاربرد قیر در اندود سنگدانه‌ای

ساختن یک جاده جدید فرایندی زمانبر و پرهزینه است. برای همین، خیلی از شرکت‌های جاده‌سازی و دولت‌ها به جای ساخت جاده‌های جدید، جاده‌های قدیمی را بازسازی و ترمیم می‌کنند. برای این کار، بیشتر آنها از روش اندود سنگدانه‌ای استفاده می‌کنند که روش مقرون به صرفه‌ای است و از طریق آن از آسفالت جاده در برابر اکسیده و کهنه شدن محافظت می‌کنند.

در این روش، یکی از قیرهایی که انتخاب پرطرفداری است قیر امولسیون است و از آن برای بازسازی و ترمیم جاده‌های کم ترافیک و روستایی استفاده می‌کنند.

قیر امولسیون در دوغاب قیری

مهندسان جاده‌سازی برای یکپارچه کردن بافت آسفالت جاده‌ها از روشی به نام دوغاب قیری استفاده می‌کنند. در این روش، آنها قیرِ امولسیون را با مصالح دانه‌ای و پر کننده‌های معدنی ترکیب می‌کنند. سپس، آنها این ترکیب را روی آسفالت می‌ریزند تا منافذ آن را ببندند. مهندسان جاده‌سازی این کار را با هدف افزایش مقاومت سطح آسفالت به عوامل آب و هوایی انجام می‌دهند.

علاوه بر این، مهندسان جاده‌سازی از روش دوغاب قیری برای نگهداری از آسفالت استفاده می‌کنند. درست است که در این روش آنها می‌توانند آسیب آسفالت در برابر اکسیده شدن قیر را کاهش دهند، اما آنها نمی‌توانند که ساختار بافت آن را قویتر کنند.

میکرو سرفسینگ

روش میکرو سرفسینگ یا روکاری میکرو آسفالت نوع دیگری از روش دوغاب قیری است. منتها تفاوت این روش با روش دوغاب قیری این است که قیر امولسیون استفاده شده در آن از نوع اصلاح شده پلیمری است. همچنین، در روش میکروسرفسینگ سنگدانه‌هایی با دانه‌بندی متراکم وجود دارند که ترکیب آن‌ها با قیر امولسیونِ پلیمری باعث می‌شود که ترکیب قیر قوی‌تر و مستحکم‌تر از قیرهای اندود سنگدانه‌ای باشد.

مزایای استفاده از قیر امولسیون

قیرِ امولسیون با داشتن ترکیب خاص خود استفاده‌های گوناگونی دارد. با این حال، کاربرد آن ویژگی‌ها و مزایای خاصی دارد که برخی استفاده آن را ترجیح می‌دهند. برای مثال، از آنجایی که یکی از مواد اصلی تشکیل دهنده قیرِ امولسیون آب است، استفاده از آن در همه آب و هوایی حتی آب و هوای بارانی امکان‌پذیر است و به خاطر ماهیت مایع‌اش نیاز به اعمال درجه حرارت بسیار زیاد ندارد.

چسبندگی و کاربردهای متنوع قیر امولسیون

قیر امولسیون دارای عامل ضد زدودگی است که میزان چسبندگی آن را برای آسفالت بیشتر می‌کند و همین مسئله باعث می‌شود که مصرف قیرِ امولسیون برای روکش آسفالت‌ها معمول باشد. با این حال، استفاده از قیرِ امولسیون فقط به جاده‌های آسفالت محدود نیست و در برخی از موارد، این قیر هم می‌تواند به پایداری خاک بیابان‌ها کمک کند. علاوه بر این، میزان تولید ضایعاتی که با روش‌های قیر امولسیونی تولید می‌شوند نسبت به قیرهای دیگر هم کمتر است.

معایب قیر امولسیون

با اینکه استفاده از قیر امولسیون مزایای زیادی دارد، اما خالی از عیب هم نیست. شاید آشکارترین عیب آن این است که شما نمی‌توانید از یک نوع قیرِ امولسیون برای هر کاربردی استفاده کنید. دلیل آن این است که قیرهای امولسیون با توجه به طبقه‌بندی‌شان کارکردهای خاصی دارند و زمان خشک شدن آنها روی آسفالت با توجه به شرایط آب و هوایی و نوع قیرِ امولسیون متفاوت است. بنابراین، نمی‌توان از یک نوع قیرِ امولسیون برای هر کاربردی استفاده کرد.

نوع ساخت قیر امولسیون کیفیت آن را تعیین می‌کند

ماهیت مواد تشکیل دهنده قیر امولسیون هم بر کیفیت آن تاثیر دارد. گفتیم که یکی از مواد اصلی تشکیل دهنده قیرهای امولسیونی، آب است. با این حال، برخی از سازندگان این قیر هم می‌توانند به جای آب از حلال بنزین یا صابون استفاده کنند. اگر حلال قیر امولسیونِ آب باشد، پس کیفیت خوبی دارد و در زمان ریختن روی آسفالت تبخیر خواهد شد که باعث می‌شود که قیر به خوبی به آسفالت بچسبد. اما اگر قیرِ امولسیون دارای حلال بنزین باشد، در زمان تبخیر مواد سمی مثل سولفور را بر روی آسفالت باقی می‌گذارد که باقی ماندن این مواد روی آسفالت باعث افزایش ریسک سرطان می‌شوند. همچنین، اگر قیر امولسیون مدت زمان بیشتری در محفظه نگهداری بماند و تحت تاثیر نوسان‌های شدید دما قرار بگیرد، ممکن است ساختار آن شکننده شود.

انواع قیر های امولسیونی چه هستند؟

در بخش‌های قبلی توضیح دادیم که محصولات قیر های امولسیون متنوع هستند و با توجه به معیارهای مختلف دسته‌بندی می‌شوند. یکی از این معیارها همان بار سطحی قطره‌های قیر است. برای مثال، اگر بار سطحی قطره‌های قیر یونی یا آنیونی باشد اسم آن محصول قیر با حرف A شروع می‌شود. اما اگر بار سطحی قطره‌های قیر کاتیونی باشد اسم آن با حرف C شروع می‌شود. با این وجود، به غیر از این مورد، معیار دیگری هم وجود دارد که آن زمان نشستن قیر بر روی آسفالت است. وقتی که قیر روی آسفالت ریخته می‌شود، مدتی طول می‌کشد که آب آن تبخیر شود و به آسفالت بچسبد. به این مدت، زمان نشستن قیر یا نرخ واکنش می‌گویند و این معیار می‌تواند تعیین کند که قیر امولسیونِ زود شکن، قیرِ امولسیون کند شکن یا قیرِ امولسیون دیر شکن است.

1. قیرهای امولسیون زود شکن

قیر امولسیونِ زودشکن همانطور که از نامش پیداست، در زمان تماس با سطح آسفالت زود شروع به نشستن و چسبیدن به آن می‌کند. قیرِ امولسیون crs، قیر امولسیون crs1 که از نوع قیرِ امولسیون کاتیونیک crs است جز این دسته از قیرها محسوب می‌شوند. این نوع قیرِ امولسیون بیشتر برای روکش سطحی جاده‌ها و در روش‌هایی مثل اندود سنگدانه‌ای و روکش سطحی استفاده می‌شود.

2. قیرهای امولسیون کند شکن

نوع دوم، قیرهای امولسیون کندشکن هستند که با مخلوط کردن اولیه قیر امولسیونِ سنگدانه درشت با ترکیب‌هایی که دانه بندی بازی دارند، تولید می‌شود. به این صورت، زمان ته نشست آن کندتر از قیر امولسیونِ زودشکن است. قیرهای امولسیون کاتیونیک css و قیر امولسیون کاتیونیک cms در دسته این نوع قیر قرار می‌گیرند. از این نوع قیرها برای تولید قیرِ امولسیون در آسفالت سرد استفاده می‌شود.

3. قیرهای امولسیون دیرشکن

قیر سوم و آخری هم قیر امولسیونِ دیرشکن است که از همه پایدارتر است و از آن می‌توان در ترکیب‌های سنگدانه‌ای با دانه‌بندی متراکم، دوغاب قیری و روکش آسفالت بازیافتی استفاده کرد. قیرِ امولسیون css از این نوع قیر است.

امولسیون قیر قیمت

به طور کلی، چند عامل در قیمت فروش قیر امولسیون تاثیرگذار هستند. اول از همه شما باید ببینید که قیر آنیونیک یا کاتیونی است. معمولاً قیمت قیر امولسیون کاتیونیک نسبت به قیر آنیونی کمی بیشتر است. اما به غیر از این، عوامل دیگری که در تولید قیرهای امولسیون دخیل است، شامل خود قیر و امولسیونِ آن هم می شوند؛ برای مثال، قیمت نفت خام، قیمت امولسیفایر قیرِ امولسیون و قیمت روند تولید قیر هم قیمت قیرِ امولسیون را بالا و پایین می‌کند. بنابراین، اگر می‌خواهید در مورد قیمت قیر امولسیون در بورس امروز بدانید، به این عوامل حتماٌ توجه کنید.

قیر امولسیون خرید

درست است که ما هر روز با ماشین از روی جاده‌های آسفالت عبور می‌کنیم، اما خیلی اوقات متوجه کیفیت آنها نمی‌شویم. با این حال، یکی از عوامل مهم در تعیین کیفیت آسفالت جاده‌ها قیری است که در آنها استفاده می‌شود. همچنین، عایق قیر امولسیونی هم استفاده‌های زیادی دارد. بنابراین، مهم است که شما در مورد انواع قیرِ امولسیون، مزایا و معایب آنها و موارد استفاده از انها بیشتر بدانید. قیرِ امولسیون هم محصولی است که می‌تواند برای شما کاربردهای زیادی داشته باشد. در نتیجه، اگر مایل به تهیه و خرید قیر امولسیون هستید می‌توانید از شرکت ایران ای ترید که در زمینه تولید محصولات نفتی از جمله قیرِ امولسیون فروش فعالیت می‌کند، قیر امولسیونی را تهیه کنید.