قیر چیست؟ راهنمای جامع انواع قیر و آزمایش‌های تخصصی آن

قیر ماده‌ای سیاه‌رنگ و خمیری‌شکل است که به طور گسترده در عایق‌کاری رطوبت و ساخت آسفالت به‌کار می‌رود. این ماده هیدروکربنی از مشتقات نفت خام به شمار می‌رود و معمولاً از طریق فرآیند تقطیر به دست می‌آید. قیر در دمای محیط به‌صورت جامد است اما با افزایش دما ابتدا به حالت خمیری و سپس مایع در می‌آید.

دو ویژگی کلیدی قیر که کاربرد آن را در صنعت راه‌سازی و عایق‌کاری گسترش داده عبارت‌اند از:

•  نفوذناپذیری در برابر آب
• چسبندگی بالا

قیرهای نفتی از دو مرحله تقطیر نفت خام حاصل می‌شوند

•  مرحله اول، ترکیبات سبک مانند بنزین و پروپان استخراج می‌شود 
•  مرحله دوم، ترکیبات سنگین‌تر مانند گازوئیل و نفت سفید جدا می‌گردند.

باقی‌مانده نهایی، مخلوطی از ذرات جامد آسفالتن است که در ماده‌ای به نام مالتن معلق است.

نوعی دیگر از قیر، به صورت طبیعی در اثر گذشت زمان طولانی و تبخیر مواد فرار از نفت خام در طبیعت تشکیل می‌شود که به آن "قیر طبیعی" گفته می‌شود. این نوع قیر دوام بیشتری نسبت به انواع نفتی دارد. نمونه‌ای از قیر طبیعی در "دریاچه قیر بهبهان" در ایران یافت می‌شود.

آزمایش‌های انجام‌شده روی قیر به سه گروه اصلی تقسیم می‌شود:

 الف) قیر خالص (Asphalt Bitumen)

ب) قیر محلول (Cutback Asphalt)

 ج) قیر امولسیونی (Emulsified Asphalt)

 الف) قیر خالص

 1. تست درجه نفوذ (Penetration Test): سنجش میزان سختی قیر با اندازه‌گیری عمق نفوذ سوزن استاندارد در قیر.

2. آزمایش کشش (Ductility): تعیین توان کشسانی قیر قبل از گسستن، بیانگر انعطاف‌پذیری آن.

3. نقطه نرمی (Softening Point): اندازه‌گیری دمایی که در آن قیر به نرمی مشخصی می‌رسد.

4. نقطه اشتعال (Flash Point): مشخص‌کننده دمایی که بخارات قیر با شعله جرقه می‌زنند، برای ایمنی مهم است.

5. آزمایش حلالیت (Solubility in Trichloroethylene): بررسی درصد مواد خالص قیر با حل‌کردن آن در تری کلرواتیلن.

6. افت وزنی (TFOT): سنجش مقاومت قیر در برابر از دست دادن وزن بر اثر حرارت طولانی‌مدت.

ب) قیر محلول

 1. ویسکوزیته کینماتیک (Kinematic Viscosity): بررسی روانی قیر در دمای مشخص با استفاده از ویسکامتر.

2. تقطیر (Distillation Test): تعیین درصد حلال و قیر باقی‌مانده پس از تبخیر.

3. نفوذ (Penetration Test): مشابه قیر خالص ولی روی قیر باقی‌مانده از تقطیر قیر محلول انجام می‌شود.

 ج) قیر امولسیونی

قیر امولسیونی ترکیبی از قیر، آب و امولسیفایر است. با استفاده از امولسیفایرها، ذرات قیر به‌صورت معلق در فاز آبی پایدار می‌مانند. این نوع قیر در دو نوع کاتیونیک و آنیونیک و در سه گروه تندشکن، کندشکن و دیرشکن طبقه‌بندی می‌شود.

 مزایای قیر امولسیونی:

•  حمل آسان به مناطق دوردست
• کاربرد بدون نیاز به گرمایش
• خشک شدن سریع (کمتر از ۲ ساعت)
• مناسب برای انواع آسفالت 
• ایمنی بیشتر و بدون خطر اشتعال 
• سازگار با محیط زیست 

آزمایشات قیر امولسیونی:

1. ویسکوزیته سیبولت فیورل: اندازه‌گیری زمان خروج قیر از کاپ در دمای مشخص.

2. تقطیر:تعیین درصد قیر باقی‌مانده و فاز آبی.

3. تست نفوذ: برای سنجش میزان سختی قیر حاصل از تقطیر. 

4. آزمایش الک: بررسی درصد ذرات بزرگ‌تر از 80 میکرون.

5. پایداری ذخیره‌سازی: سنجش یکنواختی قیر بعد از 24 ساعت انبارش.