لیست سفارشات
زبان: English عربی فارسی

سوالات تجهیزات مورد نیاز آزمایشگاه کارخانه قیر

قیر چیست؟ معرفی انواع آزمایش های قیری

 

تعریف  قیر: Introducing of Bitumen

قیر ماده ¬ای است سیاه رنگ و خمیری شکل که در عایق کاری رطوبت و ساخت آسفالت کاربرد دارد. قیر انواع گوناگونی دارد که هر یک از انواع آن دارای کاربرد خاصی است. قیر از مشتقات نفت است و ماده ای هیدروکربنی است که در سولفید کربن، تتراکلریدکربن کاملاً حل می شود. قیر در دمای محیط جامد است اما با افزایش دما به حالت خمیری در می آید و پس از آن مایع می شود. کاربرد مهم قیر به علت وجود دو خاصیت مهم این ماده است:
• نفوذناپذیری در برابر آب
• چسبندگی
قیر معمولاً از تقطیر نفت خام بدست می آید چنین قیری، قیر نفتی یا قیر تقطیری نامیده می شود.
• قیر نفتی محصول دو مرحله تقطیر نفت خام در برج تقطیر است. در مرحله نخست تقطیر، مواد سبک مانند بنزین و پروپان از نفت خام جدا می شوند، این فرآیند در فشاری نزدیک به یک اتمسفر انجام می شود. در مرحله دوم نیز ترکیبات سنگین مانند گازوئیل و نفت سفید خارج می شوند. این فرآیند در فشاری نزدیک به خلا صورت می پذیرد و در نهایت مخلوطی از ذرات جامد بسیار ریز به نام آسفاتن باقی میماند که در ماده سیال گریس مانندی به نام مالتن شناور است.
• برخی از قیر در طبیعت در اثر تبدیل تدریجی نفت خام و تبخیر مواد فرار آن در اثر گذشت سال های بسیار زیاد بدست می آید، چنین قیری، قیر طبیعی نامیده می شود و دوام آن بیشتر از قیرهای نفتی است، چنین قیری ممکن است به صورت خالص در طبیعت وجود داشته باشد (قیر دریاچه ای) مانند دریاچه قیر بهبهان ایران.

گریدهای قیر خالص بر اساس درجه نفوذ:Bitumen Grades Based on Penetration Grade

1- قیر 50/40:

این نوع قیر خالص در پالایشگاه هوادهی بیشتری روی آن انجام می گیرد و باعث جدا شدن اجزا فرار از ساختار قیر و سخت شدن قیر می شود درجه نفوذ این قیر بین 40 تا 50 دهم میلیمتر می باشد.

2- قیر 70/60:

این گرید از قیر خالص بدلیل دارا بودن درجه سختی مطلوب بیشتر از سایر گریدها مورد استفاده قرار میگیرد در تولید قیرهای محلول و قیرهای امولسیونی از این گرید بیشتر استفاده می شود درجه نفوذ این قیر بین 60 تا 70 دهم میلیمتر می باشد.

3- قیر 100-85:

این گرید از قیر خالص به دلیل نرم تر بودن از قیر 60-70 بیشتر در تولید قیرهای امولسیونی کاربرد دارد درجه نفوذ این قیر باید بین 85-100 دهم میلیمتر باشد.

آزمایش های قیر: Bitumen Tests

آزمایشات این واحد در سه دسته انجام میگیرد:
الف: قیر خالص :Asphalt Bitumen
ب: قیر محلول: Cutback Asphalt
ج: قیرهای امولسیونی: Emulsified Asphalt

الف: قیرخالص: Asphalt Bitumen

1- درجه نفوذ: Penetration test

هدف از این آزمایش تعیین میزان سختی و قوام قیر خالص می باشد این آزمایش بر روی قیر پسماند حاصل از تقطیر قیرهای محلول و قیرهای امولسیونی نیز انجام می شود. در این تست قیر خالص با دمای حدود 110-120را داخل کاپ استاندارد میریزیم بطوری که پس از سرد شدن سطح قیر درون کاپ با سطح کاپ مماس شود. سپس اجازه می دهیم کاپ مدت زمان 1-30/1 ساعت در دمای آزمایشگاه بماند تا سرد شود سپس مدت 1-30/1 ساعت کاپ را داخل حمام آب مقطر 25 درجه سانتیگراد قرار میدهیم پس از طی این مدت زمان کاپ را زیر دستگاه نفوذ قرار داده و آزمایش را انجام می دهیم در این آزمایش از سوزن استاندارد استفاده میکنیم و فاصله فرو رفتن سوزن ها داخل قیر از جداره کاپ باید 1 سانتیمتر باشد این آزمایش را با سه بار فرو رفتن سوزن ها داخل قیر انجام می دهیم و در پایان میانگین سه عدد را به عنوان درجه نفوذ قیر گزارش می کنیم.

2- آزمایش کشش قیر: Ductility

در این آزمایش نیز همانند آزمایش درجه نفوذ هدف تعیین میزان سختی و قوام قیر می باشد این آزمایش بر رو روی قیر پسماند حاصل از تقطیر قیرهای محلول و قیرهای امولسیونی نیز انجام می شود در این تست قیر با دمای حدود 110-120را داخل قالب استاندارد میریزیم بطوری که پس از سرد شدن سطح قیر درون قالب با سطح قالب مماس شود. سپس اجازه می دهیم قالب مدت زمان 1-30/1 ساعت در دمای آزمایشگاه بماند تا سرد شود سپس مدت 1-30/1 ساعت قالب را داخل حمام آب 25 درجه سانتیگراد دستگاه کشش قرار میدهیم پس از طی این مدت زمان قالب را روی گیره دستگاه قرار داده و آزمایش را شروع می کنیم گیره دستگاه شروع به حرکت کرده و نمونه قیر را می کشد جایی که نمونه قیر کش آمده پاره شود را به عنوان میزان کشش قیر بر حسب سانتیمتر گزارش میکنیم.

3- نقطه نرمی:Softening point

در این آزمایش میزان سختی قیر و دمای قیر در آن به نرمی حد اکثر می رسد را تعیین می کنیم. این آزمایش باید حداکثر تا 4 ساعت پس از نمونه گیری انجام شود. ابتدا قالب نمونه را با گریس مخصوص چرب میکنیم و نمونه قیر با دمای مناسب را داخل قالب استاندارد میریزیم بطوری که پس از سرد شدن سطح قیر درون قالب با سطح قالب مماس شود و اجازه می دهیم 30 دقیقه در دمای آزمایشگاه سرد شود سپس حمام آب مقطر 5 درجه سانتیگراد را آماده میکنیم یک بشر شیشه ای با حجم 600 میلی لیتر آماده کرده و 500 سی سی آب مقطر درون آن میریزم و گیره قالب و دماسنج مخصوص نقطه نرمی را داخل بشر قرار می دهیم. با افزودن یخ آب مقطر دمای آب را به 5 درجه سانتیگراد می رسانیم سپس قالب های نمونه را روی گیره قرار داده و گیره های ساچمه و ساچمه ها را روی نمونه قرار می دهیم و اجازه می دهیم 15 دقیقه در دمای 5 درجه سانتیگراد بماند سپس بشر را روی هیتر همزن دار گذاشته و اعمال حرارت را شروع میکنیم بطوری که در هر دقیقه 5 درجه سانتیگراد دمای آب بالا رود زمانی که قیر نرم شده و تحت نیروی وزن ساچمه ها به صفحه زیرین قالب برخورد میکند دمای آب را مشاهده کرده و آن دما را به عنوان نقطه نرمی گزارش میکنیم.

4- نقطه اشتعال: Flash Point

در این آزمایش نقطه اشتعال قیرهای خالص و قیرهای محلول اندازه گیری می شود برای اعمال حرارت به نمونه قیر از سیالی که نقطه جوش بالایی داشته باشد استفاده می شود. دستگاه اشتعال باز از یک هیتر المنتی و یک کاپ بزرگ مسی که سیال انتقال حرارت درون آن ریخته می شود و کاپ شیشه ای نمونه قیر روی آن قرار میگیرد . ابتدا نمونه قیر را داخل کاپ شیشه ای ریخته و روی کاپ مسی قرار می دهیم دستگاه را روشن میکنیم تا هیتر با انتقال حرارت از طریق سیال به کاپ شیشه ای قیر را گرم کند زمانی که قیر گرم می شود مولکول های اجزای فرار از سطح قیر جدا شده و وارد هوا می شوند با عبور دادن شعله کوچک از سطح قیر و مشاهده جرقه کوچک دمایی که جرقه مشاهده شده را به عنوان نقطه اشتعال گزارش می کنیم.

5- آزمایش حلالیت:Soloblity intrycloroethilene

در این آزمایش میزان حلالیت قیر  در حلال تری کلرو اتیلن اندازه میگیریم این آزمایش بر رو روی قیر پسماند حاصل از تقطیر قیر های محلول و قیر های امولسیونی نیز انجام می شود .ابتدا آون را به دمای 110 سانتیگراد رسانده و یک کاغذ صافی داخل کروزه قرار داده و 15 دقیقه داخل آون قرار می دهیم سپس کروزه را مدت 30 دقیقه داخل دسیکاتور قرار می دهیم بعد کروزه را با ترازوی 4 رقم اعشار وزن میکنیم .سپس یک ارلن کوچک 100 سی سیرا وزن کرده و 2 گرم قیر داخل ارلن ریخته و وزن میکنیم بعد مقدار 100 سی سی تری کلرو اتیلن داخل مزور ریخته و زیر هود کم کم به  ارلن کوچک 100 سی سی اضافه می کنیم تا قیر کاملا حل شود وقتی قیر کاملا حل شد درب ارلن را بسته و 15 دقیقه درب بسته می گذاریم .سپس کروزه را روی ارلن بوخنر یک لیتری قرار داده و محلول داخل ارلن کوچک 100 سی سی را داخل کروزه میریزیم تا از کاغذ صافی عبور کند سپس کروزه را 15 دقیقه زیر هود قرار داده و بعد 20 دقیقه داخل آون با دمای 110 سانتیگراد و بعد 30 دقیقه داخل دسیکاتور قرار می دهیم در آخر کروزه را وزن کرده و با انجام محاسبات درصد حلالیت قیر در حلال تری کلرواتیلن اندازه میگیریم.

6- آزمایش افت وزنی: TFOT

در این آزمایش میزان افت وزنی قیر خالص بر اثر اعمال گرما را اندازه گیری میکنیم. ابتدا 4 عدد ظروف مخصوص آزمایش را با استفاده از ترازوی 4 رقم اعشار وزن میکنیم سپس داخل هر کدام از ظروف مقدار 50 گرم قیر خالص ریخته و وزن می کنیم بعد 4 عدد ظرف را داخل دستگاه افت وزنی با دمای 163 درجه سانتیگراد به مدت 5 ساعت قرار می دهیم در پایان پس از طی مدت زمان 5 ساعت اجازه می دهیم نمونه ها سرد شده و آنها را وزن میکنیم و با استفاده از محاسبات میزان افت وزنی قیر خالص را گزارش می کنیم.

ب-قیر محلول: Cutback Asphalt

1- ویسکوزیته کینماتیک: kinemtic Viscosity

هدف ما در این آزمایش تعیین میزان روان بودن قیر میباشد. در این آزمایش ابتدا ویسکامتر مخصوص مربوط به گرید قیر را داخل دستگاه قرار میدهیم تا به دمای آزمایش برسد سپس نمونه قیر را داخل ویسکامتر ریخته و اجازه می دهیم سطح قیر داخل لوله به سه چهارم حباب کوچک برسد سپس درپوش لوله را گذاشته و اجازه می دهیم مدت 40 دقیقه نمونه قیر تحت دمای آزمایش باشد پس از این زمان درپوش را برداشته و وقتی سطح قیر داخل لوله به خط زیر حباب بزرگ رسید دکمه زمان سنج دستگاه را می زنیم تا سطح قیر به خط بالای حباب بزرگ برسد. مدت زمان حرکت قیر از خط پایین تا خط بالای حباب بزرگ را ثبت میکنیم و با ضرب این عدد در ظریب لوله میزان ویسکوزیته قیر برحسب میلی متر مربع بر ثانیه بدست می آید.

2- تقطیر قیر محلول: Distilation of Cutback Asphalt

هدف از این آزمایش تعیین میزان درصد حلال در قیر و تعیین میزان درصد قیر پسماند در فرمول است. برای تعیین میزان قیر محلول مورد نیاز برای آزمایش از چگالی قیر با استفاده از روش هیدرومتر استفاده می کنیم. ابتدا بالن تقطیر بازو دار را روی ترازو قرار داده و میزان مورد نیاز را وزن می کنیم سپس بالن را روی هیتر قرار داده و ست تقطیر را می بندیم و اعمال حرارت را شروع می کنیم بطوری که طبق استاندارد ASTM اولین قطره حلال 5-15 پس از شروع آزمایش داخل مزور بیافتد و از دمای 215-260 سانتیگراد سرعت افتادن قطره ها 50-70 قطره در دقیقه و از دمای 260-316 سانتیگراد سرعت افتادن قطره ها 20-70 قطره در دقیقه و از 316-360 سانتیگراد آزمایش باید طی مدت 10 دقیقه تمام شود. ما در دماهای 215 و 260 و 316 و 360 مقدار حلال داخل مزور را یاداشت کرده و در پایان با محاسبات میزان درصد حلال موجو در قیر در دماهای مذکور و میزان قیر پسماند را گزارش میکنیم.

3- نفوذ: Penetration Test

تست نفوذ برای قیرهای محلول مشابه قیر خالص انجام می شود با این تفاوت که نمونه قیر در این آزمایش قیری است که در پایان آزمایش تقطیر قیر محلول داخل بالن باقی می ماند این قیر را ابتدا داخل یک ظرف فلزی میریزیم تا کم سرد شود بعد داخل کاپ نفوذ ریخته و آزمایش را آنجام میدهیم.

ج: قیرهای امولسیونی: Emulsified Asphalt

در دو نوع آنیونی و کاتیونی تولید میشود، از نظر فنی قیر امولسیون های کاتیونی از سال 1951 به بعد رواج پیدا کردند و با توجه به خصوصیاتشان به سرعت جایگزین قیر امولسیون های آنیونی شدند. آب و قیر با یکدیگر مخلوط نمیشوند اما تکنولوژی ساخت قیر امولسیون این فرآیند را امکان پذیر ساخته است که در صد متنابهی از قیر در فاز پیوسته آب پراکنده شود.

ترکیبی به نام امولسیفایر، ذرات قیر را به صورت باردار در فاز پیوسته آب معلق و پایدار نگه میدارد و امولسیون های قیری از نظر سرعت شکسته شدن به سه دسته تندشکن(Rapidsetting)، کندشکن (Mediumsetting) و دیرشکن (SlowSetting) و از نظر بار الکتریکی به سه نوع کاتیونیک (C) آنیونیک (A) و یا خنثی طبقه بندی می شود. از آنجاییکه که امولسیفایرها مواد شیمیایی با سطح فعال هستند بار الکتریکی امولسیون را مشخص مینمایند.

مزایای قیر امولسیون: Emulsified Asphalt Benefits

1- امکان حمل به مکان های دور دست به صورت فله یا بشکه.
2- توانایی استفاده از آسفالت و با ضخامت های کم.
3- سرعت پخش بالای آسفالت سطحی یا نازک همین طور افزایش عملیات آسفالت به علت خشک شدن کمتر از 2 ساعت.
4- مناسب جهت هر نوع آسفالت، اساس و روکش (خیابان و آزادراه، باند فرودگاه).
5- عدم نیاز به حرارت دهی حین نگهداری، حمل و پاشش.
6- قابل مصرف در دمای محیط.
7- نفوذ پذیری مناسب به علت روانیت بالا.
8- سازگار با محیط زیست.
9- سمی نبودن.
10- عدم قابلیت آتش گیری هنگام نگهداری، حمل و اجرا.

آزمایشات قیر امولسیون: Tests   Emulsified Asphalt

1- ویسکوزیته سیبولت فیورل: Saybolt Fiorel Viscosity

در این آزمایش قیرهای CSS در دمای 25 درجه و قیرهای CRS در دمای 50 درجه باید آزمایش انجام شود. قیر را درون دستگاه سیبولت فیورل ریخته و کاپ مورد نظر را زیر دستگاه قرار میدهیم مدت زمان پرشدن کاپ برحسب ثانیه را به عنوان ویسکوزیته سیبولت فیورل گزارش می کنیم.

2- تقطیرقیر امولسیون:  Distilation of Emulsified Asphalt

در این آزمایش ابتدا استوانه به علاوه درپوش مخصوص را وزن کرده و یادداشت میکنیم و سپس مقدار 200 گرم قیرامولسیون را درون استوانه میریزیم. ست تقطیر را می بندیم و شعله حلقوی را 15 سانتیمتر بالاتر از کف سیلندر قرار میدهیم و اعمال حرارت را شروع می کنیم با اعمال حرارت به سیلندر به تدریج فاز آبی قیر امولسیون به صورت بخار از قیر جدا شده و در مبرد سرد میشود و داخل مزور به صورت مایع کدر جمع میشود. وقتی دمای داخل سیلندر به 215 سانتیگراد رسید شعله را در کف سیلندر قرار میدهیم تا دما به 260 سانتیگراد برسد و اجازه میدهیم این دما 15 دقیقه حفظ شود در پایان آزمایش ست تقطیر را باز کرده و سیلندر را دوباره وزن کرده و حجم آب و روغن داخل مزور را یاداشت می کنیم و با استفاده از محاسبات درصد قیر باقیمانده از تقطیر را حساب می کنیم.

3- نفوذ:  Penetration Test

قیر بدست آمده از تقطیر امولسیون را درون کاپ مخصوص ریخته و یک ساعت و نیم در دمای محیط نگهداشته و سپس آن را درون حمام آب 25 درجه سانتیگراد به مدت یک ساعت و نیم قرار داده و سپس با دستگاه نفوذ آن را تعیین میکنیم. (نفوذ قیرهای CSS و CRS) باید بین 100 تا 250 درجه باشد و برای قیر CSS1H باید نفوذ 90 تا 40 باشد.

4- تست الک:   Sive Test

ابتدا الک استاندارد شماره 20 (80 میکرون) را بهمراه سینی روی ترازو قرار داده و وزن می کنیم سپس 1000 گرم قیر امولسیون را داخل یک بشر 2000 سی سی ریخته و وزن می کنیم بعد الک را با محلول صابون مول 9 خیس می کنیم الک را روی یک ظرف دور ریز قرار داده و 1000 گرم قیر امولسیون را به آرامی روی الک میریزیم بطوری تمام سطح الک را پوشش دهد سپس آب مقطر را به صورت دوش آرام روی الک میریزیم تا قیرامولسیون را شست و شو دهد بعد الک بهمراه سینی را  بمدت 3 ساعت داخل آون با دمای 105 درجه سانتیگراد قرار میدهیم پس از طی این مدت ااک وسینی را وزن میکنیم و اختلاف وزن اولیه و ثانویه نباید بیش از 1 درصد شود

5- آزمایش پایداری در برابر نشست و انبارش:

Settlement and Storage Stability of Emulsified Asphalts
هدف از انجام این آزمایش بررسی پایداری قیر امولسیون در زمان انبار شدن می باشد. ابتدا مقدار 500 سی سی قیر امولسیون را داخل سیلندر مخصوص می ریزیم و اجازه میدهیم مدت 24 ساعت در دمای آزمایشگاه قرار داشته باشد پس از طی این مدت دو عدد بشر 1000 سی سی بهمراه درپوش فویل آلومینیوم و همزن شیشه ای آماده کرده و وزن می کنیم سپس مقدار 50 گرم از قیر امولسیون قسمت بالای سیلندر را وزن می کنیم بعد باقیمانده قیر داخل سیلندر را به روش سیفون کردن خارج میکنیم سپس درپوش سیلندر را بسته و سییلندر را خوب تکان میدهیم در آخر 50 گرم قیر امولسیون داخل بشر دیگر می ریزیم بشرها بهمرا درپوش و همزن را داخل آون قرار مدهیم تا به دمای 163 درجه سانتیگراد برسد و اجازه میدهیم مدت 3 ساعت در این دما بمانند .پس از طی این مدت و سرد شدن بشرها آنها را وزن کرده و با انجام محاسبات نتیجه را گزارش میکنیم.