قیر

قیر، سنگین­ترین برش نفت خام و یکی از پیچیده­ترین اجزای آن، به رنگ تیره، به اشکال جامد، نیمه جامد یا ویسکوز و با منشاء طبیعی یا تولیدی می­باشد. عمدة اجزای سازندة قیر از ترکیبات هیدورکربونی با وزن مولکولی بالا تشکیل شده که شامل مواد روغنی، رزین و آسفالتین­ها می­باشد. این ماده از نظر شیمیایی دارای ترکیبی بسیار پیچیده است و دارای یک فرمول مشخص نیست که خواهیم آن را بیان کنیم.قیر دارای خواص فیزیکی از جمله چسبندگی و ضد رطوبتی بوده و در دی‌سولفید کربن و CO2 حل می­شود. چون در قیر مواد ناخالصی زیادی وجود دارد که نیازی به تصفیه ی آن نیست و قسمت عمده ی قیر نیز کربن می باشد، رنگ قیر سیاه رنگ است.
بعد از سوختن قیر، ه یدروکربنهای موجود در آن به علت سوختن ناقص حاصل از سنگینی مولکولها به مخلوطی از دوده یا کربن و نیز کربن دی اکسید و بخار آب و انرژی تبدیل می شوند.

رنگ آسفالت در تمام دنیا سیاه است و در کیفیت آن نقشی ندارد. ولی در کشورهای بلژیک و فرانسه و دیگر کشورهای اروپایی محل عابر پیاده، دوچرخه‌سوارها با آسفالت‌های قرمز رنگ مشخص می‌شود. این رنگ با افزودن مواد رنگی به آن به دست می آید و بدون افزودن مواد رنگی نمی توان قیر رنگی به دست آورد. همچنین قیر به رنگ سفید وجود ندارد.

در برخی از کشورها، واژة آسفالت(Asphalt) معادل با واژه قیر (Bitumen) به کار برده می­شود، اما در ایران، آسفالت بیشتر به معنی مخلوطی از قیر و ماسه که در راهسازی کاربرد دارد، مورد استفاده قرار می­گیرد.


انواع قیر

قیر را از نظر منشا تولید، می­توان به سه دستة قیرهای طبیعی، قطرانی و نفتی تقسیم­بندی کرد:

الف) قیرهای طبیعی (Native Asphalts or Natural Bitumens)، دسته­ای از مواد قیری هستند که تحت تاثیر عوامل جوی و گذشت زمان به طور طبیعی ایجاد شده و بدون نیاز به روش‌های تقطیر به­کار می­روند و از لحاظ ترکیب و خواص بسیار متنوع می‌باشند.

ب) قیرهای قطرانی (Coal Tar Pitches)، موادی سیاه رنگ و سخت هستند که باقیماندة تقطیر قطران زغال سنگ می‌باشند. سطح تازه شکستة آنها براق بوده و به هنگام حرارت دادن، با افت سریع گرانروی، ذوب می­شوند و دمای ذوبشان به روش تولید آنها وابسته است.

ج) قیرهای نفتی (Petroleum Asphalts)، آن دسته از قیرهایی هستند که منشاء آنها نفت خام می­باشد. این قیرها، قیرهای جامد و نیمه جامدی هستند که به طور مستقیم از تقطیر نفت خام و یا با عملیات اضافی دیگری نظیر دمیدن هوا به دست می­آیند و نسبت به انواع دیگر قیر، کاربردهای بیشتر و مصرف بالاتری را دارا هستند.
در تمام دنیا بیش از 7 نوع قیر تولید می‌شود که بسته به نوع آب و هوا و شرایط منطقه مورد استفاده قرار می‌گیرد ولی در کشور ما پس از انقلاب تولیدات قیر به دلیل هزینه بالا به دو نوع محدود شد. در حال حاضر قیر 100/85 با نفوذپذیری بالا و 70/60 با نفوذپذیری کمتر تولید می‌شود. طبق این دسته‌بندی در مناطق سردسیر قیر 100/85 و مناطق گرمسیر قیر 70/60 به کار می‌رود.»


نحوة تولید قیر نفتی


نفت خامی که توسط لوله­های قطور و از مراکز بهره­برداری به پالایشگاه منتقل می­گردد، پس از تصفیه و انجام مراحل مختلف عملیاتی (در همین مراکز)، تبدیل به فرآورده­های گوناگونی می­شود که قیر نفتی نیز از جملة این فرآورده­ها می­باشد.

این قیر در فرآیند تقطیر در برج خلاء به دست می­آید که ته ماندة برج تقطیر در خلاء (V.B) نام داشته و تحت تاثیر دو متغیر تقطیر و نفت خام قرار دارد. این ته‌مانده، پایة ساخت قیرهای مختلف می­باشد که در برخی موارد به­طور مستقیم قیری با مشخصات قیرهای راهسازی به دست می‌آید ولی در عمدة موارد، موجب تولید قیری می­گردد که بسیار نرم بوده و برای تهیة قیرهای مناسب راهسازی و بام ساختمان‌ها، نیازمند بالا بردن نقطة نرمی از طرق مختلف نظیر هوادهی می­باشد. در فرایند هوادهی که اکسیداسیون نیز خوانده می­شود، مجموعه‌ای از فعل و انفعالات پیچیدة شیمیایی، نظیر هیدوروژن‌زدایی، پلیمریزاسیون و کنداوسیون صورت می­پذیرد که بالابردن نسبت کربن به هیدورژن، قیر رقیق را به تدریج سفت­تر ساخته و امکان ساخت قیرهای مختلف را می­دهد.


اقسام قیر مصرفی


قیر را از حیث نوع مصرف به دو نوع قیرهای راهسازی یا قیر رقیق و قیرهای ساختمانی و (عایق بام) یا قیر سفت تقسیم­بندی می­نمایند. حدود 90 درصد از قیرهای تولیدی در راهسازی و 10 درصد آن برای مصارف عایق‌کاری به کار برده می­شود. در کشور ما، عمدة مصرف قیر توسط وزارت راه و ترابری جهت ساختن جاده­ها و همچنین شهرداری‌ها به منظور روکش خیابان‌ها صورت می­گیرد.

قیرهای راهسازی را معمولاً بر اساس درجة نفوذ یا نفوذپذیری (Penetration) دسته­بندی می­نمایند. درجة نفوذ یک مادة قیری، بیانگر قوام و استحکام آن می­باشد که به صورت تعداد واحد نفوذ (یک دهم میلی­متر) یک سوزن استاندارد قائم در یک نمونة قیر و در شرایط معینی از زمان و وزن روی سوزن و دما تعریف می­گردد. معمولاً درجة نفوذپذیری قیرها را 25 درجة سانتی­گراد با وزنة 100 گرمی و در مدت 5 ثانیه اندازه­گیری می­نمایند. قیرهای راهسازی که در ایران ساخته می­شود، "60 به 70" و "85 به 100" می­باشد که این اعداد بیانگر محدودة درجة نفوذ قیرها می­باشد.