هر آنچه در مورد انواع آنالیزهای قیر باید بدانید

قیر یکی از مشتقات نفتی است که کاربردهای فراوانی در راه سازی، آسفالت، عایق کاری ساختمان ها و پشت بام ها  دارد. با توجه به کاربردهای متنوع قیر، پارامترهای مختلفی از آن شامل حلالیت، درجه نرمی، حلالیت، ویسکوزیته، نفوذپذیری و خواص حرارتی در ارزیابی خواص آن اهمیت دارد. در اين مقاله به معرفی برخي از آنالیزهای معروف و استاندارد که با استفاده از آنها خواص قیر بررسي مي شود، خواهیم پرداخت.

• آزمايش درجه نفوذ (Penetration Test) يا نفوپذيري قير مي باشد كه براي تعيين "سختي" قيرانجام مي شود. در دماي استاندارد محيط (25 درجه سانتي‌گراد معادل 298 كلوين)، قير را تحت بار 100 گرم نيرو قرار داده و نيرو به مدت 5 ثانيه ثابت نگهداشته و سپس قطع مي شود و مقدار نفوذ برحسب دهم ميلي‌متر اندازه‌گيري می شود. به اين مقدار "درجه نفوذ" گفته مي شود. طبيعتا هرچه درجه نفوذ كمتر باشد، قير سختي بالاتري خواهد داشت. 

شکل1:دستگاه تست نفوذ قير

• آزمايش ويسكوزيته يا گروانروي قير، به منظور تعيين مقدار خاصيت جامد بودن قير انجام مي شود. هرچه قير، گرانرو تر يا ويسكوزتر باشد، خاصيت جامد بيشتر و سياليت كمتري دارد؛ بنابراين مطلوب‌تر است. با افزايش دما، گرانروي كاهش يافته و سياليت افزايش مي‌يابد؛ پس با افزايش دما قير اصطلاحا شل‌تر مي شود. براي تعيين ويسكوزيته قير، از دستگاه سي بولت فيورل و يا به روش كينماتيكي انجام ميشود. (Kinematic Viscosity)

شكل2: آزمايش ويسكوزيته قير

• آزمايش نقطه فلش قير (Flash Point) حداكثر دمايي را نشان می دهد كه مي توان قير را گرم نمود و بايستي كمتر از درجه اشتعال قير باشد. متداول‌ترين روش آن تست COC (Cleveland Open Cup) است كه در آن ليواني برنجي كه با مقدار معين قير پر شده، گرم ميشود و شعله‌اي در فواصل معين از بالاي صفحه منتقل ميشود. نقطه فلاش دمايي است كه بخار باعث ايجاد فلاش فوري ميشود.
• 

شكل3: آزمايش اشتعال (نقطه فلش) قير

• درجه نرمي يا نقطه نرمي(Softening Point) قير درجه‌ايست كه قير در آن از حالت جامد به مايع مي رسد و اين پارامتر هرچقدر بيشتر باشد، حساسيت قير نسبت به تغييرات دما بالاتر خواهد بود. بطور معمول درجه نرمي قيرها بين 60 تا 70 است. برای تعیین نقطه نرمی قیر روش های مختلفی وجود دارد که یکی از متداول ترین آنها روش حلقه و گلوله است، در این روش مطابق شکل های زیر، قیر حرارت داده می شود تا از حلقه عبور کرده و به سطح برنجی برسد. در این روش نقطه نرمی، درجه حرارتی است که در آن گلوله ها از حلقه عبور کرده و به سطح برنجی که در فاصله 25 سانتی متری قرار دارد، می رسد.

شكل4: آزمايش نقطه نرمي قير

• داكتيليته (كشش‌پذيري) قير(Ductility) خاصيتي از قير است كه نشان مي دهد تا چه اندازه يك نمونه قيري را مي توان كشيد، پيش از اينكه بشكند. براي تست داکتیلیته قیر، نمونه كه در قالب در يك حمام آب گرم تا دمای 15 درجه سانتي‌‌‌گراد گرم شده قرار ميگيرد  ومعمولا با سرعت 5 سانتي‌متر بر دقيقه كشيده مي شود. مقدار طول نمونه قبل از پاره‌شدن يا شكسته‌شدن را مقدار داكتيليته (كشش) قير گفته می شود كه برحسب سانتي‌متر بيان مي شود. به اين ويژگي خاصيت انگمي قير هم گفته مي شود.

شكل5: آزمايش كشش قير

• آنالیز حرارتی (TGA) یک روش آنالیز حرارتی است که اساس آن بر اندازه گیری وزن نمونه در هنگام گرمایش استوار است. دستگاه دارای یک ترازوی الکترونیکی حساس است که تغییر وزن نمونه را بر اساس تغییر جریان الکتریکی، در یک سیم پیچ اندازه گیری میکند. نتیجه آزمایش، منحنی تغییر وزن بر حسب دما میباشد که نشان دهنده تغییرات حرارتی ماده است. در شکل زیر نمایی از آنالیز TGA و یک نمونه از نمودار تغییرات وزن برحسب دما برای نمونه قیر نمایش داده شده است.

شکل 6: نمایی از دستگاه TGA و نمودار حاصل از آنالیز قیر 

• افت وزني قير (TFOT) از خواص مهم قيرهاست و براي انجام اين آزمايش بايستي دما به 163 درجه سانتي‌گراد و به مدت 5 ساعت، كه برابر شرايط حدودي تهيه آسفالت گرم است، رسید.بطور كلي تركيبات روغني و نفتي قيرها هنگام حرارت در دماي بالا از آنها جدا مي شوندکه منجر به کاهش وزن قير می شود.

• تست حلاليت قير (Soloblity in Trycloroethilene) ؛ در اين آزمايش ميزان حلاليت نمونه‌اي از قير در حلال تري كلرو اتيلن يا سولفور كربن بررسي ميشود و با اندازه‌گيري آن ميتوان به خلوص قير دست يافت، به اين صورت كه وزن ناخالصي را از وزن كل قير كم ميكنند و بر وزن قير تقسيم ميكنند؛ عدد حاصل همان درجه خلوص قير است.

استانداردهاي بین المللی و ملی تست های قیر

برای ارزیابی خواص قیر، تست های استاندارد جهانی ASTM و EN و همین طور استاندارهای ملی ISIRI وجود دارد که شماره برخی از مهمترین آنها در ادامه آورده شده است.