مکانیسم‌های اصلی جدا شدن پیوند قیر/سنگ دانه در آسفالت

مطالعات زیادی به‌منظور تشخیص مکانیسم جدا شدن پیوند در آسفالت‌ها انجام‌شده است. دو روش عمده وجود دارد که سیستم قیر/سنگ­ دانه دچار شکست می‌شود، یعنی مکانیسم‌های چسبندگی و پیوستگی. اگر سنگ‌دانه‌ها تمیز و خشک باشد و مخلوط به شکل مؤثری نشت ناپذیر باشد، حالت شکست مربوط به پیوستگی خواهد بود. به‌هرحال در حضور آب حالت شکست قریب‌به‌یقین به دلیل از دست دادن چسبندگی به علت جدا شدن قیر از سنگ‌دانه (Stripping) خواهد بود. چندین مکانیسم ممکن برای جدا شدن پیوند در زیر بیان‌شده است.

جابجایی (Desplacement)

تئوری جابجایی مربوط به تعادل ترمودینامیکی سیستم سه فازی قیر/سنگ‌دانه/آب است. اگر آب وارد سطح مشترک قیر/سنگ‌دانه شود، در نظر گرفتن انرژی دخیل نشان می‌دهد قیر از سطح سنگ‌دانه جمع خواهد شد. شکل 1 نشان می‌دهد یک ذره سنگ‌دانه جاسازی‌شده در فیلم قیر با نقطه A وقتی سیستم خشک است در نقطه تماس یک تعادل نشان می‌دهد. هنگام تماس با آب نقطه تعادل جابجا شده و سطح مشترک جدید تا نقطه B حرکت کرده یا روی سطح تا نقطه B جمع می‌شود. این موقعیت جدید تعادل یک زاویه تماس دارد که به نوع و ویسکوزیته قیر استفاده‌شده وابسته خواهد بود.

شکل 1: انقباض سطح مشترک قیر/آب در حضور آب

تفکیک (Detachment)

تفکیک زمانی اتفاق می‌افتد که یک فیلم نازک از آب یا گردوغبار، قیر و سنگ‌دانه را بدون ایجاد ترک قابل‌مشاهده در سطح قیر از یکدیگر جدا کند. اگرچه فیلم قیر به‌طور کامل سنگ‌دانه را کپسوله کرده است، هیچ پیوند چسبنده‌ای بین قیر و سنگ‌دانه وجود ندارد و قیر می‌تواند به‌آسانی از سطح سنگ‌دانه پوست‌کنده شود. این فرآیند ممکن است برگشت‌پذیر باشد یعنی اگر آب حذف شود ممکن است قیر دوباره به سنگ‌دانه‌ها بچسبد. یک مکانیسم جدا شدن پیوند دوباره باید اتفاق بیافتد تا اجازه ورود آب بین سنگ‌دانه و قیر را بدهد.

پارگی فیلم (Film rupture)

برخلاف این حقیقت که قیر به‌طور کامل سنگ‌دانه را پوشانده ممکن است پارگی فیلم رخ دهد. در لبه‌های تیز یا خشن سطح سنگ‌دانه که فیلم قیر نازک‌تر است، نشان داده‌شده است که آب می‌تواند در فیلم نفوذ کند تا به سطح سنگ‌دانه برسد. این حرکت آب به سمت سطح سنگ‌دانه می‌تواند به‌صورت مایع یا بخار اتفاق بیافتد. وقتی‌که این فرآیند شروع می‌شود آب می‌تواند بین قیر و سنگ‌دانه به‌منظور تفکیک قیر یا فیلم جدایی بی اندازد.

سرعتی که آب می‌تواند نفوذ کند و فیلم قیر را تفکیک کند به ویسکوزیته قیر، طبیعت سنگ‌دانه‌ها، ضخامت فیلم قیر و حضور فیلر و ترکیباتی مانند عوامل فعال وابسته خواهد بود. وقتی تفکیک قابل‌توجه قیر از سنگ‌دانه اتفاق بیافتد فشار واردشده به‌وسیله ترافیک به‌راحتی فیلم را پاره خواهد کرد و قیر جمع خواهد شد و آبی که سنگ‌دانه را پوشانده آشکار خواهد شد.

تاول زدن و سوراخ‌سوراخ شدن (Blistering and pitting)

اگر دمای قیر در آسفالت افزایش یابد، ویسکوزیته قیر کاهش خواهد یافت. اگر این اتفاق با باران اخیر همراه شود، ممکن است قیر باعث خزش در لبه قطرات آب‌شده و مطابق شکل 2 باعث ایجاد تاول می‌شود. اگر دما افزایش یابد تاول گسترش خواهد یافت و یک گودال یا سوراخ به جا خواهد گذاشت که ممکن است اجازه دسترسی آب به سطح سنگ‌دانه را بدهد.

شکل 2: تشکیل تاول و تورفتگی در آسفالت

تمیزکاری هیدرولیک (Hydraulic scouring)

تمیزکاری هیدرولیک یا پمپاژ در رویه آسفالت اتفاق می‌افتد و به دلیل حرکت تایر وسایل نقلیه روی سطح آسفالت اشباع‌شده اتفاق می‌افتد؛ یعنی آب با قدرت از جلوی تایر وسایل نقلیه به داخل منافذ سطح وارد می‌شود. در هنگام عبور، تایر این آب را مکش می‌کند، درنتیجه یک سیکل فشرده‌سازی –تنش روی این منافذ سطح ایجاد می‌شود که باعث جدا شدن پیوند قیر/ سنگ­دانه خواهد شد. گردوغبار و گل معلق در آب می‌تواند به‌عنوان یک ساینده عمل کند و جدا شدن پیوند را افزایش دهد.

فشار منافذ (Pore pressure)

این نوع مکانیسم جدا شدن پیوند در مخلوط‌های ضعیف فشرده‌شده یا باز که ممکن است فشرده شدن مواد به‌وسیله ترافیک باعث به دام افتادن آب شود بیشتر اهمیت دارد. وقتی مواد به‌طور مؤثر نفوذناپذیر شوند ترافیک بعدی یک فشار منافذ آب وارد می‌کند. این باعث ایجاد کانال‌هایی اطراف سطح مشترک قیر/سنگ‌دانه می‌شود که منجر به از دست دادن پیوند می‌گردد. دماهای بالاتر روی آب به دام افتاده عمل کرده و درنتیجه افزایش فشارها مهاجرت آب و شکستن پیوندها را شتاب می‌دهد. همچنین دمای پایین ممکن است باعث ایجاد یخ شده که به‌اندازه مورد بالا مخرب است.

جدا شدن پیوند شیمیایی

نفوذ آب از طریق فیلم قیر می‌تواند منجر به دولایه‌های آب در سطح سنگ‌دانه‌ها شود. حضور آب باعث می‌شود سطح سنگ‌دانه یک بار منفی را در برابر قیر که اندکی دارای بار منفی شده است نشان بدهد. درنتیجه دو سطح باردار منفی در تماس با یکدیگر هستند و دافعه ایجاد می‌شود. با افزایش جذب آب روی سطح سنگ‌دانه‌ها، درنهایت جدا شدن پیوند قیر اتفاق خواهد افتاد.

Mc قیر، Pg  مخفف چیست، ah 90، فلش پوینت چیست، بایندر چیست، قیمت قیر امولسیونی، مواد تشکیل دهنده قیر، مشخصات قیر، حلال قیر چیست، حلا ل قیر، مالچ چیست، راپچر دیسک، 4050،قیمت بشکه قیر صادراتی ، قیمت قیر، تولیدبشکه فلزی صادراتی ، رزین ، خرید و فروش قیر، هترواتم چیست،

آزمون‌های پیرشدگی قیر

واضح است وجود آزمون‌های آزمایشگاهی که به‌طور کمی مقاومت قیر در برابر سختی در شرایط مختلف هنگام فرآیندهای تولید را تشخیص دهد، مطلوب است. قبلاً تعدادی آزمون برای اندازه‌گیری تأثیر دما و هوا روی قیر وجود داشت. هدف اصلی این آزمون­ها تشخیص فراریت قیرها یا حساسیت آن‌ها به اکسیداسیون است تا عمل کرد خوبی هنگام سرویس داشته باشند.

آزمون آون لایه‌نازک ([1]TFOT) شرایط عملی را شبیه‌سازی می‌کند. در این آزمون قیر در دمای 163 درجه سانتی‌گراد برای 5 ساعت به شکل یک‌لایه با ضخامت 3.2 میلی متر ذخیره می‌شود. ادعاشده در این آزمون مقدار سخت شدگی که اتفاق می‌افتد تقریباً شبیه همان چیزی است که در عمل اتفاق می‌افتد. به‌هرحال، پخش در فیلم قیر محدودشده است و ممکن نیست بتوان سخت شدگی یا پیرشدگی همگنی به دست آورد. بر این اساس آزمون از حالت ایدئال فاصله دارد. این آزمون ابتدا در سال 1969 توسط ASTM به‌عنوان روش ASTM D1754 به‌عنوان روش عملی استفاده‌شده و از آن زمان به‌منظور بهبود شامل تغییراتی شده است.

در سال 1963 در کالیفرنیا آزمونی توسعه یافت که به شکل دقیق‌تری شبیه آن چیزی است که هنگام اختلاط قیر رخ می‌دهد. این آزمون به نام[2]RTFOT است. در این آزمون هشت ظرف شیشه‌ای استوانه‌ای شامل 35 گرم قیر در قفسه‌های عمودی چرخشی قرار می‌گیرد. در هنگام آزمون، قیر به‌طور پیوسته در سطح داخلی ظرف تقریباً به شکل یک فیلم نازک جریان دارد و هم‌زمان هوای پیش گرم شده به داخل جارها دمیده می‌شود. دمای این آزمون برای یک دوره 75 دقیقه‌ای 163 درجه سانتی‌گراد است. روش آزمون این اطمینان را می‌دهد که همه قیر در معرض حرارت و هوا قرار می‌گیرد و حرکت پیوسته این اطمینان را می‌دهد که لایه محافظ روی قیر ایجاد نمی‌شود. پیرشدگی همگن مواد شبیه آن چیزی که هنگام اختلاط در مقیاس کامل اتفاق می‌افتد، به‌دست‌آمده است. واضح است شرایط آزمون برابر آن چیزی نیست که در عمل ایجاد می‌شود اما تجربه نشان داده که مقدار سخت شدگی در RTFOT ارتباط منطقی با آن چیزی دارد که در مخلوط‌کن بچ معمولی اتفاق می‌افتد.

در سال 1970 روش RTFOT توسط ASTM به‌عنوان ASTM D2872 پذیرفته شد و شامل قسمتی از مشخصات استاندارد اروپا برای قیرهای درجه جاده‌ای در BS EN12591 بود.

طی سال‌ها تلاش‌هایی برای شبیه‌سازی پیرشدگی بلندمدت قیر در محل وجود داشته است. ثابت‌شده این به دلیل تعداد متغیرهایی که بر پیرشدگی قیر تأثیر می‌گذارند مانند فضاهای خالی، نوع مخلوط، نوع سنگ‌دانه‌ها و غیره به‌شدت سخت است. US Superpave specification از RTFOT به‌منظور شبیه‌سازی پیرشدگی اولیه به دنبال پیرشدگی در 20 ساعت در دمای بالا (90، 100 یا 110 درجه سانتی‌گراد) و فشار KPa2070 در یک ظرف پیرشدگی تحت‌فشار ([3]PAV) استفاده می‌کند. بعدازاین فرایند پیرشدگی، باقی‌مانده برای رئومتری برشی دینامیک، رئومتری باریکه خمشی و آزمون تنش مستقیم استفاده می‌شود. امروزه در اروپا از PAV در شرایط اصلاح‌شده به‌عنوان یک روش برای پیرشدگی قیر در آزمایشگاه استفاده می‌کنند. پیرشدگی مصنوعی بایندر در PAV برای شبیه‌سازی پیرشدگی در محل همچنان به‌طور کامل باارزش است.

[1] Thin Film Oven Test

[2] Rolling Thin Film Oven Test

[3] Pressure Ageing Vessel

سخت شدن قیر در زمان ذخیره سازی، اختلاط و سرویس

شرایطی که در آن سخت شدگی قیر اتفاق می افتد بسیار متنوع است. در زمان انبارداری، قیر به صورت فله برای یک دوره چند روزه یا چند هفته ای در دمای بالا است. در زمان اختلاط، ذخیره سازی داغ، حمل و نقل و کاربرد، قیر برای یک دوره کوتاه به صورت یک لایه نازک در دمای بالا است. در زمان سرویس قیر به صورت یک فیلم نازک برای مدتی طولانی در دمای پایین یا متوسط قرار دارد. درجه ای که قیر در مدت سرویس در معرض هوا قرار می گیرد مهم است و بستگی به حفره ها و فضاهای خالی مخلوط دارد. در تراکم زیاد برای مخلوط های خوب فشرده شده، مقدار سخت شدگی نسبتاً کم است در حالی که آسفالت های با موقعیت های باز، مانند آسفالت متخلخل به شدت دچار سخت شدگی خواهند شد.

سخت شدن قیر در زمان ذخیره سازی به صورت فله

وقتی قیر به صورت فله در دمای بالا ذخیره سازی می شود، سخت شدگی بسیار کمی در آن رخ می دهد. کم بودن سخت شدگی به این دلیل است که سطح ناحیه ای از قیر که با هوا در تماس است نسبت به کل حجم مقدار کمی است. به هر حال اگر قیر سیرکوله شود و به‌وسیله لوله ای از بالای تانک روی سطح بریزد ممکن است سخت شدگی قابل توجهی اتفاق بی افتد. این افزایش در سخت شدگی به این دلیل اتفاق می افتد که هنگام سقوط قیر از لوله به داخل مخزن سطحی که در معرض اکسیژن قرار می گیرد افزایش می یابد. این اثر را می توان با استفاده از تانک ذخیره سازی طراحی شده طبق شکل 1 کاهش داد.

سخت شدن قیر هنگام اختلاط با سنگ دانه ها

این اتفاق به عنوان “پیرشدگی کوتاه مدت” شناخته می شود به علاوه از این عبارت برای توصیف پیرشدگی در اثر لایه نشانی هم استفاده می شود. در زمان اختلاط، تمام سنگ دانه ها و فیلرها به‌وسیله یک فیلم نازک از قیر که معمولاً بین 5 تا 15 میکرومتر ضخامت دارد پوشش داده می شوند. اگر قیر یک تن ماکادام (macadam) پوشش داده شده متراکم به صورت یک لایه باضخامت 10 میکرومتر پخش شود می تواند ناحیه ای به مساحت بیش از یک و نیم برابر زمین فوتبال را اشغال کند.

شکل 1: تانک ذخیره سازی قیر که به صورت رسمی پیشنهاد شده است

بنابراین وقتی قیر با سنگ دانه های داغ در دستگاه آسفالت (pugmill) مخلوط می شود و به صورت یک لایه نازک پخش می گردد شرایط برای اکسیداسیون و از دست دادن مواد فرار قیر مهیا است. سخت شدگی قیر در این شرایط به خوبی شناخته شده و هنگامی که گرید قیر را برای استفاده انتخاب می کنند این سخت شدگی را در نظر می گیرند. با یک تقریب سخت گیرانه، در هنگام اختلاط قیر با سنگ دانه های داغ در یک دستگاه آسفالت نفوذ یک قیر گرید جاده ای حدود 30 درصد کاهش می یابد. به هرحال، مقدار سخت شدگی به تعدادی فاکتور مانند دما، زمان اختلاط، ضخامت فیلم قیر و غیره بستگی دارد. حداقل کردن سخت شدگی در زمان اختلاط به کنترل دقیق تمام این فاکتورها بستگی دارد. کنترل دما و محتوای قیر به طور ویژه بحرانی است. شکل 2 به وضوح نشان می دهد که هنگامی که دمای اختلاط افزایش می یابد، اندازه گیری نقطه نرمی مقادیر بزرگتری را می‌دهد و سختی قیر افزایش می یابد. به طور مشابه شکل 3 نشان می دهد که کاهش ضخامت فیلم قیر ویسکوزیته را به طور قابل توجهی افزایش می دهد. دومی به‌وسیله شاخص پیرشدگی اندازه گیری شده که به عنوان نسبت ویسکوزیته قیر پیر شده  به ویسکوزیته قیر اصلی  تعریف می شود.

شکل 2: رابطه بین دمای مخلوط و تغییر در نقطه نرمی

شکل 3: تاثیر ضخامت فیلم قیر بر شاخص پیرشدگی

همچنین نوع مخلوط کن استفاده شده بر مقدار سخت شدگی هنگام اختلاط تأثیر دارد. تشخیص داده شده است بعضی وقت ها میزان سخت شدگی در یک مخلوط کن بشکه ای کمتر از سخت شدگی در مخلوط کن های معمولی است. احتمالاً این به دلیل زمان اختلاط کمتر سنگ دانه و قیر و حضور بخار در بشکه است که در دسترس بودن اکسیژن را محدود می کند. به هرحال تعدد طراحی های مختلف مخلوط کن های بشکه ای به این معنی است که تنوع در مقدار سخت شدگی بین طراحی های مختلف تقریباً اجتناب ناپذیر است. یک مطالعه که به‌وسیله شرکت شل روی دو نوع مختلف مخلوط کن بشکه ای متفاوت انجام شد، نشان داد که برای اختلاط با دمای یکسان، کاهش کلی در نفوذ و افزایش در نقطه نرمی می تواند کمتر از نصف آن چیزی باشد که به‌وسیله مخلوط کن های معمولی اتفاق می افتد.

صادرات قیر، مجوز صادرات قیر، صادرکنندگان قیر ایران، قیر پاسارگاد، خریدار قیر صادراتی، نحوه صادرات قیر، انواع قیر، لیست تولید کنندگان قیر، لیست صادرکنندگان قیر، کارخانه قیر اصفهان، انجمن تولید کنندگان قیر، قیمت روز قیر، قیمت قیر در بورس، قیمت قیر جی، قیمت قیر صادراتی 60/70، قیمت قیر بشکه ای صادراتی،

پیوستگی Vialit قیر

آزمون پاندول Vialit درجه چسبندگی بین یک ‌دانه و قیر را وقتی تحت تأثیر ضربه شدید قرار می‌گیرند بررسی می‌کند. وسیله موردنیاز برای انجام دادن این آزمون در شکل 30 نشان داده‌شده است. فرایند شامل قرار دادن لایه نازکی از قیر بین دو مکعب و اندازه‌گیری نیروی موردنیاز برای حذف مکعب بالایی است. در مواقعی که دانه به‌طور مستقیم در تماس فشار ترافیک است برای مثال در پوشش دهی سطح و چیپینگ در سطوح آسفالت داغ این آزمون بسیار مهم است. بیشترین انرژی ضربه معمولاً به‌طور قابل‌توجهی به‌وسیله اصلاح با پلیمر افزایش می‌یابد. همانطورکه بیشترین انرژی در محدوده دمایی مختلف در شکل 31 نشان داده‌شده است.

به‌علاوه این آزمون می‌تواند برای بررسی تأثیر متغیرهای مختلف در درجه پیوستگی مانند مقدار و نوع غبار، رطوبت، نوع بایندر، عوامل چسبندگی و غیره.

شکل 30: آزمایش پاندول Vialit

شکل 31: مقایسه منحنی‌های پیوستگی برای قیر نفوذی و قیر اصلاح‌شده با پلیمر

فروش قیر قیمت قیر در بورس قیمت قیر صادراتی 60/70 قیمت روز قیر صادراتی قیمت قیر بشکه ای صادراتی قیمت قیر 6070 صادراتی قیمت هر بشکه قیر صادراتی، قیمت قیر جی قیمت قیر پاسارگاد، قیمت هر تن قیر فروش قیر صادراتی

استحکام خستگی قیر

مانند بسیاری دیگر از مواد، استحکام قیر می تواند با تکرار بارگذاری کاهش یابد، یعنی خسته شود. این پدیده در شکل 27 نشان داده شده است، جایی که منحنی استحکام خستگی و استحکام شکست به صورت تابعی از مدول های سختی نشان داده شده است. همه آزمون ها بوسیله خمش در دامنه فشار ثابت انجام شده است. استحکام خستگی فشاری است که بعد از 10³، 10⁴، 10⁵ و 10⁶ سیکل بارگذاری باعث شکست می شود در صورتی که مقاومت شکست مربوط به یک سیکل است. استحکام با افزایش تعداد سیکل های بارگذاری کاهش می یابد. این شکل نشان می دهد که در مدول سختی زیاد اثر تکرار بارگذاری به طور قابل توجهی کاهش می یابد و در مدول سختی ماکزیمم (S = E = 2.7 × 10⁹ pa) مقاومت خستگی مستقل از تعداد تکرار بارگذاری است. برای یک خم تک، مقاومت خستگی تقریباً ثابت است، حدود 10⁶ × 4 پاسکال برای مدول سختی بزرگتر از 10⁷×5 پاسکال.

شکل 27: مقاومت خستگی به عنوان تابعی از مدول سختی