قیر در موارد بسیاری از جمله انواع عایق‌کاری، آسفالت کردن جاده‌ها، سقف ساختمان‌ها و مصارف بیشمار دیگری استفاده می‌شود. امروزه انواع مختلفی از قیر مانند گیلسونایت، قیر پلیمری و … در بازار عرضه می‌گردد که هر‌کدام دارای خصوصیات متفاوت و برای کاربردی جداگانه مناسب هستند. حال این پرسش مطرح می‌شود که چگونه می‌توانیم قیری را انتخاب کنیم که برای کار ما مناسب و ویژگی‌های لازم را دارا باشد. در جواب این سؤال باید بگوییم که آزمایش‌های متعددی برای تعیین خواص قیر انجام می‌پذیرد که نتیجه این آزمایش‌ها خواص قیر را تعیین کرده و به ما در انتخاب قیر مناسب یاری می‌رساند. یکی از این آزمایش‌ها، آزمایش تعیین درجه نفوذ قیر است که اطلاعات حیاتی و مهمی درباره قیر به ما می‌دهد. در این مقاله قصد داریم تا با درجه نفوذ پذیری قیر آشنا شده، نحوه انجام آزمایش آن را شرح دهیم، کاربرد آن در انتخاب قیر مناسب را به شما معرفی کنیم و در انتها با چگونگی تغییر خواص قیر آشنا شویم. پس با ما تا پایان این مقاله با پترو صنعت فومه همراه باشید.
درجه نفوذ قیر چیست؟
درجه نفوذ قیر عددی است که از آزمایشی تحت همین عنوان بدست می‌آید و بیانگر مقاومت قیر در برابر نفوذ است. از این عدد به عنوان معیاری برای تعیین مقاومت قیر در برابر بار‌ها در دما‌های مختلف استفاده می‌شود. هرچه درجه نفوذ قیر بیشتر باشد، به معنی نرم‌تر بودن قیر و هرچه درجه نفوذ آن کمتر باشد، نشانه سخت‌تر بودن آن است. میزان این عدد برابر با مقدار طولی است که یک سوزن استاندارد با جرمی معادل 100 گرم، در دمای 25 درجه سانتیگراد و در مدت 5 ثانیه در قیر نفوذ می‌کند. در ادامه این مقاله آزمایش درجه نفوذ قیر را برای شما شرح خواهیم داد.
آزمایش درجه نفوذ قیر
آزمایش زیر بر اساس استاندارد ASTM D5 برای تعیین میزان نفوذ پذیری قیر انجام می‌گیرد. در این آزمایش ابتدا قیر را به دمایی بالاتر از نقطه نرمی آن می‌رسانند و سپس آن را به داخل ظرف مخصوصی می‌ریزند. در این مرحله باید سطح قیر را کاملاً صاف کرده و هیچگونه حبابی در سطح آن دیده نشود. سپس ظرف مخصوص حاوی قیر را در حمامی از آب با دمای 25 درجه سانتیگراد، به مدت یک ساعت قرار می‌دهند تا قیر با آب هم دما شده و به تعادل برسد. حال با دستگاه مخصوص تعیین درجه نفوذ، سوزنی استاندارد به جرم 100 گرم را مطابق شکل زیر به صورت عمود بر روی سطح قیر رها می‌کنند. به محض رها شدن سوزن کرنومتر را فعال کرده و پس از گذشت 5 ثانیه، میزان نفوذ سوزن در قیر را اندازه می‌گیرند. این آزمایش بسته به دقت کار، 5 الی 10 بار برای هر نمونه تکرار شده و نتیجه نهایی از میانگین اعداد بدست آمده اعلام می‌شود.
نکات مهم آزمایش درجه نفوذ قیر
- در این آزمایش جرم سوزن و کل متعلاقش با هم 100 گرم است. در نتیجه اگر مقدار شتاب گرانش را برابر 9.8 در نظر بگیریم با توجه به فرمول F=Mg، مقدار نیروی وارده توسط سوزن به سطح تماس با قیر برابر 0.98 نیوتون می‌باشد.
- حمام آب برای ثابت ماندن دمای قیر در 25 درجه سانتیگراد به کار می‌رود. در نتیجه میزان آب باید به گونه‌ای باشد که با خنک شدن قیر و رسیدن آن از دمای بالاتر به دمای مورد نیاز، تغییر محسوسی در دمای آب به وجود نیاید.
- برای افزایش دقت نتایج حاصل در تکرار آزمایش، باید سوزن‌ها در فواصل تقریباً یکسانی به سطح قیر برخورد کنند. همچنین نباید زیاد به لبه ظرف حاوی قیر نزدیک باشند.
- مقادیر نفوذ بر اساس واحد دهم میلیمتر می‌باشند که باید در گزارش آزمایش به آن دقت شود.
کاربرد درجه نفوذ قیر
همانگونه که قبلا اشاره کردیم درجه نفوذ قیر، معیاری از میزان سختی آن است. این عدد در نامگذاری قیر‌ها کاربرد دارد و با دانستن این موضوع، تنها با دیدن نام قیر می‌توانیم، میزان نفوذ پذیری آن را متوجه شویم. عدد بدست آمده از نفوذ را بر حسب دهم میلیمتر در نامگذاری قیر‌ها بکار می‌برند. به عنوان مثال نامگذاری قیر‌های خالص، مانند قیر 70/60، عدد داخل نام به این معنی است که نفوذ پذیری آن عددی بین 6 تا 7 میلیمتر است. در مورد قیر‌های دمیده (قیر اکسید شده) مثل R85/25، عدد اول بیانگر درجه نفوذ قیر و عدد دوم بیانگر نقطه نرمی آن است.
هرچه میزان نفوذ قیر بیشتر باشد قیر نرم‌تر و هرچه این عدد کمتر باشد به معنی سخت‌تر بودن قیر است. استفاده از انواع قیر به شرایط آب و هوایی و نوع ساخت بستگی دارد. میزان نفوذ قیر‌های مورد استفاده در راهسازی، چیزی بین 20 تا 225 است. قیر‌هایی با درجه نفوذ 40/30 و 100/80 بسته نوع ساخت و شرایط آب و هوایی برای راهسازی رایج‌ترند. برای جلوگیری از شکنندگی بیش از حد از قیر‌هایی با درجه نفوذ بالا، مانند 200/180 استفاده می‌شود. در آب و هوای گرم به طور معمول قیر‌هایی را که درجه نفوذ بیشتری دارند، به کار می‌برند و در آب و هوای سرد قیر‌هایی با درجه نفوذ کمتر مورد استفاده قرار می‌گیرند .
تغییر خاصیت نفوذ پذیری
با افزودن مواد خاصی همچون پلیمر‌ها، پودر لاستیک و … به قیر می‌توان درجه نفوذ قیر را افزایش داد و خواص دیگر آن را نیز دگرگون کرد برای مثال از آمورفوس پلی الفین APAO برای اصلاح آسفالت استفاده می‌شود و می‌توان جلوی شکستگی و ترک خوردن آسفالت را گرفت. همچنین با افزودن برخی مواد پلیمری می‌توان مقاومت آسفالت نسبت به رطوبت را افزایش داد. این تغییر در خواص می‌تواند نیاز‌های ما را با پرداخت هزینه و انرژي کم‌تری رفع کند و برای هر استفاده، قیر مناسبی را بوجود آورد. امروزه قیر‌های پلیمری به صورت متداول در صنایع بسیاری مورد استفاده قرار می‌گیرند.
سخن پایانی
با توجه به استفاده بسیار زیاد از قیر در صنایع مختلف و همچنین به دلیل تنوع بسیار بالای محصولات در این حوزه، باید با آگاهی از خواص هر یک از آن‌ها، نسبت به خرید قیری که نیاز ما را رفع کند اقدام کنیم. این موضوع سبب کاهش هزینه‌های ما در هنگام خرید و همچنین در مسائل مربوط به تعمیر و نگهداری می‌شود. توجه به این موضوع می‌تواند سبب صرفه جویی در وقت، هزینه‌ها و انرژی شما شود. در این مقاله در مورد یکی از مهم‌ترین شاخص‌های این ماده، یعنی درجه نفوذ قیر صحبت کردیم و تمام نکات مربوط به آن را به همراه شرح آزمایش آن، برای شما بیان کردیم. حال می‌توانید با توجه به نامگذاری قیر، میزان این شاخص را متوجه شده و با توجه به نیاز خود، نسبت به خرید گیلسونایت و انواع دیگر قیر اقدام کنید.
