در این مقاله از سیمین زرین به موضوع کنترل کیفیت قیر و قیر با کیفیت بر اساس معیارهای وزارت راه، مسکن و شهرسازی خواهیم پرداخت. با ما همراه باشید. قیر ماده ای است به رنگ سیاه که از شمار زیادي هیدروکربور ساخته شده است. در دماي محیط، جامـد و یا نیمه جامـد است و بر اثر حـرارت روان میشـود. قیـر در روغنهاي معدنی و حلال هایی نظیر سولفید کربن، تتراکلرید کربن و تري کلرید اتیلن حل میشود. لذا قیرهاي مصرفی در راهسازي چنانچه از معدن به دست آید قیر طبیعی یا معدنی و هرگاه از پالایش نفت خام حاصل شود، قیر نفتی یا پالایشگاهی نام دارد.
معرفی قیرهاي نفتی یا پالایشگاهی
بایدگفت‌قیرهاي نفتی یا پالایشگاهی از پالایش نفت خام در برجهاي تقطیر به دست می آید. نهایتاً آنچه که در ته برج تقطیر باقی میماند، قیر خالص نفتی است. قیرهاي با درجه سفتی متفاوت براي مصارف مختلف راهسازي را میتوان با تنظیم درجه حرارت و فشار داخل برجهاي تقطیر و نیز هوادهی تولید نمود.
این ماده ساختمان شیمیایی پیچیدهاي دارد که تابع نوع ترکیباتی است که در نفت خام یافت میشود. قیرهاي نفتی از تعداد زیادي هیدروکربورهاي مختلف که به صورت کلوئیدي در یکدیگر معلق و شناور است، تشکیل شده است. کربن و هیدروژن دو عنصر اصلی قیر به شمار میرود که درصد وزنی آنها در مولکولهاي آن به ترتیب ۷۰-۸۷ و ۱۰-۱۵ درصد است.
علاوه بر کربن و هیدروژن، عناصر دیگري نظیر ازت (کمتر از یک درصد)، گوگرد (تا ۱/۵درصد)، اکسیژن (حدود ۲ درصد)، فسفر و هالوژنها و مقادیر بسیار ناچیزي از فلزات مانند نیکل، آهن، کبالت و وانادیم در قیر یافت میشود. به طور کلی، خصوصیات قیرهاي نفتی تابع نوع و جنس نفت خام،کمیت و کیفیت هیدروکربورهاي تشکیل دهنده آن و فرآیند پالایش است.
اهمیت کنترل کیفیت قیر
کنترل کیفیت قیر یکی از مهمترین فرآیندها در صنایع نفتی، راه‌سازی و عایق‌کاری است. قیر با کیفیت نامناسب می‌تواند باعث تخریب زودرس آسفالت، نفوذ رطوبت و کاهش عمر سازه‌ها شود. در این مقاله جامع، به بررسی روش‌های کنترل کیفیت قیر، استانداردهای بین‌مللی و پارامترهای کلیدی می‌پردازیم.
قیر به عنوان یک ماده هیدروکربنی چسبنده، نقش حیاتی در صنایع زیر دارد:
- راه‌سازی و آسفالت
- عایق‌کاری رطوبتی (ایزوگام، پوشش پشت بام)
- صنایع شیمیایی و رنگ‌سازی
عدم کنترل کیفیت مناسب می‌تواند منجر به:
- ترک‌خوردگی آسفالت
- روان‌شدگی در دمای بالا
- کاهش چسبندگی و نفوذ آب
پارامترهای کلیدی کنترل کیفیت قیر
برای ارزیابی کیفیت قیر، پارامترهای زیر اندازه‌گیری می‌شوند:
درجه نفوذ (Penetration)
- تعریف: میزان نفوذ سوزن استاندارد در قیر در دمای 25°C (بر حسب دهم میلی‌متر).
- استاندارد: ASTM D5, EN 1426
- مقادیر متداول:
- قیر نفوذی 60/70: 60-70 دهم میلی‌متر
- قیر نفوذی 80/100: 80-100 دهم میلی‌متر
نقطه نرمی (Softening Point)
- تعریف: دمایی که در آن قیر از حالت جامد به حالت نرم تغییر می‌کند.
- استاندارد: ASTM D36, EN 1427
- مقادیر متداول:
- قیر راه‌سازی: 45-55°C
- قیر دمیده: 80-120°C
گرانروی (Viscosity)
- تعریف: مقاومت قیر در برابر جریان یافتن.
- استاندارد: ASTM D4402
- انواع تست:
- گرانروی حرکتی (Kinematic Viscosity)
- گرانروی مطلق (Absolute Viscosity)
نقطه اشتعال (Flash Point)
- تعریف: کمترین دمایی که بخارات قیر در مجاورت هوا مشتعل می‌شوند.
- استاندارد: ASTM D92
- حداقل ایمنی: معمولاً بالای 230°C
انعطاف‌پذیری (Ductility)
- تعریف: توانایی قیر در کشش قبل از پاره شدن (بر حسب cm).
- استاندارد: ASTM D113
- مقدار مطلوب: بیش از 100 cm برای قیرهای مرغوب
وزن مخصوص (Specific Gravity)
- تعریف: نسبت چگالی قیر به چگالی آب در دمای مشخص.
- استاندارد: ASTM D70
حلالیت در تری کلرواتیلن (Solubility)
- تعریف: درصد قیر خالص در حلال.
- استاندارد: ASTM D2042
- حداقل قابل قبول: 99% برای قیر مرغوب
تست لکه‌گیری (Spot Test)
- هدف: تشخیص ناخالصی‌های آلی در قیر.
روش‌های آزمایش کنترل کیفیت قیر
1– آزمایش‌های فیزیکی
- آزمایش نفوذ (Penetration Test)
- آزمایش حلقه و گوی (Ring & Ball Test) برای نقطه نرمی
- آزمایش کشش (Ductility Test)
2– آزمایش‌های شیمیایی
- تست حلالیت
- تست خاکستر (Ash Content)
- کروماتوگرافی (برای شناسایی ترکیبات)
3– آزمایش‌های عملکردی
- آزمایش رولینگ تین فیلم (RTFOT) برای شبیه‌سازی پیری قیر
- آزمایش فشار اکسیداسیون (PAV)
استانداردهای بین‌مللی کنترل کیفیت قیر
| استاندارد | کاربرد |
|---|---|
| ASTM D946 | قیرهای آسفالتی |
| ASTM D3381 | قیرهای ویسکوزیته‌ای |
| AASHTO M320 | مشخصات قیر برای راه‌سازی |
| EN 12591 | استاندارد اروپایی قیر راه‌سازی |
| ISIRI 70 | استاندارد ملی ایران |
کنترل کیفیت در فرآیند تولید قیر
- کنترل مواد اولیه (نفت خام)
- نظارت بر فرآیند تقطیر
- آزمایش‌های دوره‌ای در حین تولید
- تست‌های نهایی قبل از بارگیری
نکات کلیدی در بازرسی قیر
- نمونه‌گیری صحیح (طبق ASTM D140)
- شرایط نگهداری نمونه‌ها (دما، رطوبت)
- کالیبراسیون دستگاه‌های آزمایشگاهی
- مقایسه با استانداردهای روز دنیا
مشکلات رایج در کیفیت قیر و راه‌حل‌ها
| مشکل | علت | راه‌حل |
|---|---|---|
| پایین بودن نقطه نرمی | فرآیند تولید نادرست | تنظیم دمای تقطیر |
| نفوذپذیری نامناسب | ترکیب نامناسب نفت خام | اصلاح فرمولاسیون |
| انعطاف‌پذیری کم | وجود ناخالصی | فیلتراسیون بهتر |
نتیجه‌گیری
کنترل کیفیت قیر نیازمند آزمایش‌های دقیق فیزیکی و شیمیایی، رعایت استانداردها و نظارت مستمر بر تولید است. با اجرای صحیح این فرآیندها میتوان از دوام آسفالت، عایق‌کاری مطمئن و کاهش هزینه‌های تعمیرات اطمینان حاصل کرد.
قیر مرغوب نفوذپذیری، نقطه نرمی و انعطاف‌پذیری متناسب با استاندارد دارد، در حالی که قیر بی‌کیفیت ممکن است زودتر ترک بخورد یا در گرما روان شود.
بله، بسیاری از پالایشگاه‌های ایران (مثل آبادان، تهران، شیراز) قیر با استاندارد ASTM و EN تولید می‌کنند.
آزمایش نفوذ و نقطه نرمی با دستگاه‌های پرتابل قابل انجام است، اما برای نتایج دقیق‌تر بهتر است به آزمایشگاه مراجعه شود.
