قیر امولسیون چیست؟

شرکت سفید بام کرمانیان

«اولین و بزگ ترین تولید کننده درجنوب شرق کشور»

عنوان:

« قیر امولسیون چیست؟»

توضیحات کلی قیر امولسیون:

قیر قدیمی ترین ماده ترموپلاستیک شناخته شده است که امروزه مورد استفاده قرار می گیرد. سودمندی و جذابیت آن از خاصیت ترموپلاستیک ساده آن ناشی می شود که یک مایع رقیق در دمای بالا و یک جامد مجازی در دمای محیط است. برای اکثریت قریب به اتفاق کاربردها، قیر در محدوده دمایی 140 تا 230 درجه سانتی گراد با ویسکوزیته حدود 200 استفاده می شود. برای بسیاری از کاربردها، این شرایط هم ضروری و هم مطلوب هستند که امکان انتقال سریع قیر فله داغ تا استفاده نهایی را بدون هیچ گونه گرم کردن مجدد فراهم می کند. محدودیت‌هایی برای ضخامت لایه پوشش وجود دارد که می‌توان با استفاده از تکنیک‌های اعمال گرم به دست آورد و برای برخی کاربردها، لازم است در دما و/یا ویسکوزیته پایین‌تر اعمال شود. دلایل ممکن است ترکیبی از الزامات فرآیند، تکنیک های کاربرد، الزامات ایمنی و محیطی یا ویژگی های محصول نهایی باشد. دو روشی که بیشتر برای اصلاح خواص قیر مورد استفاده قرار می‌گیرد، امولسیون کردن با آب و رقیق‌سازی با حلال هیدروکربنی است که بسته به رقت و حلال، قیر را به صورت سرد، تا حدود 80 °Cبرای امولسیون‌ها یا تا حدود 150 °C برای کاهش، ممکن می‌سازد. استفاده شده.

امولسیون قیر یک سیستم ناهمگن و دو فازی است که از دو مایع غیرقابل اختلاط قیر و آب تشکیل شده است که توسط یک جزء سوم یعنی امولسیفایر تثبیت می شود. قیر در طول فاز آبی پیوسته به شکل قطرات مجزا به قطر 0.5 تا 5 میکرون پراکنده می شود که توسط بارهای الکترواستاتیکی به حالت تعلیق در می آیند. امولسیون های قیر را می توان به سه دسته تقسیم کرد که دو دسته اول از نظر حجمی بسیار مهم ترین هستند:

.1امولسیون های کاتیونی

.2امولسیون های آنیونی

.3امولسیون های غیر یونی

اصطلاحات امولسیون قیر کاتیونی، امولسیون قیر آنیونی و امولسیون قیر غیر یونی به بار ذرات کلی بر روی قطرات قیر منتشر شده توسط امولسیفایر اشاره دارد. اگر بار الکتریکی از یک امولسیون حاوی ذرات قیر با بار منفی عبور داده شود، قطرات به آند مهاجرت می کنند. از این رو امولسیون آنیونی نامیده می شود. برعکس، ذرات با بار مثبت به کاتد مهاجرت می کنند و این امولسیون ها به عنوان امولسیون کاتیونی شناخته می شوند. قطرات قیر در امولسیون های غیریونی خنثی هستند و در نتیجه به هیچ یک از قطب ها مهاجرت نمی کنند. چنین امولسیون های غیریونی شامل امولسیون های رسی است. در سال 1906 هاد ون وستروم حق اختراعی را در مورد استفاده از پراکندگی های قیری در آب برای ساخت جاده به دست آورد. در ابتدا، تلاش‌هایی برای تشکیل امولسیون‌ها با ابزارهای کاملاً مکانیکی انجام شد، اما به زودی آشکار شد که در حالی که می‌توان یک پراکندگی را با برش مکانیکی تشکیل داد، پراکندگی پایدار نبود مگر اینکه جزء سوم، امولسیفایر، وجود داشته باشد. در ابتدا از اسیدهای آلی طبیعی در قیر نفتی استفاده شد. افزودن هیدروکسید سدیم یا پتاسیم به فاز آبی، اسیدها را صابونی کرد (تبدیل به صابون) و پراکندگی را تثبیت کرد.

روش تولید قیر امولسیون:

امولسیون های قیر توسعه یافته اند و در سال 1900 به طور تصاعدی افزایش یافته اند. در حال حاضر 20 درصد از مصرف جهانی قیر تخمین زده می شود، امولسیون های قیر اساساً یک محلول O/W – Oil on Water – پراکندگی ذرات قیر روی آب هستند که با تثبیت شده اند. افزودن سورفکتانت ها – عوامل فعال سطحی – یا معمولاً به عنوان امولسیفایر شناخته می شوند که به قیر اجازه می دهد در آب رقیق شود. آنها عمدتاً برای پوشش های چسبنده برای استفاده در بین لایه های مخلوط آسفالت گرم و پوشش های اولیه برای لایه های نازک مخلوط گرم یا روسازی های آب بند استفاده می شوند.

درجه های اصلی امولسیون قیر به شرح زیر طبقه بندی می شوند:

امولسیون قیر منطقه ای است که در آن پیشرفت های تکنولوژیکی برای برآوردن الزامات مهندسی روسازی همچنان در حال انجام است. امولسیون های آنیونی برای اولین بار ساخته شدند. آنها در حال حاضر نسبت به امولسیون های کاتیونی مورد علاقه کمتری هستند، زیرا امولسیون های کاتیونی به دلیل بار مثبت، سنگدانه ها را با کارایی بیشتری می پوشانند و بنابراین خواص چسبندگی بهتری دارند. امولسیون کاتیونی هم بیشتر مورد علاقه است و هم بیشتر مورد استفاده قرار می گیرد.

قیر امولسیون شده معمولاً از قطرات قیر معلق در آب تشکیل شده است. این پراکندگی در شرایط عادی انجام نمی شود زیرا همه می دانند که روغن و آب با هم مخلوط نمی شوند، اما اگر یک عامل امولسیون کننده به آب اضافه شود، آسفالت پراکنده می ماند. بیشتر امولسیون ها برای درمان های سطحی استفاده می شوند. امولسیون ها امکان استفاده از دمای کاربرد بسیار پایین تری را فراهم می کنند. دمای استفاده از 45 درجه سانتیگراد تا 70 درجه سانتیگراد متغیر است. این بسیار کمتر از دمای 150 تا 190 درجه سانتی گراد است که برای سیمان مخلوط آسفالت گرم استفاده می شود. دمای پایین‌تر کاربرد به آسفالت آسیب نمی‌رساند و برای پرسنل صحرایی بسیار ایمن‌تر است.

در تولید امولسیون قیر، آب با یک ماده امولسیون کننده و سایر مواد شیمیایی تصفیه می شود و همراه با قیر به آسیاب کلوئیدی پمپ می شود. آسیاب کلوئیدی قیر را به قطرات ریز می شکند. عامل امولسیون کننده به سطح مشترک آسفالت–آب مهاجرت می کند و از ادغام قطرات جلوگیری می کند. سپس امولسیون به مخزن ذخیره سازی پمپ می شود.

امولسیون های قیر پیچیده هستند و برای رسیدن به خواص امولسیونی مورد نظر به شیمی خوبی نیاز است. متغیرهای تولید امولسیون شامل قیر پایه و نوع و مقدار ماده امولسیون کننده می باشد. دو طبقه بندی اساسی از امولسیون هایی که معمولاً در سطح جهانی استفاده می شوند وجود دارد، امولسیون های قیر آنیونی و امولسیون های قیر کاتیونی. نوع (شیمی) عامل امولسیون کننده مورد استفاده، تعیین کننده است. عوامل امولسیون کننده مواد شیمیایی مورد استفاده برای تثبیت امولسیون و جدا نگه داشتن “میلیاردها و میلیاردها” قطره قیر از یکدیگر هستند. این ترکیبات مولکول های آلی بزرگی هستند که دارای دو بخش مجزا هستند. به این قسمت‌ها «سر» و «دم» می‌گویند. بخش “سر” از گروهی از اتم ها تشکیل شده است که از نظر شیمیایی دارای نواحی بار مثبت و منفی هستند. این دو ناحیه باردار باعث می شوند که سر قطبی نامیده شود (مانند قطب های آهنربا). به دلیل این قطبیت و ماهیت برخی از اتم های این سر قطبی، سر در آب محلول است. دم شامل یک گروه آلی با زنجیره بلند است که در آب محلول نیست اما در سایر مواد آلی مانند روغن ها (قیر) محلول است. بنابراین، یک عامل امولسیون کننده یک مولکول با هر دو بخش محلول در آب و محلول در روغن است. این ویژگی منحصر به فرد به ماده شیمیایی توانایی امولسیون کنندگی آن را می دهد.

ویژگی های شکستن امولسیون ها

امولسیون ها برای سهولت کاربرد وجود دارند. پس از اجرا، آب باید تبخیر شود و سیمان آسفالت را ترک کند. در یک عملیات سطحی، پس از اعمال امولسیون و سنگدانه به سطح جاده، امولسیون باید “شکسته” شود و سیمان آسفالت سنگدانه را نگه دارد. در آن نقطه، ممکن است تردد در سطح بدون از دست دادن مصالح مجاز باشد. نوع امولسیون مورد استفاده تأثیر زیادی بر سرعت “شکستن” امولسیون دارد.

تقریباً تمام سطوح دارای بار منفی خالص هستند. قدرت یا شدت این بار منفی ممکن است از ماده ای به ماده دیگر متفاوت باشد. به دلیل این پدیده، امولسیون های آنیونی و کاتیونی به روش های مختلف شکسته می شوند.

در کاربرد امولسیون آنیونی، قطرات آسفالت با بار منفی روی سطحی با بار منفی اعمال می شود. همه اجزا یکدیگر را دفع می کنند. تنها راهی که امولسیون می تواند شکسته شود، از دست دادن آب در اثر تبخیر است. با از دست رفتن آب بیشتر و بیشتر از طریق تبخیر، ذرات به هم نزدیکتر و نزدیکتر می شوند تا زمانی که دیگر نتوانند با یک لایه آب از هم جدا شوند. در این مرحله، قطرات به قطرات بزرگتر و بزرگتر و در نهایت یک ورقه آسفالت در جاده به هم می پیوندند. تصویری از برنامه در زیر نشان داده شده است:

در کاربرد امولسیون کاتیونی، قطرات قیر با بار مثبت را روی سطحی با بار منفی می‌ریزیم. قطرات قیر بلافاصله به سطح جذب شده و شروع به شکستن می کنند. امولسیون نیز با تبخیر آب خود را از دست می دهد. بنابراین امولسیون کاتیونی دارای دو مکانیسم شکستن در کار است و سریعتر از امولسیون آنیونی مربوطه می شکند. تصویری از برنامه در زیر نشان داده شده است:

هدف از عملیات سطح، آب بندی جاده از نفوذ رطوبت و ایجاد یک سطح جدید مقاوم در برابر لغزش است، اما در اسرع وقت به روی ترافیک باز شود و سنگدانه ها حفظ شود. به دلیل ترکیب شیمیایی امولسیون ها، ممکن است در شرایط آب و هوایی خاص و شرایط کاربرد، واکنش متفاوتی نشان دهند. اگر در هر یک از این مناطق مشکل دارید، مشکل می تواند به دلیل آب و هوا، شرایط سنگدانه یا امولسیون استفاده شده باشد.

در امولسیون های قیر، قیر پایه نیز به منظور تسهیل در کاربرد رقیق شده است. قیر داغ، آب و امولسیفایر در یک آسیاب کلوئیدی با سرعت بالا پردازش می شود که قیر را در آب پراکنده می کند. امولسیفایر سیستمی را تولید می کند که در آن قطرات ریز قیر، بین 30 تا 80 درصد حجم، به حالت تعلیق در می آیند. اگر آنها در انبار جدا شوند، امولسیون به راحتی با هم زدن بازیابی می شود.

امولسیون های قیر ویسکوزیته پایینی دارند و می توانند در دمای محیط کار کنند، که آنها را برای استفاده در روسازی جاده ایده آل می کند. این برنامه به شکستن و تنظیم کنترل شده نیاز دارد. امولسیون نباید قبل از گذاشتن روی سطح جاده بشکند.

تاریخچه:

اصطلاح “امولسیون آسفالت” در سال 1890، زمانی که این ماده برای اولین بار به ثبت رسید، ابداع شد. با این حال، امولسیون های آسفالت تا 30 سال آینده هیچ کاربرد عملی پیدا نکردند.

دانشمندان فرانسوی اولین کسانی بودند که روشهای تولید و کاربرد امولسیون را توسعه دادند. این آنها بودند که برای اولین بار از فراکسیون های نفت سنگین “امولسیون شده و صابونی شده” در آب آمونیاک استفاده کردند. یک سال بعد، برای جلوگیری از تصادفات ناشی از ابرهای گرد و غبار ایجاد شده توسط اتومبیل در حین مسابقه، از “روغن امولسیون” استفاده شد. تا سال 1904، لایه های قیر 360000 متر مربع از سطوح را در فرانسه پوشانده بودند

رویداد مهم دیگری در 9 می 1922 در انگلستان رخ داد. هیو آلن مک کی، شیمیدان، حق اختراع امولسیون قیر را به ثبت رساند که فناوری ساخت و ساز جاده را در چند سال تغییر داد. از سال 1923، صد تن اول از مواد جدید به سرعت فروخته شد. در یک سال مصرف به 2500 تن رسید که یک سال بعد به 6000 تن رسید. در همان زمان، تولید امولسیون در کشورهای دیگر توسعه یافت: دانمارک، آلمان، استرالیا و هند. مجموع تولید امولسیون در این کشورها و انگلستان تا پایان سال 1926 به 150000 تن رسید.

در دهه 1930، خیابان آلمان با ماده ای پوشانده شد که بعدها به عنوان لایه نازک شناخته شد. این شامل بسیاری از مواد افزودنی پودر شده، آب و آسفالت بود. شرکت Kemna متخصص در تولید امولسیون های آسفالتی پیشرفته بازارهای جدیدی را در بسیاری از کشورهای اروپا، آسیا و آفریقا باز کرد.

گام بعدی ظهور امولسیون کاتیونی در سال 1951 بود. با توجه به خواص آنها، آنها به سرعت امولسیون آنیونی را از بازار خارج کردند. در ده سال سهم امولسیون کاتیونی تولید شده به 50 درصد افزایش یافت و تا سال 1971 به 92 درصد رسید.

در سال 2002 کتابی در فرانسه منتشر شد که از آخرین دستاوردهای علم در تولید امولسیون های آسفالتی، فرآیندهای تولید و توانایی تنظیم خواص آنها می گوید.

علیرغم اینکه یک ماده پیچیده است، مزایای امولسیون در مقایسه با آسفالت داغ آشکار است. اینها قبل از هر چیز موارد زیر هستند:

ویسکوزیته کم، باعث می شود مواد به راحتی در منافذ کوچک نفوذ کنند.

چسبندگی بالا؛

توانایی ادامه ساخت و ساز و تعمیرات در دماهای پایین و رطوبت بالا.

دوز بهبود یافته مواد اتصال و توزیع در یک لایه نازک تر.

مصرف سوخت، زیرا نیازی به گرم کردن مواد معدنی نیست.

کاهش انتشارات مضر

علاوه بر این، تأثیر تعیین کننده بر کیفیت امولسیون آسفالت توسط تجهیزات فرآیند ایجاد می شود.

شرکت سفید بام کرمانیان قیر امولسیون را کاملاً مطابق با استانداردهای بین المللی و راه سازی تولید می کنند.

قیر امولسیونی: T.EB 823

یک محصول امولسیونی برپایه مواد قیری و حلال های آبی است که دارای خاصیت چسبندگی به سطح زیرین، آب بندی و ایجاد پوشش مناسب که پس از خشک شدن تبدیل به لایه ای سخت و سیاه رنگ میشود.

این محصول بصورت کاملا” سرد ( بدون نیازبه میکس وحرارت دهی ) و بسیار آسان ، بدون نیاز به متخصص در مواردی چون بازسازی ، عایق سازی بتن و آسفالت در فونداسیون های مختلف قابل استفاده می باشد.

پایداری امولسیون ها به عوامل زیر بستگی دارد:

انواع امولسیفایر قیر و مقدار آن

میزان تبخیر آب

مقدار قیر

اندازه گلوله های قیر

نیروهای مکانیکی

امولسیون ها با استفاده از اسپری اعمال می شوند. برای این ویسکوزیته نگرانی اصلی است. با افزایش محتوای قیر، مخلوط چسبناک تر می شود. زمانی که مقدار از 60% بیشتر شود حساس است.

بر اساس تنظیم زمان

هنگامی که امولسیون قیر بر سطح اعمال می شود، آب شروع به تبخیر می کند و باعث جدا شدن قیر از آب می شود. و سپس قیر روی سطح پخش می شود و به عنوان یک ماده اتصال دهنده عمل می کند و به آرامی به استحکام خود می رسد.

بسته به سرعت تبخیر آب و جدا شدن ذرات قیر از آب، به 3 نوع زیر طبقه بندی می شود.

امولسیون تنظیم سریع (RS)

امولسیون با تنظیم متوسط ​​(MS)

امولسیون با تنظیم آهسته (SS)

توجه: در اینجا کلمه “تنظیم” نباید به معنای دستیابی به قدرت باشد. بلکه به معنای زمان جدا شدن قیر از آب است.

معایب قیر امولسیون:

قیر امولسیون با مخلوط کردن قیر و آب و ترکیب کردن یک ماده امولسیون‌ ساز تولید میگردد و در واقع مواد تشکیل دهنده قیر امولسیون، قیر و آب می باشد.

مقدار ماده امولسیون ساز بسیار کم و در حدود 3 دهم تا 5 دهم درصد وزن قیر می‌باشد. مقدار آب موجود در این نوع قیر در حدود 30% تا 50% درصد وزن کل قیر امولسیون می‌باشد. بعلت حل نشدن قیر در آب ناچار به استفاده از یک ماده واسطه میباشیم که این ماده با دادن بار منفی به ذرات قیر باعث ترکیب و مخلوط شدن قیر با آب میگردد، نوع این ماده امولسیون ‌ساز معمولاً یک نمک قلیایی، اسیدهای آلی یا نمک آمونیم میباشد که باعث باردار شدن ذرات قیر برای محلول شدن می‌شود و استفاده از این ماده که باعث میشود ذرات قیر در اثر بار القایی یکدیگر را دفع ‌کنند و به‌ صورت کره‌هایی با قطر یک صدم تا یک‌هزارم میلی‌متر در آب شناور ‌شوند. کاربرد قیر امولسیون و استفاده از این نوع قیر، باعث کاهش آلایندگی محیط زیست می‌شود و چون در ترکیب قیر امولسیون از نفت یا حلال‌های قابل اشتعال استفاده نمیگردد، خطر اشتعال در حین حمل و نقل و پاشیدن قیر کاهش می‌یابد. از قیر امولسیون برای آسفالت سرد در محیط‌ های مرطوب یا برای عایق کاری استفاده می‌شود که در این صورت باید دوباره به آن آب اضافه کرد و محتوای آن را به حدود ۶۵ درصد رساند.

معایب قیر امولسیون این است که فساد پذیر بوده و قابلیت دو فاز شدن دارد، به طوری که اگر هنگام نقل و انتقال ، در تانکرهای حمل قیر بصورت نصفه ریخته شود و اختلاط بسیار شدید باشد، باعث ایجاد حالت خامه ای شکل در سطح قیر امولسیون و یا ایجاد ذرات درشت در امولسیون قیر شود که این امر میتواند باعث بروز مشکلات هنگام پاشش گردیده و در نازل ها گرفتگی ایجاد کند.همچنین چون قیر امولسیون از مواد نفتی ساخته شده توسط باکتری ها تجزیه میشوداین باکتری ها متعلق به جنس سودوموناس و پلانوکوکوس هستند که باعث تجزیه قیر و مشتقات نفتی میشوند.این باکتری ماده‌ای به نام Biosurfactant از خود خارج می‌کند که این ماده کشش سطحی نفت را کاهش داده و آن را امولسیونه می‌کند.همچنین قیر امولسیونی نمیتواند فشار منفی را تحمل کند معمولا در پارکینگ های طبقاتی و چاله آسانسورها این موضوع مطرح میشود که فشار آب از خارج از ساختمان وارد میشود و باعث خیس شدن دیوارها می­شود که هزینه هنگفتی برای ساکنین ایجاد میکند پس هرگونه رطوبت یا ورود نم یا آب را از خارج می­توان فشار منفی نامید.با گذشت زمان نیز دو فاز میشود از دیگر معایب آن است. مهم ترین مشکل زمان کم نگهداری است که فقط میتوان حدود 4 ماه پس از تولید از آن استفاده کرد.

با توجه به معایب این محصول شرکت تیس با تحقیقات و آزمایش های فراوان محصول ایزوپاستا را جایگزین کرد که هیچ کدام از معایب قیر امولسیونی را ندارد.

برای دیدن سایر محصولات و ایزوپاستا به بخش محصولات مراجعه نمایید. و میتوانید برای گرفتن اطلاعات بیشتر با واحد فروش شرکت تماس بر قرار کنید.

منابع:

Rahabitumen/emulsion/