پیر شدگی قیر
پیر شدگی قیر در مخلوطهای آسفالتی پدیدهای است که از زمان ساخت مخلوط بتن آسفالتی در کارخانه شروع میشود و با گذشت زمان در آسفالت پیشرفت میکند. در نهایت موجب تخریب و شکنندگی مخلوط میشود. پیر شدگی عموماً به دو فاز مشخص کوتاه مدت و بلند مدت تقسیم میشود. پیرشدگی کوتاه مدت به میزان سخت شدن قیر در مرحله ساخت آسفالت که دمای مخلوط بالا است مربوط میشود و پیرشدگی بلند مدت به میزان سخت شدن قیر در طول عمر سرویس دهی مخلوط باز میگردد. قیر به دو علت اصلی سخت میشود.
- کاهش مواد فرار
- اکسیداسیون قیر
کاهش مواد فرار
کاهش مواد فرار در مخلوطهای قیری در زمان اختلاط و در هنگام ریختن مخلوط در محل که دما بالا است اتفاق میافتد. این مرحله پیرشدگی کوتاه مدت نامیده میشود. بیشتر پدیده اکسیداسیون در طول عمر روسازی انجام میشود. میزان پیرشدگی در قیرهای مختلف متفاوت است. اما نه تنها نوع قیر بلکه نوع سنگدانه نیز در میزان آن موثر است. پدیده پیرشدگی لزوماً یک پدیده منفی نیست. چرا که مقدار کمی پیرشدگی موجب میشود که خصوصیات مخلوط بهینه شود.
بررسی پدیده پیرشدگی
علل پیر شدگی به شرح زیر است.
- اکسیداسیون
- از بین رفتن مواد فرار
- زمان که موجب تغییر ساختار قیر میشود.
- پلیمریزاسیون ناشی از تابش نور به خصوص اشعه ماروا بنفش
- پلیمریزاسیون تراکمی
پیرشدگی بر ترکیب شیمیایی قیر اثرگذار است. قیر یک مخلوط کلوئیدی است که مولکولهای بزرگ به نام آسفالتن فاز گسسته و ستوراتها، آروماتیکها و رزینها فاز پیوسته (مایع) قیر را تشکیل میدهد. براساس مطالعات انجام شده ترکیبات کربونیل و سولفواکسیدها در اثر فرایند پیر شدگی افزایش مییابند.
از طرف دیگر آروماتیکها کاهش مییابد. میزان رزین و آسفالتن ازفایش مییابد. و میزان ستورات نیز تغییر ناچیزی دارد. همچنین میتوان مقاومت قیر در برابر پیر شدگی را توسط افزودنیها بالا برد. افزودن یک درصد از ماده ZDDP به قیر از تشکیل کربونیل ممانعت میکند به این معنی که مقاومت در برابر پیرشدگی با اضافه کردن ZDDP افزایش مییابد. این مواد به عنوان مواد ضد اکسیداسیونی از تشکیل کربونیل ممانعت کرده و دوام قیر را در برابر پیرشدگی افزایش میدهند. روشهای اعمال پیرشدگی در آزمایشگاه شامل پیرشدگی قیر به تنهایی و پیرشدگی مخلوط قیر و مصالح است.
روشهای اعمال پیر شدگی بر روری قیر
در کل سه روش برای اعمال پیرشدگی بر روی قیر وجود دارد.
- روشهای حرارت مستمر
- روش های استفاده از دمیدن اکسیژن یا هوا
- روشهای استفاده از امواج مادون قرمز و ماوراء بنفش
از جمله روشهای حرارت مستمر روش لعاب نازک قیر درون گرم خانه است. برای متمایز کردن قیرها با مشخصات سفت شدگی و افت مواد فرار متفاوت معرفی شده است. روش لعاب نازک چرخشی قیر درون گرم خانه احتمالاً مهمترین اصلاح انجام شده است.
این روش شامل قرار دادن قیر در یک ظرف شیشهای و چرخاندن آن در ضخامت نازکتر از ۳/۲ میلیمتر است که در روش قبلی استفاده میشد. روشهای اکسیداسیونی (دمیدن هوا) شامل روش دوام اوا، روش بمب فشاری اکسیژن و محفظه فشار پیرشدگی از جمله این روشها هستند.
روش دیگر شامل سفت کردن قیر به روش لعاب نازک قیر و یا لعاب نازک چرخشی قیر دورن گرم خانه و سپس قرار دادن آن در یک محفظه پیرشدگی تحت فشار است. روش دیگر استفاده از امواج ماوراء بنفش و مادون قرمز است. خورشید انرژی را به شکل پرتو الکترو مغناطیس در یک باند طول موج بین ۲۰۰ تا ۳۰۰ نانومتر پرتوافکنی میکند. پیرشدگی نسبی با استفاده از روشهای لعاب نازک چرخشی قیر درون گرم خانه، پرتو ماوراء بنفش خورشید و محفظه فشار پیرشدگی را مقایسه کردند. متوجه شدند که پیرشدگی با استفاده از پرتو خورشیدی تاثیر کمتری نسبت به روش محفظه فشار دارد.
روشهای پیرکردن مخلوط قیر و سنگدانه به ۴ دسته کلی تقسیم میشود.
- روشهای استفاده از حرارت مستمر
- روشهای اکسیداسیون
- استفاده از پرتوهای ماوراء بنفش و مادون قرمز
- سخت شدن مولکولی
مقاومت کششی و فشاری در برخی موارد پس از اعمال پیرشدگی کوتاه مدت کاهش یافته است. اما این کاهش به معنی نرم تر شدن قیر نیست. پیرشدگی کوتاه مدت به موارد زیر منتهی میشود.
سخت شدن قیر که باعث ازفایش مقاومت فشاری میشود.
افزایش ویسکوزیته قیر موجب مشکل شدن متراکم کردن قیر میشود.
