آسفالت به عنوان قیر طبقه بندی و هم در ذخایر طبیعی و هم در محصولات تصفیه شده وجود دارد. Asphaltum اصطلاحی بود که قبل از قرن بیستم برای آسفالت استفاده می شد. استفاده اولیه از آسفالت در ساخت جاده است که 70 درصد از قیر اکتشاف شده را تشکیل می دهد. این ماده به عنوان چسب استفاده می شود و چسب با مصالح ساختمانی به منظور توسعه بتن مخلوط می شود. آب بندی سقفهای مسطح، تولید نمد سقف و محصولات عایق رطوبتی قیری عمده ترین محصولاتی هستند که از آسفالت به غیر از بتن تولید می شوند.
این ماده که ویسکوزیته آن بسیار شبیه به ملاس سرد است، قیر خام نام دارد. اما زمانی که نفت خام در دمای 525 درجه سانتیگراد تحت تقطیر کسری قرار می گیرد، آسفالتی که در این فرآیند تولید می شود، قیر تصفیه شده نام دارد. وسیع ترین ذخیره این ماده در آلبرتای کاناداست که بیشتر در ماسه نفتی آتاباسکا وجود دارد که حدود 142000 کیلومتر مربع را پوشش می دهد و مساحتی بزرگتر از جغرافیای انگلستان دارد. با تغییر دما، خواص این ماده نیز تغییر می کند. تکنیکهای جدید این روزها برای تولید مخلوطی از آن در دماهای پایین کاربرد دارد.
در این مطلب موضوعات زیر را مطالعه خواهید کرد:
آسفالت از چه موادی تشکیل شده است؟
آسفالت یک ماده مرکب از سنگدانه های معدنی و قیر است که برای جاده ها، پارکینگها و فرودگاه ها کاربرد دارد. در واقع دو ماده اساسی در آن وجود دارد. اولین آنها مصالح هستند. این ترکیبی از سنگهای خرد، شن و ماسه است. سنگدانه ها حدود 95 درصد از روسازی این ماده مخلوط گرم را تشکیل می دهند. 5 درصد دیگر قیر است. برای درک عمیق تر مواد تشکیل دهنده این ماده، اجزای عنصری اش شامل کربن، هیدروژن، گوگرد، اکسیژن، نیتروژن و مقادیر کمی آهن، نیکل و وانادیم است. چند نوع مختلف آسفالت وجود دارد و براساس فرآیندی که برای چسباندن سنگدانه ها با قیربه کار می رود، نامگذارد می شوند.
انواع آسفالت
هنگام گرم شدن، مواد آسفالتی در برخی شرایط نرم می شوند و خاصیت ارتجاعی پیدا می کنند. بر همین اساس انواع مختلفی از آسفالت تولید می شود. برای مثال آسفالت طبیعی که نوعی آسفالت دریاچه ای و آسفالت سنگی می باشند، از این ماده هستند. همچنین ماستیک نوعی آسفالت از ترکیب مواد معدنی مورد نیاز مانند سنگ آهک، گرد و غبار، سنگدانه های ریز و درشت با قیر سیاه رنگی که به حالت مایع گرم شدند، تشکیل می شود. آسفالت ماستیک در حین سرد شدن به یک بلوک الاستیک سخت تبدیل می شود.
نوعی دیگر از آن که سیمان آسفالت نام دارد، در تولید روسازیهای قیری کاربرد دارد. آسفالت کات بک نیز آسفالت مایعی است که از سیمان آسفالت و یک حلال نفتی تشکیل می شود.
امولسیون آسفالت یا قیر امولسیون نیز نوعی قیر مایع با ویسکوزیته کم است. با پخش کردن قیر در آب و افزودن امولسیفایر، قیر معمولی به مایعی با ویسکوزیته کم تبدیل می شود. قیرهای امولسیون دارای سیستمهای دو فازی هستند که از دو مایع غیرقابل اختلاط قیر و آب تشکیل می شوند. آسفالت باقیمانده نیز از ترکیب نفت خام با پایه کروی و تقطیر آن تشکیل می‌شود.
آسفالت چه ویژگیهایی دارد؟
آسفالت دارای ویژگیهای متعددی است که در ادامه به بررسی برخی از مهمترین ویژگیهای آن خواهیم پرداخت.
- ضد آب بودن: ماده ای آب گریز با ساختاری سبک است که در آب حل نمی شود.
- ویسکوزیته: ویسکوزیته خاصیتی است که نشان می دهد چگونه مواد موجود دراین ماده از سیالیت آن جلوگیری می کنند.
- پلاستیسیته: هنگامی که نیروی خارجی به آن وارد می شود، بدون شکستگی تغییر شکل می دهد و هنگامی که نیروی خارجی حذف می شود، این ماده شکل تغییر شکل خود را حفظ می کند که با شکل پذیری نشان داده می شود.
- حساسیت به دما: خاصیتی که ویسکوزیته و پلاستیسیته این ماده با تغییر دما تغییر می کند و به عنوان حساسیت دما می شناسیم.
پایداری آسفالت
در اتمسفر از خاصیت آن برای مقاومت در برابر پیری در یک اقلیم جامع گرما، نور خورشید و جو برای مدت طولانی به عنوان پایداری یاد می شود. مشخص است که خاصیت مقاومت این ماده در برابر پیری را، به عنوان طول عمر آن نیز می شناسیم و عامل پایداری آن در جو است. این ماده نقطه ذوب مشخصی ندارد و با تغییر دما تغییر شکل می دهد.
کاربردهای آسفالت
اگرچه از آسفالت عمدتاً برای ردیف کردن استفاده می شود، تطبیق پذیری اش باعث می شود که آن را به یک ماده پرکاربرد تبدیل کند. در مجموع کاربردهای آن عبارتند از: روسازی در تونلها، روی عرشه پل، خطوط راه آهن، ساخت جاده ها، بزرگراه ها، پارکینگ وسایل نقلیه (از پارک کامیونهای سنگین تا رانندگیهای شخصی)، مناطق ورزشی و تفریحی از کاربردهای مهم این ماده است.
مزایا و معایب آسفالت
از مزایای آسفالت می توان به مزیت اقتصادی، دوام بالا، ایمنی بالا، قابل بازیافت و تعمیر و نگهداری آسان اشاره کرد. روسازی آسفالتی به دلیل مزایای فراوانی که دارد از جمله ساخت سریع، سهولت نگهداری، راحتی و حفاظت در رانندگی، سطح سر و صدای کم و غیره، به طور گسترده در بزرگراهها در سراسر جهان استفاده می شود. با این حال، استفاده از روسازی آسفالتی دارای معایبی است. این ماده به دلیل تاثیر حرارت، اکسیژن، نور، آب و سایر تاثیرات محیطی، مستعد پیری است که می تواند منجر به مشکلاتی مانند ایجاد چاله ها، ترکها، شل شدن و کاهش عمر مفید شود. از معایب آن می توان از ترک برداشتن، مراقبت و آب بندی بالا، مسائل زیست محیطی و تجهیزات سنگین نام برد.
آسفالت چگونه تولید می شود؟
مراحل تولید آسفالت به شرح زیر می باشد:
- سطلهای سرد: در این مرحله سنگدانه ها سرد و مرطوب هستند. سپس سنگدانه ها به خشک کن منتقل می شوند.
- خشک کردن: این عمل برای حذف رطوبت از سنگدانه ها و برای گرم کردن سنگدانه ها است.
- آسانسور داغ: پس از گرم شدن سنگدانه ها از طریق آسانسور منتقل می شوند. همچنین به انتقال گرما در کل سنگدانه کمک می کند.
- غربالگری: هر صفحه دارای سوراخهایی با اندازه های مختلف است که به مصالح اجازه می دهد تا به درستی فیلتر شوند. سنگهایی که خیلی بزرگ هستند از طریق آسانسور سمت راست به پایین فرستاده می شوند.
- میکسر: اندازه سنگدانه های مورد استفاده در مخلوط به نوع آسفالتی که باید تهیه شود بستگی دارد. آسفالت بازیافتی به داخل مخلوط کن منتقل می شود.
- حمل و نقل: در این مرحله این ماده به محل کار یا انبار گرم منتقل می شود.
سوالات متداول درباره آسفالت
1- آزمایشات مهم در آسفالت چیست؟
برای تعیین قوام قیر از آزمایش شناور استفاده می شود. اما معمولاً از تست نفوذ و تست ویسکوزیته برای پی بردن به قوام قیر به جز محدوده خاصی از قوام استفاده می شود.
2- چرا از آسفالت برای جاده ها استفاده می شود؟
این ماده در همه جا برای ساخت و ساز جاده کاربرد دارد. این به این دلیل است که معمولاً مقرون به صرفه ترین گزینه است وعموماً ارزانتر از بتن است.
3- چه درجه ای از آسفالت بهتر است؟
درجه 60-70 معمولاً فقط در مکانهایی کاربرد دارد که ترافیک در آنجا بسیار سنگین است. درجه دوم، 85-100، پرکاربردترین ماده برای مخلوط گیاهان است و برای اکثر روسازیها مناسب است.
4- حداکثر ضخامت آسفالت چقدر است؟
هنگامی که ازغلتکهای استاتیک چرخ فولادی استفاده می شود، حداکثر ضخامت بالابر که می تواند به درستی فشرده شود، 3 اینچ (7.5 سانتیمتر) است. هنگامی که ازغلتکهای پنوماتیک یا ارتعاشی استفاده می شود، حداکثر ضخامت بالابر قابل فشرده سازی نامحدود است.
5- چه مواد شیمیایی در آسفالت وجود دارد؟
بسیاری از ترکیبات حاوی اکسیژن، نیتروژن، گوگرد و سایر هترواتمها هستند. این ماده معمولاً حاوی حدود 80 درصد وزنی کربن، حدود 10٪ هیدروژن؛ تا 6٪ گوگرد؛ مقادیر کم اکسیژن و نیتروژن؛ و مقادیر کمی از فلزات مانند آهن، نیکل و وانادیوم است.
