قیرها به عنوان یکی از کاربردی‌ترین مواد صنعتی و طبیعی شناخته می‌شوند که امروزه در صنایع مختلفی استفاده می‌شوند. امروزه به منظور بهبود عملکرد قیرها اقدام به اصلاح خصوصیات رئولوژی آنها می‌کنند. قیرهای اصلاح شده با گیلسونایت از جمله قیرهایی هستند که می‌توانند نسبت به سایر قیرها عملکرد بهتری داشته باشند. در این روش از درصدهای مختلفی از پودر گیلسونایت برای اصلاح مشخصات رئولوژی استفاده می‌شود و در بررسی رئولوژی قیرها فاکتورهای مختلفی مانند ویسکوزیته، نقطه نرمی، درجه نفوذ و درجه اشتعال بررسی می‌شود. در ادامه مطلب به بررسی مشخصات رئولوژی قیر اصلاح شده با گیلسونایت پرداخته خواهد شد.
اصلاح قیر چه اهمیتی دارد؟
قیر در اصل ماده‌ای سیاه‌رنگ و خمیری است که به دلیل داشتن ویژگی‌های منحصربه‌فردی همچون چسبندگی عالی و مقاومت در برابر رطوبت می‌تواند کاربردهای متعددی داشته باشد. این ماده هیدروکربنی می‌تواند در سولفید کربن و تتراکلرید کربن کاملاً حل شود در حالی که در دمای محیط جامد است.
اصلاح قیر با مواد مختلف می‌تواند خواص و ویژگی‌های آن را تحت تاثیر قرار دهد و بسیاری از فاکتورهای آن را بهینه کرده و بهبود ببخشد. در حقیقت اصلاح قیر با ماده‌ای همچون پودر گیلسونایت می‌تواند در نرم شدن، ویسکوز بودن و درجه نفوذ آن تاثیر داشته باشد و حتی در میزان حرارت پذیری و درجه اشتعال آن دخیل باشد.
قیر اصلاح شده با گیلسونایت
اگرچه قیرها می‌توانند کاربردهای متعددی خصوصاً در صنعت راهسازی، عایق‌بندی، ساختمان‌سازی، حفاری، سیمان، کک سازی و … داشته باشند اما معمولاً طول عمر بسیار بالایی نداشته و ممکن است در اثر تغییر شرایط آب و هوایی و شرایط محیطی ویژگی‌ها و مشخصات آنها دچار تغییر و تحول شوند به همین دلیل با استفاده از مواد مختلفی اقدام به اصلاح ویژگی‌ها و مشخصات آنها می‌شود.
می‌توان گفت بهترین ماده برای اصلاح قیر پودر گیلسونایت است چرا که گیلسونایت خود نوعی قیر طبیعی است که در دمای 160 تا 220 درجه سانتی‌گراد ذوب شده، مقاومت بالایی در برابر مواد اسیدی و قلیایی دارد، دارای حلالیت بالایی در CS2 است و سازگاری بسیار زیادی با مواد نفتی دارد. این ماده همچنین درجه خلوص بالایی داشته و از وزن مولکولی بالایی برخوردار است به همین دلیل می‌تواند بهترین ماده برای اصلاح قیرها باشد.
مشخصات رئولوژی قیر اصلاح شده با گیلسونایت
همان‌طور که گفته شد گیلسونایت به عنوان یکی از بهترین مواد برای اصلاح ویژگی‌های قیر شناخته می‌شود و می‌تواند کاربردهای مختلفی در صنایع گوناگون داشته باشد. نتیجه اصلاح قیر با گیلسونایت یا بیتومن نشان می‌دهد که بسیاری از ویژگی‌های آن بهبود پیدا می‌کند. در این آزمایش مشخصاتی مانند ویسکوزیته، نقطه نرمی، درجه نفوذ، درجه اشتعال و … مورد بررسی قرار گرفته‌اند که نتیجه آن به شرح زیر می‌باشند:
- قیرهای اصلاح شده با گیلسونایت درجه نفوذ کمتری نسبت به نمونه اصلاح نشده دارند و هر چه میزان گیلسونایت بیشتری به آنها اضافه شود این میزان کاهش درجه نفوذ بیشتر مشاهده می‌شود به‌گونه‌ای که با افزودن گیلسونایت به میزان 15% وزنی قیر، درجه نفوذ نسبت به نمونه اصلاح نشده 25% کاهش پیدا خواهد کرد.
- همچنین افزودن گیلسونایت به قیرها باعث افزایش نقطه نرمی قیر شده به نحوی که با افزودن گیلسونایت به میزان 15% وزنی قیر، نقطه نرمی آن نسبت به نمونه اصلاح نشده 12 درصد افزایش پیدا می‌کند.
- یکی دیگر از اثرات افزایش گیلسونایت به قیر افزایش حساسیت حرارتی آنها است به‌گونه‌ای که با افزایش گیلسونایت به میزان 15 درصد میزان حساسیت قیر 24 درصد افزایش خواهد داشت.
- ویسکوزیته قیرها نیز یکی از مهم‌ترین ویژگی‌ها و خواص قیرها هستند که می‌توانند تحت تأثیر اثرات افزایش گیلسونایت باشند و افزایش پیدا کند. البته افزایش گیلسونایت تأثیر چشمگیر و محسوسی بر روی درجه اشتعال قیر نخواهد داشت.
- گیلسونایت می‌تواند بر روی فاکتورهای دیگری از قیرها مانند درجه خلوص، شکل‌پذیری یا انگمی، وزن و … نیز تأثیر داشته باشد.
مهم‌ترین کاربردهای قیرهای اصلاح شده با گیلسونایت
همان‌طور که گفته شد قیرهای اصلاح شده با گیلسونایت از نظر ویژگی‌ها و خواص مختلفی همچون ویسکوزیته، درجه نرمی، حساسیت حرارتی و … با قیرهای عادی متفاوت هستند، به همین دلیل می‌توانند کاربردهای مختلفی در صنایع داشته باشند. از جمله مهم‌ترین کاربردهای قیرهای اصلاح شده با قیر معدنی می‌توان به مواردی همچون تولید انواع عایق‌ها، استفاده در صنعت نفت و گاز و پتروشیمی، استفاده در صنعت حفاری، استفاده در راهسازی و … اشاره کرد.
جمع‌بندی نهایی
با توجه به کاربردهای متعدد قیر در صنایع مختلف امروزه توجه ویژه‌ای به اصلاح ویژگی‌ها و خواص این ماده می‌شود و از مواد مختلفی برای این منظور استفاده می‌گردد. مهم‌ترین و بهترین ماده برای اصلاح قیر پودر گیلسونایت است که نوعی قیر طبیعی است که سازگاری بسیار زیادی با مواد نفتی داشته و از ویژگی‌های منحصربه‌فردی همچون درجه خلوص بالا، مقاومت بالا در برابر مواد شیمیایی، دمای ذوب بین 160 تا 220 درجه سانتی‌گراد، حلالیت بالا در CS2 و … برخوردار است. قیرهایی که با این ماده اصلاح می‌شوند معمولاً دارای درجه نفوذ کمتر و درجه نرمی بالاتری بوده و در مقایسه با قیرهای معمولی حساسیت دمایی بیشتری داشته و از ویسکوزیته بالاتری برخوردارند.