معرفی برخی از محصولات قیرامولسیون و کاربردهای آن

1- پوششهاي سطحي

در اجراي پوشش‌هاي سطحي ابتدا عامل چسباننده را بر روي سطح افشانده و پس از پخش ماسه هاي شكسته بر روي آب سطح را قبل از عمل آمدن عامل چسباننده مي‌كوبند. براي ايجاد لايه هاي ضخيم تر پروسه فوق الذكر تكرار مي گردد . از اين روش در كليه انواع راه‌ها جهت تامين يك پوشش موقت يا دائمي بر روي لايه هاي تثبيت شده يا سطح راه هاي اتومبيل رو استفاده گرديده است.

پوشش هاي سطحي يك بافت بي نظير را بر روي سطح راه ايجاد مي نمايد كه نقش آن در افزايش اصطكاك مقاومت در مقابل نقوذ آب و ايجاد ترك بسيار بارز مي باشد و به دليل نتايج رضايت بخش حتي در عمق يا مصالح مرطوب دستيابي سريعتر به مقاومت نهايي در مقايسه با قيرهاي برگشتي، اجتناب از تصاعد گازهاي آلاينده و خطرات آتش‌سوزي، قيرهاي امولسيون بهترين گزينه براي استفاده به عنوان عامل چسباننده در پوششهاي سطحي مي باشند . جهت دستيابي به نتايج رضايت بخش در رابطه با استفاده از قيرهاي امولسيون در پوشش هاي سطحي بهتر است از قير امولسيون تند شكن كاتيونيك با درصد ذرات معلق قير بالا در حدود 08% -65% كه بوسيله پليمرها اصلاح گرديده و بصورت داغ در دماي حدودC⁰   85-50  افشانده مي‌شوند استفاده گردد . البته در آمريكاي شمالي از قيرهاي امولسيون آنيونيك نيز بدين منظور استفاده  مي گردد ليكن در اينصورت بايستي از تقويت كننده‌هاي چسبندگي براي قير امولسيون مصرفي استفاده نمود تا از جدا شدن ماسه هاي شكسته جلوگيري تعمل آيد.

پوششهاي سطحي روان (اسلاري)

پوشش اسلاري به مخلوط مصالح طبيعي ريز دانه با دانه‌بندي فشرده همراه با قير امولسيون و آب كه بصورت روان به ضخامتي در حدود  30-3 ميليمتر بسته به قطر مصالح بر روي سطح راه پخش مي گردد، اطلاق مي گردد.  اجراي اين قبيل مخلوط ها عمدتا با استفاده از دستگاه اختلاط و پخش توام صورت مي پذيرد .هر چند كه مي توان اين مخلوط ها را بصورت دستي نيز تهيه و اجرا نمود امولسيون  هاي مورد استفاده در مخلوط هاي اسلاري عمدتا كاتيونيك كند شكن يا دير شكن مي باشد . آزمايشات مربوط به طرح اين نوع پوشش توسط انجمن بين المللي پوشش اسلاري ارائه گرديده اند . انتخاب روش طرح  و نوع آزمايشات وابسته به نوع امولسيون انتخابي مي‌ باشد. در مسيرهاي پر ترافيك مي توان از پوشش هاي تند شكن استفاده نمود كه در اين صورت مسير پس از 60 دقيقه آماده پذيرش ترافيك مي گردد . از طرف ديگر در روش هاي دستي كه زمان اجراي طولاني تر مي باشد، مي‌‌توان از مصالح دير‌شكن تر استفاده نمود. پوشش هاي اسلاري با ضخامت بيشتر و با استفاده از قير امولسيون پليمري تند شكن را مايكروسورفيسينيگ مي نامند . براي دستيابي به نتايج رضايت بخش در عملكرد قيرهاي امولسيون بهتر است قير امولسيون مورد استفاده متناسب با نوع مصالح انتخاب گردد . البته براي اصلاح نرخ شكست مي توان از برخي افزودني ها نيز استفاده نمود .

 

جدول شماره (2) : كاربرد امولسيون‌ها

	تندشكن	كندشكن	ديرشكن	تندشكن	كندشكن	ديرشكن			فوق پايدار
مخلوط‌هاي كارخانه‌اي
دانه‌بندي باز/ نيمه پيوسته		× الف			× الف
دانه‌بندي پيوسته			×			×		×
آسفالت تراشيده شده		×				×		×
مخلوط‌هاي سرد توده‌اي		× الف			× الف			×
ماسه‌هاي شكسته پيش اندود شده					×	×
اختلاط و پخش توأم
دانه‌بندي باز					× الف
اختلاط در جـا
آسفالت تراشيده شده		× الف			× الف	×	×
تثبت خاك‌ها			×				×
دانه‌بندي پيوسته			×				×
كاربردهاي سطحي
پوشش‌هاي سطحي	×			×
فاگ‌سيل/عمل‌آوري سيمان		×	×		×	×		×
تك كت		× الف	×		× الف	×		×
پريمكت			×					×
غبارگير			×					×
مالچ			×					×
نفوذ ماكادم				×
پوشش اسلاري
اسلاري			×			× ب		×
اسلاري براي ماسه شسته			×			× ب		×
ماكروسورفسيسنيگ		× الف	×			*ب
	كاربردهاي صنعتي
پوشش هاي ضد آب			*پ
عاق هاي پياده رو و موتور رو			*پ			*پ

الف ) حداكثر 10 %  حلال  ب)  نيازي به انجام آزمايش اختلاط با سيمان نمي باشد . پ)مي تواند داراي رس باشد

 

2- مخلوط هاي كارخانه‌اي

براي توليد مصالح راه سازي جهت مصارف مشابه با آسفالت‌هاي گرم مي توان از قير امولسيون و مصالح شكسته و يا آسفالت تراشيده شده استفاده نمود . براي چنين مصارفي بسته به دانه بندي مصالح مي توان از قيرهاي امولسيون كند شكن و يا دير شكن استفاده نمود . از طرفي مخلوط هاي سردي كه از تركيب قير امولسيون و سيمان بعنوان عامل چسباننده بهره مي‌برند، ظرفيت باربري بسيار بالاتري دارند

 

3- بازيافت سرد

 با استفاده از برخي كارخانه هاي خاص متحرك و يا حتي برخي ماشين‌آلات و تجهيزات ساده مي توان لايه هاي سطحي و يا كل سازه روسازي راه را بازيافت درجا نمود. در بازيافت هاي سرد يا استفاده مجدد از مصالح موجود از قيرهاي امولسيون به تنهايي يا همراه با سيمان و آهك استفاده مي گردد . بطور معمول در پروژه هايي از اين دست از قيرهاي امولسيون كاتيونيك دير شكن استفاده مي‌گردد .

 

4- استفاده از سيمان به همراه قير امولسيون

نتايج آزمايشات گوياي اين مطلب است كه سيمان‌هاي پرتلند معمولي (تيپ 1)  به طرق مختلف تاثيرات مثبتي را بر مخلوط‌هاي حاوي قير امولسيون بر جاي مي‌گذارند. آزمايشات لختي نشان مي‌دهند كه سيمان باعث افزايش نرخ لختگي قير امولسيون گشته و منتج به بهبود عمل آمدن مخلوط مي گردد . بررسي خواص مكانيكي نيز حاكي از آن است كه سيمان سبب عمل آمدن و مقاومت نهايي سريعتر و بيشتر مخلوط‌هاي حاوي قير امولسيون مي‌گردد. اين افزايش مقاومت به حدي است كه مقاومت يك مخلوط سرد را با افزودن 1% سيمان به مقاومت مخلوط‌هاي گرم مي‌رساند . مشخصاً اين افزايش مقاومت بدليل نقش سيمان به عنوان قير نمي‌باشد زيرا در مخلوط‌هاي گرم با افزودن 1% سيمان مقاومت قابل ملاحظه‌اي مشاهده نمي‌شود . بررسي تغيير شكل و رواني قيرهاي امولسيون همراه با سيمان، حاكي از افزايش ويسكوزيته است. مي توان نتيجه گرفت كه استفاده از سيمان به همراه قير امولسيون چه در زمان عمل آمدن و چه پس از آن سبب ايجاد يك عامل چسباننده مركب مي گردد . (شكل 1) كه در مقايسه با قير امولسيون تنها خواص بسيار مطلوب‌تري را فراهم مي‌آورد .

 

 

5- استفاده از آهك به همراه قير امولسيون

آهك‌هاي هيدراته شده در شكستن قير امولسيون و عمل آوري مخلوط‌ها، نقشه مشابه سيمان دارند. بر اساس مطالعات به عمل آمده كاربرد آهك و يا كلسيم كلرايد به همراه قير امولسيون سبب افزايش خصوصيات كاتيونيك و در شرايط خاص كاهش خصوصيات آنيونيك را به دنبال دارد . در موارديكه مصالح داراي بار سطحي منفي مي باشند مي توان با به كار گيري قير امولسيون بهمراه آهك بر واكنش ميان ذرات قير معلق در امولسيون و مصالح تاثير گذاشت . بررسي هاي به عمل آمده نشان مي دهد كه  Ca2+   نقش بسزايي در عمل آوري قير امولسيون ايفا مي نمايد . لذا افزودن مقدار كمي كلسيم كلرايد سرعت عمل آوري را افزايش مي دهد . البته در بكار گيري كلسيم كلرايد بايستي توجه داشت كه اين ماده تنها بعنوان منبعي براي تامين Ca2+     در مخلوط حضور داشته و سبب ايجاد نيروي چسبندگي اضافي نگردد.

 

6- تثبيت خاكها

براي تثبيت خاك طبيعي شن و ماسه اي مي توان از قير امولسيون كاتيونيك دير شكن استفاده نمود. در بسياري از مواقع مي توان خاك هاي داراي ارزش ماسه بيش از 25 را براي استفاده بعنوان مصالح اساس جهت روكش گرم و يا براي راه هاي فرعي كه تنها نياز به يك لايه محافظتي قير در مقابل نفوذ آب دارند را اصلاح نمود . حتي مصالح داراي ارزش ماسه كمتر را نيز مي توان با استفاده از قير امولسيون و يك غامل چسباننده هيدروليكي مثل آهك يا سيمان اصلاح نمود .

 

7- عايق هاي سطحي جهت راه هاي آسفالته

عايق هاي سطحي مخلوط هاي سرد رواني هستند كه قابل انبار نمودن بوده و براي عايق نمودن مسيرهاي اتومبيل رو پاركينگ ها و پياده رو ها استفاده مي گردند . اين مخلوط ها را مي توان بر پايه قطران (براي مقاومت در مقابل سوخت ها ) يا قير تهيه نمود . قير امولسيون بكار گرفته شده در اين مخلوط‌ها را با استفاده از برخي رس هاي خاص، همينطور امولسيفايرهاي كاتيونيك يا آنيونيك و افزودني‌هايي همچون لاتكس تثبيت مي نمايند. استفاده از امولسيفايرهاي كاتيونيك باعث مي‌گردد تا عايق‌هاي سطحي مقاومت بيشتري در مقابل نفوذ آب نشان دهند. نقش رس در اين مخلوط  پايدارسازي مخلوط در مقابل انبار نمودن، نرمي (جهت اندود سطوح حتي با استفاده از برس ) و دستيابي  به وسيكوزيته لازم براي معلق نگه داشتن ماسه هاي شكسته كه براي ايجاد اصطكاك بكار مي‌روند، مي باشد. از مزاياي استفاده از رس، مسلح شدن مخلوط عمل آمده قير امولسيون و كاهش تمايل در چسبيدن به اشياء خارجي مي توان نام برد . ليكن در صورت استفاده نامناسب از رس ها مشكلاتي همچون جذب آب و معلق شدن مجدد ذرات قير پديد مي‌آيد .

 

8- قيرهاي امولسيون رسي

قيرهاي امولسيون رسي عمدتا در صنايع به كار مي روند . البته چنانچه در راهسازي يا مصارف ساختماني نياز به استفاده از قيرهايي با شكل‌پذيري بيشتر مطرح باشد مي توان از اين نوع قير امولسيون بهره برد . كاربرد اين نوع قير امولسيون بسيار متنوع بوده و از پيوند درختان، تعمير مخازن آب تا پوشش ساختمان ها را شامل مي گردد . برخي كاربردهاي قير امولسيون رسي به شرح ذيل مي باشد.

پوشش هاي محافظتي

تهيه مواد چسباننده

ملات‌هاي قيري جهت كف‌سازي

ملات‌هاي قيري جهت عايق كاري

8-1 تئوري قيرهاي امولسيون رسي

قيرهاي امولسيون رسي شبيه قيرهاي امولسيون معمول بوده و از تركيب دو فاز غير قابل امتزاج قير و آب به همراه يك عامل امولسيون ساز ايجاد مي‌گردند . در قيرهاي امولسيون رسي عامل امولسيون ساز همان امولسيفاير خاك رس مي باشد‌. رس مورد استفاده بايستي داراي ذرات كلوئيدي به ميزان قابل توجه باشد. براي استفاده از رس مي‌توان آن را با قير مخلوط نموده و آن را در فاز آبي پخش نمود . البته بطور معمول در تهيه اين امولسيون‌ها از افزودنيهاي متفرق كننده اندود كننده ها و تثبيت كننده هاي PH  نيز استفاده مي گردد . در صورت لزوم مي توان مصالح كلوئيدي فعال از قبيل بنتونيت و رس كائولونيت را نيز به صورت تغليظ شده، از طريق فاز آبي به مخلوط اضافه نمود. رس‌هايي از قبيل بنتونيت هنگامي كه در آب خيس مي خورند بار منفي خالص به خوذ مي گيرند . هنگام اضافه نمودن قير به مخلوط رس كه قابليت امتزاج با آب را ندارند، ذرات قير را اندود مي نمايد . (شكل 2 ) پروسه فوق‌الذكر سبب تثبيت مخلوط قير –آب – رس گرديده و همچنين امكان تنظيم ويسكوزيته با استفاده از افزودن آب را فراهم مي آورد.

 

9- تك كت

تك كت به لايه نازكي از قير كه در بين لايه هاي آسفالت گرم براي جلوگيري از خزش دو لايه بر روي يكديگر استفاده مي گردد، اتلاق مي‌شود. در بين قيرهاي امولسيون كه به عنوان تك كت  در سراسر دنيا استفاده مي‌گردند، تفاوت هاي زيادي مشاهده مي‌گردد. در بسياري از كشورها از قيرهاي امولسيون ديرشكن كاتيونيك يا آنيونيك كه ممكن است حتي با آب رقيق شده باشند بعنوان تك كت استفاده مي شود . اما در اروپا براي اين منظور از امولسيون هاي كاتيونيك تند شكن استفاده مي گردد . در رابطه با تك كت نكته حائز اهميت اين است كه اين لايه بايستي با استفاده از آب موجود در خود باعث حذف غبار از سطح لايه زيرين گردد . لذا براي تحقق اين هدف توصيه مي گردد تا در قير امولسيون تك كت قطر ذرات معلق كاهش يافته و در مقابل درصد حلال افزايش يابد . هدف نو آوري هاي جديد در زمينه توليد تك كت توليد يك عامل چسباننده بسيار اطمينان بخش با سرعت شكست و عمل آمدن زياد و عدم تمايل در چسبيدن به چرخ هاي ترافيك عبوري و ماشين آلات راهسازي بوده است .

 

10- پريمكت

مي توان از پريمكت بعنوان عامل چسباننده لايه مخلوط گرم بر روي مصالح غير مفيد و يا اساس تثبيت شده با آهك و يا سيمان نام برد . پريمكت بايستي تا عمق 4-1 سانتيمتر در لايه اساس نفوذ نمايد . گاهي ممكن است براي دستيابي به اين عمق نفوذ، قير امولسيون پاشيده شده در سطح را با مصالح اساس مخلوط نموده و دوباره كوبيد، كه اين مورد عموما در رابطه با اساس هاي تثبيت شده صادق مي باشد . جهت پريمكت مي توان از تركيبي شبيه به تك كت با نرخ استفاده 5/1 كيلوگرم بر متر مربع استفاده نمود . در برخي كشورها از قيرهاي امولسيون معكوس كه بر پايه قيرهاي برگشتي توليد مي شوند جهت پريكمنت استفاده مي گردد .

 

11- عمل آوري تركيبات سيمان

پاشيدن قير امولسيون بر روي سطح بتن هاي سيماني و يا اساس هاي تثبيت شده با عوامل چسباننده هيدروليكي، با كاهش ميزان تبخير سطحي، دستيابي به حداكثر توان اين لايه‌ها را تضمين مي‌نمايد‌.

12- فاگ سيل

استفاده بسيار كم از قير امولسيون رقيق شده بر روي سطوح هوا زده سبب جايگزيني قير در حفرات و افزايش طول عمر با  صرف هزينه بسيار كم  مي گردد . (شكل 3) فاگ سيل روشي است كه در آن به منظور عايق نمودن و بهبود مقاومت در مقابل نفوذ آب و نگهداري مصالح دانه‌اي در سطح راه با افزايش چسبندگي مصالح سطحي مورد استفاده قرار مي‌گيرد، به بيان ساده فاگ سيل باعث بهبود ظاهر راه مي‌شود. از طرف ديگر استفاده نا مناسب، لغزنده شدن سطح و يا چسبندگي سطحي در مقابل عبور ترافيك را به دنبال دارد. انجمن  توليد‌كنندگان قير امولسيون فاگ سيل را كاربردي بسيار محدود از قير امولسيون كه با افشاندن لايه اي به ضخامت بسيار كم و بصورت رقيق شده از اين ماده با هدف اوليه پوشش و آب بندي سطح لكه گيري و افزايش توان سطوح خشك و هوازده مورد استفاده قرار مي گيرد تعريف مي‌نمايد . منابع ديگر نيز فاگ سيل را بعلت افزودن قير تازه به آسفالت قديمي كه افزايش طول  عمر روسازي راه را به دنبال دارد عامل جواني و تقويت روسازي راه مي دانند . همچنين استفاده از فاگ سيل در پوشش هاي سطحي به منظور نگهداري ماسه هاي شكسته بر روي سطح نيز كاربرد دارد . (شكل 4) . اين كاربرد فاگ سيل از آسيب ديدن وسايل نقليه عبوري بوسيله سنگ هايي كه از روي سطح پرتاب مي‌شوند جلوگيري مي‌نمايد‌. انستيتو آسفالت پوشش ترك‌ها را نيز در زمره كاربرد هاي قير امولسيون به شمار مي‌آورد.

12-1- عملكرد فاگ سيل

فاگ سيل پوششي است كه براي پوشش محافظت و جواني آسفالت موجود مورد استفاده قرار مي‌گيرد . افزودن يك لايه فاگ سيل باعث افزايش مقاومت در مقابل نفوذ آب و كاهش اثرات ناشي از افزايش عمر يا كاهش نفوذ آب و هوا مي گردد. براي دستيابي به اين هدف فاگ سيل بايستي توانايي پر نمودن فضاهاي خالي در روسازي را دارا باشد. لذا ويسكوزيته فاگ سيل در هنگام اجرا بايستي به حدي پائين باشد تا امكان شكست آن قبل از نفوذ در فضا‌هاي خالي روسازي راه، وجود نداشته باشد. تحقق اين هدف تنها با استفاده از قير امولسيون دير شكن رقيق شده با آب امكان پذير مي باشد . قيرهاي امولسيوني كه به اندازه كافي با آب رقيق نشده باشند نفوذ كمتري داشته و پس از شكست يا تجمع قير در سطح راه، سطحي بشدت لغزنده را بوجود مي‌آورد.

در هنگام اجراي فاگ سيل قير امولسيون باعث مرطوب شدن مصالح و سطح روسازي موجود مي گردد . قيرهاي امولسيون كاتيونيك سبب جابه جايي از سطح مصالح و يا آسقالت موجود مي شوند . بدليل از دست دادن و وقوع برخي واكنش‌‌هاي شيميايي قير امولسيون شكسته و يك فيلم جديد قير بر روي مصالح يا سطح آسفالت موجود پديد مي آيد . نرخ شكست قير امولسيون وابسته به فاكتورهاي متعددي از جمله شرايط آب و هوايي (باد، باران، درجه حرارت محيط و....) مي باشد. در رابطه با قير امولسيون تقريبا هيج نيروي جاذبه سطحي داخي خاصي با هيج نوع از مصالح دانه اي وجود ندارد اين نوع قيرهاي امولسيون با از دست دادن آب ناشي از تبخير، جذب آب توسط مصالح و فضاهاي خالي، مي‌شكنند.

 

12-2- عملكرد جوان كننده ها

قيرهاي امولسيون جوان كننده داراي تركيبات روغني هستند كه باعث نرمي و كاهش ويسكوزيته آسفالت موجود مي‌گردند. همچنين اين مواد باعث افزايش شكل‌پذيري آسفالت موجود گرديده كه احتمال شكست را نيز كاهش مي دهد . اين كاربرد مي تواند در موارديكه بافت سطح آسفالت موجود باز بوده و احتمال شكست ناشي از عمر بالا مي رود، سودمند باشد. (شكل 5) .

همانند قيرهاي امولسيون معمولي اين نوع قيرهاي امولسيون نيز در صورت عدم نفوذ در سطح سبب لغزنده شدن سطح راه مي گردند.

 

13- پوشش مالچ

عليرغم اينكه كاربرد اوليه قير عمدتاً در راهسازي بوده ليكن اين ماده به دليل خواص متنوع و كاربردي آن امروزه استفاده‌هاي گسترده‌اي پيدا نموده است. يكي از اين كاربردها استفاده در كشاورزي مي باشد و پوشش مالچ يك نوع قير امولسيون ديرشكن بوده كه براي كاهش و به تاخير انداختن تبخير آب از سطح زمين هاي كشاورزي مورد استفاده قرار مي گيرد. استفاده از پوشش مالچ سه خاصيت بسيار مهم به دنبال دارد:

نگهداري بذر در محل خود در مقابل نيروهاي وارده از سوي باد و باران

بدليل رنگ تيره اين پوشش در زمان جوانه‌زدن بذر انرژي خورشيد را بخوبي جذب و ذخيره مي نمايد‌.

با حفظ ذرات آب در خاك سبب افزايش كيفيت خاك و سرعت رشد محصولات مي‌گردد. برخي نتايج ديگر استفاده از قيرهاي امولسيون مالچ به شرح زير اشاره مي گردد:

محافظت از خاك در مقابل فرسايش

جلوگيري از تراكم در مقابل ضربه باران‌هاي سنگي

حفظ ذرات آب و اجتناب از آبياري‌هاي مكرر

حفظ دماي خاك به صورت يكنواخت

جلوگيري از رشد علف‌هاي هرز

 تميز نگاه داشتن ميوه و سبزيجات

 

 

 

14- نفوذ ماكادم

استفاده از قير امولسيون كاتيونيك تند شكن يا كند شكن بر روي سطح متراكم لايه اي با دانه بندي باز موجب مي گردد تا قير امولسيون به درون لايه نفوذ نموده و باعث پيوند مصالح اوليه به يكديگر گردد.