جلسه هفدهم معرفی سازه های فولادی
چسباننده های سیاه
چسباننده های سیاه شامل مواد قیری و قطرانی هستند. قیر جسمی است به رنگ سیاه مایل به قهوه ای و چسباننده که از تعدادی هیدروکربور ساخته شده، برخی از هیدروکربورهای قیر دارای گوگرد، اکسیژن و ازت هستند.
قیر در دمای عادی جامد است و بر اثر گرما نرم و روان می شود. قیر در روغن های معدنی و حلالهایی مانند سولفور کربن، تترا کلرور کربن و تری کلروفنل حل می شود. امروزه دو نوع قیر معدنی و نفتی در ساختمان مصرف می شود.
هنگامی که موادی آلی مانند چوب، زغال سنگ، تورب و نظایر آنها را در ظروف سربسته و دور از هوا حرارت دهند، از آنها گازهایی برمی خیزد که از سرد کردن این گازها، قطران خام حاصل می شود. در اثر پالایش و تقطیر قطران خام، مواد فرار آن خارج شده و جسم جامد یا نیمه جامدی از آن به جا می ماند که زفت قطران نامیده می شود.
ویژگی های عمومی قابل توجه چسباننده های سیاه عبارتند از: غیر قابل نفوذ بودن در برابر رطوبت و آب، عایق بودن الکتریکی، پایداری در برابر اسیدها، بازها و نمکها، قابلیت ارتجاع، چسبندگی به سایر مصالح و تشکیل قشر نازک بر روی آنها، از طرفی چسباننده های سیاه دارای معایبی هستند که اهم آنها عبارتند از: تجزیه شدن در گرمای زیاد و تبدیل آنها به زغال همراه با اشتعال، از دست رفتن چسبندگی آنها در محیط های مرطوب و آلوده به خاک و مواد نرم و تغییر شکل در برابر فشار و برخی حلال ها.
انواع چسباننده های سیاه به شرح زیر می باشند:
الف: قیرهای معدنی
روغنهای نفت خامی که از زمین می جوشد، به مرور زمان و در برابر عوامل جوی، به آرامی و در گرمای کم می پرد و قیر آن به جا می ماند که به آن قیر معدنی گفته می شود. قیرهای معدنی خالص نیستند و بیشتر به همراه اجسام معدنی مانند خاک رس کلوئیدی، خاکستر آتشفشانی، گوگرد و بقایای گیاهی می باشند. برای پالایش قیرهای معدنی آنها را تا حدود ۱۶۰درجه گرم کرده و صاف می کنند.
ب: قیرهای خالص
قیرهای خالص از پالایش نفت خام به دست می آیند. در اثر حرارت دادن نفت خام، بنزین، حلالهای نفتی، نفت چراغ، نفت گاز و سایر روغن های سبک آن در برجهای تقطیر پالایشگاه جدا شده و در گرمای بیش از حدود ۳۸۰درجه (در فشار عادی) قیر آن به جا می ماند که به صورت جامد یا نیمه جامد است. چنانچه تقطیر در خلاء انجام شود، گرمای مذکور کاهش می یابد. نفت خام به انواع آسفالتیک، پارافینیک و آسفالتیک ـ پارافینیک تقسیم می شود. بیشتر نفتهای خام معادل ایران از نوع آسفالتیک ـ پارافینیک است. قیری که از نفت آسفالتیک به دست می آید برای کارهای راهسازی از همه مناسبتر است. با روش های ویژه ای پارافین قیرهای پارافینیک را جدا کرده و در راه سازی به مصرف می رسانند.
در مقایسه قیرهای معدنی و قیرهای خالص، تفاوت هایی وجود دارد که اهم آنها بدین شرح است:
ـ قیرهای نفتی گوگود کمتری دارند
ـ قیرهای معدنی حاوی مواد معدنی و خاکستر هستند، در حالی که قیرهای نفتی خالصترند.
ـ روغن قیرهای خالص بیشتر از قیرهای معدنی است.
ـ شمار اسیدی ،استری و صابونی شدن ۴قیر نفتی کمتر از قیر معدنی است.
ـ پارافین قیر معدنی کمتر از قیرهای خالص است.
قیرهای خالص، با درجه نفوذشان نامگذاری شده اند، قیرهای خالص، با درجه نفوذ ،۱۰/۲۰ و ۲۰/۳۰ و۳۰/۴۰ و ۴۰/۵۰ و ۶۰/۷۰ را با دمیدن هوا در قیرهای نرمتر، و قیرهای خالص ،۴۰/۵۰ و ۶۰/۷۰ و ۸۰/۱۰۰ و ۱۰۰/۱۲۰ و ۱۳۰/۱۵۰ و ۱۸۰/۲۰۰ و ۲۲۰/۲۵۰ و ۲۸۰/۳۲۰ را از راه تقطیر نفت خام در می سازند. در ایران قیرهای ۴۰/۵۰ و ۶۰/۷۰ و۸۰/۱۰۰ بیشتر در راهسازی و قیر ۷۰/۶۰در آب بندی بام در نواحی معتدل به مصرف می رسد.
ج: قیر دمیده یا قیر اکسیده
قیر دمیده یا قیر اکسیده از دمیدن هوای داغ ۳۰۰-۲۰۰ درجه به قیر خالص در مراحل نهایی پالایش یا قیر خالص حل شده در روغنهای معدنی به دست می آید. در اثر دمش هوا اتم های هیدروژن ملکولهای قیر با اکسیژن هوا ترکیب شده و در نتیجه این واکنش، آب و هیدروکربورهای سنگینتر به وجود می آید (پلیمریزاسیون).
با دمیدن هوا به قیر، روغن های آن نمی پرد و در سرما هم خاصیت انگمی خود را از دست نمی دهد. قیر دمیده دارای درجه نفوذ کمتر و درجه نرمی بیشتری از قیر خالص اولیه است و حساسیت آن نسبت به تغییر درجه حرارت، کمتر می باشد. چسبندگی قیر دمیده در گرمای زیاد نیز بیش از قیر خالص اکسید نشده است.
ویژگی های قیر دمیده نزدیک به قیر معدنی است. قیر دمیده برای ساختن لایه های آب بندی پیشساخته (مقوا و شمع قیری) اندودهای آب بندی، رنگهای ضد آب، اندودن لوله و مانند اینها مصرف می شود. پر کردن درزها و ترک های رویه های بتنی و فضای خالی زیر آنها نیز با قیر اکسیده انجام میشود. در پالایشگاههای ایران دو نوع قیر اکسیده R 80/25و R 90/15ساخته می شود که اعداد ۲۵و ۱۵درجه نفوذ و ۸۰و ۹۰درجه نرمی آنها است. با افزودن کاتالیزورهای ویژه در حین تولید قیر دمیده، می توان قیر اکسیده ای ساخت که حالت خمیری آنها در سرما حفظ شود. از این نوع قیر که تا اندازه ای شبیه لاستیک است ،برای پوشش کف کانالها استفاده می شود.
د: قیرهای محلول یا پس بریده
قیرهای محلول از حل کردن قیر خالص در روغن های معدنی به دست می آید. جنس قیر محلول بستگی به نوع قیر خالص و حلال آن دارد. هرچه حلال، زودتر بپرد، قیر محلول زودگیرتر و هرچه مقدار حلال بیشتر شود، قیر آبکی تر است. مقدار حلال حداقل % ۱۰وزن قیر محلول می باشد. روغن راه نوعی قیر محلول است که از حل کردن قیر خالص در روغنهای سنگین مانند نفت کوره ساخته می شود. قیرهای محلول آبکی را به صورت سرد و قیرهای سفت را با کمی گرم کردن به مصرف می رسانند. در صورت گرم کردن، درجه گرمای قیرهای محلول باید کمتر از درجه اشتعال حلال آنها باشد. قیرهای محلول را در ساختن رویه های سیاه راه در هوای سرد و خشک، اندود آب بندی و اندودهای سطحی و نفوذی راه به مصرف می رسانند.
قیرهای محلول را، بسته به زمان گرفتنشان، گروه بندی و به شرح زیر نامگذاری کرده اند:
ـ قیرهای محلول زودگیر که از حل کردن قیر خالص در بنزین ساخته می شود.
ـ قیرهای محلول کندگیر که از حل کردن قیر خالص در نفت چراغ به دست می آیند.
ـ قیرهای محلول دیرگیر که از حل کردن قیر خالص در نفت گاز یا نفت کوره حاصل می شود.
روغن راه نوعی قیر محلول دیرگیر است.
هر یک از این انواع، بسته به مقدار حلالشان، دسته بندی می شوند: قیرهای زودگیر از Rcoتا ،Rc5
قیرهای کندگیر از Mcoتا Mc5و قیرهای دیرگیر از Scoتا ،Sc6امروزه تقسیم بندی نوینی جانشین
تقسیم بندی فوق شده است که بستگی به کندروانی (ویسکوزیته) کینماتیکی قیر دارد.
ه: امولسیونهای قیر
امولسیون قیر مخلوطی از دانه های خیلی ریز (یا گلبول) قیر و آب به رنگ قهوه ای است که ریزی دانه های قیر، حدود۱ تا ۱۰میکرون می باشد، برای جلوگیری از چسبیدن گلبول های قیر به یکدیگر آنها را با مادهای به نام امولگاتر اندود کرده اند. بسته به نوع امولگاتر، امولسیونها را به کاتیونی، آنیونی و کلوئیدی تقسیم کرده اند. از نظر پایداری، امولسیونها به سه دسته، زودشکن ،کندشکن و دیرشکن گروه بندی شده اند.
امولسیونهای قیر در آغاز برای اندود کردن سنگدانه های سرد و تر ساخته شدند، ولی امروزه آنها را برای اندود کردن سنگدانه های تر یا خشک، پایدار کردن خاک و ساختن شفته و خشت قیری، اندود کردن ماسه های ریزدانه و جلوگیری از روان شدن ماسه های روان در هر آب و هوایی به مصرف می رسانند و از آنها در ساختن پی و رویه راه نیز استفاده می شود.
و: قطران
هنگامی که موادی آلی نظیر چوب، زغال سنگ و تورب را در ظروف سربسته و دور از هوا گرما دهند از آنها گازهایی برمی خیزد، از سرد کردن این گازها قطران خام به دست می آید. در اثر پالایش و تقطیر قطران خام، مواد فرار آن خارج شده و جسم جامد یا نیمه جامدی از آن به جا می ماند که زفت قطران نامیده می شود.
معمول ترین قطرانی که در ساختمان و راه سازی مصرف دارد، قطران زغال سنگ و زفت آن است. قطران زغال سنگ در کارخانه های ککسازی و گازسازی به تفاوت در دمای ۶۰۰تا ۱۲۰۰درجه ساخته می شود.
انطباق با مشخصات و استانداردها
انواع قیر و قطران مصرفی در هر کار باید از نظر ویژگی های فیزیکی، شیمیایی، مکانیکی و مشخصه های ظاهری با آنچه در نقشه ها، دستورکارها، مشخصات فنی خصوصی و سایر مدارک پیمان ذکر شده است، منطبق باشد. نمونه های چسباننده های سیاه مورد مصرف باید قبلاً به تصویب دستگاه نظارت برسد.
ویژگی های قیرهای مصرفی و روشهای آزمایش آنها باید مطابق استانداردهای ایرانی زیر باشد:
استاندارد شماره ۱۲۴ و ۱۲۵ و ۱۲۶ و ۲۱۱ و ۵۱۷ و ۵۹۷ و ۶۰۲ و ۱۶۸۹ و ۱۶۹۰ و ۱۶۹۱ و ۲۹۴۹ و ۲۹۵۰ و ۲۹۵۱ و ۲۹۵۲ و ۲۹۵۳ و ۲۹۵۴ و ۲۹۵۵ و ۲۹۵۶ و۲۹۵۷ و ۳۸۶۵ و ۳۸۶۶ و ۳۸۶۷ و ۳۸۶۸ و ۳۸۶۹ و ۳۸۷۲ و ۳۸۷۳ و ۳۸۷۴
ویژگی ها و حداقل حدود قابل قبول
چسباننده های سیاه که در ساختن روسازی راه به مصرف می رسند، باید روی دانه های سنگ را با لعاب نازکی بپوشانند و آنها را به یکدیگر بچسبانند. رویه سیاه راه باید در برابر عوامل جوی به ویژه نفوذ آب و تغییر درجه حرارت پایدار بوده، در گرما نرم نشود و موج برندارد و در سرما جمع نشود و ترک نخورد.
برای آببندی بام و نمبندی پی ساختمان و نظایر آنها از چسباننده های سیاه استفاده می شود. این مواد باید چشمه ها و ریزه سوراخهای سطح مورد نظر را پر کنند. قشر آب بندی باید در برابر درجه حرارت پایدار بماند. در گرمای تابستان نرم و جاری نشود و در سرمای زمستان سخت نشود و ترک نخورد و این ویژگیها را در درازمدت در خود نگه دارد. درمورد قیرهایی که مصرف آنها مستلزم گرم کردن است، باید چنان عمل نمود که قیر موقع گرم کردن نسوزد. مصرف امولسیونهای یخزده و کهنه که قیر آنها جدا و لخته شده باشد، ممنوع است. اینگونه امولسیونها، قیرهای سوخته و سایر مصالحی که به نحوی با شرایط مندرج در استانداردها منطبق نباشند، باید بلافاصله از کارگاه خارج شوند. قیرهای خالص و محلول باید همگن و فاقد آب باشند.
شناسایی نوع چسباننده های سیاه به وسیله علائم حک شده بر روی در بشکه ها و نوشته های روی کارتن ها انجام می شود. این علائم و نوشته ها شامل نوع چسباننده، درجه نفوذ، درجه نرمی و سایر ویژگی های آن می باشد. دقت نظر در مورد نقطه اشتعال چسباننده های سیاه، بسیار ضروری است. عدم توجه به این ویژگی ممکن است به هنگام مصرف، خطرات آتشسوزی و سوختگی کارگران را به همراه داشته باشد.
چسباننده های سیاه مناسب برای مصارف گوناگون
برای مصارف مختلف، چسباننده هایی باید انتخاب شوند که در جدول ۲-۷-۶-۵آمده است:
حمل و نقل و نگهداری
بارگیری، حمل و باراندازی چسباننده های سیاه باید با دقت انجام گیرد. انواع مختلف قیر باید جداگانه دسته بندی و انبار شوند. آزمایش نمونه های گرفته شده از انواع قیر در کارگاه، باید منطبق با ویژگی های خواسته شده در مشخصات باشد. مصالح چسباننده باید در مکانهای تمیز و حتی المقدور سرپوشیده نگهداری شده و از آلودگی آنها با خاک، مواد مضر، آب، یخ و برف جلوگیری شود. انبارهای بسته باید به طور پیوسته تهویه شده و از تجمع گازهای قابل اشتعال در آنها جلوگیری شود. انبارهای مواد چسباننده باید دور از آتش و مواد قابل اشتعال بوده و برای اعلام و اطفای حریق احتمالی در آنها تدابیر لازم اتخاذ شده باشد. امولسیونها را می توان تا چند ماه در انبار نگه داشت، ولی اقدامات لازم برای جلوگیری از شکستن، لخته شدن و دلمه شدن آنها باید صورت گیرد. به هنگام انبار کردن هر چند وقت یک بار باید بشکه های امولسیون را غلتانده و سر و ته کرد تا از رسوب و چسبیدن گلبولهای قیر به یکدیگر جلوگیری شود. همین طور باید از ورود اتفاقی مصالح سنگی و مواد شیمیایی در ظروف امولسیون و نیز مخلوط شدن دو نوع امولسیون به ویژه آنهایی که دارای بار الکتریکی متفاوت هستند، ممانعت به عمل آید، زیرا هریک از عوامل نامبرده میتواند سبب شکستن و لخته شدن امولسیون گردد. سردی هوا از عوامل بسیار مؤثر در زود شکستن امولسیونها و در پارهای موارد یخ زدن آنها است. به طور کلی توصیه می شود از انبار کردن امولسیون در دمای کمتر از ±۲ درجه سلسیوس خودداری شود. پیش از مصرف امولسیون بهتر است بشکه های امولسیون را بغلتانند تا دانه های قیر در همه جای آن به طور یکنواخت پخش گردد هنگام کار با مواد قیری باید پیشگیری های لازم به منظور پرهیز از بروز سوانح به عمل آید. مواد قیری نباید بیش از ۱۷۵درجه گرم شود یا به هنگام گرم کردن دود کند. برای گرم کردن مواد قیری نباید شعله مستقیم آتش را به آنها نزدیک کرد، بلکه باید از وسایل گرم کننده قابل کنترل مانند لوله های مارپیچ حاوی روغن داغ یا بخار و وسایل الکتریکی استفاده نمود. در صورتی که مجبور به استفاده از شعله آتش برای گرم کردن باشیم باید بین شعله و مخزن مواد قیری حایلی از آجر نسوز وجود داشته باشد. برای کنترل و بازرسی قیر نباید از آتش مشعل و چراغ شعلهای استفاده نمود.
