بخشی از پاورپوینت
اسلاید 2 :
قیرهای امولسیونی و موارد کاربرد
اسلاید 3 :
پیشگفتار :
استراتژی جهانی در حفظ و حراست از محیط زیست و ملاحظات فنی – اقتصادی باعث گردیده است تا طرح جایگزینی قیرهای امولسیونی به جای قیرهای محلول در عملیات راهسازی تهیه وکارخانجاتی برای تولید قیر امولسیونی احداث گردد.
اسلاید 4 :
مقدمه :
قیر امولسیونی که به قیر سبز موسوم است در اوایل قرن گذشته اختراع و در سالهای بعد از جنگ دوم جهانی با توجه به محدودیتهای منابع مالی و حفظ منابع مالی و زیست محیطی و سازگاری آن با محیط زیست به عنوان جایگزین قیرهای محلول مورد استفاده قرار گرفت ولی متاسفانه علیرغم پیشرفت صنعت نفت ایران و وجود منابع نفتی ، قیرهای محلول با وجود مشکلاتی که از نظر فنی و ایمنی و زیست محیطی ایجاد میکنند بعنوان تنها عامل چسباننده لایه های آسفالت شناخته شده و توجهی به قیرهای امولسیونی و مزایای زیست محیطی آن به عمل نیامده است.
اکثر قیر هایی که در راهسازی مصرف می شوند در حرارت معمولی حالت خمیری و نیمه جامد دارند. به همین جهت در عملیات آسفالت پوششی ابتدا بایستی به کمک حرارت آنها را سیال نموده و سپس قشر نازکی از آنها را در سطح راه پخش نمود.
از آنجایی که تهیه تسهیلات و دستگاه های گرم کردن قیر در نقاط دور دست نه مقدور بوده و نه مقرون به صرفه است، متخصصین آسفالت سعی نموده اند که به طریقی کاربرد قیر سرد را در راهسازی عملی سازند.
با پیدایش امولسیون قیر نه تنها عملا کاربرد قیر در سرما مقدور گردید بلکه نقصی هم که در کاربرد قیرهای مخلوط وجود دارد در این مورد ملاحظه نمی گردد. زیرا امولسیون های قیر بسیار سیال بوده حتی به فرض مرطوب بودن سطح راه یا مصالح مورد مصرف، چسبندگی مناسبی بین قیر و مصالح به وجود می آورد.
اسلاید 5 :
تاریخچه :
اولین امولسیون قیر در سال 1922 توسط ” هیو آلن مکی ” ثبت شده است. در آن زمان اتومبیل سازی پیشرفت زیادی داشت و تعداد زیادی جاده در حال ساخته شدن بود. تولید امولسیون در فرانسه که به عنوان مهد این تکنولوژی معروف است، از 10000 تن در سال 1923 به 300000 تن در زمان جنگ جهانی دوم افزایش یافت و در سال 1970 به 1200000 تن رسید.
از نقطه نظر دیگر در حدود 30 درصد از چسباننده های قیری مصرف شده در فرانسه را امولسیون های قیری تشکیل می دهند که این رقم به نوبه خود یک استثناء به شمار می آید.
اسلاید 6 :
چکیده :
امولسیون قیر یک محلول از قیر در آب است که به وسیله امولسیون ساز پایدار می گردد و از ته نشین شدن قیر در آب جلوگیری می شود.
هر امولسیون قیر از یک سیستم با دو فاز غیر قابل امتزاج تشکیل می شود. یکی از دو فاز به صورت گلبول یا گلبولهای کوچک در داخل فاز دیگر پراکنده است. فازی که به صورت گلوله کوچک می باشد، فاز داخلی نامیده می شود و فازی که اطراف این گلوله ها را فرا گرفته به نام فاز خارجی یا فاز پیوسته موسوم است.
در هر امولسیون به روشهای مختلف می توان مشخص نمود که کدام فاز پیوسته و کدام فاز غیر پیوسته است. به عنوان مثال در امولسیون ” روغن در آب ” روغن فاز غیر پیوسته و آب فاز پیوسته را تشکیل می دهد.
امولسیون های قیر به طور کلی از نوع امولسیون های روغن در آب می باشند که فاز غیر پیوسته را گلوله های کوچک قیر که در آب پراکنده اند تشکیل می دهند.
اسلاید 7 :
تعریف قیر امولسیون :
علمی ترین ودقیق ترین تعریف امولسیون توسط بیچر در کتاب ” امولسیون – تئوری واجرا ” آورده شده است : امولسیون یک سیستم نا همگن نا پایدار از نظر ترمو دینامیکی بوده و حداقل شامل دو فاز مایع غیر قابل آمیزش می باشد که یکی از آنها در دیگری به صورت ذراتی با قطر بیش از 0/1 میکرون پراکنده شده است.
قیر امولسیون با مخلوط کردن قیر و آب و یک ماده امولسیون ساز به دست می آید. مقدار ماده امولسیون ساز بسیار کم و در حدود 0/3 تا 0/5 درصد وزن قیر می باشد. مقدار آب مصرفی این نوع قیر در حدود 30 تا 50 درصد وزن قیر میباشد.
ماده امولسیون ساز معمولا یک نمک قلیلیی اسید های آلی یا نمک آمونیم است که باعث باردار شدن ذرات قیر می شود. به این ترتیب ذرات قیر در اثر بار القایی یکدیگر را دفع می کنند و به صورت کره هایی با قطر 0/001 تا 0/005 میلی متر در آب شناور می شوند. یک امولسیون مناسب قیر دارای رنگ قهوه ای تیره بوده و با آب به خوبی آمیخته می شود. این فراورده مواد بخار شونده نداشته و آتش نمی گیرد و بدون استفاده از حرارت قابل مصرف است.
اسلاید 8 :
اجزای تشکیل دهنده امولسیون های قیری :
قیر
حلال
آب
امولسیفایر
اسید
پایدار کننده
اسلاید 9 :
امولسیفایر :
در تهیه امولسیون قیر، مقدار جزيي از یک ترکیب شیمیایی به منظور تسهیل در تشکیل گلبولهای قیر و نیز تعلیق دایمی آنها به قیر اضافه می شود که امولسیون ساز نام دارد. این مواد دارای خاصیت ترکیبی با قیر بوده و امکان امتزاج موقت آب و قیر را تا پخش و تشکیل لایه قیر در سطح مورد استفاده فراهم می آورند.
اصولا در تهیه هر امولسیون باید از امولسیون ساز استفاده شود وگر نه به محض خاتمه به هم زدن، فورا گلبولها به هم پیوسته و خود یک فاز پیوسته را تشکیل می دهند و نتیجه عمل تشکیل دوفاز پیوسته می باشد . ولی در حضور امولسیون ساز یک فیلم نازک از ترکیب شیمیایی اطراف گلبولهای قیر را فرا می گیرد. این فیلم نازک به عنوان یک پوشش محافظ عمل کرده و از به هم پیوستن گلبولها جلوگیری می کند.
امولسیون سازها به چهار دسته تقسیم می شوند :
امولسیون سازهای آنیونیک
امولسیون سازهای کاتیونیک
امولسیون های غیر یونی
امولسیون های کلوئیدی
اسلاید 10 :
پایدار کننده ها :
در تهیه امولسیون های قیری برای مصارف راهسازی نسبت امولسیفایر به وزن کل امولسیون معمولا بین 0/5 تا 1 درصد وزن کل امولسیون می باشد. این مقدار امولسیفایر برای جلوگیری از به هم پیوستن و لخته شدن قیر کافیست. در بعضی موارد لازم است که پایداری امولسیون قیر را افزایش داد .برای این منظور ماده دیگری به نام پایدار کننده به امولسیون اضافه می شود. انواع متداول آن می توان از کازئین، صابونهای پتاسیم، رزین و وینسول نام برد.
اسلاید 11 :
روشهای تولید امولسیون قیر :
امروزه دو روش برای تهیه امولسیون های قیری متداول میباشد که عبارتند از :
1- روش پیمانه ای ( مقطعی )
2- روش پیوسته ( مداوم )
در هر دو روش دمای امولسیون در هنگام ساخت هرگز نباید به بیش از 100 درجه سانتی گراد برسد و بایستی بین 85 تا 95 درجه سانتی گراد در فشار طبیعی اتمسفر کنترل گردد زیرا اگر دمای امولسیون در خروجی آسیاب بیش از 95درجه باشد باعث جوشش و ایجاد کف در امولسیون می شود لذا برای اجتناب از بالا رفتن موضعی دما، اختلاف دمای بین قیر و محلول امولسیفایر باید تا حد امکان کم باشد و در نهایت مجموع دمای فاز آبی و قیر نباید از 200درجه تجاوز کند و دمای امولسیون در قسمت خروجی آسیاب کلوئیدی حدود 90 درجه سانتی گراد باشد.
اسلاید 12 :
روش پیمانه ای :
در کار خانه تولید امولسیون قیری به روش پیمانه ای، محلول امولسیفایر و قیر با مقادیر و دمای مناسب در مخازن پیمانه ای جداگانه آماده می شوند. قیر معمولا در مخزن پیمانه ای پمپ می شود و در صورت نیاز حلال اضافه شده و با قیر مخلوط می شود. آب، امولسیفایر، اسید و مواد تثبیت کننده از درون آسیاب عبور داده می شوند تا قیر امولسیونی در حد مورد نظر تولید گردد. ضمنا دمای این مخازن باید قبل از شروع تولید به طور دقیق تنظیم گردد.
اسلاید 13 :
تولید قیر امولسیونی به روش پیمانه ای
اسلاید 14 :
فلو دیاگرام تولید قیر امولسیونی به روش پیمانه ای
اسلاید 15 :
روش پیوسته :
در این روش مخازن پیما نه ای قیر و محلول امولسیفایر وجود ندارد بلکه قیر و محلول امولسیفایر مستقیما از مخازن ذخیره اصلی مورد استفاده قرار می گیرند. واکنش بین امولسیفایر و اسید قبل از وارد شدن به آسیاب انجام می گیرد، سپس آب به درون آنها تزریق شده و وارد آسیاب کلوئیدی می شوند
اسلاید 16 :
فلو دیاگرام تولید قیر امولسیونی به روش پیوسته
اسلاید 17 :
دستگاه تولید امولسیون :
بخش اصلی دستگاه تولید به اندازه یک کانتینر 20 فوتی بوده که کار اصلی ترکیب آب و مواد شیمیایی با قیر را به هر دو روش دستی و اتوماتیک بر عهده دارد. قیر در مخازن در جنب کارخانه ذخیره شده و پس از تولید در مخازن امولسیون قیر ذخیره سازی می شود و یا مستقیما در تانکر تخلیه و به محل استفاده منتقل می شود. روش کار به صورت اتوماتیک یا دستی می باشد که با انتخاب طرح اختلاط از پیش تعریف شده، محصول مورد نیاز انتخاب و ترکیب لازم از مخازن پمپاژ می شود. فضای لازم برای کارخانه حداقل 7000 متر مربع بوده و ظرفیت تولیدی کارخانه حدود 48000 تن در یک شیفت کاری در سال می باشد. سیستم کامپیوتری کارخانه بیشتر از هشت فرمول و برنامه تولید امولسیون های مختلف را از پیش دارا بوده که قابل تغییر و اضافه شدن نیز می باشد و تماما به صورت اتوماتیک و دستی قابل تنظیم و بهره برداری است. امولسیون به دست آمده حداقل تا 4 ماه در تانکر قابل نگهداری است و مشکلات و محدودیت های حمل برای ان وجود ندارد. نکته حائز اهمیت میزان اختلاط ماده شیمیایی ( امولسیفایر ) با قیر در کارخانه می باشد که بر اساس نوع امولسیون فرق دارد.
اسلاید 18 :
مراحل تولید قیر امولسیون :
قیر امولسیون از غوطه ور ساختن ذرات ریز شده قیر در آب به دست می آید. در این روش قیر که یک ماده نفتی و غیر قابل حل در آب است را کمی حرارت داده و آن را به داخل مخزنی مجهز به یک همزن قوی پمپ می کنند. همزمان آب داغ به داخل مخزن تزریق می شود. ذرات قیر که توسط دستگاه همزن به صورت گلوله های کوچکی در آمده اند در آب غوطه ور می شوند. بدلیل اینکه این ذرات پس از خاموش شدن دستگاه همزن مجددا به هم نچسبند، یک ماده صابونی در حدود 3 تا 12 لیتر در تن و بسته به نوع محصول به قیر اضافه می شود که این ماده سطح گلوله های قیر را باردار کرده و باعث می شود یکدیگر را دفع کنند. در زمان استفاده به محض مخلوط شدن امولسیون با مصالح سنگی یا پاشیده شدن آن روی سطح جاده، امولسیفایر اثر خود را از دست می دهد و ذرات قیر به مصالح چسبیده و غشاء قیری تشکیل می شود که در این فرایند آب نیز تبخیر می شود.
اسلاید 19 :
روشهای تهیه امولسیون های قیر :
امروزه دو روش تجارتی جهت تهیه امولسیون قیر مورد نیاز راهسازی متداول است که عبارتند از :
روش آسیاب کلوئیدی
روش مخلوط کردن سریع
اختلاف اساسی این دو روش در این است که در روش آسیاب کلوئیدی امولسیون به طور مداوم تهیه می شود در صورتی که در روش مخلوط کردن سریع امولسیون در تعدادی ظرف مجزا تهیه می شود.
اسلاید 20 :
روش آسیاب کلوئیدی :
آسیاب کلوئیدی از یک میله که درون یک استوانه قرار دارد تشکیل شده است. فاصله بین میله و جدار داخلی استوانه حدود 0/3 تا 0/5 میلی متر است. میله داخل استوانه به کمک برق و با سرعت 10000 فوت در دقیقه گردش می کند. جهت تهیه امولسیون محلول داغ امولسیون ساز در آب و نیز قیر گرم را با نسبت های مشخص و به طور جداگانه در آسیاب کلوئیدی که در حال چرخش می باشد وارد می کنند و از طرف دیگر آسیاب، امولسیون قیر که حالت کاملا یکنواخت دارد خارج می شود.
به کمک آسیاب کلوئیدی می توان تا 10000 لیتر امولسیون قیر تهیه نمود.
