آزمایش تعیین درجه نرمی قیر

مقدمه:
نقطه نرمی قیر عبارت است از درجه حرارتی که در آن قیر حالت نرمی پیدا می کند. به طور کلی می توان گفت که همه قیرها در این درجه حرارت به یک گرانروی مشخص می رسند. نقطه نرمی قیر به روش های مختلفی اندازه گیری می شود که یکی از این روشها، روشی به نام حلقه و گلوله است که در آن نقطه نرمی را درجه حرارتی که در آن گلوله ها از حلقه عبور نموده و به سطح برنجی تحتانی به فاصله 25 میلیمتری برسد، تعریف می کنند.

برای قیرهای نفت Standard Methods , IP.58/56
برای قیرهای قطران Standard Methods , IP.3/57
ASTM Standard Methods D:36-26

جهت به کار بردن قیر در روسازی راه های جاده ها و باند پرواز هواپیما ، نیاز است از قیری با درجه نرمی به خصوص استفاده شود که مقدار آن به کاربرد ما و شرایط محیطی که قیر قرار است در آن به کار برده شود، بستگی دارد. به عنوان مثال اگر درجه حرارت متوسط سالیانه منطقه ای زیاد باشد باید از قیر کند روانتری برای ساختن روسازی آسفالت استفاده نمود. هم چنین هر اندازه تعداد و وزن وسایل نقلیه عبوری بیشتر باشد، باید از قیر کند روانتری برای ساختن مخلوط های قیری استفاده نمود.

یکی از اهداف این آزمایش محاسبه مقدار مقاومت قیر خالص و مصالح ساخته شده با آن قیر نسبت به تغییرات درجه حرارت می باشد.

• دو عدد ساچمه
• دو عدد حلقه
• بشر شیشه ای
• دماسنج
• دستگاه گرمکن
• کاردک
• یک سطح شیشه ای ( صاف )
• قیر
• چراغ
• پایه های نگهدارنده حلقه ها

روش انجام این آزمایش بدین صورت است که ابتدا حلقه ها را روی سطح شیشه ای که به روغن آغشته است ، قرار می دهیم. روغن سبب می شود که قیر به شیشه نچسبد. عمق این حلقه ها در حدود 8 میلی متر است. قیر را که قبلا داغ شده است به آرامی در داخل حلقه ها می ریزیم به طوری که حلقه کاملا پر شود.

چون عملا پر کردن حلقه ها به صورت کامل بسیار مشکل است بهتر است به اندازه ای قیر در داخل آنها بریزیم که نیاز به ریختن مجدد نداشته باشد اما اگر کمی زیادتر ریخته شد ، مشکلی پیش نخواهد آمد ، چرا که پس از سرد شدن قیر داخل حلقه ها ، سطح حلقه ها را با کاردک صاف خواهیم نمود تا اضافه قیر حلقه ها برداشته شود. برای صاف نمودن سطح قیر لازم است که کاردک داغ شده را با زاویه 45 درجه روی سطح حلقه ها بکشیم. سطح زیرین حلقه ها نیز به جهت استفاده از سطح شیشه ای ، خود بخود صاف خواهد شد.

پس از سرد شدن قیر و صاف نمودن سطح آن ،‌ حلقه ها را درجای خود در داخل بشر ( روی پایه ها ) قرار می دهیم. سپس بشر را تا حدود 5 سانتی متر بالای حلقه ها از آب مقطر پر می کنیم . البته لازم است گفته شود که در آزمایشگاه به علت محدودیت های موجود از آب معمولی استفاده می کنیم.

حال مجموعه بشر را در دستگاه گرمکن قرار می دهیم تا دمای آب درون آن به 25 درجه سانتیگراد برسد که برای نیل به این هدف لازم است بشر به مدت 15 دقیقه در گرمکن بماند. در پایان 15 دقیقه باید دمای آب داخل بشر به 25 درجه سانتیگراد رسیده باشد.

اکنون بشر را از گرمکن بیرون آورده و ساچمه ها را در مرکز حلقه ها روی قیر قرار می دهیم و بشر را روی چراغ می گذاریم. نکته بسیار مهم در این آزمایش ، روند گرمادهی به بشر و محتوی آن یعنی قیر است. از آنجا که این آزمایش به حرارت بسیار حساس است ، پس لازم است که در همه آزمایشها از یک سرعت حرارت دهی استفاده شود. بنابراین ما نیز حرارت را به گونه ای تنظیم می کنیم که در هر دقیقه 5 درجه به دمای آب افزوده شود و این مهم را در حین حرارت دادن با دماسنج کنترل می کنیم.

عملیات گرمادهی را آنقدر ادامه می دهیم تا ساچمه های روی قیرها به سطح تیغه فلزی زیر حلقه ها برسند و برای هر کدام دمایی که این عمل اتفاق افتاده است را قرائت کرده و یادداشت می کنیم. سپس متوسط دو دمای بدست آمده را به عنوان نقطه نرمی قیر در نظر می گیریم. نقطه نرمی قیر خالص 60/70 معمولا 45 تا 54 درجه سانتیگراد است.