مقالات

معرفی اجمالی آزمون تعیین نقطه نرمی قیر

روش انجام تست تعیین نقطه نرمی قیر و مواد قیری

مفاهیم و اصول اولیه آزمون تعیین نقطه نرمی قیر و مواد قیری

قیر و مواد قیری دارای خاصیت جالبی با عنوان گرانروی کشسان یا ویسکوالاستیک هستند. این خاصیت سبب می شود قیرها نقطه ذوب مشخصی نداشته باشند. اگر دمای قیر و مواد قیری افزایش پیدا کند به تدریج ویسکوزیته آن ها کمتر شده و نرم تر می شوند. به همین دلیل نقطه نرمی تعریف شده تا به عنوان روشی قراردادی و تکرارپذیر برای قیر و مواد قیری شناخته شود. این استاندارد برای دسته بندی قیرها جهت بررسی یکنواختی محموله های قیری مورد استفاده قرار می گیرد. همچنین نقطه نرمی قیر جهت بررسی میل ماده قیری به جاری شدن در دماهای بالا جهت سرویس دهی مورد استفاده قرار می گیرد.

برای تعیین نقطه نرمی قیر از ابزار حلقه و گلوله (Ring & Ball) استفاده می شود. برای تامین دمای آزمایش هم از قرار گرفتن ابزار رینگ اند بال در یک مایع جهت انتقال حرارت بکار می رود. با توجه به نقطه نرمی احتمالی مایع مورد استفاده جهت انتقال حرارت متفاوت خواهد بود. برای دماهای 30 تا 80 درجه سانتی گراد از آب مقطر و برای دماهایی فراتر از 80 و کمتر از 157 درجه سانتی گراد هم از گلیسیرین به عنوان مایع انتقال دهنده حرارت بکار برده می شود.

مفاهیم و اصول اولیه آزمون تعیین نقطه نرمی قیر و مواد قیری

استاندارد آزمون تعیین نقطه نرمی قیر و مواد قیری

برای تعیین نقطه نرمی قیر و مواد قیری استاندارد بین المللی ASTM D36 طراحی و تدوین شده است. در این استاندارد نقطه نرمی قیر به عنوان میانگین دما تعریف می شود. این میانگین دما برای طی فاصله ای مشخص توسط دو گلوله تعیین می شود. به این صورت که دو قرص قیر در حلقه ها شارژ شده سپس با قرار گرفتن حلقه در حمام آب یا گلیسیرین، گلوله های فلزی روی قرص های قیر گذاشته می شوند.

در ادامه با افزایش دما قرص های قیری به اندازه ای نرم می شوند که به گلوله ها اجازه می دهند تا از قرص های قیری عبور کرده و فاصله ای معادل 25 میلی متر را عبور کنند. میانگین دماهای عبور گلوله ها را نقطه نرمی می گویند. علاوه بر تجهیزات رینگ اند بال (حلقه و گلوله) برای تعیین نقطه نرمی قیر با توجه به دماهای آزمون نیاز به دماسنج های کالیبره شده داریم.

برای آزمون هایی که از آب مقطر به عنوان مایع انتقال دهنده حرارت استفاده می شود دماسنج ASTM 15C با بازه دمایی 2- تا 80+ درجه سانتی گراد به کار می رود. برای دماهای بالاتر از 80 درجه سانتی گراد، گلیسیرین در حمام آزمون ریخته می شود و دماسنج ASTM 16C استفاده شده که بازه دمایی 30+ تا 200+ درجه سانتی گراد دارد.

استاندارد آزمون تعیین نقطه نرمی قیر و مواد قیری

روش انجام تست تعیین نقطه نرمی قیر و مواد قیری

برای آماده سازی نمونه جهت انجام آزمون نرمی قیر و مواد قیری با توجه به نوع ماده مورد آزمون دو روش پیشنهاد می شود. اگر نمونه مورد آزمایش قیر باشد حداکثر طی 6 ساعت و برای نمونه های قطران ذغال سنگ حداکثر با صرف زمان 4 ساعت و 30 دقیقه آماده سازی نمونه ها باید انجام پذیرید. آزمونه را برای انتقال به حلقه با دقت گرم کرده تا روان شود. به یاد داشته باشید برای جلوگیری از بالا رفتن حرارت به صورت موضعی در یک نقطه از نمونه حتما به آرامی و به صورتی که حباب های هوا در نمونه مخلوط نشودن ماده را هم زده تا به طور یکنواخت گرم و روان شود.

برای ماده قیری حداکثر 2 ساعت و برای قطران های ذغال سنگ نهایتا 30 دقیقه گرم کردن نمونه باید به طول بیانجامد. همچنین حداکثر دمای لازم برای کردن نمونه های قیری 110 درجه سانتی گراد و برای نمونه های قطران ذغال سنگ 55 درجه سانتی گراد بیشتر از نقطه نرمی آن ها نباید حرارت داده شوند. با روان شدن نمونه پس از گرم کردن، آن را کمی بیشتر از حجم حلقه ها داخل حلقه ریخته و به مدت 30 دقیقه اجازه می دهیم نمونه قالب گیری شده در دمای محیط استراحت داشته باشد. شایان بیان بوده از مرحله قالب گیری نمونه تا پایان آزمون نباید بیش از 240 دقیقه طول بکشد. بعد از گذشت 30 دقیقه و با سرد شدن نمونه در دمای محیط با ابزار برش یا کاردک که حرارت دیده و کمی گرم شده اضافی نمونه ها از حلقه ها برداشته شود.

به طوریکه نمونه با حلقه ها هم سطح شده و یک سطح صاف داشته باشند. ست حلقه و گلوله یا همان رینگ اند بال شامل حلقه های پر شده از آزمونه، هادی‌های گلوله و دماسنج را در حمام قرار می دهیم. سپس حمام را با مایعی متناسب با دمای آزمون پر کرده و به گونه ای که ارتفاع مایع داخل حمام 105 میلی متر باشد. دو گلوله را به کمک ابزاری مانند پنس به آرامی ته حمام قرار داده تا با مجموعه همدما شود. همدما شدن گلوله ها حداقل 5 دقیقه زمان نیاز دارد. پس از همدما شدن ست حلقه و گلوله به کمک پنس گلوله‌ها را در هادی آن ها روی قرص قیرها که در حلقه ها قالب گیری شده اند قرار می دهیم.

حالا حمام را از زیر با نرخ 5 درجه سانتی گراد در دقیقه حرارت می دهیم. لحظه ای که قیر یا قطران ذغال سنگ دور گلوله با کف حمام (فاصله ای معادل 25 میلی متر) برخورد می کند دما را ثبت می کنیم. میانگین دمای ثبت شده برای دو گلوله را به عنوان نقطه نرمی قیر یا ماده قیری، بدون هیچ تصحیحی گزارش می کنیم. به خاطر داشته باشید اختلاف دمای ثبت شده برای هر گلوله نباید بیشتر از 1 درجه سانتی گراد با هم تفاوت داشته باشد.

روش انجام تست تعیین نقطه نرمی قیر و مواد قیری

دستگاه های آزمون تعیین نقطه نرمی قیر و مواد قیری

برای آزمون تعیین نقطه نرمی قیر و مواد قیری دستگاه های مختلفی با توجه به امکانات و قابلیت های مورد استفاده قرار می گیرند. گروه پارسیان تکنولوژی دستگاه های آزمون تست نرمی قیر را در دو مدل Eco و Pro طراحی و تولید کرده است. مدل Eco دارای هیتر 1000 وات با ولوم تغییر توان هیتر بوده که حداکثر دمای 300 درجه سانتی گراد را برای آزمون فراهم می آورد. در مدل Pro مانند مدل اقتصادی خود یعنی مدل Eco از بدنه فلزی با پوشش رنگ الکترواستاتیک کوره ای پوشش داده شده است.

برای گرم کردن حمام آزمون هم یک هیتر 1000 وات با سیستم کنترلر دیجیتال در نظر گرفته شده که از یک دماسنج ترموکوپل Type K بهره می برد. همچنین یک صفحه نمایش LCD از نوع TFT هم تمامی مراحل آزمایش را به صورت داده‌های عددی نمایش می دهد. سایز صفحه نمایش بکار رفته 7 اینچ است. به همراه دستگاه های تست نرمی قیر دفترچه راهنمای استفاده و کارت گارانتی هم عرضه می شود. همچنین به مشتریان محترم در محیط آزمایشگاه شرکت، کار با دستگاه آموزش داده شده و گواهینامه آموزشی هم اعطا می شود.