چسباننده‌های سیاه(قیر)
چسباننده‌های سیاه شامل مواد قیری و قطرانی هستند. قیر جسمی است به رنگ سیاه مایل به قهوه‌ای 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 می‌شود. قیر در روغنهای معدنی و حلالهایی مانند سولفور کربن، تترا کلرور کربن و تری کلروفنل حل می‌شود. امروزه دو نوع قیر معدنی و نفتی در ساختمان مصرف می‌شود. 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 برمی‌خیزد که از سرد کردن این گازها، قطران خام حاصل می‌شود. در اثر پالایش و تقطیر قطران خام، مواد فرار آن خارج شده و جسم جامد یا نیمه جامدی از آن به جا می‌ماند که زفت قطران نامیده می‌شود. ویژگیهای عمومی قابل توجه چسباننده‌های 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 چسباننده‌های 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 حلالها.
انواع چسباننده‌های سیاه به شرح زیر می‌باشند:
الف: قیرهای معدنی:
روغنهای نفت خامی که از زمین می‌جوشد، به مرور زمان و در برابر عوامل جوی، به آرامی و در گرمای کم می‌پرد و قیر آن به جا می‌ماند که به آن قیر معدنی گفته می‌شود. قیرهای معدنی خالص نیستند و بیشتر به همراه اجسام معدنی مانند خاک رس کلوئیدی، خاکستر آتشفشانی، گوگرد و بقایای گیاهی می‌باشند. برای پالایش قیرهای معدنی آنها را تا حدود ۱۶۰ درجه گرم کرده و صاف می‌کنند.
ب: قیرهای خالص:
قیرهای خالص از پالایش نفت خام به دست می‌آیند. در اثر حرارت دادن نفت خام، بنزین، حلالهای نفتی، نفت چراغ، نفت گاز و سایر روغنهای سبک آن در برجهای تقطیر پالایشگاه جدا شده و در گرمای بیش از حدود ۳۸۰ درجه (در فشار عادی) قیر آن به جا می‌ماند که به صورت جامد یا نیمه جامد است. چنانچه تقطیر در خلاء انجام شود، گرمای مذکور کاهش می‌یابد. نفت خام به انواع آسفالتیک، پارافینیک و آسفالتیک ـ پارافینیک تقسیم می‌شود. بیشتر نفتهای خام معادل ایران از نوع آسفالتیک ـ پارافینیک است. قیری که از نفت آسفالتیک به دست می‌آید برای کارهای راهسازی از همه مناسب‌تر است. با روشهای ویژه‌ای پارافین قیرهای پارافینیک را جدا کرده و در راهسازی به مصرف می‌رسانند.
در مقایسه قیرهای معدنی و قیرهای خالص، تفاوتهایی 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 قیر نفتی کمتر از قیر معدنی است.
ـ پارافین قیر معدنی کمتر از قیرهای خالص است.
قیرهای خالص، با درجه نفوذشان نامگذاری شده‌اند، قیرهای خالص، با درجه نفوذ ۲۰/۱۰،۳۰/۲۰،۴۰/۳۰،۵۰/۴۰ و ۷۰/۶۰ را با دمیدن هوا در قیرهای نرم‌تر، و قیرهای خالص ۵۰/۴۰ ،۷۰/۶۰ ، ۱۰۰/۸۰ ،۱۲۰/۱۰۰ ،۱۵۰/۱۳۰ ، ۲۲۰/۱۸۰،۲۵۰/۲۰۰ و ۳۲۰/۲۸۰ را از راه تقطیر نفت خام در خلأ می‌سازند. در ایران قیرهای ۵۰/۴۰، ۷۰/۶۰ و ۱۰۰/۸۰ بیشتر در راهسازی و قیر ۷۰/۶۰ در آب‌بندی بام در نواحی معتدل به مصرف می‌رسد.
ج:قیر دمیده یا قیر اکسیده:
قیر دمیده یا قیر اکسیده از دمیدن هوای داغ ۲۰۰-۳۰۰ درجه به قیر خالص در مراحل نهایی پالایش یا قیر خالص حل شده در روغنهای معدنی به دست می‌آید. در اثر دمش هوا اتمهای هیدروژن ملکولهای قیر با اکسیژن هوا ترکیب شده و در نتیجه این واکنش، آب و هیدروکربورهای سنگین‌تر به وجود می‌آید (پلیمریزاسیون). با دمیدن هوا به قیر، روغنهای آن نمی‌پرد و در سرما هم خاصیت انگمی خود را از دست نمی‌دهد. قیر دمیده دارای درجه نفوذ کمتر و درجه نرمی بیشتری از قیر خالص اولیه است و حساسیت آن نسبت به تغییر درجه حرارت، کمتر می‌باشد. چسبندگی قیر دمیده در گرمای زیاد نیز بیش از قیر خالص اکسید نشده است. ویژگیهای قیر دمیده نزدیک به قیر معدنی است. قیر دمیده برای ساختن لایه‌های آب‌بندی پیش‌ساخته (مقوا و شمع قیری) اندودهای آب‌بندی، رنگهای ضد آب، اندودن لوله و مانند اینها مصرف می‌شود. پر کردن درزها و ترکهای رویه‌های بتنی و فضای خالی زیر آنها نیز با قیر اکسیده انجام می‌شود. در پالایشگاههای ایران دو نوع قیر اکسیده ۸۰/۲۵ R و ۹۰/۱۵ R ساخته می‌شود که اعداد ۲۵ و ۱۵ درجه نفوذ و ۸۰ و ۹۰ درجه نرمی آنها است. با افزودن کاتالیزورهای ویژه در حین تولید قیر دمیده، می‌توان قیر اکسیده‌ای ساخت که حالت خمیری آنها در سرما حفظ شود. از این نوع قیر که تا اندازه‌ای شبیه لاستیک است، برای پوشش کف کانالها استفاده می‌شود.
د:قیرهای محلول یا پس بریده:
قیرهای محلول از حل کردن قیر خالص در روغنهای معدنی به دست می‌آید. 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 آبکی‌تر است. مقدار حلال حداقل (۱۰%) وزن قیر محلول می‌باشد.
روغن راه نوعی قیر محلول است که از حل کردن قیر خالص در روغنهای سنگین مانند نفت کوره ساخته می‌شود. قیرهای محلول آبکی را به صورت سرد و قیرهای سفت را با کمی گرم کردن به مصرف می‌رسانند. در صورت گرم کردن، درجه گرمای قیرهای محلول باید کمتر از درجه اشتعال حلال آنها باشد. قیرهای محلول را در ساختن رویه‌های سیاه راه در هوای سرد و خشک، اندود آب‌بندی و اندودهای سطحی و نفوذی راه به مصرف می‌رسانند.
قیرهای محلول را، بسته به زمان گرفتنشان، گروه‌بندی و به شرح زیر نامگذاری کرده‌اند:
ـ قیرهای محلول زودگیر که از حل کردن قیر خالص در بنزین ساخته می‌شود.
ـ قیرهای محلول کندگیر که از حل کردن قیر خالص در نفت چراغ به دست می‌آیند.
ـ قیرهای محلول دیرگیر که از حل کردن قیر خالص در نفت گاز یا نفت کوره حاصل می‌شود.
روغن راه نوعی قیر محلول دیرگیر است. هر یک از این انواع، بسته به مقدار حلالشان، دسته‌بندی می‌شوند: قیرهای زودگیر از Rco تا Rc5 ، قیرهای کندگیر از Mco تا Mc5 و قیرهای دیرگیر از Sco تا Sc6 ، امروزه تقسیم‌بندی نوینی جانشین تقسیم‌بندی فوق شده است که بستگی به کندروانی (ویسکوزیته) کینماتیکی قیر دارد.
هـ: امولسیونهای قیر:
امولسیون قیر مخلوطی از دانه‌های خیلی ریز (یا گلبول) قیر و آب به رنگ قهوه‌ای است که ریزی دانه‌های قیر، حدود ۱ تا ۱۰ میکرون می‌باشد، برای جلوگیری از چسبیدن گلبولهای قیر به یکدیگر آنها را با ماده‌ای به نام امولگاتر اندود کرده‌اند. بسته به نوع امولگاتر، امولسیونها را به کاتیونی، آنیونی و کلوئیدی تقسیم کرده‌اند. از نظر پایداری، امولسیونها به سه دسته، زودشکن، کندشکن و دیرشکن گروه‌بندی شده‌اند. امولسیونهای قیر در آغاز برای اندود کردن سنگدانه‌های سرد و تر ساخته شدند، ولی امروزه آنها را برای اندود کردن سنگدانه‌های تر یا خشک، پایدار کردن خاک و ساختن شفته و خشت قیری، اندود کردن ماسه‌های ریزدانه و جلوگیری از روان شدن ماسه‌های روان در هر آب و هوایی به مصرف می‌رسانند و از آنها در ساختن پی و رویه راه نیز استفاده می‌شود.
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 برمی‌خیزد، از سرد کردن این گازها قطران خام به دست می‌آید. در اثر پالایش و تقطیر قطران خام، مواد فرار آن خارج شده و جسم جامد یا نیمه‌جامدی از آن به جا می‌ماند که زفت قطران نامیده می‌شود. معمول‌ترین قطرانی که در ساختمان و راهسازی مصرف دارد، قطران زغال سنگ و زفت آن است. قطران زغال سنگ در کارخانه‌های کک‌سازی و گازسازی به تفاوت در دمای ۶۰۰ تا ۱۲۰۰ درجه ساخته می‌شود.
