مستحلب القير (Bitumen Emulsion) | قير بارد جاهز لأعمال الطرق الحديثة

الوصف العام لمستحلب القير (Bitumen Emulsion)

يُعتبر القير من أقدم المواد الثرموبلاستيكية المعروفة المستخدمة حتى اليوم. وتكمن فائدته الأساسية في خاصيته الثرموبلاستيكية البسيطة؛ حيث يكون سائلاً رقيقاً عند درجات الحرارة العالية، ويتحول إلى مادة شبه صلبة عند درجة حرارة الجو.

درجة الحرارة واللزوجة

في معظم التطبيقات، يُستخدم القير في نطاق درجة حرارة من 140 إلى 230 درجة مئوية، بلزوجة تقارب 200 سنتي ستوك (20 باسكال·ثانية). هذا النطاق يتيح تدفقاً سريعاً للقير من لحظة توصيله إلى الاستخدام النهائي دون الحاجة لإعادة التسخين.

القيود في التطبيق

هناك قيود تتعلق بسُمك طبقة الطلاء التي يمكن تحقيقها باستخدام تقنيات القير الساخن. في بعض الحالات، من الضروري استخدام القير عند درجة حرارة أو لزوجة أقل بسبب متطلبات المعالجة، تقنيات التطبيق، السلامة، أو العوامل البيئية.

طرق تعديل القير

الأساليب الأساسية لتعديل خواص القير هي:

• الاستحلاب بالماء
• التخفيف بالمذيبات الهيدروكربونية

تتيح هذه الطرق استخدام القير في التطبيقات الباردة، حتى درجة 80°C في حالة المستحلبات، أو حتى 150°C للقير المقطوع، حسب نوع المذيب والتركيبة.

بنية مستحلب القير

مستحلب القير هو نظام غير متجانس ثنائي الطور يتكون من سائلين غير قابلين للامتزاج: القير والماء، يتم تثبيتهما بمركب ثالث يُعرف بالمستحلب (السابون). هذه البنية تُحسن من قابلية الاستخدام في ظروف متنوعة.

أنواع مستحلبات القير

• المستحلبات الكاتيونية (Cationic)
• المستحلبات الأنيونية (Anionic)
• المستحلبات غير الأيونية (Nonionic)

يختلف كل نوع في تفاعله مع الركام حسب الشحنة الكهربائية.

طريقة إنتاج مستحلب القير

تم تطوير مستحلبات القير منذ عام 1900، وازداد استخدامها بشكل ملحوظ لتُشكل حالياً نحو 20% من استهلاك القير العالمي. يتم إنتاجها في مصانع خاصة بواسطة معدات تشتت القير داخل الماء وتضيف عوامل فعالة سطحياً لتحقيق الاستقرار.

عملية التصنيع

مستحلب القير هو مستحلب من نوع زيت في ماء (O/W)، حيث يتم تشتيت جسيمات القير في الماء وتثبيتها بوساطة عوامل سطحية. وتُستخدم غالباً في الطبقات اللاصقة، الطلاء التحضيري، أو المعالجة بالحصى.

التركيب الكيميائي

يتكون مستحلب القير بشكل أساسي من الماء والقير، بنسبة قير تتراوح بين 55% إلى 75%، إضافة إلى 0.1% إلى 2% من المستحلب (السابون). وقد يتم تضمين إضافات أخرى بكميات قليلة حسب الحاجة.

تصنيف مستحلبات القير حسب سرعة التصلب

• سريع التصلب (Rapid-Setting – RS)
• متوسط التصلب (Medium-Setting – MS)
• بطيء التصلب (Slow-Setting – SS)
• تصلب سريع جداً (Quick-Setting & Micro-Surfacing)

يُحدد هذا التصنيف سرعة انكسار المستحلب وتفاعله مع السطح.

عوامل الاستقرار

• نوع وكمية المستحلب
• معدل تبخر الماء
• نسبة القير
• حجم جسيمات القير
• القوى الميكانيكية أثناء الخلط والتطبيق

تصنيفات وقت التصلب

عند تطبيق مستحلب القير على الركام، يبدأ الماء بالتبخر، ويترسب القير على سطح الركام كعامل رابطة. بناءً على سرعة هذه العملية، يتم تصنيف المستحلب إلى:

• سريع التصلب (RS)
• متوسط التصلب (MS)
• بطيء التصلب (SS)

التسمية والتعديلات

• RS = تصلب سريع
• SS = تصلب بطيء
• QS = تصلب فوري
• MS = تصلب متوسط
• HFRS = نوع عائم عالي السرعة
• C = مستحلب كاتيوني
• AE = مستحلب أنيوني

تعديلات البوليمر

• تحسينات باستخدام SBS وSBR لزيادة المرونة ومقاومة التآكل
• تحسين العمر التشغيلي واحتجاز الحصى المبكر

تُسهم هذه التعديلات في تعزيز الأداء العام لمستحلب القير في مختلف التطبيقات.

تصنيف مستحلبات القير حسب الشحنة ووقت التصلب