آسفالت رنگی
آسفالت رنگی
قیر رنگی
قیر رنگی به علت استفاده از پلیمر، خاصیت بهتری نسبت به قیرهای سیاه معمولی دارد. به طوری که در مقابل گرما و سرما مقاومت بیشتری داشته و در نتیجه باعث بهبود عملکرد لایه آسفالته می‌شود.
امروزه در بسیاری از کشورها بخش‌های مختلف بزرگراه‌ها را با آسفالت‌های رنگی مشخص می‌کنند و به جای رنگ‌آمیزی از چنین قیرهایی که حاوی رنگدانه‌های مختلف معدنی از جمله دی اکسید تیتانیوم هستند، استفاده می‌شود.
قیر رنگی از اختلاط قیر با رنگدانه‌ها به دست می‌آید. این رنگدانه‌ها به دو دسته آلی و غیرآلی تقسیم می‌شوند. رنگدانه‌های غیرآلی مانند اکسید آهن، اکسید کروم، دی اکسید تیتانیوم و رنگدانه‌های مخلوط (مثل کبالت آبی) برای رنگی کردن مخلوط‌های قیری مناسبند. این رنگدانه‌ها در هر شرایط آب و هوایی پایدار هستند اما رنگدانه‌های آلی که از حشرات و گیاهان استخراج می‌شوند، در برابر حرارت و شرایط آب و هوایی ناپایدار، گران قیمت و برای اختلاط با قیر نامناسبند.
مهمترین نوع رنگدانه‌های آلی، آزوپیگمان (azo pigment) نامیده می‌شوند که از هیدروکربن‌های آروماتیک تشکیل شده‌اند. اکسید آهن از متداول‌ترین رنگدانه‌های غیرآلی است و به دو نوع طبیعی و سنتزی تقسیم می‌شود. نوع طبیعی آن در محدوده رنگ زرد، قرمز قهوه‌ای روشن، قهوه‌ای متمایل به سبز و قهوه‌ای پررنگ و نوع سنتزی آن در محدوده رنگ‌های زرد و قرمز تا سیاه و قهوه‌ای وجود دارند.
قیر به کار رفته نیز نقش مهمی در تولید مخلوط رنگی دارد و بیشتر اوقات اکسید آهن قرمز و اکسید کروم سبز برای آن استفاده می‌شود. رنگ‌های شفاف و روشن را فقط می‌توان در بیندرهای بی‌رنگ (Pale colorless binder) به کار برد. این بیندرها فاقد آسفالتن و دارای رنگ پذیری بالایی هستند. اصولاً با این بیندرها می‌توان رنگ‌های متنوع تری با استفاده از اکسید آهن زرد، قهوه‌ای و سیاه و اکسید کروم سبز به دست آورد. البته به شرطی که مقاومت حرارتی مناسبی داشته باشند. در دماهای بالای ۱۸۰ درجه سانتی‌گراد، اکسید آهن زرد و سیاه تبدیل به اکسید آهن قرمز می‌شوند. باید توجه داشت که دمای اختلاط معمولاً بیش از ۱۸۰ درجه سانتی‌گراد است. همچنین از محصولات فریت روی با مقاومت بالای حرارتی برای رنگ زرد و مخلوط منگنز و اکسیدهای آهن برای رنگ‌های قهوه‌ای و خاکستری استفاده می‌شود.
مقاومت حرارتی رنگدانه‌هایی مانند اکسید آهن قرمز، اکسید کروم سبز و دی اکسید تیتانیوم برای تولید مخلوط آسفالت رنگی در مصارف راهسازی مناسب است. دی اکسید تیتانیوم یکی از متداول‌ترین پیگمان‌های غیرآلی با ضریب شکست بالاست که تولید رنگ سفید می‌نماید و رنگدانه‌های آن از نظر مورفولوژی به دو شکل آناتاز(anatase) و رتایل (rutile) هستند. در کل، اکسید آهن قرمز برای مخلوط‌های قیری مناسب‌ترین رنگدانه‌ها هستند اما با قیرهای بدون آسفالتن، محدوده وسیع‌تری از رنگ‌ها شامل زرد تا آبی قابل حصول است.
خصوصیات فیزیکی رنگدانه‌ها
رنگدانه‌ها از نظر فیزیکی به چهار شکل زیر وجود دارند.
- فشرده (compact)
- پودری (powder)
- گرانول (granules)
- دوغاب (slurry)
اندازه ذرات در نوع فشرده در بهترین حالت بین ۰/۰۰۰۱ تا ۰/۰۰۱ میلی‌متر است. برای تهیه این نوع رنگدانه، ذرات ریز رنگدانه در یک بیندر سازگار با قیر (مانند ملات سیمان) مخلوط می‌شوند تا به هم چسبیده و به صورت کره‌های کوچک فشرده روان درآیند. این بیندر مقدار فشردگی رنگدانه‌ها را کنترل می‌نماید تا اطمینان حاصل شود که در طول حمل ونقل و ذخیره‌سازی نیز پایدار بمانند و در حین حال به راحتی در مخلوط آسفالتی بشکنند.
رنگدانه های پودری ذرات بسیار ریزی هستند که به راحتی روان نمی‌شوند. این بدین معناست که هنگام تخلیه سیلوهای ذخیره باید از یک وسیله مکانیکی مانند لرزاننده استفاده کرد. اما رنگدانه‌های فشرده چون به راحتی روان می‌شوند، می‌توان آنها را به آسانی در سیلوها ذخیره و تخلیه کرد، گرد و غبار نیز ایجاد نمی‌کنند. یکی دیگر از امتیازات رنگدانه‌های فشرده آن است که دانسیته بالک بیشتری نسبت به نوع پودری دارند که باعث می‌شود هنگام ذخیره‌سازی جای کمتری اشغال نمایند.
مقدار رنگدانه‌های مصرفی
برای قیر معمولی سیاهرنگ، افزودن حدود ۳-۴% رنگدانه اکسید آهن سنتزی قرمز با قدرت رنگ دهندگی بالا نسبت به کل مخلوط کافی است. افزایش مقدار رنگدانه اثر کمی در ازدیاد شدت رنگ دارد اما اگر قدرت رنگ دهندگی رنگدانه‌ها کمتر باشد این درصد بیشتر می‌شود. برای سایر رنگدانه‌ها مانند اکسید کروم سبز که برای تغییر رنگ طبیعی قیر سیاه خیلی مناسب نیستند، این درصد به هیچ وجه کافی نیست. همچنین رنگ‌هایی به غیر از قرمز را به راحتی نمی‌توان در قیرهای سیاهرنگ بوجود آورد و لازم است از سنگدانه‌های رنگی در تولید مخلوط آسفالتی استفاده شود.
قیرهای بی‌رنگ فقط در برخی از کشورها وجود دارند. از معایب آنها قیمت بالا و مقاومت کم آنها در برابر تغییرات آب و هوایی است. اما هنگام کار با آنها می‌توان محصولات رنگی بیشتری را به‌راحتی و با بکار بردن حدود ۱-۲% رنگدانه تولید کرد.
آسفالت رنگی
۷۵ درصد مواد اصلی این نوع آسفالت را که پس از چهار سال تحقیق تهیه شده ترکیبات پلیمری تشکیل می‌دهند. این آسفالت که در رنگ‌های متنوع قابل تولید است در برابر اشعه ماورای بنفش مقاوم بوده و رنگ آن در مقابل خورشید و هوای سرد و گرم تغییر نمی‌کند. از مهمترین ویژگی این آسفالت سرد قابل بازیافت بودن آن است و می‌توان افزود ۵۰ درصد مواد اولیه این آسفالت قابل بازیافت است که از آلودگی محیط زیست جلوگیری می‌کند. همچنین سه برابر آسفالت‌های امروزی استقامت داشته و باعث ایجاد ترک در جاده‌ها نمی‌شود. هزینه تولید این آسفالت نسبت به آسفالت‌های معمولی بسیار مقرون به صرفه است و این آسفالت توسط وزارت راه تایید شده است اما عدم حمایت و استقبال مناسب از سوی برخی مسئولان تولید این محصول را با مشکلاتی مواجه کرده است.
رنگدانه‌های رنگی
رنگدانه‌های معدنی مانند اکسید آهن قرمز، اکسید کروم یا رنگدانه‌ها با فاز مخلوط شده برای رنگ آمیزی مخلوط‌های قیری ایده‌ال هستند. مخلوط قیری استاندارد سیاه با استفاده از رنگدانه‌های قرمز اکسید آهن پایدار در برابر حرارت با ثبات رنگی بالا، رنگی می‌شوند. جایگزین‌هایی برای رنگ‌های قرمز با استفاده از اکسید کروم سبز یا اکسید آهن زرد که در برابر حرارت پایدار است، وجود دارد.
با استفاده از مخلوط‌های قیری ویژه با رنگ روشن، طیف رنگی می‌تواند شامل سطوح سفید نیز بشود. اکثر تولید کنندگان امروزه این نوع رنگ‌های مخلوط قیری را عرضه می‌کنند. علاوه بر رنگدانه‌هایی که تقریباً ذکر شد، اکسید آهن زرد، قهوه‌ای یا سیاه نیز می‌توانند با مخلوط قیری روشن استفاده بشوند. محدودیت‌های معین در مورد ثبات حرارتی، باید در دمای اختلاط بالاتر از ۱۸۰ ـ ۱۶۰ مشاهده شود که در تولید آسفالت چسبنده روی می‌دهد.
روش‌های تولید آسفالت رنگی
افزودن رنگدانه‌ها به مخلوط آسفالتی در طول فرآیند تولید آسفالت
این فرآیند به دو صورت ناپیوسته و پیوسته انجام می‌شود.
در واحد ناپیوسته، رنگدانه‌ها را می‌توان به صورت دستی از طریق شوت‌های معمولی مستقیماً به مخلوط اضافه کرد. معمولاً رنگدانه‌ها در بسته‌بندی‌های پلی‌اتیلن ریخته می‌شوند که نیازی به خالی کردن این بسته‌ها نیست چون پلی‌اتیلن در ۱۴۰-۱۳۰ درجه سانتی‌گراد کاملاً حل می‌شوند. از مزایای این روش آن است که هیچ گونه گردوغباری ایجاد نمی‌شود و عمل اختلاط در زمان کوتاهی در حدود ۹۰-۶۰ ثانیه انجام می‌گیرد. برای جلوگیری از لخته شدن رنگدانه‌ها باید آنها را قبل از قیر اضافه کرد و حدود ۱۵-۱۰ ثانیه با سنگدانه‌ها مخلوط نمود.
در واحدهای پیوسته که نمی‌توان با روش دستی رنگدانه‌ها را اضافه کرد لازم است کارخانه، مجهز به یک واحد اندازه‌گیری رنگدانه‌ها باشد. اما در کل، واحد تولید آسفالت رنگی به جز همزن نیازی به تجهیزات خاص دیگری ندارد.
با استفاده از فناوری روز آسفالت‌هایی به رنگ قرمز سبز و سایر رنگ‌های کارآمد در بعد ترافیکی تولید خواهد شد.
یک روش عمده برای تهیه آسفالت رنگی و در نتیجه سطوح رنگی استفاده از بایندرهای رنگی است. عمده آسفالت رنگی بوسیله اضافه کردن پیگمنت در هنگام اختلاط آسفالت تهیه می شود و بیشتر از پیگمنت اکسید آهن استفاده می کنند. معمولاً از آسفالت رنگ شده باکیفیت استفاده می کنند تا مطمئن شوند سطح رویی مواد هنگامی که در معرض ترافیک قرار می‌گیرد خصوصیات رنگ خود را حفظ کند. ضعف اصلی مخلوط آسفالت رنگی که با استفاده از قیرهای معمولی تهیه می شود به شرح زیر است.
- تنها رنگی که می‌توان به دست آورد رنگ قرمز است.
- مقدار اکسید آهن مورد نیاز برای دست یابی به این رنگ زیاد است و در نتیجه قیمت تمام شده محصول افزایش می‌یابد.
برای تهیه آسفالت با رنگ‌هایی به غیر از قرمز، قیرهای اصلاح شده پلیمری معرفی شده‌اند. در این نوع قیرهای سنتزی به دلیل عدم حضور آسفالتن می‌توان از پیگمنت‌های مختلف برای به دست آوردن انواع رنگ‌ها استفاده کرد. خواص رئولوژیک و مکانیکی این بایندرهای سنتز شده با قیرهای معمولی یکی است با این تفاوت که دمای تجهیزات ویسکوز درجه حرارت بالا این بایندرها ۱۵ درجه سانتی گراد کمتر از قیر نفوذی مربوطه است. آسفالت‌های تهیه شده بوسیله این بایندر برای رنگی شدن به یک تا دو درصد پیگمنت نیاز دارند در صورتی که برای تهیه آسفالت قرمزرنگ با قیرهای معمولی به بیش از ۵ درصد پیگمنت نیاز است.
کاربردهای آسفالت رنگی
- معمولاً از آسفالت قرمز به عنوان سنگ فرش و لایه محافظ روی غشاهای ضد آب پل‌ها استفاده می‌شود. وقتی کف پل‌ها تعمیر می‌شود پیمانکاران فقط سطح را که همان آسفالت رنگی است تعویض می‌کنند و به این طریق مواد ضد آب و گران قیمت که در پل‌ها استفاده شده از بین نمی‌روند.
- از آسفالت رنگی بارنگ روشن می‌توان برای روکش جاده در داخل تونل‌ها استفاده کرد، درنتیجه راننده به خوبی متوجه جاده خواهد بود و در هزینه‌های روشنایی تونل صرفه جویی می‌شود.
- می‌توان از این ماده برای مشخص کردن ایستگاه‌های اتوبوس و تاکسی استفاده کرد.
- از آسفالت‌های رنگی می‌توان در مکان‌های تفریحی برای افزایش جذابیت بصری استفاده کرد.
