میزان نفوذ، معیاری برای طبقهبندی قیر بر اساس درجه سختی و قوام آن است که با انجام آزمایش استاندارد نفوذ (Penetration Test) تعیین میشود.
از آنجا که قیر مادهای نیمهجامد و حساس به دما است، این آزمایش روشی ساده و تکرارپذیر برای اندازهگیری میزان "سختی" یا "نرمی" یک نمونه قیر ارائه میدهد. ویژگیای که مستقیماً بر نحوه عملکرد آن پس از اختلاط در آسفالت و اجرا روی جاده تأثیر میگذارد.
آزمایش نفوذ
در این آزمایش، یک سوزن استاندارد (به وزن ۱۰۰ گرم) روی سطح نمونه قیر که در دمای ۲۵ درجه سانتیگراد نگهداری میشود قرار داده میشود و میزان فرورفتن سوزن در نمونه طی دقیقاً ۵ ثانیه اندازهگیری میگردد.
عمق نفوذ بهدستآمده بر حسب دهم میلیمتر بیان میشود. به این معنا که اگر سوزن به میزان ۶.۵ میلیمتر فرو رود، مقدار نفوذ ثبتشده ۶۵ خواهد بود.
| نوع آزمایش | واحد اندازه گیری | شیوه | 30-40 | 40-50 | 60-70 | 85-100 | 100-120 | 200-300 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| وزن مخصوص در دمای 25 °C | g/cm³ | ASTM D70 | 1.01-1.06 | 1/01-1/06 | 1/01-1/06 | 1/01-1/05 | 1/01-1/04 | 0.99-1/04 |
| نفوذپذیری در دمای 25 °C (5 ثانیه) | mm/10 | ASTM D5 | 30-40 | 40-50 | 60-70 | 85-100 | 100-120 | 200-300 |
| نقطه نرم شوندگی | °C | ASTM D-36 | 55-63 | 52-60 | 49-56 | 45-52 | 42-49 | حداقل 32 |
| کشش پذیری در دمای 25 °C | cm | ASTM D-113 | حداقل 100 | حداقل 100 | حداقل 100 | حداقل 100 | حداقل 100 | حداقل 100 |
| نقطه اشتعال | °C | ASTM D-92 | حداقل 250 | حداقل 250 | حداقل 250 | حداقل 230 | حداقل 250 | حداقل 177 |
| حلالیت در تری کلورواتیلن | wt% | ASTM D-2042 | حداقل 99.5 | حداقل 99.5 | حداقل 99.5 | حداقل 99.5 | حداقل 99.5 | حداقل 99.0 |
| آزمایش لکه قیر | - | A.A.S.H.T.T 102 | منفی | منفی | منفی | منفی | منفی | منفی |
| افت نفوذپذیری بعد از حرارت | % | ASTM-D5&D6 | حداکثر 20 | حداکثر 20 | حداکثر 20 | حداکثر 20 | حداکثر 20 | حداکثر 37 |
| افت وزنی بر اثر حرارت | wt% | ASTM-D6 | حداکثر 0/2 | حداکثر 0/2 | حداکثر 0/2 | حداکثر 0/2 | حداکثر 0/2 | حداکثر 1 |
نحوه نامگذاری
درجه نفوذ قیر با یک بازه عددی مشخص میشود (مانند ۵۰/۴۰، ۷۰/۶۰، ۱۰۰/۸۰، ۱۰۰/۸۵) ، که در آن دو عدد نشاندهنده حداقل و حداکثر مقدار نفوذ قابلقبول بر حسب دهم میلیمتر تحت شرایط استاندارد آزمایش هستند.
برای مثال:
- قیر ۷۰/۶۰ — یعنی سوزن بین ۶۰ تا ۷۰ دهم میلیمتر (۶.۰ تا ۷.۰ میلیمتر) در دمای ۲۵ درجه سانتیگراد نفوذ میکند.
- قیر ۵۰/۴۰ سختتر است — سوزن تنها ۴۰ تا ۵۰ دهم میلیمتر نفوذ میکند.
درجههای نفوذ قیر تقریباً از 5۰/۴۰ (بسیار سخت) تا 200/180 (بسیار نرم) را در بر میگیرند که محدودهای است که معمولاً در آسفالتکاری، پوشش سقف و کاربردهای صنعتی استفاده میشود.
چرا انتخاب براساس اقلیم اهمیت دارد؟
عمق نفوذ قیر بهصورت تجربی(و هرچند تقریبی) با نحوه عملکرد محصول نهایی ارتباط دارد. این موضوع باعث میشود درجهبندی نفوذ ارتباط مستقیمی با طراحی جاده داشته باشد:
- قیر با نفوذ بالا (نرم)، مانند 100/85، در دماهای پایین انعطافپذیرتر باقی میماند و در برابر ترکخوردگی حرارتی که ممکن است در اقلیمهای سرد رخ دهد، مقاومتر است.
- قیر با نفوذ پایین (سخت)، مانند 50/40، در برابر تغییر شکل و شیارافتادگی (rutting) ناشی از بارهای ترافیکی سنگین و دماهای بالای روسازی مقاوم است و برای اقلیمهای گرم مناسب میباشد.
به همین دلیل است که تأمینکنندگان، معمولاً طیف وسیعی از قیر با درجههای نفوذ مختلف را ارائه میدهند و انتخاب قیر با درجه نفوذ مناسب تا حد زیادی به محدوده دمای منطقهای که راه سازی در آن انجام میشود بستگی دارد.