أنواع البيتومين واستخداماته المختلفة
البيتومين، المعروف أيضًا باسم الزفت الرابط، هو مادة لزجة وشبه صلبة وداكنة اللون، وهو أحد المنتجات البترولية الأساسية. يتم استخدامه بشكل أساسي في إنشاء الطرق، والأسطح، وتطبيقات العزل. يتم الحصول على هذه المادة الهامة كبقايا أثناء التقطير التجزيئي للنفط الخام، عادة بعد استخلاص المكونات الأخف مثل البنزين والكيروسين وزيت أساس و الديزل. إن فهم أنواع البيتومين المختلفة وخصائصها المحددة أمر بالغ الأهمية لاختيار أفضل أنواع البيتومين لأي مشروع بناء.
أنواع البيتومين ودرجاته
يتم تصنيف البيتومين بناءً على طريقة إنتاجه وخصائصه الفيزيائية والغرض من استخدامه. الأنواع الرئيسية تشمل:
-
بيتومين رصف الطرق (بيتومين الأسمنت): هذا هو النوع الأكثر شيوعًا، ويُستخدم كمادة رابطة أساسية في طبقات الإسفلت المرنة للطرق. يُستخدم البيتومين لالخلط مع الركام لإنتاج الإسفلت الساخن (HMA).
-
البيتومين المؤكسد (المنفوخ): يُعرف أيضًا بالبيتومين الصناعي.
-
البيتومين المستحلب (Emulsion Bitumen): خليط من قطرات البيتومين الدقيقة المشتتة في الماء.
-
البيتومين المخفف (Cutback Bitumen): بيتومين مذاب في مذيب لتقليل لزوجته.
-
البيتومين الطبيعي (Natural Bitumen): يوجد في رواسب طبيعية.
البيتومين المؤكسد (المنفوخ) وأنظمة التصنيف
يتم إنتاج البيتومين المؤكسد (المنفوخ) عن طريق نفخ الهواء عبر بقايا المنتجات البترولية الساخنة، مما يغير تركيبته الكيميائية. تزيد هذه العملية من نقطة التليين وتقلل من قيمة الاختراق، مما يجعله أكثر صلابة وأقل تأثراً بتغيرات درجة الحرارة. يُستخدم البيتومين لالتطبيقات الصناعية التي تتطلب نقطة تليين أعلى، مثل العزل المائي للأسطح.
درجات اللزوجة (VG)
تصنف درجات اللزوجة البيتومين بناءً على لزوجته المطلقة عند 60 درجة مئوية ويُستخدم هذا النظام عادة لبيتومين الرصف. يُستخدم البيتومين لإنشاء الطرق، وتُختار الدرجات المحددة بناءً على المناخ وحركة المرور:
| الدرجة | اللزوجة عند 60∘C (بواز) | التطبيق النموذجي |
| VG 10 | 800 إلى 1200 | حركة مرور خفيفة/مناخ بارد. |
| VG 30 | 2400 إلى 3600 | حركة مرور كثيفة/مناخ حار. يُستخدم البيتومين لـالأرصفة عالية الإجهاد. |
تصنيف الأداء (PG)
يُصنف بيتومين تصنيف الأداء (PG) بناءً على نطاق درجة الحرارة الذي يحافظ فيه على أداء فعال، مما يقلل من التلف مثل التخدد والتشقق الحراري.
-
PG 46-28: يتحمل درجة حرارة رصف عالية تبلغ 46 ∘C ودرجة حرارة رصف منخفضة تبلغ -28∘C. مناسب للمناطق المعتدلة إلى الباردة.
-
PG 46-22: مناسب للمناطق المعتدلة حيث لا تقل أدنى درجة حرارة عن –22∘C.
البيتومين من المجموعة C
يتم تصنيف القار (البيتومين) من المجموعة C، المعروف أيضاً باسم قير الاختراق، بناءً على درجة الاختراق (الصلابة) عند درجة حرارة 25 درجة مئوية: C170، C240، C320، C450، C600. كلما زاد العدد، كان القار أكثر ليونة.
يُستخدم القار في تحضير الأسفلت لمناطق درجات الحرارة المختلفة؛ فالدرجات الأكثر ليونة تكون أكثر ملاءمة للمناطق الأكثر برودة.
البيتومين المستحلب والمخفف
البيتومين المستحلب (Emulsion Bitumen)
البيتومين المستحلب هو بديل صديق للبيئة يتم إنتاجه عن طريق تشتيت البيتومين في الماء بمساعدة عامل استحلاب. يسمح بالتطبيق في درجات حرارة منخفضة.
-
البيتومين المستحلب الكاتيوني (QS, MS, SS): قطراته موجبة الشحنة وهي الأكثر شيوعًا. يُستخدم البيتومين لطبقات اللصق (SS-1) والعزل (MS, QS).
-
البيتومين المستحلب الأنيوني (QS, MS, SS): قطراته سالبة الشحنة.
البيتومين المخفف (Cutback Bitumen)
يتم إنشاء البيتومين المخفف (محلول) عن طريق مزج البيتومين بمذيب متطاير مشتق من المنتجات البترولية مثل النافثا أو الكيروسين. يُستخدم البيتومين لطبقات الأساس وعمليات العزل في المناطق النائية.
-
علاج سريع (RC): يستخدم البنزين أو النافثا (شديد التطاير).
-
علاج متوسط (MC): يستخدم الكيروسين (متوسط التطاير).
-
علاج بطيء (SC): يستخدم زيت أساس الديزل أو زيت التشحيم (منخفض التطاير).
البيتومين الطبيعي مقابل البيتومين النفطي
يختلف البيتومين الطبيعي عن البيتومين النفطي (المشتق من البترول) في المصدر والتركيب. يتم استخراج البيتومين الطبيعي مباشرة من رواسب جيولوجية، في حين أن البيتومين النفطي هو نتاج عملية إنتاج البيتومين في مصافي النفط. يُستخدم البيتومين لأغراض تاريخية ومتخصصة عند استخدام البيتومين الطبيعي.
استخدامات البيتومين والأنواع الأكثر شيوعًا
إن تعدد استخدامات البيتومين يجعله لا غنى عنه في البناء. يُستخدم البيتومين لمجموعة واسعة من التطبيقات:
-
إنشاء الطرق والرصف (الإسفلت): يتم استهلاك الغالبية العظمى من بيتومين الرصف هنا. VG 30 و VG 40 هما الأكثر شيوعًا في الإسفلت الساخن للطرق ذات الأحمال الثقيلة والمناخات الحارة.
-
الأسطح: البيتومين المؤكسد يُستخدم لأغشية العزل المائي وألواح الأسقف.
-
العزل المائي: يُستخدم البيتومين لالطلاءات الواقية، وطلاء الأنابيب، وحواجز الرطوبة.
مشاكل البيتومين رديء الجودة
يؤدي استخدام مشاكل البيتومين رديء الجودة إلى فشل كبير في البنية التحتية، بما في ذلك:
-
التخدد المبكر: تشوه دائم تحت أحمال المرور.
-
التشقق: تشقق حراري أو إجهادي.
-
التجريد: فقدان الالتصاق بين البيتومين والركام.
البدائل المناسبة للبيتومين
| البديل | المزايا | العيوب |
| البيتومين المعدل بالبوليمر (PMB) | زيادة المرونة، تقليل التخدد. | تكلفة أعلى، تعقيد في عملية إنتاج البيتومين. |
| الروابط الحيوية | متجددة، بصمة كربونية أقل. | خصائص متغيرة، أداء محدود على المدى الطويل. |
| رصف الخرسانة | عمر خدمة طويل جدًا، قدرة تحمل عالية. | تكلفة أولية أعلى، صعوبة في الإصلاح. |
الخلاصة
ناقشت هذه المقالة الأنواع المختلفة من البيتومين: البيتومين المنفوخ (درجات VG و PG)، والبيتومين الخاص (درجات C)، والبيتومين المستحلب (كاتيوني وأنيوني QS، MS، SS)، والبيتومين المخفف (SC، MC، RC). يعتبر اختيار الدرجة المناسبة من البيتومين بناءً على المتطلبات المحددة للتطبيق، والظروف المناخية، وأحمال المرور، والعوامل الأخرى ذات الصلة، ذا أهمية قصوى. تشير نظرة موجزة على الاتجاهات المستقبلية المحتملة في تكنولوجيا البيتومين إلى أن تطوير طرق إنتاج أكثر استدامة، وأنواع البيتومين المعدلة بالبوليمر لتحسين الأداء، والتطبيقات المبتكرة في المجالات الناشئة قيد التنفيذ. يستمر الدور الأساسي للبيتومين في دعم وتطوير البنية التحتية الحيوية في جميع أنحاء العالم.
الأسئلة الشائعة
ما هو استخدام القار؟
يُستخدم القار بشكل أساسي في بناء الطرق والعزل المائي. حوالي 90% من القار المنتج في العالم يُستخدم لرصف وصيانة الطرق السريعة وممرات المطارات. كما يُستخدم كمادة عازلة للماء في الأسقف، والأقبية، ولتغليف الأنابيب لمنع التآكل.
هل القار سام للإنسان؟
يُعتبر القار مادة غير سامة ومستقرة في درجات الحرارة العادية. ومع ذلك، في درجات الحرارة العالية، يمكن أن تكون أبخرته خطرة. التعرض الطويل لأبخرة القار الساخن قد يسبب تهيجًا للعيون والجهاز التنفسي، وقد يكون له خصائص مسرطنة. لذا، يجب اتخاذ احتياطات السلامة عند العمل مع القار الساخن.
ما هو الفرق بين الأسفلت والقار؟
القار (Bitumen) هو المادة الرابطة (اللاصقة، الهيدروكربونية السوداء) المستخلصة من النفط الخام. الأسفلت (Asphalt) هو خليط يتكون من القار كمادة رابطة مع الحصى والرمل والمواد المالئة. وبعبارة أخرى، القار هو المكون الرئيسي الذي يربط خليط الأسفلت معًا.
ما هي الأنواع الرئيسية من القار؟
تُصنف الأنواع الرئيسية من القار بناءً على طريقة إنتاجها وخصائص أدائها:
القار النقي (Paving Grade Bitumen): القار الأساسي الناتج عن تقطير النفط الخام.
القار المؤكسد (Blown/Oxidized Bitumen): يُنتج بنفخ الهواء الساخن في القار النقي، مما يحسن من خصائصه للعزل المائي.
مستحلب القار (Bitumen Emulsion): شكل سائل من القار مُشتت في الماء مع عامل مستحلب.
القار المخفف (Cutback Bitumen): قار مخلوط مع مذيبات نفطية.
القار المعدل بالبوليمر (Polymer Modified Bitumen – PMB): قار مضاف إليه بوليمرات لتعزيز أدائه ومتانته.
ما هي مدة صلاحية القار؟
تعتمد متانة القار على عوامل مختلفة مثل النوع، والظروف المناخية، وجودة البناء، وحجم حركة المرور. بشكل عام، يمكن أن يستمر رصف الأسفلت عالي الجودة لمدة تتراوح بين 20 إلى 25 عامًا.
ما الذي يذيب القار؟
يمكن إذابة القار بواسطة المذيبات النفطية مثل الكيروسين والبنزين والديزل. تُستخدم هذه المذيبات في إنتاج القار المخفف ولتنظيف الأدوات والمعدات.
ما هي الدول التي تنتج القار؟
تشمل الدول الرئيسية المنتجة للقار إيران والصين وروسيا وكندا والولايات المتحدة. تُعتبر إيران واحدة من أكبر مصدري القار في العالم.
شكراً جزيلاً على المقالة المفيدة والشاملة جداً التي نشرتموها على الموقع الإلكتروني. لدي سؤال وأكون ممتناً لو تفضلتم بتوجيهي. ما هو الفرق بين البيتومين والقطران؟
شكراً لرسالتكم.
القطران والبيتومين
القطران: لم يعد يُستخدم في بناء الطرق. حالياً، تُبنى الطرق في الغالب باستخدام البيتومين.
سبب الخلط بين القطران والبيتومين: كلاهما أسود اللون ويمتلكان خصائص مقاومة للماء والالتصاق.
طريقة الإنتاج:
القطران ← يُحصل عليه من التقطير الإتلافي للفحم الحجري.
البيتومين ← يُحصل عليه من عملية تكرير النفط الخام (التقطير التجزيئي).
بالإضافة إلى ذلك:
القطران:
بسبب وجود مركبات عطرية، غالباً ما يكون ساماً ومسرطناً.
لديه مقاومة أقل للماء والحمض مقارنة بالبيتومين.
البيتومين:
لديه مقاومة جيدة للعوامل الجوية والمواد الكيميائية.
غير سام أو لديه سمية أقل مقارنة بالقطران.
بعد قراءة المقال حول أنواع البيتومين المختلفة، بالنسبة لمشاريع بناء الطرق في المناطق شديدة الحرارة وذات الكثافة المرورية العالية، مثل الطرق السريعة الرئيسية ذات الأحمال الثقيلة، أي نوع من البيتومين يجب أن نختار؟ ولماذا؟
لمشاريع بناء الطرق في المناطق شديدة الحرارة وذات الكثافة المرورية العالية، سيكون الخيار الأفضل هو البيتومين ذو اللزوجة الأعلى ونقطة التليين العالية. بناءً على الأنواع المذكورة في المقال، هناك خياران ممتازان:
البيتومين ذو الدرجات الأعلى من نظام VG (تصنيف اللزوجة) مثل VG 30 أو VG 40.
لماذا؟ يُعد VG 30 ممتازًا للظروف الصعبة وحركة المرور العالية، و VG 40، وهو أعلى درجة لزوجة، يوفر مقاومة فائقة للتشوه والتشقق في درجات الحرارة المرتفعة. إنه مثالي للمناطق عالية الإجهاد مثل التقاطعات أو مواقف الشاحنات. تضمن هذه الدرجات أن يحافظ الأسفلت على شكله ويقاوم التشوه تحت الحرارة الشديدة وأحمال المرور الثقيلة.
البيتومين ذو الدرجات PG (تصنيف الأداء) ذات تصنيف درجة حرارة عالية مناسبة.
لماذا؟ يركز نظام PG على أداء البيتومين ضمن نطاق درجة الحرارة المتوقع لعمر خدمة الرصف. بالنسبة للمناطق شديدة الحرارة، ستختار درجة PG حيث يتجاوز رقم درجة الحرارة العالية (على سبيل المثال، PG 76-XX أو PG 82-XX، على الرغم من عدم ذكرها تحديدًا في المقال) أقصى درجة حرارة للرصف في تلك المنطقة. تم تصميم هذه البيتومينات خصيصًا لمقاومة التخدد والتشقق الناتج عن التعب، وهي أمور بالغة الأهمية في الظروف الحارة وذات الكثافة المرورية العالية.
يساعد كلا نظامي التصنيف المهندسين على اختيار البيتومين الذي يمكنه تحمل الحرارة الشديدة وحركة المرور الكثيفة دون تشوه دائم.
“كانت هذه المقالة شاملة وعملية بشكل لا يصدق! لقد استمتعت حقًا بقراءتها، خاصة قسم أنواع البيتومين والفروق الدقيقة بين البيتومين المؤكسد، المستحلب، والمخفف. لطالما تساءلت عن الفرق بين كل تلك الأسماء والدرجات المختلفة، وقد أوضحت هذه المقالة ذلك بشكل مثالي. كانت المعلومات المتعلقة بـ سوق البيتومين الإيراني مثيرة للاهتمام وجديدة بالنسبة لي أيضًا. شكرًا لك على هذا المحتوى عالي الجودة والشامل.”
This gave me a new perspective. Very thought-provoking content here. I can see how this applies in real life.
we are so happy to hear that the article offered a new perspective for you. That’s exactly what I hoped to achieve. Thank you for reading and for your thoughtful feedback!
ما هو الدور الأساسي للقير المُحمَّل بالهواء (قير دمیده) في العزل؟ وهل يمكن استخدامه في طبقة الطريق العليا بدلاً من قير الصفاء النقي؟ وما هي الأسباب التي تجعله أقل حساسية للتغيرات الحرارية؟
الدور الأساسي للقير المُحمَّل بالهواء (قير دمیده) هو العزل المائي (Waterproofing) للأسطح والأسس. لا يُستخدم في الطبقة العليا للطريق بسبب فقدان مرونته (Flexibility) مقارنة بالقار النقي المُستخدم في الأسفلت. يتميز بـ حساسية أقل للحرارة (Less Temperature Susceptible) بسبب عملية الأكسدة التي تزيد من نقطة التليين (Softening Point) وتخفض من الاختراق (Penetration)، مما يجعله أكثر مقاومة للتسييل في درجات الحرارة العالية.
Appreciate the clarity of explanation. The step-by-step guide was excellent..
We really appreciate you saying that! We focus on clarity, and knowing the step-by-step guide was excellent makes our effort worthwhile. Thanks for the feedback!
This is genuinely helpful.. You should write more often.
Thanks! We’re glad you found it helpful and appreciate the encouragement.
Thoroughly enjoyed this read.. You should write more often.!
“Thanks for the wonderful feedback! We are so glad you enjoyed the article. Since you’d like to see more from us, is there a specific topic or area you’d like us to cover next? We’d love to hear your suggestions!”
لماذا يُوصى باستخدام مستحلب القار (Emulsion Bitumen) بدلاً من القار السائل (Cutback) في مشاريع رصف الطرق الجديدة؟
يستخدم مستحلب القار الماء بدلاً من المذيبات النفطية (مثل البنزين أو الكيروسين). هذا لا يقضي على خطر الحريق أثناء العمل فحسب، بل يمنع أيضاً تبخر المواد السامة في الهواء، مما يجعله أكثر أماناً لصحة العمال وللبيئة.
مقال رائع! أقدر حقاً الجهد الذي بذلته في هذا المقال.