سو ومري‌ها، آشوري‌ها بسياري از تمدن‌هاي پيشين از قير بطوروسيعي استفاده مي‌كردند. از اين ماده بعنوان مادة ضد رطوبت و نيز محافظ براي چوب و براي موارد مختلفي نظير موميايي كردن، مجسمه سازي و تزيينات استفاده مي‌شد.
همچنين قير موجود در بسترهاي طبيعي به همراه آجرهاي پخته شده بصورت ماستيك در ساختمان معابد، پاية پل‌ها، خيابان‌ها و خانه‌ها بكار برده شده است. در حدود چهار الي پنج قرن پيش از ميلاد مسيح، هخامنشيان نيز از قير براي آب‌بندي در كاخ با عظمت تخت جمشيد استفاده كرده‌اند كه هنوز آثار آن در اين مجموعه قابل يافت مي‌باشد.
معادل انگليسي قير Bitumen مي‌باشد كه اولين كاربرد اين كلمه در زبان لاتين و در حدود سال‌هاي 1460ميلادي بوده است. در انگليسي امريكايي آنرا Asphalt مي‌نامند كه در كشور ما معادل "مخلوط آسفالتي" بكار برده ميشود.
آغاز صنعت مدرن قير را مي‌توان به 1712ميلادي نسبت داد كه سنگ‌هاي قيرطبيعي در فرانسه كشف شدند. در آن هنگام مواد قيري را بطور ساده‌اي بصورت كلوخه روي سطح جاده‌هاي محلي پخش مي‌كردند و مي‌گذاشتند كه ترافيك به تدريج آنها را ساييده و متراكم نمايد. اين تكنيك كاملاً موفقيت‌آميز بود و در مدت كوتاهي پيشرفت‌هايي در اين زمينه حاصل شد كه من جمله پورد كردن و گرم كردن مواد قبل ازاستفاده بود. سپس آسفالت‌ها را با كوبيدن و مسطح كردن توسط آهن داغ (اتو) متراكم و محكم مي‌نمودند. اين ماده كه عموماً به نام سنگ آسفالت متراكم (Compressed Rock Asphalt ) شناخته مي‌شد، با موفقيت بسياري در خيابان‌هاي اروپا بكار گرفته شد که تا به امروز به همه جا رسیده است
رده بندی قیرهای جامد
- رده بندی بر حسب درجه نفوذ
- رده بندی قیرهای اکسیده شده یا دمیده (R Grade)
- قیرهای گرانروی یا ویسکوزیتی (Viscosity Grade)
- رده بندی قیرها بر اساس درجه کارآیی (PG)
انواع قیر عبارتند از:
قیر طبیعی
برخی از انواع قیر در اثر تبدیل تدریجی نفت خام و تبخیر مواد فرار آن در اثر گذشت سال های بسیار زیاد به دست می آید که به آن قیر طبیعی می گویند و با نام یوانیتایت ( Uintate ) شناخته می شود و دوام آن بیش از قیر های نفتی است . این قیر به نام قیر دریاچه ای نیز نامیده می شود و نمونه آن دریاچه قیر بهبهان در ایران و دریاچه قیر تیرینیداد در آمریکا می باشد .
قیر نفتی
قیر نفتی یا تقطیری از پالایش نفت خام به دست می آید . این قیر محصول دو مرحله تقطیر نفت خام در برج تقطیر است . در مرحله نخست بر اثر حرارت مواد سبک مانند بنزین ، روغن و غیره از نفت جدا می شوند . این فرآیند در فشاری نزدیک به یک اتمسفر انجام می شود . در مرحله دوم که در فشاری نزدیک به خلاء انجام می پذیرد ترکیبات سنگین مانند گازوئیل و نفت سفید خارج می شوند و در نهایت مخلوطی از ذرات جامد بسیار ریز به نام آسفالتن باقی می ماند که در مالتن ( ماده سیال گریس مانند ) غوطه ور است . از این ماده به عنوان خوراک واحد تولید قیر استفاده می شود .
قیر دمیده
برای آنکه قیر نفتی با درجه نرمی بالا ، در سرما هم خاصیت کشسانی داشته باشد به آن هوا دمیده می شود تا اکسید شود . دمیدن هوای داغ به قیر خالص در مرحله ی آخر عمل تصفیه ، باعث بدست آمدن قیر دمیده ( Rubbery Grade) می شود . در این فرآیند ، هوای داغ با دمای 200 تا 300 درجه سانتی گراد توسط لوله های سوراخ دار به محفظه حاوی قیر دمیده می شود . در اثر انجام این فرآیند ، اتم های هیدروژن موجود در مولکول های هیدروکربن های قیر ، با اکسیژن هوا ترکیب می شوند و با تشکیل آب ، عمل بسپارش اتفاق می افتد و قیری دارای خواص قیر معدنی تشکیل می گردد .قیر دمیده از دمیدن هوای داغ به قیر خالص در مرحله آخر عمل تصفیه به دست می‌آید. در این فرایند، هوای داغ با دمای ۲۰۰ تا ۳۰۰ درجه سانتی‌گراد توسط لوله‌های سوراخ‌دار به محفظه حاوی قیر دمیده می‌شود. در اثر انجام این فرایند، اتم‌های هیدروژن موجود در مولکول‌های هیدروکربورهای قیر، با اکسیژن هوا ترکیب می‌شود و با تشکیل آب، عمل بسپارش اتفاق می‌افتد. قیر دمیده نسبت به قیر خالص دارای درجه نفوذ کمتری است، درجه نرمی بیشتری دارد و حساسیت کم تری نسبت به تغییرات دما دارد. این نوع قیر بیشتر در ساختن ورق‌های پوشش بام، باتری اتومبیل و اندودکاری مورد استفاده قرار می‌گیرد. علامت اختصاری قیر دمیده R می‌باشد. مثلاً قیر۸۰/۲۵ R به معنای قیر دمیده با درجه نرمی ۸۰ و درجه نفوذ ۲۵ می‌باشد.
قیر محلول
قیر محلول یا Cut Back از حل کردن قیر خالص در یک حلال مناسب نظیر بنزین ، نفت سفید و یا گازوئیل بدست می آید . این قیر در درجه حرارت محیط مایع است و با حرارت کمی باعث می شود مایع گردد . البته نوع و خاصیت قیر محلول بستگی به نوع و نسبت ماده ای که به عنوان حلال استفاده می شود ، دارد . بطوریکه هر اندازه مقدار ماده نفتی در قیر محلول بیشتر باشد روانی آن بیشتر و در نتیجه ویسکوزیته آن کمتر خواهد بود .
قيرهاي محلول از حل كردن قير در حلالها يا روغنهاي نفتي به دست ميآيد. نوع و كيفيت قيرهاي محلول به كيفيت قيرها، نوع حلال و مقدار حلال بستگي دارد. هر اندازه مقدار حلالهاي نفتي در قير محلول زيادتر باشد، رواني آن بيشتر است. عدم دسترسي به وسايل گرمكننده قير، تجزيه شدن قير در حرارتهاي بالا، سرد شدن قير در هنگام كار، عدم امكان نفوذ آن در مواد معدني متخلخل، لزوم ايمني كارگران، آتشسوزي و صرف وقت باعث ميشود كه در بعضي موارد از قيرهاي محلول استفاده شود. قيرهاي محلول در راهسازي براي اندودهاي سطحي، نفوذي، آسفالت سطحي، آسفالت سرد كارخانهاي و يا مخلوط در محل مصرف ميشود. قيرهاي كندگير (MC) از حل كردن قيرهاي خالص در نفت سفيد تهيه ميشود كه عدد پسوند معرف ويسكوزيته قير بر حسب سانتياستوكس است .
قیر مخلوط یا مایع (CUT-BACK)
بعضی اوقات در عملیات راهسازی امكان استفاده مستقیم قیر جامد نمی باشد زیرا به علت عدم دسترسی به وسایل گرم نمودن قیر یا سرد شدن قیر گرم شده در هنگام كار یا لزوم ایمنی از نظر كارگران و آتش سوزی و صرف وقت ایجاب می‌نماید كه قیر مایع به كار رود.
قیرهای محلول از حل کردن قیرهای خالص در حلالها یا روغن‌های نفتی به دست می‌آید. نوع و کیفیت قیرهای محلول به کیفیت قیرهای خالص اصلی، نوع حلال و مقدار حلال بستگی دارد.
هر اندازه مقدار حلال‌های نفتی در قیر محلول زیادتر باشد، روانی آن بیشتر است. معمولا درصد حلال مصرفی در قیرهای محلول ایران از10 تا50 درصد تغییرمی کند. عدم دسترسی به وسایل گرم کننده قیر در حرارت‌های بالا، سرد شدن قیر در هنگام کار، عدم امکان نفوذ آن در مواد معدنی متخلخل، لزوم ایمنی کارگران، آتش سوزی و صرف وقت باعث می‌شود که در بعضی موارد از قیرهای محلول استفاده شود. به منظور چسبندگی قیر به مصالح مرطوب، قیر محلول مورد مصرف باید دارای درجه اسیدی مناسب باشد.قیرهای محلول در راهسازی برای اندودهای سطحی، ستونی، آسفالت سطحی، آسفالت سرد کارخانه‌ای یا مخلوط در محل مصرف می‌شود.
قیر مایع در واقع آمیزه‌ای مركب از قیر جامد یا نرم با حلال مناسب می‌باشد كه در حال حاضر تنها قیر ام. سی 250 (M.C-250) توسط پالایشگاه شیراز تولید می‌گردد كه به مقیاس وسیع، در عملیات راهسازی مصرف می‌شود.
این قیرها به سه دسته زیر تقسیم می‌شوند:
- قیرهای تندگیر یا RC
- قیرهای دیرگیر یا SC
- قیرهای كندگیر یا MC
قیرهای فوق نیز بر حسب گرانروی به دسته‌های بیشتری قابل تقسیم می‌باشند.
قیر های كندگیر یا MC
قیر امولسیون
امولسیون یک مخلوط دو فازی از دو مایع مخلوط نشدنی است که فاز داخلی به صورت ریز در داخل فاز خارجی پراکنده است . قطر ذرات در امولسیون بین 0.1 تا 5 میکرون می باشد . در حالت عادی و بدون استفاده از امولسیفایر ( ماده امولسیون ساز ) این تعلیق با ثبات نبوده و دو مایع مخلوط نشدنی به سرعت از یکدیگر جدا شده و دو فاز متمایز تشکیل می دهند . به همین علت با افزودن موادی به نام امولیسفایر که معمولاً یک نمک قلیایی اسید های آلی با نمک آمونیوم است و ایجاد شرایط مناسب ، تعلیق ذرات ، حالت پایدار به خود گرفته و امولسیون با ثبات تشکیل می گردد . بنابراین قیر امولسیون با مخلوط کردن قیر و آب و یک ماده امولسیون ساز ( امولسفایر ) بدست می آید . مقدار ماده امولسیون ساز بسیار کم و حدود 3/0 تا 5/0 درصد وزن قیر و مقدار آب مصرفی این نوع قیر حدود 30 تا 50 درصد وزن قیر می باشد . اضافه کردن ماده امولسیون به این مخلوط باعث باردار شدن ذرات قیر می شود ، بدین ترتیب ذرات قیر در اثر بارالقایی یکدیگر را دفع کرده و به صورت کره هایی با قطر 01/0 تا 001/0 میلی متر در آب شناور می شوند که باعث تولید قیری با نام قیر امولسیون می گردد . استفاده از این نوع قیر باعث کاهش آلایندگی محیط زیست می شود و چون از نفت یا حلال های قابل اشتعال در تولید آن استفاده نمی شود ، خطر اشتعال در حین حمل و نقل آن کاهش می یابد . از قیر امولسیونی برای آسفالت سرد در محیط های مرطوب یا برای عایق کاری استفاده می شود که در این صورت باید دوباره به آن آب اضافه شود و محتوای آب آن را به 65% رساند .
قیر نفتی و قیر طبیعی
قیر معمولاً از تقطیر نفت خام به دست می‌آید. چنین قیری قیر نفتی یا قیر تقطیری نامیده می‌شود. قیر نفتی محصول دو مرحله تقطیر نفت خام در برج تقطیر است. در مرحله نخست تقطیر، مواد سبک مانند بنزین و پروپان از نفت خام جدا می‌شوند. این فرایند در فشاری نزدیک به یک اتمسفر (واحد) انجام می‌شود. در مرحله دوم نیز ترکیبات سنگین مانند گازوئیل و نفت سفید خارج می‌شوند. این فرایند در فشاری نزدیک به خلاء صورت می‌پذیرد. در نهایت مخلوطی از ذرات جامد بسیار ریز به نام آسفالتن باقی می‌ماند که در ماده سیال گریس‌مانندی به نام مالتن غوطه‌ور است.
اما برخی از انواع قیر در طبیعت و در اثر تبدیل تدریجی نفت خام و تبخیر مواد فرار آن در اثر گذشت سال‌های بسیار زیاد به دست می‌آید. چنین قیری، قیر طبیعی نامیده می‌شود و دوام آن بیشتر از قیرهای نفتی است. چنین قیری ممکن است به‌صورت خالص در طبیعت وجود داشته باشد (قیر دریاچه‌ای) مانند دریاچه قیر بهبهان ایران و دریاچه قیر تیرینیداد آمریکا، یا از معادن استخراج شود (قیر معدنی). قیر طبیعی با نام یواینتایت (Uintaite) نیز شناخته می‌شود.
قیر مخلوط یا محلول
قیر مخلوط به مخلوطی از قیر و یک حلال مناسب (مثلاً نفت سفید یا بنزین) گفته می‌شود. این قیر در درجه‌حرارت محیط مایع است و یا با حرارت کمی به مایع تبدیل می‌شود. قیر مخلوط در انواع آسفالت‌های پوششی و ماکادامی مورد استفاده قرار می‌گیرد. سرعت گیرش یا سفت شدن این نوع قیر بستگی به نوع محلول دارد. به‌طور مثال به دلیل سرعت بالای تبخیر بنزین، قیر حل شده در بنزین سریع‌تر سفت می‌شود. این قیر، اصطلاحاً قیر تندگیر (RC) نامیده می‌شود. همچنین قیرهایی که در نفت حل شده‌اند، قیر کندگیر (MC) نامیده می‌شوند و به قیرهایی که در نفت گاز یا نفت کوره حل شوند، نفت دیرگیر (SC) گفته می‌شود. قیرهای محلول بر اساس درجه گرانروی‌شان درجه‌بندی می‌شوند.