سبد خرید شما خالی است.
در دوران پيش از تاريخ و دوران تـاريخي اسـتفاده از قيـر نفت طبيعي کاربردهای بیتومین در خاور نزديك بسيار رايج بـوده اسـت.
ايـن ماده داراي تركيبي خاص است كه بـراي ضـد آب كـردن دامنه وسيعي از اشياء هماننـد لولـه هـاي آب، قـايق هـا، حمام ها، درزبندي و ابزار جنگي كاربرد داشته اسـت؛ حتّـي در مصـارف درمـاني و حفاظـت مـواد آلـي و خـوراكي از آسيب هاي باكتري ها در محيط گرم و مرطوب بهكار مـي رفته و از آن براي چسباندن تكّه هاي شكسـته سـفال و همچنين به عنوان ملات در لابه لاي آجرها اسـتفاده مـي شده اسـت .
قـديمي تـرين شـاهد استفاده از کاربردهای بیتومین براي اتّصال ابزار برنده سنگي بـه بدنه چوبي است كه در سوريه يافـت شـده اسـت و بـه 40000 سال گذشته باز مي گردد؛ اين زمان، با كاوش هاي باستان شناسـي انجـام شـده در سـوريه بـه 70000 سـال گذشته رسيده است.
همچنين در 10000 سال گذشـته در اطراف بحرالميت از قير طبيعي با اهـداف مشـابهي ماننـد سـاخت ظـروف ضـد آب بـراي نگهـداري مايعـات و يـا نگهداري غذاهاي هديه شده بـه خـدايان در عبادت گـاههـا استفاده شده است.
قير به طـور طبيعي با استخراج از لايه هـاي زيـرين زمـين جمـع آوري شده است؛ در بين النهرين باستان به سبب كمبود چوب و در نتيجه محـدوديت سـوخت، اسـتفاده از ايـن مـاده چسب مانند به سبب پايين بـودن نقطـه ذوب و صـرفه جويي در مصرف سوخت در ميان مردم رواج بسيار داشت.
در واقع شيمي خاص قير، قابليت بازيافت و امكان تركيـب آن با مواد معدني و كاني هاي مختلف زمين عامـل اصـلي كارپذيرتر شدن در کاربردهای بیتومین و در نتيجه كاربردهاي متعدد آن بـه ويـژه به عنوان ملات ضد آب در ميان آجرهاي بناها بوده اسـت.
قير با استخراج در مقياس صنعتي توسط مردم بين النهرين باستان مورد استفاده قرار رفته است؛ چنانچه در متون باستاني به حمل و نقل مقادير زياد اين ماده بـراي كـاربرد در ساختمان معابد در شهرهاي مختلف بين النهرين باستان مانند لاگاش و اور اشاراتي شده اسـت.
شواهد باستان شناسي در کاربردهای بیتومین نشان مي دهد كـه در شـهرهاي كوهپايه زاگرس در ايران توليـد و انتقـال قيـر بـه فناوري توليد آسفالت و فعاليت گسترده اقتصادي توسعه يافت. چين خوردگي هاي زاگرس از سويي، مقادير وسـيعي از نفت را در برگرفته و از سوي ديگـر جريـان آرام قيـر از گسل هاي آنها خارج مي گردد و باستان شناسان شـواهدي مبني بر فعـال بـودن آن مخـازن از 8000 سـال گذشـته يافته اند (1978., al et Wright ).
در شـوش طـي هـزاره دوم قبل از ميلاد قير كاربرد بسيار داشته است؛ حتّي از آن ماده سياه رنگ سنگ مانند و سخت مـي سـاختند كـه در ساخت مجسمه، ظروف و جواهرات به كار مـيرفتـه اسـت (1996., al et Connan ). عيلاميان نيـز پـيشتـر در طـي هزاره دوم در ساخت زيگورات چغازنبيل از اين ماده به عنوان ملات ضد آب در لابه لاي آجرها استفاده كرده انـد.
همچنين در آثـار يافـت شـده در تپـه سـيلك بـه عنـوان چسباننده نگين در پايه انگشتر به كار رفته است. مطالعاتي كه قبلاً توسط باسـتان شناسان در جنوب غرب ايران با تاريخ رسوبات مربوط بـه هزاره چهارم و سوم ق.م انجام شده است نشان مي دهد كه کاربردهای بیتومین در ساخت ملات قير از مواد خام مخازن محلّي استفاده شده است و تاكنون شاهدي مبني بر اسـتفاده از قيـرهاي بين النهرين در ايران يافت نشده است. قير از مخـازن آن واقــع در جنــوب غــرب ايــران از دهلــران , در غــرب خوزستان تا شوش در شرق آن تهيـه شـده و پـس از فرآوري به عنوان ملات ضد آب در ميان آجرهاي بنا به كار رفته است.
تحقيقاتي كه قبلاً توسط باستان شناسـان در اين زمينه انجام شده است نشان از افزايش استفاده از اين ماده طبيعي چسـباننده ،کاربردهای بیتومین و ضـد آب در ايـران باسـتان از حدود هزارهي سوم ق.م دارد.
يادمان تل آجري در كاوش هاي باستان شناسي سـال 1390 و در تداوم برنامه هدفمند مطالعه شـهر پارسـه مصوب سال 1387 ،در ناحيه شمال غربي تخت جمشـيد در تپه هاي معروف به فيروزي مورد شناسايي قـرار گرفتـه است ،در نماي ديوارهـاي ايـن بنـاي يادمـاني، آجرهاي دارای لعاب منقوش بـه كـار رفتـه اسـت.
بـه كمـك مطالعـات باسـتان سـنجي بـا روش هـاي مختلـف تجزيـه دستگاهي از قبيل ICP ثابت شد برخي از آجرهاي دارای لعاب ، رنگ باخته و فرسوده داراي نقـوش رنگـين فيـروزه اي، زرد و سفيد بـوده انـد؛ در يادمان تـل آجـري از قيـر بـه عنـوان مـلات ضـد آب در لابه لاي آجرها استفاده شده است.
هدف از انجام اين پژوهش شناسـايي کاربردهای بیتومین و تحليـل ساختار فيزيكي و شيميايي اين ماده به كمك روش هاي آزمايشـــگاهي، جداســـازي و تجزيـــهي كلاســـيك و دستگاهي، سپس بررسي و تشريح فرآيندهاي فرسـايش ملات قيـر بـراي يـافتن شـيوه علمـي در حفاظـت و نگهداري آنها است.
2 -پيشينه تحقيق
نقطه مشـترك در مطالعـاتي كـه پـيشتـر در زمينـه شناسايي ساختار شيميايي و فرآيندهاي فرسـايش قيـر در حوزه باستان شناسي و کاربردهای بیتومین انجام گرديـده اسـت، طـرح ريـزي آزمايش هايي بر مبناي جداسازي ماده مخلوط و سـپس شناسـايي اجـزاء آن بـه كمـك انـواع روش هـاي تجزيـه دستگاهي است كه با توجه به امكانات دسـتگاهي موجـود در هر دوره از روش هاي ساده تر آغاز شده و بـا محوريـت اهداف مورد نظر پژوهش به روش هاي پيچيده تري رسيده است.
از نخسـتين مطالعـات انجـام شـده در ايـن زمينـه پژوهشي در مورد نمونه قيرهاي نواحي جنوب غربي ايران به كمك روش جداسازي ساده توسط حلال آلي تولـوئن و سپس مطالعه ساختار شيميايي به كمك كرومـاتوگرافي است كه با هدف تعيين درصد بخش هـاي آلـي و معـدني مخلوط و شناسايي شباهت ها و تفاوت هـاي سـاختاري در نمونه هاي نواحي مختلف انجام شده است.
در مورد شناسايي قيرهـاي يافـت شـده از نـواحي باستاني خاور نزديك نيز پژوهش هايي انجـام شـده اسـت كه در موردي پس از اشاره به اهميت کاربردهای بیتومین و كاربرد ايـن مـاده در زمان گذشـته در مكـان هـاي مختلـف بـه روش هـاي آزمايشگاهي آن، پرداختـه شـده اسـت. از جملـه تهيـه مقطـع و مطالعـات ميكروسـكوپي بـراي بررسـي دقيـق وضعيت ظاهري نمونه، كاربرد روش هاي جداسازي توسط حلال آلي و سپس مطالعات تكميلي كه در رابطه با هـدف مورد نظر پژوهشگر به كمك انواع روش هـاي تجزيـه دستگاهي مانند كروماتوگرافي و تجزيه ايزوتـوپي بـراي منشأيابي انجام ميگيرد .
بـر ايـن مبنـا اخيراً چندين نمونه از قيرهاي يافت شده در نواحي جنـوب شرقي تركيه اطراف رودخانه دجله به روش هاي مـذكور مورد ساختار شناسي و منشأيابي قرار گرفته انـد.
با توجه به ماهيت آلي قير روش IR-FT نيز در موارد متعددي بـراي شناسـايي گـروه هـاي عـاملي در سـاختمان شـيميايي مـاده و هـمچنـين بـراي مقايسـه محتواي آلي نمونه هـاي قيـر بـه كـار رفتـه و گـروه هـاي مختلف تركيبات هيدروكربني مانند آلكـان هـا و تركيبـات آروماتيــك در ســاختار شــيميايي قيــر توســط آن مــورد شناسايي دستگاهي قرار گرفته است .
در مطالعـات آزمايشـگاهي قيـر در مــوارد متعــدد بــراي جداســازي بخــش آلــي و ذرات سنگدانه پراكنده در آن از حلال تولوئن اسـتفاده شـده (Wang et al., 2014; Lewan et al., 1982; Civici, ) است .با توجه به فرسوده بودن نمونه هـاي مـلات قيـر، مطالعاتي در زمينـه فرسـايش و ايجـاد پديـده پيـرسختي در قير بررسي مي شوند.
عوامـل پيـرسـختي قيـر عبارتند از:
اكسيداسيون، از بين رفـتن مـواد فـرّار، گـذر زمان كه سبب تغييـر سـاختار شـيميايي قيـر مـي شـود وپليمريزاســيون بــر اثــر تــابش پرتــو فــرابنفش خورشــيد.
اما قرار داشتن نمونه هـاي مـلات قيـر مورد مطالعه در اين پژوهش در محيط دفـن در مجـاورت خاك و رطوبت، نقش نور را در تخريب سـاختار شـيميايي تضعيف كرده و در عـوض عملكـرد ميكروارگانيسـم هـاي موجود در خاك در كنار ساير عوامل مانند جـذب روغـن هاي موجود در قير توسط مصالح در طي زمان، قابل تأمل است. بنابراين به نتايج مواردي از پـژوهشهـاي انجـام گرفته در اين زمينه نيز اشارهاي مي شود.
فرسـايش قيـر وابسـته بـه واكـنش هـاي شـيميايي اكسيداسيون است كه به تردي و شكنندگي آن مي انجامد. در اثر فرآيندهاي فرسايش تركيبات سولفوكسيد و كتون و در مراحل پيشرفته تر تخريب، كربوكسيليك اسـيد تشـكيل مي شود كه سبب تغيير در حالت نرمي و چسبندگي قيـر و تبديل آن به ماده اي خشك و شكننده مي شود.
از عوامل ايجاد تخريب در ساختار قير مي توان بـه عوامـل بيولوژيـك اشـاره كـرد كـه بـا فعاليـت بيوشيميايي خود باعث تغيير در ساختار شيميايي قير مـي شوند به خصوص در مورد آثاري كه در محـيط دفـن قـرار داشته اند، مورد تخريب عواملي مانند باكتريها و قـارچهـا قرار آليفاتيــك و آروماتيــك پلــيســيكلي موجــود در ســاختار شيميايي قير مورد تهـاجم باكتريـايي قرار گرفته و تخريب مي شـوند.
مطالعات شناسايي ساختار در اين پژوهش نيـز بـه كمـك روش IR-FT انجام شده است.
2 -نمونه برداري و روش آزمايش
نمونه برداري با همكاري بانك سـفال تخـت جمشـيد کاربردهای بیتومین و از نمونه آجرهاي به دست آمده از كاوش هاي باستانشناسـي در محوطه هخامنشي تل آجـري انجـام شـده اسـت و نمونه هاي مورد بررسي در اين پژوهش سـه قطعـهي A1،
A2 و A3 هسـتند كـه از روي آجـر لعـابدار كـد Taj50 برداشته شده انـد .مـواد و دسـتگاه هـاي مـورد استفاده در اين پـژوهش، حـلال تولـوئن (شـركت Merkآلمان)، ميكروسكوپ نـوري (CX21 Olympus) ،دسـتگاه طيف سنج مادون قرمز تبـديل فوريـه ( BRUKER IR-FT (VERTEX70 اسـتاندارد مرجـع آزمـون ASTME1421،دسـتگاه پـراش پرتـو ايكـس (APD3000-GNR (XRD استاندارد مرجع آزمون 2008: 1-13925 BSEN و طيـف سـنج فلورسـانس پرتـو ايكـس (8410: ARL (XRF بـا استاندارد مرجع آزمون 13-E1621 ASTM است.
براي بررسي وضعيت سطح در رابطه با کاربردهای بیتومین با تهيـه مقطع در اين پژوهش نمونه هاي ملات قير، ابتـدا توسـط ميكروسـكوپ نـوري مـورد مطالعـه قـرار گرفتنـد و در ادامـه آزمـايش هـاي تجزيـه كلاسـيك و جداسـازي شـامل جداسـازي بخـش آلـي از معدني توسط حلال براي اندازه گيري اجزاي آلي و معـدني انجام شد.
روش هـاي شـيمي تجزيـه دسـتگاهي از قبيـل طيف سنجي پـراش پرتـو X و فلورسـانس پرتـو X ،بـراي شناسايي تركيبات و عناصر موجود در ساختار ماده و روش طيف سـنجي مـادون قرمـز تبـديل فوريـه IR-FT بـراي شناسايي گروه هاي عاملي سازندهي آن به كار رفته است.
3 -مشاهدات ميكروسكوپي
به منظور مشاهده دقيق وضعيت سطح و ساختار ظاهري ملات قير،در کاربردهای بیتومین ابتدا از آن مقطع تهيه شده و بـا ميكروسـكوپ نوري مطالعه گرديد و در بررسي فيزيكي وضـعيت سـطح نمونه زير ميكروسكوپ، ذراتي مانند سنگريزه و شنريـزه درزمينه سياه قير مشاهده شـد. ايـن سـنگدانـه هـا در ساختار ماده مخلوط قيري مـورد مطالعـه وجـود دارنـد.
بدين ترتيب بر مبناي مشـاهدات ميكروسـكوپي، مـاده مورد مطالعه ظاهراً ساختار يكنـواختي نـدارد و در واقـع از لحـاظ حالـت فيزيكـي مخلـوط اسـت و بـراي شناسايي و تحليل ساختار و اندازه گيري اجزاء مخلوط بايـد مورد آزمايش هاي جداسـازي قـرار گيـرد، بنـابراين روش ساده جداسازي ماده آلي از سنگدانه هاي مخلـوط بـا حلال آلي براي اين منظور به كار مي رود.
4 -آزمايشهاي شيمي كلاسيك براي جداسازي مخلوط
با توجه به مطالعـات ميكروسـكوپي از مقطـع تهيـه شـده مخلوط قيري مورد مطالعه داراي سنگدانه هايي است كـه در زمينه قير پراكنده اند بنـابراين بـراي جداسـازي و در ادامه آن شناسايي قسمت قيري مخلـوط از يـك روش جداسازي ساده مخلوط توسط حـلال آلـي اسـتفاده شـد.
بخش آلي مخلوط در تولوئن حل شد و رسوبات نـامحلول شامل ذرات (سنگريزه و شـن ريـزه) كـه بخـش معـدني مخلوط را تشكيل مي دهند به صورت نامحلول باقي ماندند؛ سنگدانه هاي جداشده از ايـن مخلـوط توسـط حـلال در مشاهده مي شود.
بـا جداسـازي مخلـوط توسـط حلال تولوئن و حل شـدن محتـواي آلـي مخلـوط در آن، رنگدانه هاي برجاي مانده جمـع آوري و تـوزين شـد و در نهايت از اندازه گيري بخشهاي آلي و معدني مخلـوط بـا روش جداسازي و انحـلال توسـط حـلال، درصـد اجـزاء مخلوط به دست آمده اسـت.
اين نتايج با مطالعاتي كه باستان شناسان پـيشتـر توسـط روش كروماتوگرافي از جداسازي بخش آلي از قيـرهـاي طبيعي نواحي باستاني جنوب غرب ايران ماننـد تپـه هـاي فرخ آباد، جعفرآباد و شرف آباد در خوزسـتان ارائـه داده انـد، قابل مقايسه است. به نحـوي كـه رایت درصد بخش آلي در نمونه هاي مطالعه شده از ايـن نواحي باستاني را بـر اسـاس ميـزان فرسـودگي آنهـا در حدود 40 -%20 %گزارش نموده است.
بررسي نتايج اندازه گيري شده در اين تحقيق نشان مي دهد كه در اين مخلوط بـيش از نصـف نمونـه بخـش معدني و كمتر از نصف آن بخش آلي وجود دارد؛ در واقـع ماده مورد مطالعه مخلوطي است از ذرات سـنگدانـه و قير كه به طور طبيعي در مخازن نفت تشـكيل مـي گـردد.
بخش آلي مخلوطهاي قيري متشكل از تركيبات شيميايي پيچيده، مولكول هاي هيدروكربن طبيعي با مقدار جزئـي از تركيبات هتروسيكلي و گروه هاي عاملي است كه در ايـن پژوهش توسط حلال تولـوئن از مخلـوط جـدا شـده و در ادامـه بـه كمـك روشهـاي تجزيـهي دسـتگاهي مـورد شناسايي قـرار خواهـد گرفـت.
قيرهـا داراي يـك سـري خصوصيات و خواص مشترك مي باشند. بخش آلي ساختار آنهـا از دو قسـمت تشـكيل شـده اسـت: فـاز معلّـق و پراكنده سيستم كلوئيدي قير را آسفالتين و فاز پيوسته را مالتن تشكيل مي دهد. فاز مالتن را مي توان بـه تقسـيمات كوچكتري به نام تركيبات اشباع، آروماتيكها و رزينهـا طبقه بندي كرد. البته لازم به ذكر است كه ايـن گـروه هـا به طور مشخص، ثابت نيستند و هميشه كمي تـداخل بـين آنها وجود دارد.
آسفالتين ماده اي است جامد و بيشكل (آمورف) به رنـگ سياه يا قهوه اي شـامل مـواد آروماتيـك پيچيـده بـا وزن مولكــولي بســيار بــالا در گســتره عريضــي از 600 تــا 300000 كه نقطهي ذوب آن نامشخص است.
5 -آزمايش طيف سنجي مادون قرمز تبديل FT-IR
تجزيه و شناسايي گروه هاي عـاملي موجـود در سـاختمان شيميايي آلي ملات قير به كمك روش طيف سـنجي – FT
IR انجام شد (1996, Borrego ).از آنجـا كـه هـر يـك از گروه هاي عاملي موجود در ساختار شيميايي مـواد آلـي در ناحيه خاصي از طيف مـادون قرمـز داراي جـذب مـي باشند.
بنابراين بررسي و تحليل طيف IR-FT و مطالعـه محل پيك هاي مشـاهده شـده در طيـف، ايـن امكـان را فراهم مي آورد كه گروه هاي عاملي در تركيبـات آلـي كـه به طور خاص هر كدام در طيف مادون قرمز در نقاط معلوم جذب دارند، شناسايي شوند؛ كه اين خـود بـه شناسـايي و تحليل ساختار شيميايي ماده مورد مطالعه كمـك مـي كند.
بدين ترتيب با توجه به طيف ماده مورد بررسي با نشان دادن پيك مطالعه داراي تركيبات آلكان با زنجيره بلند هيدروكربني مانند روغن هاي معدني است.
هـمچنـين داراي تركيبـات آروماتيــك اســت، وجــود جــذب هــاي كششــي حلقــه آروماتيك در طيف و از طرفي وجود پيك H-C =كششـي نيز وجود حلقه آروماتيك را در ماده مورد مطالعه ثابت مي كند همچنين به طيف، اين ماده داراي تركيبات كـربن– هـالوژن اسـت گـوگرددار تركيبـات نيز دليلي بر وجود عامل كربونيل در ساختار شيميايي تركيب مـورد مطالعـه اسـت.
6 -آزمايشهاي پراش و فلورسانس پرتو ايكس
براي شناسايي بخش معدني ملات قير، روشهاي تجزيـه پرتو X به كار مـيرود (1995, Civici ).در ايـن مقالـه نيـز براي شناسايي بخش معدني ملات قيـر مـورد بررسـي، از روش هاي طيفسنجي پراش و فلورسانس پرتو X استفاده شده است.
بر اساس نتايج حاصل از آزمايش پراش پرتو X،فازهـاي معـدني موجـود در اين ماده عبارت اند از:
كلسيت، انيدريت، فلدسپار (كلسـيم) ،كوارتز و دولوميت و بر اسـاس نتـايج حاصـل از آزمـايشXRF ،ماده مورد مطالعه داراي 9/48 %اكسيدكلسيم، 11 %اكسيد گوگرد (گـوگرد در نتـايج IR-FT نيـز شناسايي شد)، 9/3 %اكسيد سيلسيم، 6/1 %اكسيد آهن و 5/1 %اكسيد منيزيم است و درصد مواد آلي از بين رفتـه I.O.L 07/31 %اســت – كــه بــا نتــايج ارائــه شــده از محاسبه درصد بخش هاي آلي و معـدني در مخلـوط هماهنــگ اســت- قيــر طبيعــي در واقــع از كاني هاي نفتي است كه در ساختار شيميايي معدني آن در كنار بخش نفتي تركيبات كوارتز، ذرات رسي و آب موجود از حاصــل نتــايج است.
آزمايشهاي طيف سنجي پراش و فلورسـانس پرتـو X بـا شناسايي تركيبات و فازهاي معدني مانند كلسيت، فلدسپار (كلسيم)، كوارتز و دولوميت و وجود تركيبات كلسيم، آهن،منيزيم و سيلسيم حضور كوارتز و ذرات رسي را در بخـش معدني ملات قيـر تأييـد مـي نمايـد.
وجـود فـاز انيـدريت CaSO4در نتايج گزارش شده توسط پـراش پرتـو X ،مـي تواند نشانگر تشكيل اين فاز در محيط دفن بر اثر عوامـل فرساينده از قبيل واكنش سولفات ها با كربنـات كلسـيم در حضور رطوبت باشد. همچنين عملكرد ميكروارگانيسم هاي موجود در خاك از جمله باكتري هاي اكسيدكننده گوگرد در مـي تواننـد نيـز S.O.B) (sulfur oxidizing bacteria))
ايجاد تركيبات سولفات در ساختمان شـيميايي مـاده مـؤثر(May, 2006, p. 220-226) بوده باشند.
7 -بررسي و تحليل فرآيندهاي فرسايشي
در ميان مشتقّات نفتي، قير به جسمي گفته مـي شـود كـه حالت مايع، خميري و يا جامد داشته و رنـگ آن سـياه يـا قهـوه اي تيـره اسـت. قيـر خاصـيت چسـبندگي دارد و از هيدروكربن تشكيل شده است كه علاوه بر مشتقات نفـت به طور طبيعي نيز يافت مي شود كه از تبديل تدريجي نفت خام و تبخير مواد فرار آن تشكيل مـي شـود اما برخلاف طبيعت انعطـاف پـذير و چسب مانند قير، ماده ملات قيـر مـورد مطالعـه در ايـن پژوهش بر اثر سپري كـردن سـاليان متمـادي در محـيط دفــن، خشــك و شــكننده شــده اســت و مشــاهدات
ميكروسكوپي ترك هاي زيادي را در سطح آن نشان مـي دهد .
خشكي و شكنندگي ناشي از گـذر زمـان طـولاني و تغييرات در کاربردهای بیتومین و ساختار شيميايي قير است. تغييراتي كه ماده اي انعطاف پذير و چسبنده را كـه قابليـت كـاربري بـه عنـوان ملات را داشته به صورت خشـك و شـكنندهي فعلـي درآورده است كه به راحتي از روي بدنه آجر جدا مـي شـود.
همان طور كه در بخش جداسازي نيز شرح داده شد ملات قير بدون در نظر گرفتن بخش معدني آن كه شامل ذرات سنگدانه است؛ ماده اي آلي اسـت متشـكّل از آسـفالتين،هيدروكربن هاي اشباع، آروماتيك ها و رزين ها، كه در واقع بخش آلي قير را شامل مي شـوند.
آسـفالتين كـه مـاده اي كلوئيدي، جامد و بدون شكل است و امـا بخـش اشـباع كـه شامل روغن هاي معدني با زنجيره هاي بلند هيدروكربني و رزينها است – كه گروه هاي عاملي سازنده آن پـيشتـر توسط روش IR-FT شناسـايي شـد- نقـش اساسـي را در انعطاف پذيري و چسبندگي قير دارد بـه طـوريكـه از بـين رفتن و تقليـل تركيبـات اشـباع در طـي سـاليان بـر اثـر پيشرفت فرآيندهاي فرسايش آسيب عمـده را بـه سـاختار اين ماده وارد مي كند.
فرآينـدهـاي فرسايشـي بـه صـورت اكسيداسيون با تشكيل كتون ها و سولفوكسيد و در مراحل پيشرفته تر تخريـب، بـا ايجـاد كربوكسـيليك اسـيدها بـه مولكول هاي بخش اشباع و روغـنهـا و رزيـن هـاي قيـر آسيب وارد كرده و باعث خشكي و شكنندگي قير مي شود.
از طرفي از بين رفتن تركيبات اشباع سبب كاهش غلظـت آنها شده و بدين ترتيـب غلظـت آسـفالتين كـه مـاده اي جامد و كلوئيدي است در تركيب قير افزايش مي يابـد كـه اين نيز خود در كنار كاهش روغن ها و رزين ها به خشـك و شكننده شدن بيشتر قير مي انجامد.
اما عواملي كه سبب فرسودگي يا به عبارتي واكنش هاي پير- سختي قير مـي شوند، عبارتند از:
از بين رفتن مواد روغني بر اثـر جـذب يـا تبخيـر، تغييـر در تركيـب قيـر بـر اثـر واكـنش هـاي اكسيداسيون و تغيير در ساختار مولكولي آن و عوامل بيولوژيكي ماننـد انـواع بـاكتريهـا و قارچها كه فعاليت زيستي آنهـا بـه تغييـرات شـيميايي و تخريب ساختار مولكولي قير طبيعي مي انجامد.
از عوامل فرساينده ذكر شده چنين به نظر مي رسد كه کاربردهای بیتومین با توجه به ماهيت نمونه هاي مورد مطالعه در ايـن پژوهش كه به عنوان ملات لابه لاي آجرها به كار رفته انـد؛ گزينه هاي جذب روغن هاي موجود در قير توسـط مصـالح ساختماني، كاهش غلظت بخش زنجيره هاي هيـدروكربني روغن ها و رزين هـا در طـي سـاليان بـر اثـر فرآينـدهايي شيميايي تخريب اعم از اكسيداسيون و توليد سولفوكسـيد و كتون ها و در مراحل پيشرفته تـر تخريـب، اكسيداسـيون گروه هاي كربونيل به كربوكسيليك اسـيدهـا در تركيبـات موجود در قير كه سـبب كـاهش بخـش اشـباع قيـر و در نتيجه بالا رفتن غلظـت آسـفالتين در تركيـب مـي شـود.
واكنش هاي شيميايي بين تركيبات قيـر و اجـزاي معـدني مصالح و همچنين به علّت مدفون بودن در محيط خـاك،دگرگوني هاي ميكروبيولوژيك بر اثر فعاليـت بيوشـيميايي ميكروارگانيسمها با توجه به سپري شدن ساليان طـولاني از زمان كاربرد قير طبيعي در ميان مصالح آجري تـاكنون،بيشترين تأثير را در فرسايش و خشكي اين مـاده داشـته است.
لازم به ذكر اسـت قـرارگيـري در مقابـل نـور بـه خصوص تابش فرابنفش نـور خورشـيد عـلاوه بـر ايجـاد خشكي و تغييرات فيزيكي مانند خرد شدن، مي تواند سبب شــروع واكــنش هــاي فتوشــيميايي، اكسيداســيون و پليمريزاسيون شده و باعث آسيب هاي بيشتري در مـلات قير شود.
8 -نتيجه گيري
قير طبيعي و بیتومین از مخازن نفت واقع در جنـوب غربـي ايـران تهيه شـده و در كنـار كاربردهـاي فـراوان آن در دوران باستان، به عنوان ملات ضد آب لابه لاي آجرها نيز براي حفاظت از بناها در مقابل رطوبت به كار رفته است.
نتايج آزمايش هاي جداسـازي كلاسـيك و هـمچنـين شـيمي تجزيه دستگاهي در اين پژوهش نشان مي دهد كه قيـر طبيعي به كار رفته به عنوان ملات در لابه لاي آجـرهـاي يادمان تل آجري مخلوطي است از مواد هيدروكربني كه بخش آلي مخلوط را تشكيل مي دهنـد و بخـش معـدني كه متشكّل از ذرات ريز سنگدانه است.
ساختار فيزيكي مخلوط قيري به كار رفتـه بـه عنـوان مـلات متشـكّل از حدود 30 %بخش آلي و 70 %بخـش معـدني اسـت و در واقع مي توان گفـت كـه مـاده مـورد مطالعـه در ايـن پژوهش ساختاري همانند آسفالت دارد.
بـراي شناسـايي شيميايي ماده و بررسي علل و فرآيندهاي فرسـايش آن،ملات قير به كمك روش هاي تجزيه دستگاهي مـورد تجزيه قرار گرفت. روش هاي دستگاهي مختلـف بـه كـار رفتـه در ايـن پـژوهش عبـارتانـد از XRF ،IR-FT وXRD .نتايج به دست آمده از ايـن دو آزمـايش حـاكي از وجود ذرات رسي و كوارتز در ساختار معدني قير در كنـار بخش آلي است.
براي شناسايي بخش آلـي مـلات قيـر روش طيف سنجي مادون قرمز تبديل فوريه IR-FT بـه كار رفت و گروه هاي عاملي ساختار شيميايي ماده شامل تركيبات آلكان هـا بـا زنجيـره هـاي بلنـد هيـدروكربني،آروماتيك ها، گروه هاي دارای كربونيل ، دارای گوگرد و تركيبـات كربن-هالوژن شناسايي شدند.
بر اساس نتايج حاصـل از تجزيـه شـيميايي مـلات قيـر، بررسـي فرآينـدهـاي فرسايش آن ممكن شـد و ايـن بررسـي نشـان داد كـه گذراندن زمان طـولاني و پيشـرفت واكـنشهـاي پيـرسختي قير از قبيل كاهش بخش اشباع آن بر اثر جـذب روغن هـا و رزيـن هـاي موجـود در قيـر توسـط مصـالح ساختماني و از بين رفتن آنها به مرور زمان است.
و در نتيجه افـزايش غلظـت مـاده جامـد كلوئيـدي آسـفالتين در تركيب، همچنين واكنش هاي شيميايي بين تركيبات قير و اجزاي معدني مصالح و دگرگوني هاي ميكروبيولوژيـك بر اثر فعاليتهاي زيستي ميكروارگانيسم ها، سبب ايجـاد تغييرات شيميايي در ساختار ملات قير، خشك و شكننده شدن و جدا شدن آن از روي آجـرهـا مـي شـود.
بـراي حفاظت و نگهداري علمي و مؤثّر آن لازم است برنامـه ريزي حفاظتي براي پايش محيطي دقيق صورت گيرد و به ويژه براي حفاظت آثار به كمك سقف مناسب از تابش مستقيم نور خورشيد به اين آثار و چرخهي خشـك و تـر شدن آن جلوگيري شود.
