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 می‌گردند، 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 180 درجه سانتی‌گراد، اکسید آهن زرد و سیاه تبدیل به اکسید آهن قرمز می‌شوند. باید توجه داشت که دمای اختلاط معمولاً بیش از180 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 می‌گردد.
قابل ذکر است که 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 می‌باشند 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:
1- فشرده (compact)
2- پودری (powder)
3- گرانول (granules)
4- دوغاب (slurry)
اندازه ذرات در نوع فشرده در بهترین حالت بین 0001/0 تا 001/0 میلی‌متر است. برای تهیه این نوع رنگدانه، ذرات ریز رنگدانه در یک بیندر سازگار با قیر (مانند ملات سیمان) مخلوط می‌گردند تا به هم چسبیده و به صورت کره‌های کوچک فشرده روان درآیند. این بیندر مقدار فشردگی رنگدانه‌ها را کنترل می‌نماید تا اطمینان حاصل گردد 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.
رنگدانه‌های دوغابی به صورت امولسیون ذرات جامد در رنگ معمولی با خصوصیات فیزیکی زیر می‌باشند:
مقدار رنگدانه‌های مصرفی:
برای قیر معمولی سیاهرنگ، افزودن حدود 3-4% 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 رنگدانه ها 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 1-2% رنگدانه تولید کرد.
آسفالت رنگی
روش‌های تولید آسفالت رنگی به شرح زیر است:
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 140-130 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 90-60 ثانیه انجام می‌گیرد. برای جلوگیری از لخته شدن رنگدانه‌ها باید آنها را قبل از قیر اضافه کرد و حدود 15-10 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.
dastavardiran.blogfa.com