اثر گوگرد در آسفالت

گوگرد زدایی مواد نفتی به منظور کاهش آلودگی هوا از مسائلی است که همواره مورد نظر بوده است. استفاده از گوگرد در ساختن روسازی های آسفالتی در بسیاری از کشورها از توجه خاصی برخوردار بوده است. جایگزین کردن 30 تا 50 درصد قیر مصرفی با گوگرد سبب می شود که مقاومت آسفالت به مقدار قابل توجهی افزایش یابد.

حدود 92 % از گوگرد تولید شده در سطح جهان صرف تولید اسید سولفوریک می شود و فقط 8% گوگردبه طور مستقیم در صنایع مختلف مورد استفاده قرار می گیرد. از کاربردهای گوگرد می توان به مواردی چون تولید اسید سولفوریک، صنایع کاغذسازی، دی اکسید گوگرد، ولکانیزاسیون لاستیک ها، کشاورزی، بتن ریزی و پوشش ساختمانی اشاره نمود.

از دیگر کاربردهای گوگرد استفاده از آن در ساختن روسازی های آسفالتی است. علت این امر افزایش قیمت مواد نفتی، کاهش تدریجی منابع هیدروکربونی و به خصوص گوگرد مازاد است. جایگزینکردن قیر با گوگرد سبب می شود که مقاومت آسفالت به مقدار قابل توجهی افزایش یابد. در ساختن روسازی راه ها می توان کیفیت و مصالح سنگی را با استفاده از گوگرد بهبود بخشید.

اثر ترکیبی گوگرد با قیر

در درجه حرارت محیط گوگرد از حلقه ای مرکب از 8 اتم که به صورت 8 ضلعی قرار گرفته است تشکیل می شود و به همین دلیل مقاومت شیمیایی زیادی دارد. وقتی دمای آن از 118 درجه سانتی گراد بیشتر شود فوراً ذوب شده و ساختمان شیمیایی آن شکسته شده و قابلیت ترکیب آن به خصوص با هیدروکربورهای اشباع نشده قیرها به شدت افزایش می یابد.

کند روانی گوگرد تا دمای 157 درجه سانتیگراد کاهش می یابد بنابراین اضافه کردن گوگرد مذاب به قیرهای خالص در دمای بین 118 تا 157 درجه سانتی گراد موجب کاهش کندروانی قیر شده و نیز با قیر ترکیب می شود. در نتیجه امکان ترکیب و مخلوط کردن مصالح شن و ماسه و قیر را در دمای پایین تر میسر می سازد و سهولتی نیز در کار خواهد بود. گوگرددر دماهای بالاتر از نقطه ذوب پلیمریزه شده و به صورت زنجیر دو رادیکاله در می آید. رادیکال ها ممکن است به دو صورت به قیر عمل کنند.

• تشکیل باند کربن سولفوره می دهند.
• هیدروژن جذب می کنند که در نتیجه عمل دهیدروژناسیون صورت می گیرد.

انجام این فعل و انفعال ها به درجه حرارت بستگی دارد. در دمای 140 درجه سانتیگراد اتم گوگرد وارد ساختار شیمیایی مولکول شده، با گروه نفتن آروماتیک های موجود در قیر ترکیب و باعث تشکیل پلی سولفایدها می شود. پلی سولفایدها از نظر قطبیت در گروه پلار آروماتیک ها جای می گیرند در نتیجه قیر نرم تر شده و خاصیت الاستیسیته بیشتری خواهد یافت.

بنابراین می توان گفت واکنش بین گوگرد و گروه نفتن آروماتیک منجر به تشکیل ترکیبات پلار آروماتیک با درصد بالای گوگرد می شود. در دمای بیش از 157 درجه سانتی گراد به دلیل کندروانی زیاد گوگرد دیگر گوگرد نقش روان کننده قیر را ایفا نکرده و برعکس مخلوط را سخت کرده و ضمناً طی فرآیند هیدروژن گیری موجب آزادشدن هیدروژن سولفوره نیز می شود. تغییرات رئولوژیکی قیر در این دما ناشی از افزایش نسبت آسفالتن به رزین است.کنش گوگرد در قیرهای خالص به ترتیب زیر است:

بین صفر تا 4 درصد وزنی گوگرد با قیر ترکیب می شود. بین 4 تا 25 درصد گوگرد در قیر حل شده لیکن دیگر ترکیب شیمیایی به وجود نمی آید. بین 25 تا 50 درصد گوگرد می تواند به صورت ذرات ریز درقیر پخش شود. برای عیارهای بیش از 50 درصد گوگرد حتی اگر در قیر پخش هم شده باشد تمایل به ته نشینی دارد.اضافه کردن گوگرد به مخلوط آسفالت، عمق شیار تمام مخلوط ها حتی مخلوط های ساخته شده با قیرهای نرم و مصالح شنی را تا 8 میلیمتر کاهش می دهد.