تاثیر گوگرد بر شیارشدگی مخلوطهای آسفالتی فرودگاهی

صنعت حمل و نقل هوایی به ویژه در بخش نظامی به عنوان یکی از این مراکز حساس جهت انجام عملیات کمکرسانی و دفع حمالت دشمن از تسهیالت ضروری در مدیریت بحران به شمار میرود که از جمله این تسهیالت، کارایی مناسب روسازی باند فرودگااه باه منظاور نشسات و برخاست به موقع هواپیماها میباشد. با توجه به اینکه تخریب روسازی باند فرودگاهها جهت اختالل در پروازها، از جمله اهداف اولیه دشمن به منظور تهاجمات بعدی است، در این تحقیق با هدف تعمیر سریع روسازی آسفالتی، از گوگرد به عناوان جاا یگزین بخشا ی از قیار در آسافالت استفاده شده و عملکرد مخلوط در مقابل خرابی شیارشدگی در زمانهای کوتاه معینی پس از ساخت مخلوط مورد ارزیابی قارار گرفتاه اسات. ارزیابیها نشان میدهد که گوگرد به دلیل خصوصیت ویژهای که دارد به مرور زمان در پی کاهش دما به سرعت موجب گیرش مخلوط شده و مقاومت شیارشدگی را به شدت افزایش میدهد.

دلیل استفاده از گوگرد در اسفالت

نخستین تلاشها برای تعمیر باند پرواز فرودگااه در قالاب یک روش ساخت سریع فرودگااه نظامی بود که  در آن از الوار فولادی سوراخ شده به جاای دال بتنی یا پیش ساخته سااخته استفاده میشد که به دلیل عملکرد نامناسب آن، این طرح با شکست مواجه گردید در سال 2005 نیروی هوایی ایالت متحده طی آزمایش تحقیقاتی به منظور تعمیر سریع باند فرودگاهی از و روکشهای فایبرگلاس و روکشهای پلیمری تقویت شده  در یکی از فرودگاههای کالیفرنیا و چند فرودگاه دیگر استفاده نمود
 .
پس از ارزیابی عملکرد خزش به وسیله بارگزاری معادل هواپیماهای نظامی، ضمن اعلام عملکرد مقاومتی تقریبا یکسان برای هر دو پوشش، سبکتر بودن و زمان کمتر جهت بهره برداری را مهمترین مزایای روکشهای پلیمری تقویت شده نسبت به فایبر گلاس معرفی نمود کرایوس و وایمن رزینها را به عنوان افزودنی جهت ترمیم سریع ترکها و نواحی پوسته شدگی آسفالت معرفی کردند. رزین پلی اورتاان در متوسط زمانی دو ساعت مسیر را برای عبور ترافیاک آماده مینمایند . مهندسین ارتش آمریکا از آسفالت سرد جهت تعمیر چالهای کوچاک باند پرواز فرودگاه با استفاده از هفت نو ماده متفاوت به منظور بهبود خواص چسندگی در مخلوط خرده اسفالت موجود استفاده کردند. با انجام آزمایشهای شیار شدگی و خازش د یناامیکی بار روی نمونه های استوانهای ساخته شده در آزمایشگاه، با بررسی عملکرد مقاومتی آنها در برابر خرابی پرداخته و سپس آزمایش شیار شدگی را با ماشین معادل شده بارگزاری هواپیما در باند فرودگاه انجام دادند. مخلاوط ها ی آسفالت سرد حاوی افزودنی، بهترین عملکرد را در برابر این  خرابی از خود نشان دادند، ولی در حالت کلی استفاده از این نو مخلوط، برای تعمیر فرودگاه توصیه نشد .

روش استفاده از گوگرد در اسفالت

از آنجا که روسازیهای فرودگاهی تحت بارهای سنگین قرار میگیرند، عمده نگرانی مهندسین در به وجود آمدن خرابی شیار شدگی است. تحقیقاات در زمینه روش تعمیر سریع روسازی ، عمدتا بر پایه مقایسه مقاومت شیار شدگی استوار می باشد در این زمینه به منظور افزایش سختی روسازی آسفالتی و به تبع بهبود مقاومت شیار شدگی از گوگرد به عنوان جایگزین بخشی از چسبنده اسفالت  استفاده شده . مهم ترین دلیل استفاده گوگرد آن است که به سبب ویژگی های ذاتی خود، هنگامی که دمای آن از 118 درجه سلسیوس بیشتر شود، فورا ذوب شده و ساختمان شیمیایی آن شکسته میشود و قابلیت ترکیب آن با هیدروکربنهای اش اشباع نشده قیرها، به شدت افزایش می یابد و کندروانی تا رسیدن به دمای 157 درجه سلسیوس کاهش و در دمای بالاتر از 157 درجه سلسیوس ، تولید هیدروژن سولفوره موجب افزایش ناگهانی ویساکوزیته میشود این خصوصیت گوگرد باعث شده تا وقتی این ماده در دمایی بین 118 تا 157 درجه سلسیوس به قیر اضافه میشود ، باا کاهش کندروانی و افزایش قدرت پوشش دهی سنگدانه ها توسط قیر شده و به تبع ان مصرف قیر را کاهش دهد. از طرفی وقتی دمای مخلوط از 118 درجه سلسیوس کمتر می شود، گوگرد با سرعت بیشتری سفت شده و منجر به افزایش ساخت اسفالت می گردد استفاده از این ویژگی میتواند باعث کاهش زمان تعمر و از طرفی افزایش مقاومت خزشی شیار شدگی لازم در روسازی آسفالتی فرودگاهها  میشود. امروزه به لحاظ زیست محیطی و انتشاار گازهای سمی در هنگام ذوب گوگرد ، مظیر هیدروژن سولفید و گوگرد دی اکسید و…، استفاده از این مااده در روسازی آسفالتی محدود گشته است .

از گوگرد به عنوان افزودنی آسفالت بهبود دهنده مخلوط استفاده شده. اندرکنش بین گوگرد و قیر در دمای بالا موجب هیدروژن زدایای شده و سخت شدن قیر می شود . در این شرایط گوگرد سبب زنجیرهای شدن قیر (پلیمریزاسیون)  به صورت الاستومر (پلای سولفور) و در نتیجه ارتجاعی شدن آن میگردد. به این صورت که وقتی اتم گوگرد در دمای 140 درجه سیلسیوس وارد ساختار شیمیایی مولکول میشود، با گروه نفتن آروماتیکهای موجود در قیر، ترکیب و باعث تشکیل پلیسولفید میگردد. پلی سولفیدها از نظر قطبیت در گروه آروماتیکها جای میگیرند. این عمل موجب نرمتر شدن قیر و افزایش خاصیت االسیسیته خواهد شد. بنابراین، این مخلوط در دمای پایین شکنندگی قیرهاای خاالص را ندارد.