بخشی از مقاله
چکیده:
روسازی آسفالتی بیشترین سهم را به عنوان رویه در راه های کشور به خود اختصاص داده است. در سالهای اخیر نیز به دلیل افزایش قیمت نفت خام و سوخت های فسیلی عملاً قیر که در سالهای گذشته کالای کم ارزش محسوب می شد به ارزش واقعی خود رسیده و هیچ ماده دیگری نیز تاکنون با توجه به مسائل اقتصادی و کیفی نتوانسته جایگزین مناسبی برای آن باشد.
اخیراً به جهت افزایش نرخ سوخت های فسیلی، تحقیقات مختلفی در این خصوص انجام گردیده است که از آن جمله می توان به گوگاس اشاره نمود. این ماده که ترکیبی از گوگرد و افزودنی های پلیمری می باشد به عنوان جایگزین بخشی از قیر مورد توجه قرار گرفته است؛ به نحوی که استفاده از آن در آسفالت موجب اصلاح خواص قیر و آسفالت و همچنین کاهش مصرف انرژی شینا از تولید قیر و دمای تولید آسفالت و طبیعتاً اثرات مثبت زیست محیطی خواهد شد.
-1 مقدمه
روسازی آسفالتی بیشترین سهم را به عنوان رویه در راه های کشور به خود اختصاص داده است. آسفالت محصولی متشکل از قیر و مصالح سنگی و فیلر است که هر یک از آن ها جز سرمایه های ملی می باشند و لذا تلاش در جهت کاهش استفاده از آن ها و به خصوص قیر گامی بلند در جهت صرفه جویی انرژی و ذخایر تجدید ناپذیر می باشد.[1] استفاده از افزودنی های نوین به عنوان جایگزینی برای قیر به عنوان رویکردی نوین و کاربردی مورد توجه محققین حوزه روسازی و مدیریت راه ها می باشد.
استفاده از گوگرد به منظور بهبود کیفیت آسفالت از سالها قبل توسط شرکت های بزرگ نفتی همچون شرکت شل شناخته شده بود [10] .مشکل بزرگ مصرف گوگرد، متصاعد شدن گاز سولفید هیدروژن است که این گاز می تواند در چند دقیقه سبب مرگ انسان شود.
ایده برطرف سازی این مشکل مبنای مطالعات و تحقیقات گسترده درزمینه ایجاد تغییر وضعیت گوگرد وتبدیل آن به مواد ترکیب شده از گوگرد با افزودنی های خاص گردید، به طوری که این افزودنی ها در شرایط تهیه مخلوط آسفالت و حمل وپخش آن عاری از هرگونه بخارهای مضر باشند.محصول گوگرد پلیمری به عنوان افزودنی اصلاح کننده آسفالت کاربرد داشته و می تواند به نسبت های توصیه شده در ترکیب آسفالت جایگزین قیر شود
فرزانه و کاووسی - 2015 - در پژوهشی کاربرد گوگاس را برمشخصات فنی آسفالت بررسی نمودند و نتیجه گرفتند که آسفالت حاوی گوگاس موجب افزایش روانی، مدول دینامیکی و عمر خستگی می گردد. همچنین آسفالت گوگاس موجب کاهش شیارشدگی به نسبت نمونه شاهد می گردد .[2] برنارد - 2013 - در تحقیقی بیان نمود که استفاده از آسفالت گوگاس به نسبت آسفالت معمولی دارای اثرات فیزیکی و مکانیکی شاخص تری می باشد و استفاده از آسفالت گوگاس را در راه های با ترافیک سنگین پیشنهاد نمود.
کومار - 2013 - آزمایشی در مورد اثر گوگاس بر پیرشدگی قیرهای خالص انجام داد که نتایج آزمایش بیان گر اثرات مثبت گوگاس بر عمر پیرشدگی قیرهای خالص می باشد. وی همچنین گوگاس را ماده ای سازگار با محیط زیست معرفی نمود.[6] در ادامه به بررسی کاربرد این ماده از نظر فنی و انرژی به عنوان جایگزین درصدی از قیر در مخلوط آسفالتی پرداخته می شود.
-2 گوگاس
هر گوگاس نوعی ترکیب سولفور پلیمر است که به رنگ خاکستری و به شکل پوکه یا پلت های گرد کوچک وحباب مانند دیده می شود. این ماده وزن مخصوصی بالاتر از قیر داشته و به علت همراه داشتن ترکیبات جاذب بوی خاص پس از ذوب در دمای 131 الی 145 بخارات و بوی گوگرد خالص را ندارد و نیز مقاومت بالاتری از گوگرد در مقابل آتش گرفتن ازخود نشان می دهد و حرارت قیرمذابی که روی مصالح در میکسر کارخانه آسفالت اسپری می شود برای ذوب نمودن آن کافیست.[3] مشخصات فنی گوگاس در جدول - 1 - ارائه شده است.
جدول : - 1 - مشخصات فیزیکی گوگاس
این ماده پس از اختلاط با آسفالت با نفوذ به ساختار قیر ضمن انحلال در ساختار قیر، استحکام فزاینده ای به ساختار قیر می بخشد و ضمن آن سطوح آغشته به قیر مصالح سنگی به مرور با افزایش کریستال ها به زبری گراییده و دانه بندی را در خود قفل می کند .این کریستال ها پس از شکستن نمونه های آسفالت گوگاس به شکل ذرات درخشان قابل مشاهده است؛ لیکن موردی که در ظاهر مشاهده نمی شود رشته های
بسیارظریف سولفور پلیمری است که همانند الیاف در لابلای آسفالت مقاومت خمشی و کششی قیر را که با گرم و سرد شدن های متوالی از تولید تا حمل دچار شکنندگی شده افزایش دهد6]و.[7 لازم به ذکر است در حال حاضر برخلاف دستورالعمل های فنی اکثر کارخانه های آسفالت و حمل کنندگان و پخش کنندگان قیر از حرارت مستقیم به جای حرارت غیر مستقیم، برای گرم وذوب نمودن آن استفاده می کنند که به علت مقاوم نبودن ساختار پلیمری قیر طبیعی شکنندگی آن افزایش بسیار زیادی می یابد که ترکیبات پلیمری گوگاس به ترمیم آن کمک می کند
شکل : - 1 - نمونه ای گوگاس
-3 مزایای فنی آسفالت گوگاس
استفاده از آسفالت گوگاس دارای مزایای بسیاری است که در ادامه برخی از آن ها بیان می گردد:
• آسفالت گوگاس موجب افزایش طول عمر راه می گردد.
• با افزایش سختی و مقاومت در برابر شیار شدگی ، در عین حال، انعطاف پذیری آسفالت را نیز حفظ می کند
• حدود %11تا %15نسبت به آسفالت معمولی هم ارزی لایه ای بیشتری ایجاد می کند
• از گوگاس به عنوان جایگزینی برای قیر در تولید مخلوطهای آسفالت استفاده می شود
آسفالت حاوی گوگاس موجب افزایش مقاومت، فضای خالی آسفالت و فضای خالی سنگدانه های می گردد
جدول : - 2 - اثر گوگاس بر مشخصات فنی آسفالت
• گوگاس باعث افزایش مقاومت در برابر شیارافتادگی، تغییر شکل دائمی آسفالت گردیده و روسازی را قوی و محکم می کند
• استفاده از این افزودنی بازه عملکردی برتر در تمام شرایط جوی را ایجاد می کند و باعث کاهش حساسیت دمایی آسفالت می شود. در آب و هوای سرد گوگاس امکان استفاده از قیرهای نرم تر با خواص دمای پایین - بدون از بین بردن کارایی در دمای بالا - را ایجاد می کند.
• در آب و هوای گرم که غالباً قیرهای معمولی سطح بالایی از سختی مورد نیاز را ندارد، گوگاس عملکرد ضدشیارشدگی را در حالی که هنوز امکان استفاده موثر از قیرهای در دسترس متداول را فراهم می کند بهبود می بخشد.
• در قطعاتی از جاده های واقعی در مناطق با آب و هوای متنوع در ایران با استفاده از گوگاس روسازی شده اند که دارای نتایج مثبتی بوده است
• این افزودنی لایه های سطحی روسازی ها را به طور چشمگیری در برابر تغییر شکل های دائمی و صدمه نشت سوخت مقاوم تر می کند امکان استفاده از روسازی های آسفالتی را در جاده ها که سابقاً برای این کار نامناسب تشخیص داده می شوند - نظیر مسیر اتوبوس ها، فرودگاه ها و ترمینالها محوطه بنادر و .. - . ایجاد می کند
• استفاده از گوگاس در لایه های ساختاری به علت کریستاله شدن درون مخلوط افزایش مقاومت و افزایش باربری جاده ها را فراهم می کند. و به این دلیل مناسب جاده هایی با کاربردهای سنگین نظیر محوطه پایانه کامیونها، اتوبوسها و چهار راه ها می باشد • گرچه ممکن است درصد فضای خالی مخلوط آسفالت حاوی گوگاس نسبت به آسفالت معمولی در محدوده استاندارد بالا رود ولی در اثر استفاده گوگاس تراکم و استحکام آسفالت افزایش می یابد - و حتی در صورت کاهش فضای خالی در برخی موارد نفوذ گوگرد در ساختار قیرو کریستالی شدن گوگرد آزاد در آسفالت بیرون زدگی قیروالبته نفوذ آب و سایرحلال ها به آسفالت را نامحتمل می نماید.
• افزودن گوگاس به قیر موجب کاهش نقطه نرمی و نقطه اشتعال و افزایش درجه نفوذ می گردد - جدول . - 3
• ساختار کریستالی گوگاس در آسفالت پیوندهای داخلی را افزایش داده و روسازی را از درون استحکام می بخشد.
• فضای خالی زیاد در مخلوط باعث اکسیداسیون قیر و نفوذ رطوبت می شود که منجر به کوتاه شدن طول عمر آسفالت خواهد شد.اما گرانولهای گوگاس علی رغم افزایش فضای خالی مخلوط بدلیل فراهم آوردن شرایط نفوذ ناپذیری در مخلوط و عدم ایجاد شرایط اکسیداسیون, دوام مخلوط را افزایش می دهند
