Sulfur concrete
سلفر کنکریٹ، جسے بعض اوقات تھیوکونکریٹ یا سلفرکریٹ کہا جاتا ہے، ایک جامع تعمیراتی مواد ہے، جو بنیادی طور پر سلفر اور مجموعی (عام طور پر بجری یا کچلی ہوئی چٹانوں سے بنا ایک موٹا مجموعہ اور ریت جیسے باریک مجموعہ) پر مشتمل ہوتا ہے۔ سیمنٹ اور پانی، عام کنکریٹ میں اہم مرکبات، سلفر کنکریٹ کا حصہ نہیں ہیں۔ کنکریٹ کو سی اے پر عنصر سلفر () کے پگھلنے کے مقام سے اوپر گرم کیا جاتا ہے۔ 12 ٪ اور 25 ٪ سلفر کے درمیان تناسب میں، باقی مجموعی ہیں۔ کم اتار چڑھاؤ (یعنی زیادہ ابلتے ہوئے مقام کے ساتھ) نامیاتی مرکب (سلفر میں ترمیم کرنے والے)، جیسے ڈائی سائکلوپینٹاڈین (ڈی سی پی ڈی)، اسٹائرین، ٹرپینٹائن، یا فرفورل، پگھلی ہوئی سلفر میں بھی شامل کیے جاتے ہیں تاکہ اس کی کرسٹلائزیشن کو روکا جا سکے اور مضبوطی کے بعد اس کی پولیمرک ساخت کو مستحکم کیا جا سکے۔ ترمیم کرنے والے ایجنٹوں کی عدم موجودگی میں، عنصر سلفر کمرے کے درجہ حرارت پر اپنے سب سے مستحکم الاٹروپک (پولیمرفک) کرسٹل مرحلے میں کرسٹلائز ہوتا ہے۔ ترمیم شدہ ایجنٹوں کے اضافے کے ساتھ، عنصر سلفر ایک کوپولیمر (اسٹائرین کے ساتھ لکیری زنجیر، ڈی سی پی ڈی کے ساتھ کراس لنکنگ ڈھانچہ) بناتا ہے اور پلاسٹک ہی رہتا ہے۔ سلفر کنکریٹ پھر ٹھنڈک کے اندر اعلی مکینیکل طاقت حاصل کرتا ہے۔ اسے روایتی سیمنٹ کنکریٹ کی طرح طویل علاج کی مدت کی ضرورت نہیں ہے، جسے ترتیب دینے کے بعد (چند گھنٹے) 28 دنوں میں اپنی متوقع برائے نام طاقت تک پہنچنے کے لیے اب بھی سخت ہونا پڑتا ہے۔ سلفر کنکریٹ کی سختی کی شرح اس کی ٹھنڈک کی شرح اور ترمیم کرنے والے ایجنٹوں (کراس لنکنگ عمل) کی نوعیت اور ارتکاز پر بھی منحصر ہے۔ اس کی سختی کافی تیز رفتار مائع/ٹھوس حالت کی تبدیلی اور اس سے وابستہ مرحلے کی منتقلی کے عمل سے چلتی ہے (اس کے دوبارہ کرسٹلائزیشن سے گریز کرتے ہوئے پلاسٹک کی حالت کو برقرار رکھنے والے اضافی ترمیم کنندگان)۔ یہ ایک تھرمو پلاسٹک مواد ہے جس کی جسمانی حالت درجہ حرارت پر منحصر ہوتی ہے۔ اسے ری سائیکل کیا جا سکتا ہے اور صرف اعلی درجہ حرارت پر دوبارہ ملا کر اسے بدلنے کے قابل طریقے سے نئی شکل دی جا سکتی ہے۔ ایک سلفر کنکریٹ پیٹنٹ پہلے ہی 1900 میں میک کی کے ذریعے رجسٹرڈ کیا گیا تھا۔ سلفر کنکریٹ کا مطالعہ 1920 اور 1930 کی دہائی میں کیا گیا تھا اور 1970 کی دہائی میں تیل اور گیس کی پیداوار کے ہائیڈروڈسلفورائزیشن کے عمل کے ضمنی مصنوع کے طور پر سلفر کی بڑی مقدار کے جمع ہونے اور اس کی کم لاگت کی وجہ سے اس میں نئی دلچسپی پیدا ہوئی۔ خصوصیات سلفر کنکریٹ میں کم سوراخ ہوتی ہے اور یہ ایک ناقص پارगम्य مواد ہے۔ اس کی کم ہائیڈرولک چالکتا اس کے کم سوراخ کرنے والے میٹرکس میں پانی کے داخلے کو سست کر دیتی ہے اور اس طرح نقصان دہ کیمیائی پرجاتیوں، جیسے کلورائڈ (پٹنگ کٹاؤ) کی نقل و حمل کو اسٹیل کی کمک کی طرف کم کر دیتی ہے (اسٹیل کا جسمانی تحفظ جب تک کہ سلفر کنکریٹ میٹرکس میں کوئی مائیکرو کریک تیار نہ ہو)۔ یہ ایسڈ جیسے کچھ مرکبات کے خلاف مزاحم ہے جو عام کنکریٹ پر حملہ کرتے ہیں۔ تاہم، عام کنکریٹ کے برعکس، یہ اپنی ناقابل تسخیر لوو اور دیگر کے علاوہ طویل عرصے تک تیز گرمی کا مقابلہ نہیں کر سکتا۔ (1974) سلفر کنکریٹ کی فائدہ مند خصوصیات میں اس کی کم تھرمل اور برقی چالکتا پر بھی غور کریں۔ سلفر کنکریٹ شیشے کے ساتھ منفی رد عمل کا سبب نہیں بنتا ہے (کوئی الکلی-سلیکا رد عمل نہیں)، اخراج پیدا نہیں کرتا ہے، اور ہموار سطح کی تکمیل بھی پیش کرتا ہے۔ وہ اس کی اہم حدود میں، اس کے تھرمل توسیع کے اعلی گتانک، پانی اور سورج کی روشنی کے عمل کے تحت تیزاب کی ممکنہ تشکیل کا بھی ذکر کرتے ہیں۔ یہ تانبے کے ساتھ بھی تعامل کرتا ہے اور پگھلنے پر بو پیدا کرتا ہے۔ استعمال سلفر کنکریٹ کو ایک تعمیراتی مواد کے طور پر تیار اور فروغ دیا گیا تھا تاکہ گیس اور تیل (کلاز عمل) کے ہائیڈروڈسلفورائزیشن کے ذریعے پیدا ہونے والے ذخیرہ شدہ سلفر کی بڑی مقدار سے چھٹکارا حاصل کیا جا سکے۔ 2011 تک، سلفر کنکریٹ کو صرف اس وقت کم مقدار میں استعمال کیا گیا ہے جب تیز علاج یا تیزاب مزاحمت necessary.The مواد کو محققین نے مریخ پر ممکنہ تعمیراتی مواد کے طور پر تجویز کیا ہے، جہاں پانی اور چونا پتھر آسانی سے دستیاب نہیں ہیں، لیکن سلفر موجود ہے۔ فوائد اور فوائد حال ہی میں، اسے قریب کاربن غیر جانبدار تعمیراتی مواد کے طور پر تجویز کیا گیا ہے۔ اس کی پانی کے بغیر اور کم توانائی سے بھرپور پیداوار (عام سیمنٹ اور باقاعدہ کنکریٹ کے مقابلے میں) اسے زیادہ اخراج والے پورٹ لینڈ-سیمنٹ پر مبنی مواد کا ممکنہ متبادل بناتی ہے۔ بناوٹ کی تکنیکوں میں بہتری کی وجہ سے اسے اعلی معیار اور بڑی مقدار میں تیار کیا جا سکتا ہے۔ ری سائیکل ایبل سلفر کنکریٹ سلیپرز بیلجیئم میں ریلوے کے بنیادی ڈھانچے کے لیے استعمال ہوتے ہیں، اور مقامی طور پر بڑے پیمانے پر تیار کیے جاتے ہیں۔ طویل مدتی سائنسی اور تکنیکی چیلنجز سلفیٹ کو کم کرنے والے بیکٹیریا (ایس آر بی) اور سلفر آکسائڈائزنگ بیکٹیریا (ایس او بی) بالترتیب ہائیڈروجن سلفایڈ () اور سلفورک ایسڈ () پیدا کرتے ہیں۔ جب گندھک کا چکر نالوں میں فعال ہوتا ہے اور آلودہ پانی سے نکلنے والی چیزوں کو سرنگ کی دیواروں کی نم سطح پر ماحولیاتی آکسیجن کے ذریعے آکسائڈائز کیا جاتا ہے، تو سلفورک ایسڈ سیمنٹ کے مواد کے ہائیڈریٹڈ پورٹلینڈ سیمنٹ پیسٹ پر حملہ کر سکتا ہے، خاص طور پر نالوں کے غیر مکمل طور پر ڈوبے ہوئے حصوں میں (غیر مکمل پانی سے بھرا ہوا ویڈوز زون)۔ یہ پرانے سیوریج انفراسٹرکچر میں سنگ تراشی کے مارٹر اور کنکریٹ کو بڑے پیمانے پر نقصان پہنچاتا ہے۔ سلفر کنکریٹ، اگر طویل مدتی کیمیائی اور بیکٹیریل حملوں کے خلاف مزاحم ثابت ہوتا ہے، تو اس مسئلے کا ایک موثر اور دیرپا حل فراہم کر سکتا ہے۔ تاہم، چونکہ عنصر سلفر خود کچھ آٹوٹروفک بیکٹیریا کے ذریعہ سلفر سائیکل سے درکار توانائی پیدا کرنے کے لیے استعمال ہونے والے ریڈوکس رد عمل میں حصہ لیتا ہے، اس لیے عنصر سلفر بیکٹیریا کی سرگرمی کو براہ راست ایندھن فراہم کرنے میں حصہ ڈال سکتا ہے۔ سیوریج کی دیواروں کی سطح پر قائم رہنے والی بائیو فلمیں آٹوٹروفک مائکروبیل کالونیوں کو پناہ دے سکتی ہیں جو سلفر کنکریٹ کو خراب کر سکتی ہیں اگر وہ گندے پانی میں موجود نائٹریٹ (آٹوٹروفک ڈینیٹریفیکیشن عمل)، یا سلفیٹ کو کم کرنے کے لیے عنصر سلفر کو براہ راست الیکٹران ڈونر کے طور پر استعمال کرنے کے قابل ہوں۔ بڑے شہروں میں سیوریج کے بنیادی ڈھانچے کی مطلوبہ سروس لائف 100 سال سے زیادہ ہے (لندن میں، بہت سے سیورز وکٹورین دور، 1832-1901 کے ہیں)۔ سلفر کنکریٹ کا سامنا کرنے والے بڑے چیلنجوں میں سے ایک یہ ظاہر کرنا ہے کہ یہ طویل مدت میں مائکروبیل سرگرمی کے لیے کافی غیر رد عمل اور غیر حساس ہے۔ اس مواد کے استحکام اور سمجھے جانے والے وقت کے پیمانے پر تجربے کی واپسی کی کمی کی وجہ سے لیبارٹری میں اور ان سیٹو فیلڈ حالات کے تحت مائکروبیل بائیوڈیگریڈیشن ٹیسٹ اب بھی درکار ہیں۔ سلفر کنکریٹ کی بہت طویل مدتی استحکام کا انحصار فزیکو کیمیکل عوامل پر بھی ہوتا ہے جیسے کہ کنٹرول کرنے والے، دوسری چیزوں کے علاوہ، عنصر سلفر میٹرکس سے باہر ترمیم کرنے والے ایجنٹوں (اگر مکمل طور پر کیمیائی طور پر طے نہیں ہیں) کا پھیلاؤ اور پانی کے ذریعے ان کا اخراج۔ مواد کی جسمانی خصوصیات میں ہونے والی تبدیلیاں اس کی طویل مدتی میکانی طاقت اور کیمیائی رویے کا تعین کریں گی۔ نامیاتی مرکب (سلفر تبدیل کرنے والے) کی حیاتیاتی انحطاط، یا مائکروبیل سرگرمی کے خلاف ان کی مزاحمت، اور ان کی ممکنہ حیاتیاتی خصوصیات (جو سلفر کنکریٹ کو مائکروبیل حملے سے بچا سکتی ہیں) مواد کے استحکام کا اندازہ لگانے میں اہم پہلو ہیں۔ اس کا انحصار وقت کے ساتھ عنصر سلفر کی ترقی پسند دوبارہ کرسٹلائزیشن، یا اس کی ساخت کی پلاسٹک کی اخترتی کی شرح پر بھی ہو سکتا ہے جس میں مختلف قسم کے نامیاتی مرکب کے ذریعے ترمیم کی گئی ہو۔ نقصانات اور حدود سوامی اور جرجیس (1986) نے سلفر کنکریٹ کی حدود کی نشاندہی کی ہے۔ انہوں نے اسٹیل کی کمک کے ساتھ سلفر کنکریٹ بیم کے استحکام اور طویل مدتی استحکام پر سوال اٹھایا، خاص طور پر ڈائی سائکلوپینٹاڈین اور ڈائپینٹین کے ساتھ ترمیم شدہ سلفر کنکریٹ کے لیے۔ خشک ہونے پر بھی، ترمیم شدہ کنکریٹ بیم عمر بڑھنے کے ساتھ طاقت میں کمی ظاہر کرتے ہیں۔ گیلے ماحول میں بڑھاپا سلفر کنکریٹ کو نرم کرنے اور طاقت کے نقصان کا باعث بنتا ہے۔ یہ سلفر کنکریٹ کی بیموں میں ساختی نقصانات کا سبب بنتا ہے جس کی وجہ سے شیر فیل اور کریکنگ ہوتی ہے۔ سوامی اور جرجیز (1986) نے بھی اسٹیل کی کمک کے شدید کٹاؤ کا مشاہدہ کیا۔ انہوں نے یہ نتیجہ اخذ کیا کہ تقویت یافتہ سلفر کنکریٹ بیموں کے استحکام کی ضمانت صرف اس صورت میں دی جا سکتی ہے جب ان میں کوئی تبدیلی نہ کی جائے اور انہیں خشک رکھا جائے۔ گیلے ماحول میں سلفر کنکریٹ میں استحکام اور استحکام کا فقدان ہوتا ہے۔ ایک بائنڈر کے طور پر عنصر سلفر (S، یا S) کے استعمال پر مبنی ہونے کی وجہ سے، سلفر کنکریٹ کی ایپلی کیشنز سے توقع کی جاتی ہے کہ وہ عنصر سلفر کی طرح ہی حدود کا شکار ہوں گی جو واقعی غیر فعال مواد نہیں ہے، جل سکتا ہے، اور یہ بھی جانا جاتا ہے۔ ایک طاقتور تباہ کن ایجنٹ۔ آگ لگنے کی صورت میں، یہ کنکریٹ آتش گیر ہے اور سلفر ڈائی آکسائیڈ ()، اور سلفر ٹرائی آکسائیڈ () کا زہریلا اور تباہ کن دھواں پیدا کرے گا، جو بالآخر سلفورک ایسڈ () کی تشکیل کا باعث بنتا ہے۔ مالڈوناڈو-زگل اور بوڈن (1982) کے مطابق، پانی میں عنصر سلفر (آکٹا ایٹمک سلفر، ایس) کا ہائیڈرولیسس اس کے آکسیڈائزڈ اور کم شدہ شکلوں میں/= 3/1 کے تناسب سے ہوتا ہے۔ ہائیڈروجن سلفایٔڈ () سلفایٔڈ اسٹریس کریکنگ (ایس۔ ایس۔ سی) کا سبب بنتا ہے اور ہوا کے ساتھ رابطے میں بھی آسانی سے تھیوسلفایٔٹ () میں آکسائڈائز ہو جاتا ہے، جو کٹاؤ کا ذمہ دار ہوتا ہے۔ پائیرائٹ (، آئرن (II) ڈائیسلفائیڈ) کی طرح، نمی کی موجودگی میں، سلفر بھی ماحولیاتی آکسیجن کے ذریعے آکسیکرن کے لیے حساس ہوتا ہے اور بالآخر سلفورک ایسڈ ()، سلفیٹ ()، اور انٹرمیڈیٹ کیمیائی پرجاتیوں جیسے تھیوسلفیٹس ()، یا ٹیٹرا تھیونیٹس () پیدا کر سکتا ہے، جو سلفر کی تمام کم شدہ پرجاتیوں کی طرح مضبوطی سے تخفیف کرنے والے مادے بھی ہیں۔ لہذا، مخصوص ایپلی کیشنز کے لیے سلفر کنکریٹ کا انتخاب کرنے سے پہلے اسٹیل اور دیگر دھاتوں (ایلومینیم، تانبے) کے طویل مدتی کٹاؤ کے مسائل کا اندازہ لگانے اور صحیح طریقے سے حل کرنے کی ضرورت ہے۔ سلفورک ایسڈ کی تشکیل چونا پتھر اور کنکریٹ کے ڈھانچوں پر حملہ اور تحلیل بھی کر سکتی ہے جبکہ وسیع جپسم بھی پیدا کر سکتی ہے، جس سے ان مادوں میں دراڑیں اور دراڑیں بن سکتی ہیں۔ اگر مقامی فزیکو کیمیائی حالات سازگار ہوں (ان کی نشوونما کے لیے کافی جگہ اور پانی دستیاب ہو)، تو سلفر آکسائڈائزنگ بیکٹیریا (سلفر کی مائکروبیل آکسیکرن) بھی کنکریٹ سلفر کی قیمت پر پروان چڑھ سکتے ہیں اور ممکنہ کٹاؤ کے مسائل کو بڑھانے میں معاون ثابت ہو سکتے ہیں۔ عنصر سلفر کے انحطاط کی شرح اس کے مخصوص سطح کے رقبے پر منحصر ہے۔ گندھک کی دھول، یا سلفر کے کچلے ہوئے پاؤڈر کے ساتھ انحطاط کے رد عمل سب سے تیز ہوتے ہیں، جبکہ سلفر کنکریٹ کے برقرار کمپیکٹ بلاکس سے توقع کی جاتی ہے کہ وہ زیادہ آہستہ سے رد عمل ظاہر کریں گے۔ سلفر کنکریٹ سے بنے اجزاء کی خدمت زندگی اس طرح ماحولیاتی آکسیجن، نمی اور مائکروجنزموں کے سامنے آنے والے عنصر سلفر کے انحطاط کی حرکیات، مواد میں مائکرو کریک کی کثافت/ارتکاز، اور کاربن اسٹیل کی سطح کی رسائی پر منحصر ہے۔ میکروکریک یا پانی کے داخلے کے سامنے آنے والی تکنیکی خالی جگہوں کی صورت میں آبی محلول میں موجود تباہ کن انحطاط کی مصنوعات تک۔ سلفر کنکریٹ پر مبنی ڈھانچے، نظام اور اجزاء (ایس ایس سی) کو ڈیزائن کرتے وقت ان تمام عوامل کو مدنظر رکھنے کی ضرورت ہے، یقینی طور پر اگر وہ اسٹیل عناصر (بالترتیب ریبار یا ٹینشننگ کیبلز) کے ساتھ تقویت یافتہ ہیں، یا پہلے سے دباؤ میں ہیں۔ اگرچہ ایلیمینٹل سلفر آکسیڈیشن کا عمل پی ایچ ویلیو کو بھی کم کرے گا، کاربن اسٹیل کے کٹاؤ کو بڑھاتا ہے، عام پورٹلینڈ سیمنٹ اور کلاسیکی کنکریٹ کے برعکس، تازہ سلفر کنکریٹ میں الکالی ہائیڈروکسائڈز (KOH، NaOH)، اور نہ ہی کیلشیم ہائیڈروکسائڈ () ہوتا ہے، اور اس وجہ سے اسٹیل کی سطح کو غیر فعال کرنے والے اعلی پی ایچ کو برقرار رکھنے کے لیے کوئی بفرنگ صلاحیت فراہم نہیں کرتا ہے۔ دوسرے لفظوں میں، برقرار سلفر کنکریٹ کیمیائی طور پر سٹیل کی کمک سلاخوں (ریبار) کو کٹاؤ سے نہیں بچاتا ہے۔ اس طرح سلفر کنکریٹ میں جڑے ہوئے اسٹیل عناصر کا کٹاؤ دراڑوں کے ذریعے پانی کے داخل ہونے اور رسنے والے پانی میں تحلیل ہونے والی سلفر کی جارحانہ کیمیائی پرجاتیوں سے ان کی نمائش پر منحصر ہوگا۔ عنصر سلفر سے چلنے والے مائکروجنزموں کی موجودگی بھی ایک کردار ادا کر سکتی ہے اور کٹاؤ کی شرح کو تیز کر سکتی ہے۔ اسفالٹ کنکریٹ، بائنڈر سلفر پر مبنی قمری کریٹ کے طور پر 'بٹومین' کا استعمال کرتے ہوئے اسی طرح کا مجموعی مواد، ایک مجوزہ قمری تعمیراتی مواد سینوسیل، سیمنٹ ربڑ کے ولکنائزیشن کی جگہ فلائی ایش سینوسفیئرز (کھوکھلی دائرے) کا استعمال کرتے ہوئے ایک کنکریٹ مواد اور قدرتی ربڑ کے ٹیرپینائڈز (پولی اسوپرین) (چارلس گڈیر کے ذریعہ دریافت کردہ عمل) سلفر ولکنائزیشن کے ساتھ عنصر سلفر کے رد عمل کے بعد بننے والے ڈائیسلفائڈ پلوں کے ذریعہ بنائے گئے کراس لنکنگ سلفر ولکنائزیشن، جو عنصر سلفر کے ایلائل گروپس (-CH = CH-CH2-) کے ساتھ رد عمل سے پیدا ہوتا ہے۔