بررسی ویژگی های مکانیکی بتن حاوی پوزولان بش آقاج در محیط های فاضلاب شهری

بتن بیشترین ماده ساختمانی است که در ساخت لوله های فاضلاب مورد استفاده قرار می گیرد. سازه های بتنی مورد استفاده در فاضلاب بصورت معمول برای 50 سال طراحی می گردند، اما بعضی اوقات فقط با گذشت چندین سال در اثر حمله اسید سولفوریک دچار خوردگی شده و شکل اولیه، کیفیت و قابلیت خدمت دهی خود را از دست می دهند. از اوایل قرن بیستم محققان متوجه این مساله شده بودند که سولفید هیدروژن و اسید سولفوریک در مجاری فاضلاب یک محیط خورنده ایجاد می کنند، ولی فرآیند تبدیل سولفید هیدروژن به اسید سولفوریک ناشناخته بود، زیرا تصور می کردند که تبدیل فوق یک فرآیند شیمیایی است، در حالی که بعداً مشخص گردید عمل فوق با یک فرآیند بیولوژیکی نیز همراه می باشد. در سال 1945 کشف شد که در فرآیند خوردگی بیولوژیکی اسید سولفوریک، باکتری ها مشارکت دارند. این باکتری ها شامل دو دسته هستند: دسته اول باکتری های احیا کننده سولفات و دسته دوم باکتری های اکسیدکننده گوگرد. وقتی مجموعه شرایط برای حضور و رشد باکتری های احیا کننده سولفات فراهم باشد، این باکتری ها سولفات را احیا کرده و گاز h2s تولید می نمایند. این گاز در اثر تلاطم وارد اتمسفر فوقانی لوله های فاضلاب می شود و در حضور رطوبت و اکسیژن باکتری های اکسید کننده با گاز سولفید هیدروژن آزاد شده واکنش نشان داده و در نتیجه اسید سولفوریک تولید می گردد. اسید سولفوریک که یک اسید بسیار متهاجم است با محصولات هیدراتاسیون ماتریس سیمان واکنش داده و تولید گچ و اترینگایت می کند که دارای استحکام سازه ای کمی می باشند، اما آن ها دارای حجم بزرگتری نسبت به مواد سازنده خود هستند که باعث فشار داخلی و ترک خوردن بتن شده و سرانجام منجر به از بین رفتن تراکم دیوار لوله های بتنی می گردند. برای کنترل و کاهش خوردگی لوله های بتنی فاضلاب، راه های مختلفی وجود دارد که یکی از آن ها تمرکز بر روی طرح اختلاط بتن می باشد، یعنی با استفاده از بتن های مقاوم در برابر اسید، عمر مفید لوله های بتنی افزایش داده شود. یکی از ساده ترین راه ها برای افزایش مقاومت بتن در برابر اسید، استفاده از پوزولان می باشد. یکی از روش های متداول برای شبیه سازی بتن در معرض اسید سولفوریک، قرار دادن نمونه بتن در محلول اسید سولفوریک قو ی تر نسبت به محیط واقعی اسیدی می باشد. در این مطالعه آزمایشگاهی جهت تعیین دوام نمونه های بتنی در محیط شبیه سازی شده فاضلاب دو معیار درصد کاهش مقاومت فشاری و درصد کاهش وزن مورد آزمایش قرار گرفته شده است. نمونه های مکعبی برای تعیین دو معیار بالا در چهار سن 28، 60، 90 و 120 روزه بکار رفته اند. پوزولان طبیعی بش آقاج در سه درصد، 10%، 15% و 20% وزنی سیمان، میکروسیلیس در دو درصد 10% و 20% وزنی سیمان و نانوسیلیس در دو درصد، 1% و 2% وزنی سیمان استفاده شده اند. در مجموع با نمونه شاهد 20 طرح اختلاط بتن با پوزولان طبیعی، میکروسیلیس و نانوسیلیس بصورت ترکیبی و مجزا ساخته شده است. لازم به ذکر است که تمامی نمونه ها به مدت 28 روز عمل آوری شده اند و سپس به مدت 60، 90 و 120 روز در محیط تسریع شده فاضلاب (محلول اسید سولفوریک با ph یک) قرار گرفته اند. مقاومت فشاری 28 روزه نمونه ها بعنوان معیار مقاومت نهایی در نظر گرفته شده و درصد کاهش مقاومت فشاری سنین دیگر با این مقاومت فشاری مقایسه شده است. در نهایت و بعد از انجام آزمایشات مشخص شد که پوزولان طبیعی بش آقاج، میکروسیلیس و نانو سیلیس هم بصورت مجزا و هم ترکیبی اثرات مطلوبی روی دوام بتن در برابر محیط اسیدی دارند البته در مواردی ترکیب دو افزودنی ارتقای نسبتاً کمی نسبت به استفاده مجزای آنها داشته است. کلمات کلیدی: فاضلاب، خوردگی، بتن، اسید سولفوریک، میکروسیلیس ، نانوسیلیس، پوزولان بش آقاج