سنتز بتن سبز مقاوم در محیط‌های اسیدی با استفاده از بیوچار بقایای کشاورزی

Abstract

در صنعت ساختمان، از بتن به مقدار زیادی استفاده می‌شود. به‌منظور کاهش تولید سیمان و متعاقب آن کاهش آلودگی هوای ناشی از انتشار گاز به اتمسفر و همچنین افزایش مقاومت بتن از مواد افزودنی جایگزین سیمان می­توان استفاده کرد. یکی از افزودنی­هایی که می­تواند در بتن مورد استفاده قرار گیرد، بیوچار حاصل از ضایعات کشاورزی در طی فرآیند پیرولیز است. پیرولیز فرآیندی است که در طی آن، ضایعات در غیاب اکسیژن و در درجه حرارت­های بالا تجزیه می­شوند. ضایعات کشاورزی قبل از اضافه شدن به بتن پیرولیز می‌شوند و این عمل باعث تولید زیست سوخت می‌شود که می‌تواند جایگزین سوخت‌های فسیلی شود و بقایای حاصل از فرآیند پیرولیز نیز می­توانند به‌عنوان ماده افزودنی جایگزین سیمان در بتن شوند. در این مطالعه امکان استفاده از بیوچار خاکستر سبوس برنج و باگاس نیشکر تیمار شده با اسیدکلریدریک به‌عنوان افزودنی جهت جایگزینی سیمان در مقادیر 0، 5 و 10 درصد بررسی شد. برای شبیه‌سازی محیط فاضلاب از اسیدسولفوریک با 1=pH استفاده گردید. به‌منظور ارزیابی اثرات محیط اسیدی بر خصوصیات نمونه‌های بتنی، کاهش وزن، مقاومت فشاری و مقاومت کششی نمونه­ها اندازه‌گیری شد و آنالیزهای دستگاهی SEM و EDS بر روی نمونه های غوطه ور در اسید پس از 28 روز صورت گرفت. نتایج نشان داد پیش تیمار سبوس برنج و باگاس نیشکر توسط اسید کلریدریک رقیق، خاصیت پوزولانی نمونه­ها را با کاهش مقدار پتاسیم و کلسیم موجود در ترکیب می­تواند بهبود بخشد. نتایج مقاومت فشاری موید افزایش مقاومت فشاری نمونه­های حاوی 5 درصد بیوچار پوسته برنج تیمار شده و بیوچار باگاس نیشکر به ترتیب 9/35 و 54 درصد نسبت به نمونه بدون پوزولان(شاهد) بود. تغییرات مقاومت کششی نمونه­های حاوی پوزولان در مقایسه با نمونه شاهد نسبت به مقاومت فشاری چندان چشمگیر نبود. وزن و مقاومت فشاری نمونه­های بتنی در مجاورت اسید سولفوریک کاهش یافت. کاهش وزن همه نمونه­ها نسبت به شاهد کمتر بود ولی مقایسه مقاومت فشاری نمونه­های حاوی پوزولان با شاهد نشان داد که تنها مقاومت فشاری نمونه بتن حاوی 5 درصد بیوچار سبوس برنج تیمار شده 16 درصد نسبت به شاهد بیشتر است. مقاومت کششی نمونه­های بتنی حاوی 5 درصد بیوچار سبوس برنج تیمار شده و باگاس تیمار شده به ترتیب 12 و 13 درصد نسبت به شاهد افزایش یافت. به­طور کلی نتایج نشان­دهنده تاثیر مثبت پوزولان بیوچار بر خصوصیات مکانیکی بتن بود.