فاضلاب
با توجه به کمبود منابع آب در بسیاری از نقاط جهان، بازاستفاده از فاضلاب، بهویژه در تولید بتن، به یک گزینه مهم و پایدار تبدیل شده است. طبق مطالعات اخیر، کمبود آب آشامیدنی یکی از مهمترین مشکلات زیستمحیطی است که بر میلیونها نفر در سراسر جهان تأثیر میگذارد. نیاز صنعت بتن به آب فراوان برای مخلوط کردن و عملآوری بتن، این مشکل را تشدید کرده است.
مزایای زیستمحیطی استفاده از فاضلاب در بتن سبز استفاده از فاضلاب در تولید بتن سبز، میتواند به کاهش مصرف منابع آب شیرین و همچنین کاهش تولید گازهای گلخانهای کمک کند. این رویکرد، هم ه حفظ منابع آب شیرین برای نسلهای آینده کمک میکند و هم به ساختار اقتصادی و پایدار صنعت بتن کمک مینماید.
با بررسی کامل خواص فیزیکی و شیمیایی فاضلاب بازیافتی میتوان امکان استفاده از آن بهعنوان جایگزینی برای آب شیرین در بتن سبز مشخص کرد. این بررسی شامل ارزیابی ترکیبات شیمیایی، میزان آلایندهها، و تأثیرات فیزیکی فاضلاب بازیافتی بر خواص بتن است.
- سولفاتها : وجود سولفاتها در آب میتواند باعث انبساط و ترکخوردگی بتن شود، بهویژه در محیطهای سرد. بنابراین، مقدار سولفات در فاضلاب بازیافتی باید تحت کنترل باشد تا از ایجاد آسیب در طول عمر بتن جلوگیری شود.
- کلریدها: کلریدها میتوانند باعث خوردگی میلگردهای فولادی در بتن مسلح شوند. میزان کلرید در فاضلاب بازیافتی باید به اندازهای باشد که با استانداردهای بینالمللی مطابقت داشته و خطر خوردگی را به حداقل برساند.
- نیتراتها و فسفاتها : نیتراتها و فسفاتها ممکن است بر واکنشهای شیمیایی داخل بتن تأثیر بگذارند. کنترل سطح این ترکیبات به بهبود کیفیت و دوام بتن کمک میکند.
ویژگیهای فیزیکی فاضلاب بازیافتی شامل مواردی چون pH، شفافیت، میزان مواد جامد محلول (TDS)، و دما است.
- pH : میزان اسیدی یا بازی بودن آب نقش مهمی در واکنشهای شیمیایی داخل بتن دارد. pH فاضلاب بازیافتی باید در محدودهای باشد که برای استفاده در بتن مناسب باشد و بتواند واکنش هیدراتاسیون سیمان را بدون مشکل ادامه دهد.
- مواد جامد محلول :TDS نشاندهنده مقدار مواد معدنی محلول در آب است. مقادیر بالا میتواند باعث تغییر خواص بتن، کاهش استحکام و دوام آن شود. فاضلاب بازیافتی باید از نظر TDS در محدوده مجاز برای بتن باشد.
- دما: دمای آب مورد استفاده در مخلوط بتن میتواند بر روند هیدراتاسیون تأثیر بگذارد. اگر دمای فاضلاب بازیافتی خیلی بالا یا پایین باشد، ممکن است نیاز به تنظیمات خاص در مخلوط بتن وجود داشته باشد.
ویژگیهای دوام بتن سبز نشاندهنده توانایی این ماده در مقاومت در برابر سایش، تخریب شیمیایی و نوسانات آبوهوایی است و در عین حال، حفظ ویژگیهای مهندسی مورد نظر آن را تضمین میکند. دوام بتن سبز در مقابل عوامل محیطی، بهویژه زمانی که با فاضلاب بازیافتی تولید میشود، برای افزایش طول عمر سازههای بتنی بسیار اهمیت دارد.
مقاومت در برابر حملات شیمیایی
یکی از مهمترین خصوصیات بتن سبز، توانایی آن در مقاومت در برابر حملات شیمیایی است. حملات شیمیایی معمولاً شامل تماس بتن با اسیدها، سولفاتها و مواد قلیایی صنعتی میشود که ممکن است باعث انحلال یا افزایش حجم محصولات در بتن شوند. به عنوان مثال، حمله سولفاتی که با فاضلابهای مختلف تحت درمان یا نشده انجام شده، نشان داده است که در وزن بتن افزایش ناچیزی در حدود 1/1٪ تا ۲٪ ایجاد میکند.
جذب آب و مقاومت الکتریکی
آزمایشهای جذب آب نشان میدهد که کاهش جذب آب بتن سبز، دوام آن را در برابر شرایط محیطی بهبود میبخشد. نتایج نشان داد که استفاده از فاضلاب تصفیه شده صنعتی بهطور متوسط موجب افزایش 7/7٪ در مقاومت الکتریکی میشود و این یافتهها نشان میدهند که استفاده از فاضلاب به جای آب شیرین تأثیر منفی قابلتوجهی بر ویژگیهای دوام بتن سبز ندارد.
ضریب انتشار یون کلرید
یونهای کلرید میتوانند از طریق مکش مویرگی به بتن سبز نفوذ کرده و باعث خوردگی میلگردهای تقویتی شوند که باعث کاهش مقاومت سازه میشود. یافتههای برخی از آزمایشها نشان دادهاند که با افزایش نسبت آب به سیمان و سطح COD، عمق نفوذ یونهای کلرید کاهش مییابد که باعث کاهش دوام بتن سبز میشود.
این بررسیها نشاندهنده اهمیت کنترل کیفیت فاضلاب و ترکیبات شیمیایی آن در تولید بتن سبز و حفظ دوام آن در برابر عوامل محیطی هستند.
منابع:
12. Zeyad, A.M., 2023. Sustainable concrete Production: Incorporating recycled wastewater as a green building material. Construction and Building Materials, 407, p.133522.