نقش و تاثیر فاضلاب در بتن چیست؟

نقش و تاثیر فاضلاب در بتن از یک سو به آسیب شناسی سازه های بتنی باز می گردد و از سوی دیگر به خلاقیت مهندسی. آشکارترین نشانه نقش و تاثیر فاضلاب در بتن در شبکه فاضلاب شهری مشاهده پذیر است: در پدیده خوردگی سازه های بتنی انتقال فاضلاب در شبکه فاضلاب شهری. مطالعه پدیده خوردگی در سازه های بتنی شبکه فاضلاب شهری و صنعتی و شیوه های مقابله با آن مهم است. در واقع این کار یک آزمون مهم برای مهندسی آب و فاضلاب، ساختمان و سیاست های زیست محیطی است. سلامت عمومی جامعه، چه از دیدگاه سازه شناسی و چه آینده منابع محدود آبی به این شیوه های بازیافتی بستگی دارد.

نقش و تاثیر فاضلاب در بتن و صنعت ساخت و ساز

بتن با گسترش صنعت ساخت و ساز، ارزشی بی بدیل پیدا کرده است. همگام با این ارزش و گسترش بهره برداری از آن، تاثیر آن بر محیط زیست عمومی نیز افزایش یافته است. به همین دلیل است که بررسی نقش و تاثیر فاضلاب بر آن و جستجوی روش هایی که فاضلاب را از یک عامل آسیب زا به یکی از عناصر بنیادین بتن سازی تبدیل کند، ارزشی فراتر از صنعت ساخت و ساز یافته است.

بتن، فاضلاب و منابع بازگشت ناپذیر آبی

نقش و تاثیر فاضلاب در بتن با منابع برگشت ناپذیر و محدود آبی پیوندی ناگسستنی دارد. با افزایش نرخ رشد جمعیت پس از انقلاب صنعتی و پزشکی و کاهش نرخ مرگ و میر، نرخ بهره برداری از منابع آبی، دو برابر شده است. چرا که صنعت غول آسا شده برای تامین نیازهای جمعیت رو به رشد، به منابع کلان آبی نیاز داشت. با توجه به این وضعیت، تنش آبی یک رخداد پیش بینی پذیر است. به هر حال دیر یا زود این مشکل به یک راه حل خلاقانه نیاز داشت. این راه حل بتن را مستقیماً به محیط زیست پیوند داده و آن را از چرخه مصرف منابع محدود آبی بیرون می کشد. در واقع آینده بتن را به مهندسی فاضلاب مرتبط می کند. در نتیجه كاربرد منابع آب نامتعارف در صنعت بتن، به عنوان يک صنعت پرمصرف آبی، مي تواند از سویه های مختلف زيست محيطي توجيه پذير باشد.

بتن، فاضلاب و ریز موجودات خبره

نقش و تاثیر فاضلاب در بتن با یک مطالعه میکروسکوپی روشن تر می شود. فاضلاب به دلیل ترکیباتی که در آن شناورند، بهشت گونه های درنده ای از باکتری هاست. این باکتری ها در نوعی حمله بیولوژیک به سازه های بتنی انتقال فاضلاب تبحر دارند. گو اینکه باکتری های غیر بیماری زا نیز در پساب ها شناورند. با مطالعه این باکتری ها و مهندسی معکوس میتوان به بتنی دست یافت که مقاوم تر از گونه های پیشین باشد.

فاضلاب یا پساب چیست؟

پساب، چرک آب یا فاضلاب به بازمانده ها و دور ریزهای کم و بیش مایع محلی، شهری یا صنعتی گفته می شود. شیوه گردآوری و دور ریزی آن در هر منطقه، بستگی تامی به آگاهی های زیست محیطی و آموزش ساکنان محلی دارد. سیستم های فاضلاب برای گردآوری آب های سطحی یا فاضلاب های صنعتی در مجتمع های بزرگ صنعتی اهمیتی حیاتی دارند، چرا که رخنۀ آب واره ها یا سیالات به درون خاک آسیب برگشت ناپذیری به پایه ها و سازه های زیر زمینی طبیعی و صنعتی وارد می کند.

نقش و تاثیر فاضلاب در بتن و سوپ اسید سولفوریک

همه این فاضلاب ها، به وسیله ناقل های بتنی به سوی پالایشگاه یا تصفیه خانه ها روانه می شوند. این سیالات چه در زمان گذر خود و چه در انبارهای پالایش، فرآیندهای آسیب زایی را پشت سر می گذارند. در واقع با این روند، نقش و تاثیر فاضلاب در بتن را مشهودتر می سازند. این فرآیندها مستقیماً بر سازه های بتنی ناقل یا نگه دارنده تاثیر می گذارد. زمانی که غلظت فاضلاب بالا رود، شتاب آن به دلیل سنگینی پایین می آید. در این شرایط گرمای محیطی نیز افزایش می یابد. باکتری های هوازی، در چنین فضایی اکسیداسیون ترکیبات معدنی و آلی گوگرد را تسریع بخشیده و آن را به اسید سولفوریک تبدیل می کنند. این ماده اسیدی، رویه بتن را به ویژه در فاصله خط آب و دیواره بتنی، به شدت می خورد.

در این محیط مطلوب چگالی نمک های سولفات چیزی در حدود 150 میلیون قسمت در میلیون است. این چگالی یک زنگ خطر است. برای حل این معضل باید لوله های بتنی را نفوذ ناپذیر یا دست کم نفوذ پذیری آنها را در برابر مایعات آسیب زا پایین آورد. برای این کار لوله های بتنی باید از ترکیب معینی ساخته شوند که شامل سیمان فراوان، فشرده و یکنواخت با آب دهی کم باشد. معمولاً تا زمانی که نشانه های آشکاری چون خوردگی تاج لوله ها یا گرفتگی فاضلاب روها دیده نشود، آسیب ها آشکارا دیده نمی شوند و به آنها توجهی نمی شود.

تخلیه فاضلاب های صنعتی، بتن و زنجیره واکنش ها

تخلیه فاضلاب های صنعتی در شبکه فاضلاب شهری نیز به زنجیره کنش و واکنش های گوگرد تسریع می بخشد. این روند آن را به سوپ اسید سولفوریکی تبدیل می کند که منبع غذایی لذیذی برای باکتری ها به شمار می رود. این سوپ اسیدی، نه تنها سازه های بتنی را با شتاب بیشتری می خورد بلکه بوی ناخوشایندی نیز پدید می آورد که فضاهای شهری را غیر قابل زیست می سازد. بدتر از آن با سرریز شدن به محیط های آبی، ریز موجودات آبزی سودمند را نیز می کشد. به هر حال پالایش فاضلاب، در این مراحل به صنعت بتن مرتبط می شود.

فاضلاب به عنوان آب اختلاط بتن: یک راه حل هوشمندانه

نقش و تاثیر فاضلاب در بتن در این مرحله خود را کاملاً نشان می دهد. پساب پالایش شده شهری می تواند به عنوان آب اختلاط، بدون آنکه تاثیر معکوسی روی ویژگی های بتن داشته باشد به بهره برداری برسد. در واقع، پساب تصفیه شده و پالوده، اثر معکوسی بر مقاومت فشاری بتن ندارد. حتی در شرایط ویژه نگهداری و محیط عمل آوری بتن مقاومت فشاری آن نسبت به بتن ساخته شده با آب آشامیدنی افزایش بیشتری نشان داده است.

برای اینکه بتن به مقاومت فشاری مطلوبی برسد باید مقدار BOD (مواد آلی) موجود در فاضلاب شهری در حدود 400 میلی گرم در لیتر برسد. این مقدار در یک فرایند پالایشی چند مرحله ای به دست می آید. پالایش ثانویه فاضلاب شهری که به صورت سیستم لجن باشد حداقل حدود 80 درصد BOD موجود در فاضلاب را از بین می برد. این کمیت برای رسیدن به حد مطلوب مواد آلی در آب اختلاط بتن کفایت می کند. البته ناخالصی های موجود در آب نگهداری بتن روی نمای آن تاثیر ناخوشایندی باقی می گذارند. بنابراین در جایی که نمای بتن در سازه مهم است بهتر است سطح بتن با لایه ای از رنگ پوشیده شود.