وبلاگ

هنگامی که محققان دانشگاه شیان جیائوتنگ-لیورپول مطالعه خود را بر روی بتن های رنگی معماری تکمیل کردند، به نتیجه شگفت انگیزی دست یافتند – سیمان رنگدانه سبز ناخالصی هایی داشت که بتن متخلخل با کیفیت پایین تولید می کرد. در ضمن رنگدانه های قرمز و آبی تاثیر کمی داشتند.

این تحقیق توسط مهرین هیرا، فارغ التحصیل گروه مهندسی عمران XJTLU، دکتر گراهام داوسون از گروه شیمی XJTLU و ایزاک گالوباردس از دانشگاه پلی تکنیک محمد ششم انجام شد.

دکتر داوسون توضیح می‌دهد که بتن رنگدانه‌ای معماری به‌عنوان یک جایگزین بصری جذاب برای بتن خاکستری، مانند در Ciutat de la Justícia در بارسلون استفاده می‌شود. با افزایش تقاضا برای بتن معماری رنگدانه، اهمیت این تحقیق نیز افزایش می یابد.

“ویژگی های رنگدانه های قرمز و آبی مورد استفاده در مطالعه در ادبیات تحقیق موجود مشخص شده است. داوسون می گوید، با این حال، ویژگی های رنگدانه سبز رایج نیست.

هیرا می گوید: «نتایج رنگدانه های قرمز و آبی کاملاً به انتظارات ما نزدیک بود. از سوی دیگر، انتظار تاثیر شدید رنگدانه سبز بر خواص ملات را نداشتیم. در واقع، ما انتظار داشتیم استحکام بیشتری را با رنگدانه سبز در مقایسه با دو رنگ دیگر افزایش دهیم.

دلیل آن این است که رنگدانه سبز موجود در محصولات بر پایه اکسید کروم است که در هنگام هیدراته شدن، استحکام مخلوط را افزایش می دهد.

پس چرا بتن سبز نامرغوب تشخیص داده شد؟

دکتر داوسون می گوید که پاسخ در نحوه تولید آن با ناخالصی های مضر نهفته است.

او توضیح می دهد: از مواد شیمیایی برای ساخت رنگدانه ها استفاده می شود. گاهی اوقات رنگدانه ها اجزای شیمیایی ساده و ترکیبی دیگر از آنها برای تولید رنگ های مختلف هستند.

ماده افزودنی مضری که بتن سبز را تضعیف کرد مسکوویت بود. یک ماده معدنی که برای تولید رنگدانه سبز برای مقاصد صنعتی دیگر استفاده می شود. هنگامی که مسکویت با سیمان هیدراته می شود، مقادیر قابل توجهی از یک جزء تولید می کند که باعث تخلخل بیش از حد می شود و در نتیجه باعث کاهش استحکام و طول عمر می شود.

هیرا می گوید: «با این حال، مطالعات دیگر هیچ اثر نامطلوبی را هنگام استفاده از رنگدانه سبز که صرفاً از اکسید کروم (III) بدون مسکوویت تشکیل شده است، پیدا نکرده است.

نمونه های سیمان با سه رنگدانه مختلف – آلومینات کبالت آبی، اکسید کروم سبز و رنگدانه اکسید آهن قرمز – در سه سطح مختلف 1، 5 و 10 درصد تولید شدند. محققان دو نوع سیمان را آزمایش کردند تا بفهمند چگونه این مواد افزودنی و محصولات جانبی بر خواص بتن حاصل تأثیر می‌گذارند.

این آزمایش چهار قسمتی ابتدا جذب آب را برای ارزیابی تغییر در خواص فیزیکی آزمایش کرد و سپس خواص هیدراتاسیون نمونه ها را تعیین کرد.

سپس سینتیک هیدراتاسیون از طریق تکامل دمای هر مخلوط مورد بررسی قرار گرفت. در نهایت، محققان مقاومت خمشی و فشاری را برای درک اثر رنگدانه بر مقاومت مکانیکی مورد بررسی قرار دادند.

این مطالعه نشان داد که مورفولوژی محصولات هیدراتاسیون و سینتیک با مقاومت فشاری نمونه‌ها مرتبط است.

عملکرد ضعیف رنگدانه سبز در مقایسه با حداقل اثرات قرمز و آبی برجسته بود.

این مطالعه همچنین نشان داد که رنگدانه های اکسید آلومینات کبالت (آبی) و اکسید آهن (III) (قرمز) را می توان با سیمان های کامپوزیتی پرتلند و پرتلند بدون تضعیف مقاومت بتن استفاده کرد.

هیرا می گوید، محققان همچنین معادله موجود را که برای تخمین مقاومت فشاری ملات رنگدانه در زمان واقعی استفاده می شود، بهبود بخشیدند.

دکتر گالوباردز توضیح می‌دهد: «با استفاده از این معادله از انجام آزمایش‌های مخربی که برای ارزیابی خواص مکانیکی بتن استفاده می‌شوند، اجتناب می‌شود.

این امر باعث حذف ضایعات و کاهش انتشار دی اکسید کربن و هزینه های مربوط به تولید نمونه های مورد استفاده در آزمایش ها می شود.

اگرچه خود رنگدانه ها انتشار کربن تولید شده توسط بتن را کاهش نمی دهند، اما تحقیقات نشان می دهد که استفاده از آنها با سیمان های زیست محیطی ایمن است.

انتظار می‌رود که مخلوط‌های سیمانی مانند سیمان کامپوزیتی پرتلند، که شامل سرباره کوره بلند دانه‌بندی شده (GGBS) و خاکستر بادی می‌شود، در سال‌های آینده به کاهش انتشار کربن دست یابد.

###

سلب مسئولیت: AAAS و EurekAlert! مسئولیتی در قبال صحت اخبار منتشر شده در EurekAlert ندارد! با مشارکت موسسات یا استفاده از هر گونه اطلاعات از طریق سیستم EurekAlert.