تاثیر اسید روی سنگ های کربناته وگرانیت

سنگ ها باتوجه به کانی های سازنده ونوع پیدایش، رفتارهای گوناگونی نسبت به وضعیت حاکم ازخود نشان می دهند. بنابراین آگاهی ازساختارسنگ و به کارگیری آن متناسب با اقلیم مورد نظر جزء موارد ضروری در دوام آن هاست. دوام سنگ نیزعبارت است از: مقاومت سنگ دریک بازه زمانی طولانی، دربرابرشرایط محیطی (همچون هوازدگی های فیزیکی و شیمیایی، آلاینده های اتمسفر وباران ها اسیدی و…) همراه با حفظ شکل و ظاهر اولیه. از آنجایی که وجود آلاینده های جوی اثرات مخربی بروی سنگ می گذارند، در این مقاله به تاثیراسید روی سنگ های نما پرداخته ایم وسنگ ها را برحسب کربناته وغیرکربناته بودن بررسی کرده ایم.

سنگ های کربناته ساختمان

سنگ های کربناته

بیش از 50 درصد سنگ های کربناته (Carbonate rock) را کربنات کلسیم تشکیل داده است و مطالعه و بررسی آن ها اطلاعات ارزشمندی در رابطه با محیط های رسوبی می دهد. سنگ آهک ( متشکل از آراگونیت وکلسیت ) و سنگ دولومیت ( متشکل از کانی های دولومیت) دو گونه ی اصلی و مهم سنگ های کربناته به شمار می روند. رسوبات کربناته در چشمه ها ، افق های خاک و دریا تشکیل می شوند. اما بیش از 90 درصد آن ها در محیط دریا بوجود می آید که نرخ تولید کربنات در آب های گرم ، چند برابر بیشتر از آب های سرد است.

سنگ مرمر نمونه ای از سنگ های آهکی دگرگون شده است که کانی اصلی تشکیل دهنده آن کلسیت است که در سنگ های آهکی دیگری همچون لایمستون و تراورتن ( غالبا از جنس کربنات کلسیم ) می توان یافت.

آلاینده های جوی ناشی از سوخت های فسیلی

درنتیجه سوخت های فسیلی شهرک های صنعتی، ماشین ها و … گازهایی چون اکسید های نیتروژن ، گوگرد و کربن وارد اتمسفر می شوند. این گازهای می توانند به صورت خشک و تربه سطح زمین بازگردند واثرات مخربی برسلامت انسان و دیگرموجودات زنده، زمین های کشاورزی ، ساختمان ها، ماشین آلات و … بگذارند. منظوراز ترهمان باران اسیدی است که براثر ترکیب با این آلاینده ها بوجود می آید و یکی از اثرات مخرب آن به مرور زمان و برحسب شدت، بروی نماهای سنگی است.

تخریب سنگ نما بر اثر باران اسیدی

تاثیر اسید روی سنگ (با منشاء آلاینده های جوی)

اکسيدهاي گوگرد و نيتروژن، مونواکسید کربن و دی اکسید کربن ازجمله عناصرمعلق در هوای آلوده هستند که درشهرک های صنعتی بزرگ ، بیش از هرجای دیگر حضور دارند. با انحلال این گازها درقطرات باران، PH باران ( تا کمتراز5) کاهش یافته و باران های اسیدی بوجود می آیند.

نیترات و سولفات از شاخص ترین این آلاینده ها هستند که در ترکیب با یون های هیدروژن ، محلول های اسیدی قوی (اسید نیتریک و اسید سولفوریک) را بوجود می آورند. ازاین رو به بررسی تاثیراین دو محلول بروی چند نمونه ازسنگ های ساختمانی با ساختار مختلف پرداخته شده است.

* توجه : بخش هایی از مطالب این پست حاصل زحمات وتحقیقات گروه زمین شناسی مهندسی دانشکده علوم پایه ( دانشگاه صنعتی شاهرورد و تربیت مدرس تهران ) است. برای مطالعه مقاله اصلی لینک در پایان همین پست قرا داده شده است.

این پژوهش بروی 14مدل سنگ ساختمانی مختلف ( از منشاء های گوناگون ) به منظور بررسی تاثیر اسید نیتریک و اسید سولفوریک بروی سنگ های مورد نظرو قیاس شدت تاثیر هرکدام از این محلول ها صورت گرفته است. این آزمایش ( آزمایش دوام ) تا 15 چرخه و با PH های مختلف ( 5/1 ، 3 و 5 ) محلول های فوق و آب شرب ( با PH=3/7 ) انجام شده است و بدین ترتیب شاخص دوام هریک محاسبه شده است.

نتایج آزمایش دوام

نمونه های با ترکیب کربناته نسبت به غیر کربناته نامقاومند. ( در محلول های اسید سولوفوریک و اسید نیتریک )

گرانیت مشهد، داسیت یزد، تراکیت سبزوار ، آمفیبولیت بیرجند مناسب ترین سنگ های مناطق با باتمسفر آلوده اند.

نتیجه آزمایشات تاثیر اسید روی سنگ (محلول های اسید سولفوریک و اسید نیتریک )

از عوامل مهم و تاثیرگذار بر انحلال سنگ های مورد نظر می توان به نوع اسید و مقدار PH اشاره کرد که این تست نشان داد :

  • انحلال پذیری کربنات کلسیم با اسید سولفوریک بیش از اسید نیتریک است (بشرط PHیکسان هر دو محلول ). دلیل آن هم بیشتر بودن قدرت یونی اسید سولفوریک است که موجب انحلال پذیری بیشتر کربنات کلسیم می شود.
  • با تغییر PH ، اختلاف میان شاخص دوام تغییر می کند. یعنی هرچه PH کمتر شود ، میزان دوام سنگ هم کاهش می یابد.

در سنگ های کربناته، نمونه هایی که حاوی درصد بالایی ازکربنات کلسیم باشند، نسبت به این دو محلول اسیدی بیشتر تحت تاثیر قرار می گیرند. در صورتی که در سنگ های غنی از فلدسپار ( فلدسپات )، بیوتیت و کوارتز مقاومت بسیار دیده شد. جالب تر آنکه با کاهش مقدار PH  (5 به 5/1 ) شاخص دوام غیرکربناته ها تغییرات نامحسوسی داشته اند. این در حالی است که شاخص دوام سنگ های کربناته کاهش چشم گیری داشته است که نشان دهنده نقش بارزPH  درشدت انحلال است.

تخریب نمارومی بر اثر باران اسیدی


درصد بالایی از واکنش سنگ ها نسبت به مواد اسیدی، مربوط به متغییرهای ذاتی سنگ مثل کانی های آن است. از طرفی هر سنگ متشکل از چندین کانی و تحت شرایط مختلف بوجود آمده است. بنابراین میزان دوام هر سنگ به مواد اسیدی با دیگری متفاوت است. همچنین نوع اسید ومیزان PH  از عوامل مهم و تاثیرگذار بر انحلال پذیری سنگ هاست.

پس نمی توان راجع به تمام سنگ ها اظهارنظر کلی کرد. از طرفی دیگر موضوع فرآوری سنگ ها ، نحوه مراقبت و رسیدگی به سنگ و نحوه اجرا مطرح می شود. آزمایشات فوق روی نمونه سنگ ها خام انجام شده است که تماما جنسیت و ماهیت سنگ مورد بررسی قرار گرفته است. اما چیزی که اهمیت دارد این است که سنگ برای مصارف ساختمان چه نمای بیرون چه مصارف داخل، نیازمند پذیرش فرآوری هایی است تا نقاط ضعفش را کم کند یا به طور کامل برطرف نماید. از جمله آن آب بندی کردن سنگ و عایق نمودن سطح آن است که بسته به نوع مواد مصرفی و نحوه انجام این کار، برکیفیت و دوام سنگ تاثیرگذار است. بنابراین اگر این اقدامات به درستی صورت پذیرد، می توان به عمر نمای سنگی خود افزود.

حال اگریک مدل سنگ تحت شرایط یکسان ( از یک معدن و یک کارخانه فرآوری شده باشد) را درمناطق مختلف آب و هوایی قرار دهیم، طبیعتا واکنش یکسانی از تمام آن ها نمی توان داشت. چه بسا نوع اجرای نما و نگهداری های بعد از اجرای سنگ هم در دوام آن تاثیرگذار است.

باتوجه به تاثیراسید روی سنگ می توان اینگونه برداشت کرد که …

باتوجه به مطالب فوق می توان این گونه استنباط کرد که در شهرهای صنعتی به دلیل وجود درصد بالای آلاینده ها، بهتر است از سنگ های غیر کربناته استفاده شود. مثلا سنگ هایی همچون مرمر، لایسمتون وترامیت اصلا مناسب نمای چنین مناطقی نیستند. حتی در رابطه با سنگ های تراورتن نیز مقاومت کم نسبت به باران اسیدی گزارش شده است. پس درچنین شرایطی بهتراست برای حفظ نمای سنگی خود به دنبال سنگ های بادوام نسبت به شرایط جوی حاکم درمنطقه باشید. ازجمله این سنگ ها، سنگ های آذرین همچون گرانیت است. تنها مشکل استفاده از گرانیت سطح صاف آن و وزن سنگینش است. تخلخل صفر ( یا تخلخل ناچیز) و جذب آب کم، موجب عدم چسبندگی گرانیت با ملات و درنتیجه دیوار می شود. درمقابل مکندگی مصالحی همچون آجر زیاد است و تمام آب مصالح را به درون خود می کشد. همین موضوع موجب رها شدن وسقوط سنگ بعد از گذشت مدت کوتاهی می شود که با خسارات مالی و تلفات جانی به همراه خواهد داشت.

این موضوع نگران کننده؛ اما حل شدنی است. در واقع با کنار گذاشتن شیوه های قدیمی نصب سنگ واستفاده از روشهای نوین یا همان نصب خشک می توان شرایط را به طور کامل بهبود داد. یکی از این روش ها که روشی ایمن، راحت و سریع است، اجرای نما با استفاده از چسب سنگ های اپوکسی است.

مطالعه مقاله انحلال پذیری سنگ ها بر اثر باران اسیدی

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *