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

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 می توان استفاده کرد. یکی از افزودنی هایی که می تواند 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 حرارت های بالا تجزیه می شوند. 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 می توانند 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 نمونه ها   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 نمونه ها را با کاهش مقدار پتاسیم و کلسیم موجود در ترکیب می تواند بهبود بخشد. نتایج مقاومت فشاری موید افزایش مقاومت فشاری نمونه های حاوی 5 درصد بیوچار پوسته برنج تیمار شده و بیوچار باگاس نیشکر به ترتیب 35/9 و 54 درصد نسبت به نمونه بدون پوزولان(شاهد) بود. تغییرات مقاومت کششی نمونه های حاوی پوزولان در مقایسه با نمونه شاهد نسبت به مقاومت فشاری چندان چشمگیر نبود. وزن و مقاومت فشاری نمونه های بتنی در مجاورت اسید سولفوریک کاهش یافت. کاهش وزن همه نمونه ها نسبت به شاهد کمتر بود ولی مقایسه مقاومت فشاری نمونه های 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 نمونه های بتنی حاوی 5 درصد بیوچار سبوس برنج تیمار شده و باگاس تیمار شده به ترتیب 12 و 13 درصد نسبت به شاهد افزایش یافت. به طور کلی نتایج نشان دهنده تاثیر مثبت پوزولان بیوچار بر خصوصیات مکانیکی بتن بود. 

synthesis of acid resistance green concrete using agricultural residues' biochar

concrete is extensively used in the construction industry. to reduce the production of cement and subsequently reduce air pollution due to the release of  gas into the atmosphere and also to increase the strength of concrete, cement additives can be used. one of the additives that can be used in concrete is biochar from agricultural waste during the pyrolysis process. pyrolysis is the process in which wastes are decomposed in the absence of oxygen and at high temperatures. agricultural wastes are pyrolyzed before being added to concrete. it produces biofuels that can replace fossil fuels, and pyrolysis residues can be used as cement additive in concrete. in this study, the possibility of using biochar of rice husk and sugarcane bagasse treated with hydrochloric acid as an additive to replace cement at the values of 0, 5 and 10% was investigated. sulfuric acid with ph = 1 was used to simulate the wastewater environment. in order to evaluate the effects of acidic environment on the properties of concrete samples, weight loss, compressive strength and tensile strength of the samples were measured and sem and eds instrumental analyzes were performed on the samples immersed in acid after 28 days.  the results showed that pretreatment of rice husk and sugarcane bagasse with dilute hydrochloric acid could improve the pozzolanic properties of the samples by reducing the amount of potassium and calcium in the composition. the results of compressive strength showed an increase in compressive strength of samples containing 5% of treated rice husk biochar and sugarcane bagasse biochar by 35.9% and 54%, respectively, compared to non-pozzolan sample (control). the changes in tensile strength of the samples containing pozzolan compared to the control sample were not significant, compared to the compressive strength. the weight and compressive strength of concrete samples decreased in the vicinity of sulfuric acid. the weight loss of all samples was less than the control, but the comparison of the compressive strength of the samples containing pozzolan with the control showed that only the compressive strength of the concrete sample containing 5% biochar of treated rice husk was higher than that of control by 16%. tensile strength of concrete samples containing 5% biochar of treated rice husk and treated bagasse increased by 12% and 13%, respectively, compared to the control. in general, the results showed the positive effect of biochar pozzolan on the mechanical properties of concrete.