مقاومت سنگ در برابر باران اسیدی

تاثیر اسید روی سنگ

سنگ ها، رفتارهای گوناگونی نسبت به شرایط و محیطی که در آن هستند، دارند و از خود نشان می‌دهند؛

که این رفتار به نوع کانی های سازنده سنگ و همچنین نوع پیدایش آن، بر می‌گردد.

از این رو، آگاهی از ساختار سنگ و به کارگیری آن، متناسب با اقلیم و شرایط صحیح

آب و هوایی، موارد بسیار مهمی است که در بالا رفتن دوام سنگ ها، تاثیر بسیار زیادی دارد.

دوام سنگ، ارزیابی و سنجش مقاومت سنگ در برابر هوازدگی، حفظ شکل، اندازه و

وضعیت ظاهری اولیه در مدت زمانی طولانی و در شرایط محیطی حاکم بر سنگ است.

از آن جایی که وجود آلاینده های جوی، اثرات مخربی بر روی سنگ های ساختمانی می گذارند،

در این مقاله به تاثیر اسید روی سنگ های نما، پرداخته ایم و سنگ ها را برحسب کربناته وغیرکربناته بودن، مورد بررسی قرار داده ایم.

سنگ های کربناته

شناخت سنگ های کربناته، کمک می‌کند تا تاثیر اسید روی سنگ را بهتر متوجه شویم.

سنگ های کربناته، ۱۰ تا ۱۵٪ سنگ های رسوبی را تشکیل می دهند.

این سنگ ها، تا حد زیادی از دو نوع سنگ تشکیل شده اند:

1 –  سنگهای آهکی که بیشتر از کلسیت (CaCO3) یا کلسیم با منیزیم بالا ((Ca ، Mg) CO3) 

2- دولوستونهایی که بیشتر، از دولومیت تشکیل شده اند [CaMg (CO3) 2]

از آن جا که مواد معدنی کربناته، به طور کلی در آب های کمی اسیدی، قابل حل هستند،

غالباً دارای تخلخل و نفوذ پذیری بالایی هستند و از این رو، مخازن ایده آل نفت هستند.

به همین دلیل آن ها، به خوبی مورد مطالعه قرار گرفته اند

و در تاثیر اسید روی سنگ، بسیار مهم است.

سنگ آهک به دلیل حلالیت بالا در HCl، به راحتی در نمونه دستی یا بیرون از آن، قابل تشخیص است. 

یک قطره از این اسیدها، که روی سنگ قرار می گیرند،

به دلیل تولید گاز CO2، باعث سوختن آن می شوند. 

از طرف دیگر، یک دولوستون تا زمانی که یک پودر خوب از سنگ یا ماده معدنی درست نشود، گاز متصاعد نمی کند.

همچنین، دولوستون ها به یک سنگ رنگ مایل به قهوه ای متمایل می شوند،

در حالی که سنگ های آهکی، به یک سنگ سفید یا خاکستری رنگ شباهت دارند.

رنگ قهوه ای دولوستون ها ،به این دلیل است که Fe، در مقادیر کمی جایگزین برخی از Mg ها، در دولومیت می شود.

آنچه باید از سنگ های کربناته بدانید:

کسانی که روی سنگ دانه بندی کربنات کلسیم کار می کنند، معمولاً از دو طرح طبقه بندی استفاده می کنند.

اگرچه شما فقط از طبقه بندی Folk، در آزمایشگاه استفاده خواهید کرد، اما باید با طبقه بندی Dunham نیز آشنا شوید؛

زیرا از آن، به طور گسترده استفاده می شود.

این طبقه بندی، که در آزمایشگاه استفاده

خواهیم کرد، در زیر نشان داده شده است.

در این طبقه بندی، کربنات ها را به دو گروه تقسیم می کنند.

سنگ های آلو کیمیایی، آن هایی اند که حاوی دانه هایی هستند؛

که از جاهای دیگر آورده شده اند

(یعنی مشابه دانه های آواری در سنگ های آواری).

سنگ های ارتوکیمیایی، آن هایی هستند،

که کربنات در جای خود متبلور شده است.

سنگ های آلوکیمیایی، دارای دانه هایی هستند که ممکن است

از مواد فسیل کننده، ائوئیدها،

لگنها یا مواد منفجره تشکیل شده باشد.

این ها در ماتریسی متشکل از کربنات میکرو کریستالی (کلسیت یا دولومیت)،

به نام میکرویت، یا بلورهای قابل مشاهده

کربنات بزرگتر، اسپاریت تعبیه شده اند.

Sparite، یک کربنات دانه ای شفاف است که از طریق، تبلور مجدد میکرویت

یا به وسیله ی تبلور در فضاهای خالی قبلی که در طی

دیاژنز ایجاد شده، تشکیل شده است.

سنگ مرمر، نمونه ای از سنگ های آهکی دگرگون شده است

که کانی اصلی تشکیل دهنده آن کلسیت است؛ که آن را در سنگ های

آهکی دیگری همچون لایمستون و سنگ تراورتن هم، می‌توان یافت و

تاثیر اسید روی سنگ، در این نوع باید همیشه مورد بررسی قرار بگیرد.

چرا که مواد اسیدی به راحتی می‌توانند، این سنگ های گران قیمت را به زوال بکشانند.

آلاینده های ناشی از سوخت های فسیلی

تاثیر اسید روی سنگ را نمی توان بدون

در نظر گرفتن تاثیرات آلودگی هوا در نظر گرفت.

پس بیایید تا این مورد را باهم بررسی کنیم.

1تاثیر آلودگی هوا بر سنگ نما، به اندازه ای مهم و زیاد است،

یکی از آلاینده های مهم، که اثرات منفی و مخربی روی نمای ساختمان به ویژه سنگ ساختمانی دارد، باران های اسیدی است.

باران های اسیدی دارای ترکیبات شیمیایی خاصی هستند

که در شهرهای بزرگ و آلوده فراوان دیده می شود.

1 -خودروهای دودزا و فرسوده

2 -کارخانجات مختلف

3 -قطع درختان و فضای سبز

از مهمترین عواملی هستند که موجب افزایش باران های اسیدی در یک شهر یا منطقه می شوند.

این مسئله به ویژه در کلان شهر ها، بسیار دیده می شود.

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 ،

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 شد و

تمامی جنسیت و ماهیت سنگ ها مورد بررسی قرار گرفت.

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 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.

نحوه مقابله با تاثیر باران اسیدی بر سنگ ساختمانی

بهترین راه حل برای از بردن اثرات اسید باقیمانده بر روی

نما رساندن سطح PH به حالت خنثی است.

از موادی مانند یو اف و دیسکلر هم برای افزایش این تاثیر استفاده می‌کنند.

اثراتی که تخریب نما بر روی ساختمان دارد، بسیار زیاد است، زیرا نمای ساختمان قلب

آن بوده و باعث به‌هم‌ریختگی ظاهر آن می‌شود.

در این راستا می‌توان از شرکت‌های نماشویی جهت از بین بردن

آلودگی‌ها استفاده کرد تا در زمان بارش باران ساختمان آسیبی نبیند.

سنگ نمای مناسب در مقابل باران اسیدی

همانطور که در بندهای قبلی هم اشاره شد، می‌دانیم که بیشترین قسمتی که در معرض بارش

و شرایط جوی قرار دارد، نمای ساختمان است.

در نتیجه تاثیر باران اسیدی بر سنگ های ساختمانی در این بخش از ساختمان بسیار به چشم می‌آید.

حال این سوال پیش می‌آید که چه سنگ نمایی در ساختمان خود به کار ببریم

که مقاومت کافی در برابر باران و سایر شرایط جوی را داشته باشد.

در بین سنگ‌های ساختمانی سنگ‌های تراورتن بهترین

گزینه برای به کار بردن در نمای ساختمان هستند.

این سنگ‌ها در برابر حرارت و صوت عایق بوده و تخلخل بالایی دارند.

این ویژگی‌ها آنها را برای کاربرد به‌عنوان سنگ نما بسیار مناسب کرده است.

علاوه بر این ویژگی‌ها، سنگ تراورتن به علت مقاومت بالایی که در برابر باران‌های اسیدی دارد،

در چند سال اخیر طرفداران بیشتری را به خود جلب کرده است.

از جمله سنگ‌های تراورتن که می‌توان در این قسمت به کار برد می‌توان به سنگ‌های تراورتن کاشان،

 سنگ تراورتن لوشان، سنگ تراورتن دهشیر، سنگ تراورتن آبگرم، سنگ تراورتن دره بخاری و غیره اشاره کرد.

هوا زدگی سنگ

هوازدگی زمانی رخ می دهد که سنگ های سطحی زمین، بر اثر

فرایندهای فیزیکی، شیمیایی و یا بیولوژیکی،

تخریب، شکسته شده و به اجزای کوچک تری تبدیل می شوند.

این عمل به وسیله تابش خورشیدی، رطوبت و آب، باد و کلا عناصر اقلیمی صورت می گیرد.

هوازدگی سنگ های ساختمانی که در قلمرو نانومورفورفولوژی مطالعه می گردد،

یکی از موضوع های مهم و کاربردی است که در جهت حفاظت و نگهداری و مرمت

سنگ های ساختمانی، باید مورد بررسی و مطالعه قرار گیرد.

علاوه بر تاثیر روی سنگ ها و عوارض سطحی زمین بر روی سنگ های ساختمانی،

مواد و مصالح و نمای ساختمان ها نیز موثر است و باعث تخریب آن ها می شود.

این نوع هوازدگی می تواند، سالیانه خسارات زیادی را به ساختمان های شهری و تاسیسات موجود وارد آورد.

لذا از منظر مخاطرات طبیعی شهری، هوازدگی سنگ ها و مصالح ساختمانی، نوعی از مخاطرات محسوب می گردد.

آلودگی هوا بر سنگ نما چه تأثیری دارد ؟

اگر به درستی بخواهیم تاثیر اسید روی سنگ را مورد بررسی قرار دهیم، بی شک

در خواهیم یافت، که بیشترین تاثیر آلودگی هوا بر سنگ نما، ناشی از باران های اسیدی است.
آلاینده های مختلف، از جمله باران های اسیدی به اشکال مختلفی می توانند روی

سنگ نما و سنگ کف ساختمان یا پیاده رو اثر بگذارند.

ترکیبات خاصی که در سنگ های مختلف وجود دارد، ممکن است

در مقابل باران های اسیدی واکنش داده باشد

و به مرور، باعث از بین رفتن زیبایی اولیه سنگ ساختمان شوند.

برای مثال، سنگ هایی که دارای کربنات کلسیم می باشند، پتانسیل بالایی برای واکنش با محلول های اسیدی دارند.

این سنگ ها منافذ بزرگی داشته که سطح وسیعی برای ایجاد واکنش های شیمیایی فراهم می‌نماید.

نمک حاصل از واکنش، در منافذ و شکاف ها بهتر جای می گیرد و باعث می‌شود تا سنگ سریعتر تخریب شود.

سنگ مرمر، از جمله سنگ هایی است که دارای میزان بالایی کربنات کلسیم است. 

سنگ مرمر در نمای بیرونی ساختمان، می تواند در معرض انواع آلاینده ها قرار گیرد

و به مرور زمان از بین برود و زیبایی اولیه خود را از دست بدهد.

لایم استون یا سنگ آهک و تراورتن نیز، دارای مقادیر بالایی از کربنات کلسیم هستند

و این سنگ ها نیز، در مقابل باران های اسیدی می توانند آسیب پذیر باشند.

بررسی ها نشان می دهد، سنگ گرانیت نسبت به دیگر سنگ ها، مقاومت بیشتری

در برابر تاثیر آلودگی هوا بر سنگ نما دارد.

این در حالی است که ساختمان های با نمای مرمر می توانند در این مورد، بسیار آسیب پذیر باشند.

ویژگی های سنگ اعم از:

1 -تخلخل

2 -میزان جذب آب

3 -ترکیبات سنگ
و … نیز، در میزان تاثیر آلودگی هوا بر سنگ نما، موثر است.

و باید از سنگی استفاده شود که ویژگی های مقاومتی بالاتری، داشته باشد.
برای مثال سنگ مرمریت، مقاومت خوبی در مقابل این آلاینده ها و استفاده در نمای بیرون ندارد.