پارافین در بتن

1 امتیاز2 امتیاز3 امتیاز4 امتیاز5 امتیاز
Loading...
  • تاریخ انتشار : ۱۳۹۷/۱۱/۰۸

محققان کشف کردند که اضافه کردن مواد تغییر فاز مانند روغن پارافین به بتن می تواند سطوح توانایی ذوب شدن یخ و برف را فراهم کند. این کشف بدان معنی است که بدون استفاده از نمک، جاده های برفی می توانند یک روزه محو شوند و بدون برف آزاد باشند. محققان کشف کرده اند که می توانند جاده هایی را عاری از یخ و برف در طوفان زمستانی ایجاد کنند. راز آنها؟ اضافه کردن کمی موم پارافین به مخلوط بتن جاده.

محققان اخیرا در مجله “کامپوزیت سیمان و کامپوزیت های بتنی” توضیح می دهند که چگونه موادی مانند روغن پارافین، که به عنوان مواد “تغییر فاز” در شیمی شناخته می شود، می توانند بتن مورد استفاده برای ذخیره انرژی و انتشار آن به عنوان گرما زمانی که یک جاده نیاز به ذوب شدن دارد.
نگه داشتن جاده ها برای سفر به عنوان یک چالش مداوم در طول ماه های زمستان، اما تلاش برای آنها را با خیال راحت قابل قبول – از جمله استفاده ثابت از برف گاو، مواد شیمیایی دیزنی و نمک جاده – تمایل به سطح را بدتر است.

مواد شیمیایی و نمک جاده ای که در حال حاضر برای برف و یخ ذوب می شوند نیز می توانند تاثیر محیط زیستی داشته باشند، زمانی که رواناب سطح آنها را در اکوسیستم های نزدیک قرار می دهد. این امر احتمالا با توجه به این که پنسیلوانیا تنها در هر زمستان بیش از ۹۰۰،۰۰۰ تن از آن را در جاده ها تخلیه می کند. بنابراین محققان در حال جستجو برای یک گزینه بهتر هستند.

با همکاری محققان دانشگاه، یکی از نخستین گروهی است که نشان می دهند که استفاده از مواد تغییر فاز به عنوان یک جایگزین سازگار با محیط زیست می تواند به همان اندازه که روش های استاندارد شور هستند، موثر باشد.

مواد تغییر فاز را می توان با استفاده از مته های سبک وزن متخلخل یا لوله های جاسازی شده و در هنگام انتقال PCM از مایع به جامد در حوضچه های خنک کننده، می توان گرما را که می تواند برای ریختن یخ و برف استفاده شود، آزاد کند.

با استفاده از مانع شکل گیری یخ و برف در سطح پیاده رو یا پل، استفاده از PCM می تواند نیاز به پاک کردن مواد شیمیایی، نمک، برف زدن یا هر دو را کاهش دهد یا از بین ببرد، بنابراین صرفه جویی در هزینه و تأثیر مثبتی بر تاثیرات محیطی این عملیات ها خواهد داشت. ”

روغن پارافین، یک عنصر رایج در شمع ها، بلور موم، لوازم آرایشی و ترکیبات ضد عفونی آب، مواد انتخابی خود را برای این تلاش ها به دلیل آن که ارگانیک است، به طور گسترده ای در دسترس و نسبتا ارزان است.

همانند تمام مواد تغيير فاز، انرژي حرارتی را هنگام تغيير وضعيت فيزيکی خود، که به معنی کاهش دما است و روغن شروع به تقويت آن می کند، از طريق پنهان شدن گرما همجوشی، آزاد می کند. این به این معنی است که روغن پارافین را می توان به منظور جاسازی قابلیت های دیزین در سطح جاده به طوری که آن را تحت حرارت فعال در حوادث برف و یا زمانی که deicing مورد نیاز است.
برای آزمایش توانایی ذوب برف و یخ، تیم مجموعه ای از اسلب های بتنی را ایجاد کرد – یکی با لوله های پارافین پر شده، یکی حاوی مقادیر سبک وزن متخلخل است که با پارافین تزریق شده و یک ورقه مرجع سوم بدون پارافین است. هر کدام از آنها در یک ظرف عایق بندی شده و سپس با حدود ۵ اینچ “برف” آزمایشگاهی پوشیده شده بود.
با درجه حرارت درون جعبه هایی که بین ۳۵-۴۴ درجه فارنهایت نگه داشته شد، هر دو تخته های تحت درمان با پارافین توانستند برف را در ۲۵ ساعت اول آزمایش آزمایش کنند، در حالی که برف در نمونه مرجع یخ زده باقی ماند.
این اسلب با لوله های پر از پارافین، برف را کمی سریعتر از یک دانه ساخته شده از پارافین خرد کرده ذوب می کند. این به این دلیل است که پارافین داخل لوله ها می تواند به سرعت قطر لوله را افزایش دهد و انرژی خود را آزاد کند. در حالی که قطر سوراخ های جمع شده در اندازه های مختلف متفاوت است.

اما در آزمایش دوم گروه، که در آن دمای هوای محیط در جعبه قبل از برف به یخ زدگی کاهش یافت، دانه های تحت درمان با پارافین موثر تر از لوله های جاسازی شده بودند. این به این دلیل است که فشار منبر مویرگی انجماد پارافین را تاخیر می دهد، به این ترتیب اجازه می دهد تا انرژی گرمایی خود را در مدت زمان طولانی آزاد سازد.

“انتشار گرمایی تدریجی به دلیل اندازه های مختلف منافذ در دانه های سبک وزن متخلخل در برف ذوب بیشتر است، زمانی که بتن در معرض انواع تغییرات دما قرار می گیرد.
“ما معتقدیم که استفاده از آلیاژهای سنگین متخلخل می تواند راه بالقوه استفاده از مواد تغییر فاز در بتن باشد، زیرا که در عمل آسان است و می تواند شرایط محیطی مکان های مختلف در ایالات متحده را در برف، به ویژه ذوب شدن برف و یا جابجایی در جاده ها، پوشش دهد.

یکی از اولین استفاده های این فن آوری زیربنایی می تواند در فرودگاه ها باشد، در حالیکه باند فرودگاه ها از برف پوشیده می شود و یخ چالشی حیاتی دائمی در زمستان است.

“تحقیقات اضافی برای شناخت سایر عواملی که بر ساخت سازگاری بتن تاثیر می گذارند، از جمله عملکرد بتن تازه و سخت افزاری زمانی که بتن حاوی مواد تغییر فاز و عملکرد حرارتی ماده تغییر فاز در مکان های مختلف در ایالات متحده است، مورد نیاز است.” “در نهایت این می تواند مورد استفاده قرار گیرد برای کاهش میزان مواد شیمیایی که استفاده می کنیم یا می تواند به عنوان یک روش جدید برای افزایش ایمنی جاده ها و پل ها استفاده شود. اما قبل از اینکه بتواند آن را تدوین نماید، ما باید بهتر درک کنیم که چگونه بر طول دوام بتن ریزی، مقاومت در برابر سیلندر و ثبات درازمدت تاثیر می گذارد. ”

کلیپ مرتبط:
انواع کلیپ های آموزشی و واکنش های شیمیایی دیدنی را در کانال تماشا سورن شیمی دنبال کنید.