استفاده از ملات‌های مقاوم شیمیایی در کارخانه‌های باتری‌سازی

مقدمه

محیط‌های صنعتی که در آن‌ها از مواد شیمیایی قوی نظیر اسیدها و بازهای خورنده استفاده می‌شود، نیازمند استفاده از مصالح ساختمانی ویژه‌ای هستند که بتوانند در برابر شرایط شدید خورندگی، دما و رطوبت بالا مقاومت کنند. کارخانه‌های باتری‌سازی، از جمله این محیط‌های بسیار خورنده‌اند که در آن‌ها اسید سولفوریک، بخارات خورنده و رطوبت مداوم وجود دارد. یکی از راه‌کارهای مؤثر برای افزایش دوام سازه‌ها و کف‌پوش‌های این کارخانه‌ها، استفاده از ملات‌های مقاوم شیمیایی است.

در سالن‌های تولید باتری، کف و دیوارها تحت نفوذ شدید اسید و مواد خورنده هستند. اجرای یک سیستم کف‌سازی مقاوم به اسید که مطابق استانداردهای جهانی باشد، تنها با بهره‌گیری از ملات‌هایی مانند ABAGARD CR-40 و رعایت دقیق استانداردهای ASTM ممکن است. در این مقاله، شما با روند اجرا به همراه توضیح الزامات ASTM C395 (مقاومت شیمیایی و دوام ملات و کاشی) و ASTM C882 (چسبندگی ملات به بتن) به شکل کاملاً اجرایی و حرفه‌ای آشنا خواهید شد.

ماهیت و ساختار ملات‌های مقاوم شیمیایی

ملات مقاوم شیمیایی یا Anti-Acid Mortar به ملاتی گفته می‌شود که بر پایه رزین‌های مقاوم، پودرهای معدنی بی‌اثر، پرکننده‌های ضد اسید و مواد افزودنی ویژه ساخته می‌شود و می‌تواند در برابر محیط‌های اسیدی و قلیایی مقاومت بالایی از خود نشان دهد. برخلاف ملات‌های معمولی که اساساً بر پایه سیمان پرتلند طراحی شده‌اند و در برابر اسیدها بسیار آسیب‌پذیرند، ملات‌های مقاوم شیمیایی می‌توانند در تماس مستقیم با مواد خورنده نیز عملکرد مناسبی داشته باشند.

ترکیب شیمیایی این نوع ملات‌ها معمولاً شامل رزین‌های فنولیک، فوران، اپوکسی یا وینیل استر است. این مواد پلیمری، خاصیت چسبندگی و مقاومت شیمیایی ملات را افزایش می‌دهند. همچنین، پرکننده‌هایی مانند سیلیس یا کربنات کلسیم به منظور افزایش پایداری حجمی، کاهش جذب آب و بهبود خواص فیزیکی به ملات افزوده می‌شوند.

ویژگی‌های فنی مورد نیاز برای ملات در کارخانه‌های باتری‌سازی

از آنجا که در محیط‌های تولید باتری شرایط ویژه‌ای حاکم است، ملات‌هایی که در چنین محیط‌هایی به کار گرفته می‌شوند باید خصوصیات خاصی داشته باشند. مهم‌ترین این ویژگی‌ها عبارتند از:

•  مقاومت بالا در برابر اسید سولفوریک: غلظت بالای اسید در بخش‌هایی از فرآیند تولید باتری می‌تواند سبب تخریب سریع مصالح معمولی شود. ملات باید بتواند تماس مداوم با این اسید را تحمل کند.
•  چسبندگی قوی به زیرلایه: یکی از عوامل مهم در عملکرد موفق ملات مقاوم شیمیایی، چسبندگی آن به بستر مانند بتن یا آجر است. این ویژگی از نفوذ اسید به لایه‌های زیرین جلوگیری می‌کند.
•  مقاومت حرارتی مناسب: در برخی مراحل، دما ممکن است بالا برود و یا در معرض شوک حرارتی قرار گیرد. ملات مقاوم شیمیایی باید پایداری خود را حفظ کند.
•  مقاومت مکانیکی در برابر ضربه و بار دینامیکی: تجهیزات سنگین، عبور لیفتراک‌ها و ضربات مکانیکی مستمر ایجاب می‌کند که ملات از استحکام کافی برخوردار باشد.
•  پایداری در برابر رطوبت دائم: رطوبت مداوم می‌تواند سبب کاهش خواص فیزیکی ملات‌های معمولی شود. ملات‌های ضد اسید باید در برابر این رطوبت پایدار باشند.

محیط شیمیایی در کارخانه‌های باتری‌سازی

کارخانه‌های تولید باتری معمولاً با مواد زیر در تماس هستند:

•    اسید سولفوریک (H₂SO₄): در فرآیند تولید باتری‌های اسیدی کاربرد فراوان دارد.
•  بخار اسید و آئروسل‌های خورنده: در سالن‌های پر از رطوبت و تبخیر اسیدها.
• دمای بالا و تغییرات دمایی ناگهانی: که می‌تواند باعث انبساط یا ترک‌خوردگی مصالح شود.
• بارهای مکانیکی متناوب: ناشی از جابه‌جایی ماشین‌آلات یا بارهای تولید.

موارد کاربرد ملات ضد اسید در کارخانه‌های باتری

در کارخانه‌های باتری، ملات‌های ضد اسید در بخش‌های مختلفی استفاده می‌شوند که برخی از مهم‌ترین آن‌ها عبارتند از:

• کف‌پوش سالن‌های تولید: این سطوح به‌طور مستقیم در معرض ریزش یا پاشش اسید قرار دارند.
•  زیر مخازن نگهداری اسید: به‌دلیل احتمال نشت، ملات باید از نفوذ جلوگیری کند.
• دیوارها و حوضچه‌های شیمیایی: برای محافظت از سازه در برابر بخارات اسیدی.
• مناطق تعمیر و نگهداری باتری‌ها: جایی که شست‌وشوی شیمیایی و فرآیندهای داغ اتفاق می‌افتد.

ملات‌های مقاوم شیمیایی، راه‌حلی مؤثر و ضروری برای محافظت از زیرساخت‌های صنعتی در برابر آسیب‌های ناشی از اسیدها، بخارات خورنده و شرایط دمایی سخت هستند. در کارخانه‌های باتری، استفاده از این نوع ملات‌ها نه تنها باعث افزایش دوام و پایداری سازه می‌شود، بلکه از نظر ایمنی، بهداشت محیط و کاهش هزینه‌های تعمیرات و نگهداری نیز بسیار مقرون‌به‌صرفه است.

استانداردهای بین‌المللی مانند ASTM C395 و ASTM C882 به عنوان راهنمای فنی، ابزارهای مهمی برای تضمین کیفیت و عملکرد این ملات‌ها هستند. با انتخاب صحیح مواد، طراحی دقیق، و اجرای اصولی ملات مقاوم، می‌توان محیطی امن، پایدار و مقاوم در برابر شرایط بسیار سخت کارخانه‌های باتری ایجاد کرد

بررسی استاندارد ASTM C395

یکی از مهم‌ترین استانداردهای بین‌المللی که در زمینه ملات‌های شیمیایی به‌کار می‌رود، استاندارد ASTM C395 است. این استاندارد با عنوان کامل Standard Specification for Chemical-Resistant Resin Mortars، مشخصاتی را برای ملات‌های رزینی مقاوم در برابر مواد شیمیایی تعیین می‌کند.

این استاندارد، الزاماتی را برای ترکیب ملات، فرآیندهای تولید، آزمایش‌های فیزیکی و شیمیایی، و عملکرد تحت شرایط محیطی خاص در نظر گرفته است. بر اساس این استاندارد، ملات باید در برابر غوطه‌وری در اسیدهای قوی از جمله سولفوریک اسید تا مدت ۷۲ ساعت بدون تخریب ساختاری مقاومت کند. همچنین، مقاومت فشاری حداقل ۳۵ مگاپاسکال و جذب آب کمتر از ۰.۵٪ نیز به عنوان حداقل‌های قابل قبول معرفی شده‌اند.

از دیگر آزمون‌های مهم این استاندارد می‌توان به مقاومت خمشی، پایایی در برابر تغییرات دمایی، و میزان تغییرات حجمی پس از گیرش کامل اشاره کرد. این پارامترها نقش تعیین‌کننده‌ای در انتخاب ملات مناسب برای محیط‌های صنعتی مانند کارخانه‌های باتری دارند.

بررسی استاندارد ASTM C882

یکی دیگر از استانداردهای حیاتی که در انتخاب ملات‌های مقاوم شیمیایی نقش دارد، ASTM C882 است که به ارزیابی چسبندگی ملات‌های اپوکسی یا رزینی به بتن می‌پردازد. این آزمون برای اطمینان از آن طراحی شده است که اتصال بین ملات و بستر زیرین (که غالباً بتن است) به اندازه کافی محکم باشد تا در برابر تنش‌های مکانیکی و شیمیایی مقاومت کند.

در این آزمون، دو بلوک بتنی تهیه می‌شود و ملات به‌عنوان چسب میان آن‌ها قرار می‌گیرد. پس از عمل‌آوری ملات، نیروی کششی یا برشی به بلوک‌ها وارد شده و مقدار نیروی لازم برای جدا کردن آن‌ها اندازه‌گیری می‌شود. طبق این استاندارد، چسبندگی ملات باید حداقل ۱۰ مگاپاسکال باشد. چسبندگی کمتر از این مقدار، می‌تواند منجر به جدایش ملات از سطح و نشت اسید به زیرسازها گردد که پیامدهای جدی ساختاری و زیست‌محیطی در پی دارد.

انواع ملات های مقاوم شیمیایی :

اجرای صحیح ملات مقاوم شیمیایی نقش اساسی در عملکرد نهایی دارد:

• آماده‌سازی سطح: تمیز، خشک و عاری از گرد و غبار باشد.
• آماده‌سازی ملات: مطابق دستورالعمل تولیدکننده، با اختلاط دقیق رزین، هاردنر و فیلر.
• اعمال ملات: توسط کارگران متخصص با ابزار مناسب.
• عمل‌آوری: رعایت دمای محیط و زمان پخت ضروری است.
• تست عملکرد: با استفاده از روش‌های غیرمخرب یا تست اسید.

چالش‌ها و نکات اجرایی در کارخانه‌های باتری:

• وجود دائمی رطوبت و اسید: نیاز به مواد ضدآب و پایدار در محیط‌های خیس
•  دمای بالا در برخی بخش‌ها: الزام استفاده از ملات مقاوم حرارتی
•    ترافیک مکانیکی بالا: انتخاب ملات با مقاومت سایشی خوب
•   نگهداری و تعمیرات: ملات‌ها باید قابلیت ترمیم‌پذیری داشته باشند.

اجرای درست و مرحله‌به‌مرحله سیستم ملات و کاشی ضد اسید مطابق الزامات ASTM C395 و ASTM C882، همراه با استفاده از ملات تخصصی مانند ABAGARD CR-40، ABAGARD CR-20، نه فقط عمر مفید سازه را تضمین می‌کند، بلکه از هزینه‌های سنگین ترمیم و توقف تولید در آینده جلوگیری خواهد کرد.

منابع

1.   1ASTM C395 - 2001: Standard Specification for Chemical-Resistant Resin Mortars
2.  ASTM C882 - 2013: Standard Test Method for Bond Strength of Epoxy-Resin Systems to Concrete
3.  RILEM Technical Committee Reports on Acid-Resistant Materia
4.   مقالات تخصصی در حوزه مصالح مقاوم شیمیایی، مجله Construction and Building Materials
5.  دستورالعمل‌های تولیدکنندگان ملات ضد اسید (Interbuild, Corrocoat, Fosroc)