ارائه چارچوب نظری–تحلیلی برای بهسازی نوآورانه غیرمخرب سازه‌های زیرسطحی سنگی باستانی مبتنی بر تلفیق نانوسیالات و تزریق CO₂

محمد محمدی¹ احسان محترمی² امین اله کمالی³ یاسر شهبازی⁴ محمد رضا نعمتی⁵

1) دانشپذیر دکترای تخصصی مهندسی معدن - مکانیک سنگ
2) عضو هیات علمی دانشگاه صنعتی اراک
3) عضو هیات علمی پژوهشگاه میراث فرهنگی و گردشگری
4) عضو هیات علمی پژوهشگاه میراث فرهنگی و گردشگری
5) عضو هیات علمی پژوهشگاه میراث فرهنگی و گردشگری

کد IOI مقاله : ABFF-ABDHGA
محل انتشار : نهمین کنگره بین المللی توسعه کشاورزی، منابع طبیعی، محیط زیست و گردشگری ایران(9icsda.ir)
چکیده :
    سازه‌های زیرسطحی سنگی باستانی به‌عنوان بخشی ارزشمند از میراث فرهنگی بشر، در معرض فرسایش تدریجی، گسترش ریزدرزه‌ها، کاهش پیوستگی ساختاری و تضعیف مکانیکی ناشی از عوامل محیطی، رطوبتی، شیمیایی و تنش‌های درازمدت قرار دارند. روش‌های مرسوم بهسازی، به‌ویژه تزریق دوغاب‌های سیمانی یا رزینی، غالباً با چالش‌هایی نظیر ناسازگاری شیمیایی با بستر سنگی، انسداد غیرقابل بازگشت تخلخل‌های طبیعی، تغییر رفتار رطوبتی سنگ و کاهش اصالت تاریخی ماده همراه هستند. در این راستا، توسعه یک رویکرد شیمیایی نوین که ضمن افزایش انسجام و مقاومت سنگ، با ساختار معدنی آن سازگار باشد، ضرورتی علمی و حفاظتی محسوب می‌شود. این مقاله یک روش تلفیقی مبتنی بر تزریق همزمان نانوسیالات معدنی فعال و گاز CO₂ را به‌عنوان یک فرآیند بهسازی غیرمخرب معرفی می‌کند. در این روش، نانوسیالات با ابعاد نانومتری و قابلیت نفوذ بالا، در شبکه میکروتخلخل‌ها و ریزدرزه‌های سنگ منتشر شده و به‌عنوان هسته‌های فعال برای فرآیندهای معدنی عمل می‌کنند. تزریق کنترل‌شده CO₂ در حضور رطوبت طبیعی موجود در توده سنگ، منجر به تشکیل اسیدکربنیک ضعیف و آغاز واکنش‌های کربنات‌سازی در مجاورت یون‌های کلسیم آزاد یا فازهای کلسیتی بستر می‌شود. حضور نانوذرات به‌عنوان مراکز جوانه‌زنی، سرعت و یکنواختی تشکیل بلورهای کربنات کلسیم ثانویه را افزایش داده و موجب پرشدگی تدریجی ریزفضاهای داخلی، بهبود پیوستگی بین‌دانه‌ای و افزایش انسجام ساختاری می‌گردد. رویکرد پیشنهادی، برخلاف روش‌های متداول، مبتنی بر تقویت درون‌زا و همگن ساختار سنگ از طریق فعال‌سازی فرآیندهای معدنی سازگار با ترکیب طبیعی آن است و از ایجاد فازهای ناسازگار یا لایه‌های مصنوعی مجزا جلوگیری می‌کند. این ویژگی، روش مذکور را به گزینه‌ای پایدار، برگشت‌پذیر نسبی و همسو با اصول حفاظت علمی میراث فرهنگی تبدیل می‌نماید. چارچوب ارائه‌شده در این مقاله، بنیانی نظری برای توسعه یک فناوری بهسازی شیمیایی نسل جدید فراهم می‌آورد که تمرکز آن بر هم‌افزایی نانومقیاس و واکنش‌های کربناتی کنترل‌شده در محیط سنگ‌های تاریخی است. این پژوهش از نوع نظری-تحلیلی است.

کلمات کلیدی : بهسازی غیرمخرب سازه‌های زیرسطحی سنگی باستانی نانوسیالات معدنی تزریق همزمان دی‌اکسیدکربن (co₂) کربنات‌سازی درجا جوانه‌زنی نانومقیاس تحکیم میکروساختاری مرمت سازگار با سنگ حفاظت میراث فرهنگی