مقاله استفاده و تأثیر مواد زاید در روسازی راه

بخشی از مقاله

استفاده و تأثیر مواد زاید در روسازي راه

چکیده:

نگاهی کوتاه به زوایاي زندگی روزمره، نشانگر شکلگیري قالب جدیدي از زندگی مبتنی بر فناوريهاي نوین است که هر روزه با سرعت بالایی در حال پیشروي است و در این میان فناوري هاي دوستدار محیط زیست از اهمیت جهانی ویژه اي برخوردار شده اند. توجه به بازگشتپذیر بودن و انطباق با استانداردهاي زیستمحیطی در توسعه این دانش مدنظر قرار گرفته است که نسل آینده آسفالت به عنوان یکی از عناصر سازنده ي بافتهاي شهري و ساخت راه ها با تکیه بر همین دانش نوین جز تاثیرگذارترین عناصر به شمار خواهد رفت.بسیاري از مواد زائد که به عنوان یکی از معضلات زیست محیطی مطرح می شوند و دفن یا رها سازي آن ها با توجه به برگشت پذیري آن ها معقولانه به نظر نمی آید، توجه خاصی را می طلبد .در این مقاله سعی گردیده با رجوع به تحقیقات و آزمایشات انجام گرفته در ایران و سایر کشورها، استفاده از موادي چون خرده شیشه،پلاستیک،ضایعات پلی اتیلن سنگین،لاستیک،نخاله هاي ساختمانی وتجهیزات الکترونیکی در روسازي راه، به عنوان یکی از راه حل ها جهت استفاده مجدد این مواد و همچنین تأثیر استفاده از آن ها بر روي خصوصیات و رفتار روسازي راه مورد بررسی قرار می گیرد و تاکید بر پژوهش ها در گوشه کنار جهان و ایران شاید جرقه اي جهت توجه بیشتر به این موضوع باشد.

کلمات کلیدي: مواد زاید،مواد برگشت پذیر، بازیافت، روسازي راه، محیط زیست

.1 مقدمه

نگاهی کوتاه به زوایاي مختلف زندگی روزمره نشان میدهد شکلگیري قالبهاي نوین زندگی مبتنی با فناوريهاي نوین خیلی سریعتر از آنچه که تصور میشده است به جلو حرکت میکند و در این میان فناوريهاي دوستدار محیط زیست و به اصطلاح سبز تنها در یک دهه گذشته از اهمیت جهانی خاصی برخوردار شدهاند. توجه جدي به بازگشتپذیر بودن و به نوعی انطباق با استانداردهاي زیستمحیطی از جمله فاکتورهایی است که در توسعه این دانش مدنظر قرار گرفته است و اکنون کار به آنجا رسیده است که نسل آینده آسفالتها در آیندهاي نه چندان دور با استفاده از همین دانش نوین به عنوان یکی از کاربرديترین و در عین حال تاثیرگذارترین عناصر سازنده بافتهاي شهري به شمار خواهد رفت.اهمیت این موضوع باعث شده است که محققان در گوشه و کنار جهان و مراکز مختلف تحقیقاتی و دانشگاهی دست به کارهاي بزرگی زده و نخستین جرقه هاي تولید این نوع آسفالت را ایجاد کنند.[1]

مسئله زباله یا به عبارت دیگر مواد زاید ، امروزه به یکی از معضلات زیست محیطی براي بشر تبدیل شده است نظر به این که میزان زیادي از مواد زاید جامد را می توان موردپردازش و بازیافت قرار داد، دفن یا رهاسازي این مواد راه و روشی منطقی به نظر نمی رسد .لذا امروزه در کشورهاي توسعه یافته بازیافت و استفاده مجدد از ضایعات مورد توجه خاص قرارگرفته و به یک صنعت تبدیل شده است که این خود نشان دهنده اهمیت بازیافت مواد می باشد.[2]

در این مقاله سعی گردیده است در ابتدا به معرفی چند نوع زباله تولیدي در جهان بپردازیم، سپس استفاده از این مواد در ساخت راه و تأثیر آن ها بر رفتار روسازي را طبق پژوهش هاي انجام گرفته در ایران و جهان مورد بررسی قرار دهیم.

شیشه یکی از بهترین تولیدات ساخته دست بشر است که می تواند به دفعات مورد بازیافت قرار گیرد بدون آن که کوچک ترین تغییري در کیفیت آن رخ دهد.[3]

حدود 10میلیون تن زباله در شهرهاي بزرگ جهان تولید می شود که 3% الی % 5 آن را خرده شیشه تشکیل می دهد.[4]
براساس آمار سازمان بازیافت وتبدیل مواد شهرداري تهران در مرداد 1385 شیشه %2 وزنی کل مواد زاید جامد شهري را تشکیل می دهد. باتوجه به این که در شهر تهران روزانه 5000 تا 7000 تن زباله تولید می شود ، می توان گفت که از این میزان زباله تولیدي چیزي در حدود 150 تا 170 تن در روز به ضایعات شیشه اختصاص دارد. [2] برنامه عملیاتی منابع زباله در سال 2003 اعلام کرد، مقدار 3.4 میلیون تن شیشه وارد جریان زباله در کشور انگلستان شده است که مقدار 2.4 میلیون تن از این مقدار (%71) مربوط به ظروف شیشه اي و 0.76 میلیون تن آن (%23) از آن شیشه خالص مانند شیشه پنجره می باشد و 0.24 میلیون تن باقی مانده شیشه هاي دیگر می باشد. نرخ بازیافت ظروف و شیشه تخت 36 ٪ و 30 ٪ می باشد. در مجموع ، 1/1
میلیون تن از ضایعات شیشه، مورد بازیافت قرار گرفت که در این میان 0.73 میلیون تن مربوط به تولید کنندگان ظروف شیشه اي و 0.14 میلیون تن به عنوان مصالح تغذیه ثانویه استفاده می شود.[5]

در حدود 2 .8 میلیون تن زباله پلاستیک سالانه در انگلستان تولید می شود که بیشتر آن ها از منابع صنعتی و تجاري مورد بازیافت قرار می گیرند.

اطلاعات برنامه عملیاتی منابع زباله ي انگلستان نشان می دهد که 0.4میلیون تن زباله پلاستیک سالانه تولید شده است که استفاده از آن ها به عنوان مصالح مناسب می باشد. تنها 0.008میلیون تن براي این منظور بازیافت می شود.ژ6 ب
یکی از معضلات زیست محیطی که در چند سال اخیر در اکثر نقاط کشور، به خصوص در تهران و مناطق شمالی ایران دیده می شود وجود تعداد بیشماري بطري نوشابه و روغن سالاد، ظروف یکبار مصرف، ظروف شامپو و شوینده ها، در زباله و در نهایت در مراکز دفن است .این ظروف از پلاستیک PET ساخته شده اند که بخاطر ساختار پلیمري خاص، روش بازیافت آن، با سایر پلاستیک ها کاملا متفاوت است و به همین دلیل بازیافت آن در سطح بسیار محدودي انجام می گیرد .با توجه به پلیمرهاي متراکم که در ساخت PET بکار رفته اند، این ماده بسیار دیر تجزیه می باشد.[7] ف

بدلیل خطر آلودگی ظروف بسته بندي PET بازیافتی به مواد شیمیایی سمی که ممکن است در طی مصرف با آن مواجه شده باشند نمی توان از آنها در بسته بندي مواد غذایی استفاده نمود. ولی از آن در بازیابی تولید ورقه هائی که جهت کاربردهاي مهندسی قابلیت شکل دهی حرارتی دارند و بخصوص در تهیه آلیاژها همراه با دیگر پلیمرها مثل پلی کربناتها مورد استفاده قرار می گیرند. همچنین تهیه وسائل ورزشی، ابزارهاي باغبانی، کالاهاي الکتریکی و الکترونیکی، سپرهاي ماشین و حتی کلاههاي ایمنی، و یا در ساخت الیاف جهت تولید کیسه هاي خواب -فرشها و عایق گذاري لباس استفاده می گردد.[8]

طبق آمار بهدست آمده در کشورهاي صنعتی، به ازاي هر شهروند سالانه یک حلقه تایر مصرف میشود و سرانه مصرفی تقریبی هر شهروند، 9 کیلوگرم تایر در سال است.

برخلاف دیگر مواد زاید جامد، بازیافت لاستیک یا همان تایر آن قدر ها هم کار ساده اي نیست. تایرهاي زاید را نمیتوان بدون انجام عملیات مقدماتی دفن کرد، از طرف دیگر، تایرهایی که در طبیعت رها میشوند، خطراتی جدي براي محیط زیست و سلامت انسانها به همراه دارند.

به گفته کارشناسان محیط زیست، تجمع و دفن تایرها، آمادگی و قابلیت زیادي براي آتشسوزي دارند، به طوري که آتش گرفتن آنها با دود غلیظی همراه بوده و کنترل آن مشکل است، ضمن آنکه این دودها هیدروکربنهاي نسوخته هستند و گازهاي سمی را وارد محیط میکنند. باید به خاطر داشته باشیم تایرها داراي سولفور، آهنها و فلزهاي دیگر هستند که در فضا و شرایط نامناسب باعث آزادشدن مواد و گازهاي خطرناك میشوند. [9]

در کشورهاي در حال توسعه، نخاله هاي ساختمانی بخش بزرگی از زباله شهري را به خود اختصاص می دهند که علاوه بر هزینه بسیار براي دفع آن، عواقب نامطلوبی بر محیط زیست نیز دارند[10]در حال حاضر مصالح حاصل از بازیافت در دو زمینه زیر بیشترین استفاده را دارد:

بتن :در کشورهاي اروپایی که اکثر حجم نخاله ها را بتن تشکیل می دهد، در مورد امکان استفاده از بتن بازیافتی در بتن جدید، پژوهش هاي زیادي انجام شده و معیارهایی نیز براي استفاده از بتن هاي بازیا فتی در بتن جدید ارایه شده است.[11]

آجر:همچنین استفاده از خرده آجر بازیافتی براي تهیه آجر و بلوکهاي بتنی که با قالب گیري قابل تهیه است ، توجه محققین بسیاري را به خود جلب کرده است .
یکی از بهترین مکان هاي استفاده از نخاله هاي بازیافتی ،لایه هاي روسازي راه است، به گونه اي که در اکثر کشورها این موضوع در حال بررسی است.[12]

در ادامه مقاله استفاده از خرده شیشه روي رفتار بتن آسفالتی، استفاده از ضایعات پلاستیک PET در مخلوطهاي آسفالتی ، خواص بتن آسفالتی شامل مصالح دانه اي پلاستیکی بازگشت پذیر ، استفاده از ضایعات پلی اتیلن با چگالی بالا به عنوان اصلاح کننده قیر در مخلوط هاي بتن آسفالتی ،استفاده از لاستیک در ساخت روسازي، تجهیزات دورریز الکترونیکی، بررسی مقاومت مصالح حاصل از بازیافت نخاله هاي ساختمانی جهت استفاده در لایه هاي روسازي در روسازي و تاثیر آن ها بیان گردیده است.

.2 تاثیر خرده شیشه روي رفتار بتن آسفالتی

مدول سختی یکی از مهمترین پارامترها براي پیش بینی مقاومت روسازي در برابر بارهاي دینامیکی می باشد. شیشه می تواند هزینه هاي ساخت را کاهش دهد در حالی که رفتار دینامیکی بهتري را فراهم می کند.
استفاده از شیشه میزان انعکاس نور را در جاده افزایش داده و بازتاب مناسب از یک روسازي می تواند شرایط خطرناك را بهبود بخشد.همچنین بهبود مقاومت در برابر ترك و افزایش اصطکاك داخلی از مزایاي دیگر استفاده از شیشه است.

با توجه به صاف بودن سطح ذرات شیشه و محتواي سیلیسی، آن ها جز مواد آب دوست قرار می گیرند.بنابراین باید در برابر خطر آب تقویت شوند.
آهک هیدراته با تغییر در خواص قیر می تواند مدول سختی و مقاومت در برابر رطوبت را افزایش دهد و در نتیجه از ایجاد ترك لایه ي روسازي پیشگیري کند. طبق گزارش [M. Arabani. (2010)] جهت بر طرف شدن این نقص افزودن %2 تا %11 آهک هیدراته به مخلوط خطر تخریب

مخلوط در برابر آب و کاهش سطح مشترك بین سطح صاف شیشه و قیر را کاهش می دهد.

عملکرد رضایت بخش روسازي با %10 تا %15 خرده شیشه نسبت به وزن مخلوط ایجاد می شود.همچنین با توجه به خواص فنی مجاز و مسائل ایمنی
(پوسته شدن و سوراخ شدن لاستیک)معمولا یک اندازه ماکزیمم 4.75 mm به عنوان اندازه مجاز ذرات شیشه استفاده می شود.
نمودارها افزایش مدول سختی و چسبندگی قوي تر بین سنگدانه و شیشه با پوشش قیري را نشان دادند. چسبندگی بین ذرات شیشه به دلیل شکستگی ذرات و همچنین اصطکاك داخلی به دلیل زاویه دار بودن ذرات شیشه افزایش یافت.

افزایش مقدار ذرات شیشه از حد معینی باعث کاهش مدول سختی می گردد زیرا مقدار بیشتر آن باعث ترد شدن سازه می گردد و صافی سطح ذرات ، از جذب کافی قیر جلوگیري می کند.نتیجه دیگر آن که افزایش دما نیز باعث کاهش چسبندگی قیر و در نتیجه کاهش مدول سختی می گردد.[13]

.3 استفاده از ضایعات پلاستیک PET در مخلوطهاي آسفالتی