مقاله بررسی خواص مقاومتی و دوام بتن بازیافتی ساخته شده از خرده بتن های ضایعاتی

بخشی از مقاله

بررسی خواص مقاومتی و دوام بتن بازیافتی ساخته شده از خرده بتن های ضایعاتی

چکیده :

درحال حاضر دربسیاری از کشورها به دلیل مسایل زیست محیطی مانند کمبود منابع ،کمبود محل دفن و آلودگی محیط زیست بازیافت نخاله های ساختمانی به ویژه بتن مورد توجه میباشد.باتوجه به افزایش روز افزون ساخت وساز ، تولید مواد دور ریز به طور قابل ملاحظه ای در چند سال اخیر افزایش یافته است.از طرفی محدود بودن منابع و حفظ کیفیت محیط زیست لزوم بازیافت مواد و مصالح را اجتناب ناپذیرساخته است.در این بین یکی از مصالح ساختمانی که پتانسیل خوبی برای بازیافت دارد بتن میباشد.بتن بازیافتی را میتوان دوباره خرد نموده و به عنوان سنگدانه در بتن معمولی مجددا استفاده کرد.ضایعات بتنی معمولا در زمین دفن میشوند.در این مقاله با توجه به جایگزینی شن و ماسه با سنگ دانه های بازیافتی خصوصیات مکانیکی و پایداری بتن با نسبت آب به سیمان و عیار سیمان یکسان مورد بررسی قرار گرفته است. نمونه های ساخته شده در سنین 3 و7 و 28 روزه تحت آزمایش مقاومت فشاری و کشش مستقیم و کشش ناشی از خمش قرار گرفت. طبق نتایج حاصله میتوان دریافت که بتن های ساخته شده از سنگدانه های بازیافتی مقاومت فشاری و کششی و خمشی (به ترتیب %8 و %13 و (%4,2 کمتری نسبت به بتن معمولی و جذب آب بیشتری دارا میباشد.

کلمات کلیدی: ضایعات بتن،مدیریت پسماند، مقاومت فشاری و کششی

1

.1مقدمه:

پسماندهای ساختمانی شامل چهار بخش پسماندهای ناشی از ساخت، پسماندهای ناشی از تخریب ساختمانها، پسماندهای ناشی از تعمیر و پسماندهای ناشی از بلایایی مانند زلزله ، انفجار و ... میباشد.

مقدار ساخت و ساز و تعداد پروژه های عمرانی به خصوص در کشورهای در حال توسعه در حال گسترش می باشد ونهایتاتولید حجم بالای مواد دور ریز و پسماند های ساختمانی به طور قابل ملاحظه ای در چند سال اخیر افزایش یافته است .بازیافت و بازچرخانی مواد امری لازم بوده و لحاظ اثر استفاده از منابع طبیعی و عدم استفاده از مواد دور ریز را منجر میشود.اگر استفاده از مواد بازیافت شده امکان پذیر باشد این اتفاق نمی افتد . مطالعات با لحاظ قابلیت کاربرد سنگدانه های بتن بازیافتی((RAC در سراسر دنیا گسترش یافته است که این امکان را برای سنجش نوین وظیفه شرکتها در قبال جامعه را فراهم میسازد [Symonds (1999). Hendriks ChF, Pietersen HS, Fraay AFA (2000) ]چوبانگلوس،جورج.،کریت،فرانک((1389

با توجه به اقبال عمومی در سرتاسر جهان که در ساخت سازه های بتنــی وجــود دارد، تولیــد بــتن بــه یکــی از مهمتــرین پارامترهــای اثرگذار در ساخت و ساز بدل گشته است .نظر به اینکـه هـر سـازه دارای طــول عمــر مفیــد مشخــصی در زمــان بهــره بــردار ی خــود می باشد، خواه نا خواه مجبور بـه تخریـب سـازه و ایجـاد سـازه ای جدید میباشیم.از طرفی عوامـل گونـاگون ماننـد بلایـای طبیعـی نظیر زلزله، سیل و طوفان و بلایای انسانی نظیر جنگ نیز به خودیخود سبباز بین رفتن سازههااز جمله سازههای بتنی مـی گردنـد.در نتیجه حجم آوار ناشی از این تخریب ها در جهان روزبـه روز در حال افزایش است و موضوع دفن بتن های تخریب شده را بـیش از پیش با اهمیت میسازد و با توجه بهاینکه یکی از راههـای اصـلی در جهت کاهش اثرات مخرب زیست محیطی ناشـی از دفـن بـتن فرسوده، استفاده مجدد از آن میباشد، لذا موضـوع بازیافـت ایـن مصالح تخریبی از نظر زیست محیطـی مهـم و ضـروری مـی گـردد. [ Oikonomou, N., Nagatak, S., Gokce,. A., Saeki, T., and Hisada. M.]

در ایران نیز با توجه به رشد فزاینده ساخت و سـاز سـاختمانهـا ی مسکونی از یک سو و الزام به بازسازیسازههای فرسـوده توسـط سیاستگذاران عرصه مسکن از سوی دیگر به ترتیب سبب کـاهش منــابع ســنگ دانــه هــای طبیعــی و افــزایش نخالــههــایســاختمانی می گردند. تحقیقات انجام شده در جهان نشان می دهد که حجم نخاله های ساختمانی در میان سایر زباله های 13 تا 29 درصد می باشد.در اینرابطه می تـوان بـه تولیـد12 میلیـون تـن نخالـه ساختمانی در سال1380تنها در شهر تهران اشاره نمود. ]ماجدی اردکانی، م ،.ح. رئیس قاسمی ،الف.م. و فیروزیار, خیاطی،( [(1385

در بتنهای بازیافتی، سنگ دانههـایبازیـافتی را مـیتـوان هـم بـه عنوان جایگزین بخشی از ریزدانه یـادرشـتدانـهو هـم مـیتـوان جایگزین کل ریزدانه یادرشت دانهیا هر دو کـرد . سـنگدانه هـای ناشیاز بازیابی بتن عمدتاجـذب آب بـالاتر و مقاومـت کمتـری نسبت به سنگ دانه های طبیعی دارند چراکه مقاومت ملات چسبیده ازمقاومت سنگدانه کمتر میباشد [Larranaga, M.E]از طرفـی مـلات موجود در روی سنگ دانههای بازیـافتی بـه سـبب تخلخـل بیـشتر نسبت به سنگ دانه ،دارای جذب آب بیشتری میباشد.[ A. Booshehrian, M. Delkash, S. Ghavami, and M.M. Khodavirdi Zanjani]

در مقاله ای با بررسی استفاده از سنگدانه های بازیافتی که از بتن های قدیمی با مقاومت مشخص بوده نتایجی را ارائه کرده که چگالی ، مقاومت فشاری و مدول آلاستیسیته بتن های بازیافتی نسبتا کمتر از بتن های مشابه و قدیمی می باشد. Hansen TC:1986]

به این نتیجه رسیدند که برای یک مقایسه ی معقول باید بزرگترین سایز سنگدانه استفاده شده در بتن قدیمی و بازیافتی یکی باشد همچنین مقاومت مکانیکی سنگدانه های بازیافتی کمتر از سنگدانه های معمولی می باشد. [ A.K. Padmini, K. Ramamurthy]

بتن های تخریبی یکی از بزرگترین منابع تولید سنگدانه برای بتن های جدید می باشد و بر روی سنگدانه های بازیافتی به صورت ماسه زیاد تحقیق نشده است زیرا همه بر این باورند که به خاطر جذب آب بالای این نوع سنگدانه های بازیافتی ماسه ای چگالی کمتری نسبت به سنگدانه های معمولی دارد [Task force of the Standing Committee of Concrete].

2

-2برنامه آزمایشها:

هدف برنامه مطالعاتی بررسی تاثیرات استفاده از سنگدانه های بازیافتی به جای شن و ماسه می باشد که مقاومت فشاری و کششی و خمشی بتن معمولی و بتن بازیافتی (RC) معیاری برای خواص مقاومتی می باشد که البته بررسی ابن خواص در بتن با کارآیی بالا و نسبت آب به سیمان 0,53 مدنظر می باشد چرا که تغییرات جزیی در نسبت آب به سیمان منجر به تغییرات قابل ملاحظه ای در خصوصیات مقاومتی می شود. در این آزمایش از هر طرح اختلاط 6 نمونه مکعبی 101010 ساخته شده که سه نمونه در سن 3 روز و سه نمونه در سن 7روز و سه نمونه در سن 28 روز مورد آزمایش مقاومت فشاری قرار گرفته شد و میانگین آنها به عنوان نتیجه کار معرفی می گردد همچنین از هر طرح اختلاط سه نمونه استوانه ایی 3015 در سن 28 روز مورد آزمایش مقاومت کششی (تست برزیلی) قرار گرفته است همچنین 3 نمونه تیر بتنی ساده 101050 ساخته شد که در سن 28 روز تحت آزمایش مقاومت کشش ناشی از خمش قرار گرفت .

1-2 مصالح خام:

1-1-2 سیمان

سیمان مورد استفاده در این پژوهش سیمان پورتلند معمولی تیپ 2 اردستان همراه با استاندارد ایران (ISIRI) که به صورت یکجا تهیه و در آزمایشگاه دانشگاه خوراسگان دپو شده است. ویژگیهای فیزیکی و ترکیب شیمیایی سیمان در جدول 1و 2 به ترتیب داده شده است.

2-1-2 آب

آب مورد استفاده در این پژوهش آب لوله کشی شهری می باشد.

3-1-2 ماسه

3

در این ماسه پژوهش ماسه ی مورد استفاده از نوع ماسه های شسته رودخانه ای 0-5 می باشد که از معدن صفه ی اصفهان تهیه گردید. وزن مخصوص این ماسه برابر با Kg/m3 2590می باشد. همچنین ماسه بازیافتی برای بتن های RC نیز از نظر دانه بندی شبیه ماسه معمولی بوده و استاندارد 302 را رعایت کرده که نمودارهای دانه بندی 1)و(2 آن در زیر آمده است.

4-1-2 شن

در این پژوهش شن 4,75 تا 19 میلی متر از نوع شکسته کوهی که بزرگترین بعد آن 19mm بود و چگالی آن نیز 2680 kg/m3بود استفاده شد.

-3 روش اختلاط:

میکسر مورد استفاده در این پژوهش از نوع چرخان با حداکثر حجم 50 لیتر است و روش اختلاط مصالح به صورت زیر می

باشد:

ابتدا مصالح خشک(سنگدانه ها) و آب محاسباتی برای جذب آب آنها در میکسر به مدت 2 دقیقه کاملا با هم مخلوط شدند. سپس 50 درصد آب و کل مواد سیمانی نیز وارد میکسر و به مدت 3 دقیقه مخلوط شدند و در نهایت از بقیه ی آب و فوق روان کننده محلولی ساخته و آن را به بتن اضافه می کنیم و اجازه می دهیم به مدت 5 دقیقه کاملا با هم مخلوط شوند. سپس بتن را در قالب های مورد نظر ریخته و پس از 24 ساعت نمونه ها را از قالب خارج کرده و در حوضچه آب 23 درجه قرار می دهیم.

1-3 طرح اختلاط:

جزئیات طرح اختلاط در جدول 3 نمایش داده شده است. نسبت آب به مواد سیمانی برای همه ترکیبها 0,53 در نظر گرفته شده است. همچنین برای مقایسه دقیق مقاومت فشاری نسبت آب به مواد سیمانی ثابت نگه داشته شده است:

:NC طرح شاهد بتن معمولی می باشد.

:RC طرح بتن ساخته شده با سنگدانه (شن و ماسه) بازیافتی می باشد.

4

آزمایش تعیین جذب آب نمونه ها:

برای تعیین دوام بتن در شرایط محیطی خورنده، یکی از پارامترها جذب آب اولیه و نهایی و به ویژه جذب آب مویینه می باشد. جذب آب مویینه می تواند نشانه کیفیت بتن در رویارویی با شرایط محیطی نامناسب باشد به ویژه اگر بتن دائما در معرض آب قرار نگیرد. برای بتن های بالاتر از سطح آب و جایی که فشار آب وجود نداشته باشد جذب آب مویینه می تواند به جای نفوذ

پذیری مورد استفاده قرار گیرد. بخش بتن عمدتا در دوام آن نقش عمده ای دارد]تدینوهمکاران [

در این پژوهش برای تعیین جذب آب نمونه ها به روش مویینه در سن 28 روز اقدام گردید به این نحوه که پس از 28 روز نمونه ها از آب خارج شدند و به مدت 48 ساعت در آون برقی تحت اثر دمای 5±10 درجه خشک شدند سپس تمامی وجوه بتن به وسیله پلاستیک پوشیده شد و فقط 3mm از نمونه داخل آب قرار گرفت سپس نمونه ها در زمان های مشخص شده از آب در آورده شده و به وسیله ی پارچه ایی سطح آن خشک شده و نمونه ها وزن کشی شدند. زمان های مشخص شده: 4320،2880،1440،240،180،120،90،60،40،30،20دقیقه می باشد.