بخشی از مقاله
تاثیراستفاده از ماسه ریخته گری استفاده شده((UFS در تولید کفپوش های بتنی کد((G
چکیده
ریخته گری یکی از قدیمی ترین صنایع در بیشتر کشورهای دنیا از جمله ایران می باشد.با وجود پیشرفت های شگرفی که در علوم مختلف صورت گرفته است ولی هنوز ماسه به دلایلی همچون خواص حرارتی خوب، جزو جدانشدنی این صنعت به شمار می آید.پس از مصرف چند باره از ماسه در قالب گیری، این ماسه به ضایعات تبدیل می شود و حجم بالای این ماده ضایعاتی مشکلات عدیده ای را برای صنعت گران و شهرداری ها ایجاد نموده است.به منظور یک راهکار صحیح برای دفع اصولی این ماده به بررسی استفاده از آن به عنوان جایگزین وزنی بخشی از ریزدانه رویه کفپوش های بتنی صورت گرفته است.بدین منظور ماسه ریخته گری استفاده شده((UFS با درصدهای 5، 10، 15 و20 جایگزین وزنی ماسه 0-3 مصرفی در رویه کفپوش های بتنی شده است. نسب آب به سیمان برای تمام نمونه ها به میزان0/35 در نظر گرفته شده است. جذب آب سطحی در نمونه شاهد کمترین میزان را دارا می باشد، استحکام خمشی نمونه حاوی %10 ماده ضایعاتی بیشترین مقدار را نشان می دهد و کمترین میزان سایش در نمونه حاوی %20 ماسه ریخته گری دیده می شود.
واژههای کلیدی: ریخته گری، رویه کفپوش بتنی،جذب آب سطحی، استحکام خمشی، سایش
مقدمه
ریخته گری و صنایع مرتبط به آن قدمتی طولانی در دنیا و همین طور کشور ایران دارد. یکی از ملزومات و اجزای جدانشدنی این صنعت، ماسه ریخته گری می باشد .ماسه ریخته گری، ماسه ای با درصد بالای سیلیس با کیفیت می باشد. (1) در فرآیند قالب گیری ماسه چندین بار مورد استفاده قرار می گیرد. نهایتا ماسه چندین بار استفاده شده دیگر نمی تواند در فرآیند
قالب گیری مورد استفاده قرار گیرد.در این مرحله ماسه قدیمی و کهنه از از چرخه قالب گیری به عنوان یک محصول فرعی خارج می شود و ماسه جدید جایگزین می شود و چرخه دوباره تکرار می گردد. ماسه ریخته گری استفاده شده یک محصول فرعی قالب گیری فلزی و غیر فلزی می باشد .(2) در شکل شماره 1 نحوه استفاده دوباره از ماسه ریخته گری و تبدیل آن به ماسه ریخته گری استفاده شده را نشان می دهد.
در صنایع ریخته گری، در دنیا سالانه میلیون ها تن از مواد استفاده شده دور ریخته می شوند. بیش از %70 این مواد دور ریختنی ماسه می باشد . (4) در کشور ایالات متحده امریکا سالانه 500-700 هزار تن ماسه ریخته گری در کارهای مهندسی مورد استفاده قرار می گیرد. (2) پرسش اصلی در اینجا مطرح می شود که حال با این حجم از مواد دور ریختنی که فضای قابل ملاحظه ای را اشغال می کنند چه باید کرد؟ تا به حال از فرآیند های مختلفی جهت دفع این ضایعات استفاده شده است، همانند: دفن1، ایجاد
خاکریز2، استفاده در زیر اساس 3 راه ها و غیره.یک روش دیگر جهت استفاده از این ضایعات، استفاده از آن در صنایع دیگر می باشد.برای مثال استفاده از آن در صنعت ساختمان.پرمصرف ترین مصالح ساختمانی بتن می باشد. از آن جایی که این ماده ضایعاتی با درصد سیلیس بالا می باشد، محققین به بررسی تاثیرات آن در انواع بتن ها پرداخته اند .در ذیل به چند مورد از موضوع این تحقیقات اشاره می نمائیم:
استفاده از ماسه ریخته گری استفاده شده در خواص مکانیکی بتن ، که در آن ماسه ریخته گری را با درصدهای 10و20 و 30 جایگزین وزنی ریزدانه بتن معمولی شده و مقاومت فشاری، مقاومت کششی دو نیم شدگی، مدول الاستیسیته در سنین مختلف بررسی شده است. )1(
در تحقیقاتی که به منظور بررسی مقاومت، دوام و ریز ساختار بتن ساخته شده با ماسه ریخته گری پرداخته شده است، ماسه ریخته گری با درصدهای صفرتا %60 جایگزین وزنی ریزدانه بتن شد و مقاومت فشاری، مقاومت کششی دو نیم شدگی، و خواص دوامی هم چون نفوذ یون کلر، کربناسیون بر روی نموهای بتن صورت گرفت. (2) در مطالعاتی دیگری نیز مقاومت سایشی و خواص مقاومتی بتن دارای ماسه ریخته گری بررسی شده و ماسه ریخته گری جایگزین
وزنی صفر تا %20 وزنی ماسه شده است و سپس مقاومت سایشی و مقاومت فشاری و مقاومت کششی دو نیم شدگی نمونه ها بررسی شده است. (5)
همچنین گروهی نیز به تاثیر دماهای بالا بر خواص بتن خود تراکم حاوی خاکستر آتش فشانی و ماسه ریخته گری پرداخته اند (6).
مطالعاتی نیز بر روی تاثیر ماسه ریخته گری و خاکستر آتش فشانی برای توسعه بتن خودتراکم سبز انجام شده که در آن درصد های صفر تا 100 ماسه ریخته گری استفاده شده جایگزین وزنی ریزدانه بتن شده اند. (7) در مواردی هم به محققین به استفاده از ماسه ریخته گری استفاده شده در قطعات غیر بتنی مبادرت نموده اند، همانند مورد زیر:
مطالعاتی نیز درمورد استفاده از این ماده در تولید آجر انجام شده است که در آن ماسه ریخته گری از صفر تا %50 مورد استفاده قرار گرفته است. (8) هرچند تا کنون به استفاده از این ماده ضایعاتی در انواع بتن پرداخته شده است ولی تاکنون به استفاده از این ماده در قطعات
بتنی پرسی به روش خشک پرداخته نشده است.
امروزه یکی از قطعات بتنی پر مصرف، کفپوش های بتنی می باشند که با فرآیند پرس خشک تولید می شوند. توسعه شهر نشینی و نیاز بیشتر به فضاهای رفت و آمدی از یک سو، و قیمت نسبتا پایین و کیفیت بالای کفپوش های بتنی از سوی دیگر روز به روز به افزایش استفاده از آن منجر شده است. به دلیل ریز دانه بودن ماسه ریخته گری استفاده شده،در این مقاله به منظور ارائه یک راهکار مناسب جهت دفع اصولی این ماده ضایعاتی تولیدی در کشور، به بررسی استفاده از ماسه ریخته گری مصرف شده جایگزین وزنی بخشی از ریزدانه رویه4 کفپوش های بتنی پرداخته شده است. نمونه های با درصدهای 5، 10، 15و20جایگزین ماسه طرح اختلاط ماسه مصرفی در رویه کفپوش های بتنی شد.
مصالح مصرفی
نمونه ها در یکی از شرکت های تولید کننده کفپوش با روش پرسی خشک تولید شده و مصالح اولیه مورد استفاده نیز از دپوی همین شرکت تهیه شده است. خواص فیزیکی سنگدانه های مصرفی در جدول شماره 1 قابل ملاحظه می باشد.نمودار دانه بندی ماسه ریخته گری ماسه 0-3 و حد بالا و پایین استاندارد ملی 302 در شکل شماره 2 در دسترس می باشد.
تصویر ماسه ریخته گری استفاده شده مصرفی در شکل شماره 3 قابل ملاحظه می باشد.
شکل 3 تصویر ماسه ریخته گری استفاده شده مصرفی
سیمان مورد استفاده در این تحقیق پرتلند نوع 2 و محصول کارخانه سیمان سپاهان بود.
طرح اختلاط
برای طرح اختلاط پایه از طرح اختلاط کفپوش های شرکت محل آزمایش استفاده شده است.درصدهای جایگزینی انتخاب شده در طرح اختلاط با روش سعی و خطا، ولی الهام گرفته شده از مقالات معتبر جهانی با پیشینه تحقیق موجود، استفاده شده اند. نحوه نام گذاری نمونه ها به صورت زیر می باشد که PBF10% به معنی این است که %10 ماسه 0-3 با ماسه ریخته گری استفاده شده، جایگزین شده است. در همه طرح ها برای این که مقایسه بین نمونه های مختلف به درستی صورت گیرد، نسبت آب به سیمان ثابت و به میزان 0/35 در نظر گرفته شده است .در جدول شماره 2 طرح اختلاط مورد استفاده در دسترس می باشد.
آزمایش ها و نتایج حاصله
کلیه آزمایشهای صورت گرفته براساس استاندارد ملی ایران با شماره 755، "موزائیک _ ویژگی ها و روش های آزمون" صورت گرفته است.نمونه ها در سن 28 روزگی مورد آزمایش ها قرار گرفتند.
مقاومت سایشی
مقاومت سایشی نمونه ها با توجه به استاندارد و طبق روش آزمون با دستگاه چرخ پهن صورت گرفته است. نتایج آزمایش در جدول شماره 3، و میانگین مقاومت سایشی نمونه ها در شکل شماره 3 قابل ملاحظه می باشد.
جذب آب سطحی
نمونه ها جهت انجام این آزمایش بر طبق استاندارد ذکر شده آماده شدند به طوری که نمونه ها پس از خشک شدن، با ماده آب بند کننده p.k آب بندی شدند و پس از وزن کردن تحت آزمایش قرار گرفتند. سپس با استفاده از فرمول شماره 1 جذب آب سطحی نمونه ها محاسبه شد و میانگین نتایج در شکل شماره 4 در دسترس می باشد.
