بخشی از مقاله
چکیده
در صنایع سنگبری طی فرآیند برش و پردازش, بخشی از سنگ ها تبدیل به پسماند و باطله های سنگبری می شود. بررسی ها نشان می دهد میزان باطله حاصل ازمعادن سنگ در ایران 2 برابر استاندارد جهانی می باشد.هزینه زیاد دفع این ضایعات از یک سو و از سوی دیگر معضلات زیست محیطی فراوانی که به وجود آمده نیاز به توجه بیشتری در این زمینه دارد.
هدف از این تحقیق، مقایسه و بررسی مشخصات مصالح طبیعی با مشخصات و نتایج آزمایشگاهی مصالح باطله و امکان سنجی استفاده از مصالح بازیافتی سنگ مرمریت , گرانیت و ترا ورتن در بتن است. با توجه به نتایج به دست آمده از آزمایشات مقاومت فشاری بتن های ساخته شده با ضایعات سنگبری در قالب شن و ماسه می توان نتیجه گرفت: شن و ماسه حاصل از این ضایعات قابلیت تعویض پذیری با شن و ماسه طبیعی در بتن را داراست و می توان با تمهیداتی که صورت می پذیرد اقدام به حذف این ضایعات از طبیعت و استفاده مجدد آن در بتن کارخانه های تولید بتن آماده نمود.همچنین بتن های ساخته شده با گل سنگ که از نتایج آزمایشگاهی آن مشخص است به جای فیلر ماسه, مقاومت را افزایش می دهد.
مقدمه
وجود مناطق صنعتی سنگ بری متعدد در کشور باعث تولید سالانه نزدیک به 3.5میلیون تن باطله سنگ تزیینی ساختمانی گردیده که این باطله ها بدون هیچ گونه سازماندهی مناسبی در مناطق مختلفی از محیط زیست انباشته میگردد که علاوه بر به وجود آوردن منظره نامطلوب باعث میگردد خاک وآب منطقه آلوده شود و باعث مشکلات زیست محیطی فراوانی میگردد .
از طرفی برداشت بی رویه سنگدانه های طبیعی از معادن شن و ماسه در مناطق مختلف کشور برای ساخت بتن باعث از بین بردن محیط زیست در مناطق دیگر شده است .
با توجه به دو مسأله مطرح شده اگر بتوان راه کاری جهت استفاده از باطله های سنگ بری به جای شن و ماسه در تولید بتن ارائه داد، میتوان از تخریب محیط زیست ناشی از انباشته کردن باطله سنگ بری ها و هم از تخریب محیط زیست ناشی از برداشت بی رویه سنگدانه جلوگیری نمود.
شهرستان تیران وکرون با توجه به داشتن چند کارخانه بتن آماده و همچنین داشتن منطقه صنعتی رضوان شهر،یکی از مناطق مهم کشور می باشد که بخشی از محیط زیست آن با توجه به مسائل ذکر شده در خطر است و از طرفی با وجود اجماع هر دو مسأله در کنار هم میتواند منطقه ای مناسب برای مطالعات مذکور باشد.
مروری بر مطالعات گذشته
ساربجت1 و همکاران - 2016 - در مقاله ای با عنوان امکان سنجی یک جایگزین بالقوه برای ماسه طبیعی یک مطالعه ی مقایسه ای بین ضایعات برش سنگ گرانیت و لجن سنگ مرمر نوشتند .هدف این مقاله ،بررسی امکان استفاده از دو نوع مختلف ضایعات سنگ گرانیت و سنگ مرمر به عنوان جایگزین برای ریز دانه در تولید بتن می باشد.
سودارشان2 و همکاران - 2016 - با بررسی تاثیر استفاده از ضایعات سنگ مرمر بر خواص بتن دریافتند، سنگ مرمر در طول مراحل استخراج از معادن مقدار زیادی ضایعات تولید می کند .هدف اصلی این مقاله استفاده از ضایعات سنگ مرمر به عنوان جایگزین برای درشت دانه در بتن معمولی می باشد .
عمر3 وهمکاران - 2012 - خواص بتن در استفاده از ضایعات سنگ آهک به عنوان جایگزین شن ، ماسه و پودر سنگ مرمر را بررسی کردند این مقاله بر اساس مطالعات تجربی انجام شده و برای بررسی اثر جایگزینی بخشی شن و ماسه حاصل از ضایعات سنگ آهک و پودر سنگ مرمر به عنوان یک افزودنی در بتن می باشد.
رانیا و همکاران - - 2011 در تحقیقی استفاده از سنگ مرمر و گرانیت زباله در آجر بتنی را بررسی کردند. هدف از این مقاله استفاده از ضایعات سنگ مرمر و گرانیت در اندازه های مختلف برای ساخت آجر بتنی ،با جایگزینی کامل درشت دانه و ریز دانه با ضایعات سنگ مرمر و پودر دوغاب است.
هبهوب5 و همکاران - 2011 - با بررسی استفاده از ضایعات سنگ مرمر در بتن دریافتند که امروزه به دلیل رشد تولید صنعتی یک مصرف مهم و نیاز رو به رشد وجود دارد و این وضعیت منجر به کاهش سریع منابع در دسترس شده است . هدف اصلی از این مطالعه نشان دادن امکان استفاده از ضایعات سنگ مرمر به عنوان یک جایگزین به جای سنگدانه طبیعی در تولید بتن بود.
گولدن6 و همکاران - - 2015 خواص بتن سخت شده توسط ضایعات پودر سنگ مرمر را بررسی کردند. با توجه به نتایج این پزوهش، استفاده از ضایعات سنگ مرمر در بتن معمولی به عنوان چسب و یا ریز دانه و درشت دانه خواص بتن را تحت تاثیر قرار می دهد .
عثمان7 و همکاران - 2012 - به بررسی خواص سنگ فرش بتنی ساخته شده با ضایعات سنگ مرمر پرداختند.هدف از این پژوهش تعیین امکان سنجی استفاده از ضایعات زیست محیطی در ساخت بلوک فرش خیابان و بررسی اثرات ضایعات سنگ مرمر در خواص فیزیکی و مکانیکی بلوک های تولید شده می باشد.
روش تحقیق
با توجه به تخریب های ناشی از برداشت های بی رویه از معادن سنگ جهت ساخت وسازو نیزانباشت ضایعات حاصله در طبیعت لزوم استفاده از بطله های کارخانه های سنگ بری در تولید بتن سازه ای ضروری است.
در این تحقیق سه نوع سنگ از مجموع سنگ های مرمر، گرانیت، تراورتن،چینی و مرمریت مورد استفاده از کارخانه جات سنگ بری تیران و اطراف را در نظر می گیریم که عبارتند از مرمر،گرانیت و تراوتن.
معادن و کارخانه های سنگ بری دارای ضایعات به صورت گل سنگ و لاشه سنگ هستند.
در این تحقیق به روش آزمایشگاهی به بررسی نحوه ی استفاده از این ضایعات در کارخانه های بتن آماده پرداخته شده است.
برای ارائه طرح اختلاط بتن مبنا از بتن با مقاومت فشاری 60 مگا پاسکال به روش آیین نامه ACI با مراجعه به کتاب تکنولوژی بتن ابتدا برای بتن با مقاومت600کیلوگرم بر سانتی متر مربع با استفاده از شن و ماسه طبیعی و استاندارد طرح اختلاط تهیه و 6 نمونه استوانه ای 15 30 جهت تعیین مقاومت فشاری 7 و 28 روزه تهیه شد این بتن مبنای تحقیق می باشد .
برای تهیه بتن مبنا از معدن رخ اصفهان یک نمونه ماسه و از معدن هراپا زرین شهر یک نمونه شن تهیه و پس از بررسی دانه بندی و رسم منحنی و اطمینان از این که دانه بندی این معادن استاندارد می باشد 6 نمونه استوانه ای ساخته شد که سه نمونه برای نشان دادن مقاومت 7 روزه و 3 نمونه برای نشان دادن مقاومت 28 روزه در نظر گرفته شد .
سه نمونه سنگ مرمریت ،گرانیت و تراورتن به دلیل حجم زیاد تولید این نمونه سنگ در منطقه تهیه و پس از خرد کردن توسط سنگ کوب با الک های استاندارد302 ایران تفکیک کرده و هر سایزاز دانه ها در ظرف مخصوص خود ریخته شد. این عمل جهت یکسان سازی منحنی دانه بندی با طرح بتن مبنا انجام شد.
با در نظر گرفتن طرح اختلاط بتن مبنا برای تهیه طرح های مختلف به جای استفاده از سنگ دانه های معادن رخ و هاراپا از شن و ماسه تفکیک شده و حاصل از ضایعات سنگبری استفاده شد.به این صورت که یک بار شن را ثابت از معدن هاراپا و به جای ماسه از ماسه های گرانیتی , مرمریتی و تراورتن استفاده شد و در طرح بعد ماسه را ثابت از معدن رخ و شن از سنگدانه های گرانیتی ، مرمریتی و تراورتن تهیه شد.
از هر سه نوع سنگ مقداری به صورت شن و ماسه و گل سنگ تهیه و به سه روش زیر مورد ارزیابی قرار گرفتند.
گروه بندی انواع طرح ها
.1بتن طرح A
در بتن طرح A ماسه مورد استفاده مشابه ماسه بتن مبنا می باشد وبه جای شن از سه نوع سنگ گرانیت , مرمر و تراورتن استفاده می-کنیم. در این گروه مقاومت فشاری و نمودارهای تنش -کرنش آن ها بررسی شد. نمونه ها به سه گروهAG - بتن با شن گرانیتی - , AM - بتن با شن مرمریتی - و - AT بتن با شن تراورتن - نشان داده میشود.
.2بتن طرح B
در بتن طرح B شن مورد استفاده مشابه شن مبنا می باشد و به جای ماسه از سه نوع سنگ گرانیت , مرمر و تراورتن استفاده می- کنیم. در این گروه مقاومت فشاری و نمودارهای تنش -کرنش آن ها بررسی شد. نمونه ها را به سه گروهBG - بتن با ماسه گرانیتی - , BM - بتن با ماسه مرمریتی - و - BT بتن با ماسه تراورتن - نشان داده میشود.
.3بتن طرح C5
در بتن طرح C5 شن و ماسه مورد استفاده مشابه شن و ماسه بتن مبنا می باشد در این طرح 5 درصد وزن ماسه را کسر و به جای آن از لجن نوع سنگ مرمر و تراورتن استفاده شده است.در این گروه مشابه گروه های قبل مقاومت فشاری و نمودار های تنش - کرنش آن ها بررسی می شود. دسته بندی نمونه ها را به سه گروه CG5 - بتن با ماسه گرانیتی - , CM5 - بتن با ماسه مرمریتی - و - CT5 بتن با ماسه تراورتن - نشان می دهیم.
.4طرح C15
در بتن طرح C15 شن و ماسه مورد استفاده مشابه شن و ماسه بتن مبنا می باشد در این طرح 15 درصد وزن ماسه را کسر و به جای آن از لجن نوع سنگ مرمر و تراورتن استفاده شده است.در این گروه مشابه گروه های قبل مقاومت فشاری و نمودار های تنش - کرنش آن ها بررسی می شود . نمونه ها به سه گروه - CG15بتن با ماسه گرانیتی - , - CM15بتن با ماسه مرمریتی - و - CT15بتن با ماسه تراورتن - نشان داده میشود.
هدف و روش انجام آزمایشات
هدف از این تحقیق
بررسی امکان استفاده از ضایعات سنگبری ها و استفاده از آن ها در بتن های سازه ای و یافتن راه حلی برای کمک به محیط زیست و کاهش روند تخریب حاصل از برداشت و انباشت صنعت سنگبری و رسیدن به نتایج زیر از اهداف این تحقیق می باشد:
.1تولید بتن پر مقاومت با استفاده از سنگدانه های گرانیتی
.2تولید بتن سازه ای با استفاده از سنگدانه های حاصل از بازیافت باطله های سنگبری
.3 استفاده از گل سنگ به عنوان فیلردر تولید بتن های پر مقاومت
.4حذف ضایعات سنگبری از محیط زیست توسط کارخانه های تولید بتن آماده
.5 کاهش برداشت سنگدانه از معادن شن و ماسه
روش انجام آزمایش در این مطالعه
بر اساس خصوصیات بیان شده در استاندارد ملی -302 - سنگدانه های بتن- ویژگی ها - و - 581 بتن-ساخت و عمل آوری بتن در آزمایشگاه آیین کار -
دانه بندی
برای دانه بندی سنگدانه های ریز - ماسه - و سنگدانه های درشت - شن - باید طبق استاندارد ملی شماره 4977 مورد آزمون دانه بندی قرار می گیرند. برای طرح اختلاط بتن مبنا ماسه از معدن ماسه رخ اصفهان وشن از معدن شن هاراپا زرین شهر تهیه گردید.
