بخشی از مقاله
چکیده
بتن به عنوان یکی از پرکاربردترین مصالح در ساخت ابنیه و زیرساختها مورد استفاده قرار میگیرد. به طور تقریبی سالانه 25میلیارد تن بتن در جهان تولید میشود. به دلیل روند رو به رشد نیاز و مصرف بتن در ساخت و ساز، و همچنین با توجه به برداشتهای نامتعارف و غیراصولی از منابع طبیعی برای ساخت این ماده با ارزش، این موضوع نمیتواند به عنوان یک مسئله پایدار بیان گردد. در ایران نیز رشد روزافزون ساخت و ساز از یک طرف، و الزام به تخریب و بازسازی سازههای فرسوده از طرف دیگر، موجب کاهش منابع سنگدانههای طبیعی و افزایش نخالههای ساختمانی می-شود؛ بهطوری که در شهر تهران به تنهایی در سال 1380، 12میلیون تن نخاله ساختمانی تولید شده است.
در صورت بازیافت نخالههای ساختمانی و بهکارگیری نخالههای تخریبشده در ساخت بتن به عنوان مصالح مصرفی مانند سنگدانه-ها، میزان برداشت از معادن کاسته میشود. در همین راستا استفاده از ماشینآلات کارگاهی، میزان پسماندها و نخالهها نیز بهینهسازی خواهد شد. از لحاظ اقتصادی نیز مصرف سوختهای تجدیدناپذیر فسیلی، تولید گازهای گلخانهای، هزینههای مدیریت نیروی انسانی و آلودگیهای دیگر زیستمحیطی نیز کاهش خواهد یافت . با در نظر داشتن این موارد میتوان بازیافت و بهکارگیری مجدد مصالح مصرفی در ساخت بتن را یک رویکرد پایدار و کارآمد در مدیریت منابع محیطزیست در راستای توسعه پایدار قلمداد کرد.
واژههای کلیدی: بتن بازیافتی، سنگدانههای بازیافتی، محیطزیست، توسعه پایدار
-1 مقدمه
مقدار زباله تولیدی در هر سال در اتحادیه اروپا نزدیک به 3میلیارد تن تخمین زده میشود که چیزی حدود % 31 آنرا زبالههای ناشی از ساخت و تخریب تشکیل میدهد.[1] از سوی دیگر تولید بتن، مصالح اولیه زیادی را مصرف میکند. همزمان با افزایش تولید بتن، استخراج، بهرهبرداری و مصرف سنگدانههای طبیعی به عنوان بزرگترین جزء تشکیلدهنده بتن نیز افزایش مییابد به گونهای که تنها در اتحادیه اروپا سالانه 2/5 میلیارد تن سنگدانه طبیعی تولید و مصرف میشود.[2] عواملی همچون محدودیت منابع شن و ماسه طبیعی، عدم بازیافت نخالههای ساختمانی، کمبود مدفنهای زباله، پدید آمدن مسائل متعدد زیستمحیطی، افزایش هزینه ساخت و تولید به دلیل کمبود بحرانی سنگدانه طبیعی - برای مثال در کشور قطر - و همچنین رواج اهمیت محیطزیست، دولتها را بر آن داشت تا با رویکردی جدید نسبت به این پدیده برخورد نمایند. نتیجه پدید آمدن مصالحی جدید در ساخت و ساز به نام سنگدانه های بازیافتی بود.
در حالیکه هر روزه ابعاد و تعداد پروژه های عمرانی، بهخصوص در کشورهای در حال توسعه، در حال گسترش میباشد و با توجه به حجم بالای تولید پسماندهای ساختمانی از یک سو و حجم بالای مصرف بتن به عنوان پرمصرفترین محصول ساختمانی از سوی دیگر، بدیهی است که انجام فرآیند بازیافت این پسماند تا چه حد میتواند در حفظ منابع موجود - که بعضاً قابل تجدید نمیباشند - و نیز حفظ محیطزیست، لازم و ضروری باشد. این مقاله سعی دارد دستاوردهای نوین علمی بازیافت مصالح سازنده بتن را در راستای آگاهیبخشی بیشتر برای بهکارگیری مجدد این مصالح بازیافتی جهت جلوگیری از برداشتهای غیر اصولی از ذخایر طبیعی را بیان کرده و همچنین به بررسی ویژگیهای بتن بازیافتی و مزایا و معایب آن بپردازد.[3]
-2 توسعه پایدار
توسعه در مجموع یک مفهوم اکولوژیک است که بر خلاف دیدگاه اقتصادی که طبیعت را مجموعهای خود محور میداند و محصولات مورد نیاز ما را تولید میکند، طبیعت را یک اکوسیستم که انسان نیز عضوی از آن است، میداند. تعاریف زیادی از توسعه پایدار وجود دارد اما میتوان گفت توسعه پایدار یعنی پاسخ به نیازهای نسل حاضر بدون اینکه توانایی و امکانات نسل-های آینده برای تامین نیازهایشان محدود گردد.[4]با توجه به مباحث مربوط به برداشت و استفاده از منابع طبیعی برای تامین مصالح در ساخت بتن و مصرف بیرویه انرژی در شهرسازی که یکی از ناهنجاریهای بین انسان و طبیعت است، صنعت بتن نمیتواند یک صنعت پایدار باشد و در این مورد باید سیاستهای بهینهگرا و توسعه پایدار هدف قرار گیرد. در واقع مسئله بازیافت نخالهها به مصالح برای ساخت بتن میتواند این صنعت وسیع را به یک صنعت پایدار تبدیل کند. از این رو به تعریف و شناسایی پسماندها برای به کارگیری در ساخت بتن میپردازیم.[4]
-3 پسماندهای ساختمان
فعالیتهای ساختمانی شامل مجموعه فعالیتها و مراحل ایجاد ساختمان و ابنیه مختلف در بخشهای آب، صنعت، اسکلهها، راهها، محوطهها و غیره، تغییرات اساسی برای افزایش کارایی و عمر بنا، تجدید بنا و تغییرات جزئی میشود. پسماند ساخت و تخریب از ساخت، نوسازی و تخریب ساختمانها، ابنیه صنعتی، سازههای آبی چون مخازن و سدها، کارخانهها، نیروگاهها، تاسیسات اتمی، اسکلهها، رویه راهها، جداول و قطعات پیش ساخته پلها و غیره و پاکسازی آوارهای ناشی از بلایای طبیعی و انسانی حاصل میشوند.[5] حجم پسماندهای ساختمانی به عواملی چون میزان رشد جمعیت و نیاز روز افزون به محل سکونت و تاسیسات و تجهیزات زیربنایی، نرخ مهاجرت روستاییان به شهرها و توسعه ناخواسته مراکز جمعیتی، بافت و قدمت ساختمانهای موجود، میزان مقاومت آنها در برابر زلزله، بلایای طبیعی، معماری ساختمانهای موجود و تقاضای نسل حاضر بستگی دارد.[6]
-4 بازیافت نخاله ساختمانی در سایر کشورها
در حال حاضر در بسیاری از کشورهای پیشرفته به دلیل مسائل زیستمحیطی مانند کمبود منابع، کمبود محل دفن و آلودگی محیط زیست بازیافت نخالههای ساختمانی مورد توجه ویژهای می باشد و این امر از سوی کلیه دستاندرکاران دنبال میگرد. به طور کلی چهار روش کاهش در مبدا، استفاده مجدد، بازیافت، و زیر خاک، جهت مدیریت نخالههای ساختمانی وجود دارد، ولیاخیراً توجه اصلی برنامههای مدیریت نخالههای ساختمانی بر سه مورد اول است .[7] در کشور ایرلند در حدود %82 از نخالههای ساختمانی بازیافت میگردد. در دولت محلی انتاریو در کشور کانادا این عدد % 12، در کشور ژاپن این عدد %98 و در ایالات مختلف آمریکا متغیر است. در بسیاری از کشورها نیز فعالیتهای زیادی در کاهش تولید ناخالص و نیز استفاده مجدد از آنها صورت گرفته است.[8]
-5 انواع پسماندهای ساختمانی
-1-5 سنگدانه بتن
امروزه با توجه به تحقیقات و پژوهشهای انجام شده اثبات گردیده که بازیافت مصالح سنگی بتن در بسیاری از مواقع با شناخت خواص و پتانسیل آن، قابلیت استفاده در بتن جدید را دارد.[9] در صورتی که از بتن خرد شده صرفاً به عنوان درشت-دانه استفاده شود تاثیر چندانی بر مقاومت نداشته - بسته به میزان جایگزینی سنگدانهها باعث کاهش مقاومت از 10% تا حداکثر 40% برای جایگزینی 80 درصدی مصالح سنگی درشت دانه میشود - و سایر مشخصات بتن نیز دستخوش تغییر عمده نخواهد شد؛ لذا در صورتی که جایگزین بخش ریزدانه گردد برخی از خواص مانند مقاومت فشاری، کششی، مدول الاستیسیته و جمعشدگی، بسته به میزان جایگزینی میتواند باعث ارتقاء حداکثر تا %15 گردد .[10] همچنین جایگزینی مصالح سنگی بازیافتی از بتن تخریبی باعث کاهش وزن مخصوص بتن تا در حدود 2100 کیلوگرم میگردد.[11] مصرف مصالح بازیافتی به عنوان سنگدانههای بتن در سه طیف قابل استفاده است.
الف- بتنهای سازهای با استفاده از بازیافت بتنهای تخریبی و سنگهای ساختمانی؛
ب- بتنهای پرکننده با استفاده از نخالههای ساختمانی ناشی از بازیافت بخشهای غیربتنی و با مقاومت کمتر مانند دیوارهای سفالی، گچها و بلوکها؛
ج- بتنهای مصرفی جهت تولید بتنهای سبک با استفاده از مواد بازیافتی، از مصالح سبک بازیافتی مانند یونولیتها، دیوارهای آجری، مصالح چوبی و غیره.[10]
-2-5 پودر آجر در بتن
محققین به اثبات رساندهاند که افزودن پودر آجر به جای سیمان در بتن باعث حد قابل قبولی کاهش مقاومت فشاری و یا سایشی گردیده و میتوانند در بتنهای با مقاومت معمولی و بتنهایی که نیاز به مقاومت سایشی بالا ندارند مورد استفاده قرار گیرد.[6]
-3-5 الیاف بتن
انواع الیاف که در دو نوع پلیمری و فلزی مورد استفاده در بتن میباشند قابلیت تولید از بازیافت انواع مواد پلیمری و آهن-آلات موجود در نخالهها را دارند. این الیاف با ایجاد خواصی چون کاهش ترکهای حرارتی و اجرایی در بتن و افزایش مقاومت کششی، خمشی و فشاری بتن میگردد.
