بخشی از مقاله
چکیده - بی نازنین 12پررنگ -
امروزه یکی از مهمترین مسائل پیش روی مهندسان بویژه مهندسان صنعت ساخت،کاهش مخاطرات فنی،اقتصادی و زیست محیطی ناشی از مصالح تخریب شده است.از این رو در این مطالعه با بررسی چگونگی بازیافت مصالح بتنی ، شرایط لازم برای ارائه روشی مناسب که علاوه بر حفظ خواص بتن،امکان بکارگیری % 100 سنگدانه های بتن بازیافتی در کاربری های سازه ای و براساس معیارهای بهینگی که شامل:زمان،محیط زیست،اقتصادی و ... میشود را برمبنای تکنیک های بهره وری مورد بررسی و در نتیجه باکمک فرایند تحلیل سلسله مراتبی AHP و خروجی های نرم افزار Expert Choice به ارزیابی تکنیک ها پرداخته و روش بهینه برای بازیافت مصالح بتنی معرفی شده است.
-1 مقدمه
امروزه با توجه به گسترش در میزان تولید بتن با استفاده از مصالح سنگی طبیعی و دست اول ، موجب افزایش نگرانی های زیست محیطی شده است که نیاز به روشی جایگزین که بتواند امکان استفاده مجدد از سنگدانه های حاصل از بتن تخریب شده را مورد بررسی قرار میگیرد. علیرغم اینکه عمر مفید ساختمان ها در کشورهای جهان 61 سال است ، عمر آنها در ایران 31 سال برآورد شده و باتوجه به اینکه 25 درصد بافت شهری در کشورهای جهان فرسوده هستند ، احداث ساختمان های جدید با مقدار زیادی نخاله های ساختمانی همراه خواهد بود .
بدیهی است این نخاله های ساختمانی علاوه بر تولید مواد و انرژی به حفظ محیط زیست کمک خواهد کرد که به 2 صورت تحقق میابد: یکی کاهش استخراج مواد اولیه از منابع طبیعی و دیگری کاهش آلودگی های ناشی از دفن نخاله ها در طبیعت.[1] که درصورتی که معیارهای ژئوتکنیکی نخاله ها ،رعایت و با استانداردها مطابقت داشته باشد قریب به % 90 نخاله ها قابل بازیافت هستند[2] و همچنین با توجه به مطالعات و بررسی صورت گرفته در راستای اهداف پایدار، مشخص شده است که امروزه بازیافت منابع یکی از مهمترین راهبردها برای کاهش آسیب های محیطی و صرفه جویی در استفاده از منابع طبیعی است که با پیشرفت علم و انجام آزمایشات متعدد میتوان به شیوه های جدیدی دست یافت که این مسئله نیازمند صرف انرژی و هزینه دارد که باتوجه به بروز بحران های زیست محیطی ضروری به نظر میرسد.
[3] باتوجه به تغییرات بوجود آمده در خواص بتن تهیه شده از سنگدانه های بازیافتی، لذا اتخاذ روشی برای افزایش ویژگی های بتن تهیه شده با این مصالح سنگی باید مورد توجه قرار گیرد در واقع وجود ملات روی سنگدانه های بازیافتی را میتوان مهمترین عامل کاهش کیفیت بتن جدید ساخته شده با سنگدانه های بازیافتی دانست . که در این راستا بررسی و ارزیابی روش های کاهش ملات با استفاده از فرایند سلسله مراتبی AHP برای انتخاب روش بهینه بازیافت دارای معیارهای بهینگی مناسب است.
-2 بررسی خواص سنگدانه های بازیافتی
استفاده از سنگدانه های بازیافتی در تولید بتن موجب کاهش مقاومت فشاری و با میزان جایگزینی با سنگدانه های بازیافتی افزایش بیشتر است. استفاده از سنگدانه های بازیافتی همچنین خواص مکانیکی مانند مدول الاسیسیته ، خزش یا جمع شدگی را تحت تاثیر قرار میدهد و اثر مذکور حتی نسبت به اثری که بروی مقاومت فشاری دارد مهمتر است سنگدانه بتن بازیافتی دارای چگالی نسبتا پایینی ، ضریب جذب آب بالا و افت سایشی بالا در مقایسه با مصالح طبیعی میباشند.
به همین منظور نمیتوان در سطح گسترده ای جایگزین مناسبی برای سنگدانه های طبیعی بمنظور استفاده در بتن سازه ای باشد که این امر به علت وجود ملات روی این نوع از سنگدانه هاست . هنگامی که با سنگدانه طبیعی بکار رفته در بتن مقایسه میشود میتوان دید که ملات سیمانی چگالی کمتر، ضریب جذب آب بالاتر ، ضریب مقاومت سایشی پایین و میزان سولفات بیشتری دارند. این اختلاف در ویژگی های ملات و سنگدانه طبیعی بعنوان مهمترین فاکتور تاثیرگذار بر موضوعات کیفی مرتبط با بتن بازیافتی مطرح میشوند.
-3 راهکارهای بهینه برای استفاده از سنگدانه های بازیافتی
از این رو اخیرا تلاش های زیادی بمنظور تولید سنگدانه بازیافتی با میزان ملات کمتر صورت گرفته است. در این راستا دو روش مهم مورد ارزیابی قرار گرفته اند و اثبات میشود که روش دوم کارایی بیشتری دارد: - الف - مراحل خرد کردن مازاد - ب - فرایندهای بهره وری مازاد.[5] اثرات مراحل مازاد خرد کردن در سطح گسترده ای در مطالعات بسیاری مورد بررسی قرار گرفته اند . در مجموع این نتیجه بدست آمد که بکار بردن مراحل مازاد خرد کردن میتواند در سطح چشمگیری منجربه کاهش میزان ملات سنگدانه های بازیافتی شود که این قضیه به فاکتورهایی همچون: اندازه سنگدانه بازیافتی ، استحکام ملات و نوع خردکننده بستگی دارد. میزان کاهش ملات بواسطه استفاده از مراحل مازاد خرد کردن چیزی بین 10 تا 40 درصد گزارش شده است.
[5] بعلاوه اینکه اجرای مراحل مازاد در خرد کردن در طی فرایند بازیافت با افزایش چشمگیر هزینه همراه است و به همین دلیل نیاز به برقراری توازن بین کیفیت سنگدانه بازیافتی و هزینه وجود دارد . بدین ترتیب تعدادی از فرایندهای بهره وری بمنظور کاهش میزان ملات سنگدانه بازیافتی ارائه میشوند. معمولا این تکنیک ها با استفاده از فرایندهای مکانیکی، شیمیایی یا حرارتی و یا ترکیبی از چند ترکیب بمنظور برطرف سازی نسبی و کامل بکار میرود. این روش ها شامل موارد زیر میشود: بهره وری حرارتی ، اسیدی، مکانیکی، شیمیایی ، بهره وری امواج ماکرو و ترکیبی از تکنیک های مختلف هستند.
-3,1 بهره وری حرارتی
تفاوت های موجود در ضریب انبساط حرارتی ملات و سنگدانه طبیعی بمنظور برطرف سازی بخش اعظم ملات از طریق تنش های حرارتی مختلف در سنگدانه بازیافتی ، مزایای بالایی برای فرایند بهروری حرارتی دارد. با توجه به نوع سنگدانه طبیعی و استحکام ملات ، معمولا سنگدانه بازیافتی در دمایی حدود 300 تا 600 درجه سانتیگراد به مدت 2 ساعت حرارت داده میشود تا به آن وسیله ذرات ملات تفکیک و جدا شوند. ضریب انبساط حرارتی ملات بیشتر از سنگدانه طبیعی است - معمولا دو برابر است - . نتایج تحقیقات صورت گرفته توسط محققین مختلف در خصوص تاثیرات فرایند بهره وری حرارتی در دماهای مختلف بر ویژگی های سنگدانه بازیافتی بطور خلاصه در جدول 1 نشان داده شده است.[5.
-3,2 بهره وری مکانیکی
روش های بهره وری مکانیکی از نیروهای مکانیکی به حالت سایش یا فشرده سازی بمنظور خرد کردن و تفکیک ملات از سنگدانه طبیعی اولیه موجود در سنگدانه های بازیافتی استفاده میشود. در روش آسیاب مکانیکی نمونه های سنگدانه بازیافتی در ظرفی استوانه ای که دارای چندین ساچمه گرد فلزی است به چرخش در می آید . با سایش ملات توسط ساچمه های فلزی در قسمت های تیغه چرخشی ، ملات موجود در سنگدانه بازیافتی تجزیه و برطرف میشوند. جدول 2 نشان دهنده یک بررسی تجربی میباشد که توسط فعالین این حوزه بمنظور ارزیابی کارایی روش بهره وری مکانیکی صورت گرفته است. این آزمایشات با استفاده از تجهیزات آزمایش سایش لس آنجلس و با اعمال فشار از سوی 10ساچمه گرد فلزی صورت گرفته اند.[5]
-3,3 بهره وری حرارتی مکانیکی
در روش های بهره وری حرارتی مکانیکی سنگدانه بازیافتی ، از ترکیبی از فشارهای حرارتی تولیدشده از طریق فرایند حرارت دهی متداول در بازه دمایی 300 تا 500 درجه سانتیگراد و فشار مکانیکی از طریق سایش سنگدانه بازیافتی به منظور برطرف سازی ملات بکار میرود. در این تکنیک که بعنوان تکنیک - حرارت و سایش - شناخته میشود ، در ابتدا خرده لاشه های بتن در یک کوره عمودی حرارت داده میشود تا خمیر سیمان ترد منجر به آب زدایی شود. سپس بتن حرارت داده شده به قسمت تجهیزات آسیاب منتقل تا ملات موجود از سطح درشت دانه برطرف گردند. جدول 3 نشان دهنده نوعی مطالعه تجربی است که بمنظور شبیه سازی فرایند اولیه بهره وری حرارتی مکانیکی ذکر شده در قسمت فوق صورت گرفته است .
