بخشی از مقاله
ساخت بتن با سنگدانه ھای بازیافتی ونانو افزودنی ها
چکیده
بتن از جمله مصالح پر مصرف در صنعت ساخت ساز می باشدتا جایی با اھمیت بوده که از آن به عنوان پرکاربردترین مصالح در صنعت ساخت وساز یاد میشود ھمین مسئله ضرروت بکارگیری تکنولوژیهای نوین را در صنعت بتن بیان میکند مسئله استفاده بجاو کار امد از منابع زیست محیطی ھمیشه دارای اولویت بوده و پژوھش ھای زیادی در مورد آن صورت گرفته است ساخت بتن با مواد مصالح بازیافتی میتواند در اجرا کردن این مهم مفید باشد اما یک بحث مهم این است که رفتار مکانیکی بتن ساخته شدهتا حدودی ضعیف خواھد شد نانوتکنولوژی به عنوای جدیدترین علم روز دنیا ونانو افزودنی ھای بتن با در نظر داشتم خواص بهینه کننده آ ن در ساخت بتن جایگاه ویژه ای دارند در صورت بکارگیری نانو افزودنی ها به این نوع از بتن میتوان این ضعف را جبران کرد و رفتار بتن ساخته شده از مواد ومصالح بازیافتیتقویت کرد در این پژوھش به تبعیین ساخت بتن از مواد بازیافتی و نقش نانو افزودنی ها پرداخته شده است
بتن بازیافتی ، نانو بتن ،نانو افزودنی بتن ، بازیافت ، نخاله ھای ساختمانی
١. مقدمه
باتوجه به حجم بالایتولیدپسماندھای ساختمانی در بخش ھای مسکونی و غیر مسکونی از یک سو و از طرف دیگر حجم بالای مصرف بتن به عنوان پر مصرفترین محصول ساختمانی در حالی که ھر روز ابعاد وتعداد پروژه ھای عمرانی به خصوص در کشورھای در حالتوسعه در حال گسترش می باشد، بدیهی است که انجام فرآیند بازیافت این پسماندتا چه حد میتواند در حفظ منابع موجود که بعضاً غیر قابلتجدید می باشند و نیز حفظ محیط زیست از ورود این حجم پسماند ھای ساختمانی ، لازم و ضروری باشد.. این پژوھش به تبعیین ساخت بتن از مواد بازیافتی و نقش نانو افزودنی ها پرداخته شده است بتن در کاربرد متداول ساختمانی به ماده ایتشکیل شده از شن ،سیمان که در بتن نقش اتصال سنگ دانه ها را دارد و در ارتباط مستقیم با مقاومت بتن است و آب در بتن نقش روان کردن بتن برای کارایی بهتر و انجام عملیات ھیدراتاسیون را داراست. در اثر واکنش شیمیایی سیمان و آب روند سخت شدن ادامه یافته و در نتیجه دانه ها را بصورتتودۀ سنگ مانندی به یکدیگر می چسباند. در عین حال بعضی مواد به عنوان مواد افزودنی در مرحله مخلوط کردن به بتن اضافه میشوند. این افزودنی ها به منظور افزایش مقاومت، کارایی، دوام وتغییر خاصیت ھای ظاھری بتن به آن اضافه می شود. مواد افزودنی به دو گروه مواد افزودنیھای شیمیایی و مواد افزودنیھای معدنیتقسیم می شوند.
انواع پسماند ھای ساختمانی:
پسماند ساخت وتخریب ابنیه و سازھها شامل بتن، آسفالت، چوب، فلزات، شیشه، گچ، آجر، انواع سنگ، مواد پلیمری، موزائیک، سرامیک، کاشی و مواد لازم برای بام سازی ھستند.
معمولا اجرای این نخاله ها را حدوداً ٤٠تا ٥٠ در صد بتن، آسفالت، آجر، بلوک، سنگ و خاک، ٢٠تا ٣٠ درصد چوب و محصولات مربوطه و ٢٠تا ٣٠ درصد پسماند ھای متفرقه¬ای ھمچون فلزات، گچ، شیشه، آزبست و سایر مواد عایق و پلیمری و اجرایتاسیسات آب و فاضلاب و برقتشکلیل می دھد. در کشور استرالیا عمده نخاله¬ھای ساختمانی بر حسبتن در سال شامل ٧٢٦٠٠٠ بتن،٧٩٥٠٠٠ آسفالت، ٤٧١٠٠٠ آجر، ٣٠٠٠٠٠ مصالح بنایی، ٤١٠٠٠ خاک،
١٧٦٠٠٠ سنگ، ٣٥٠٠٠ ضایعات چوب و ... می باشد. در صدترکیب موادتشکیل دھنده آوراھای ساختمانی کشور ایلند در سال ١٩٩٦ شامل ٤٥ درصد خاک و سنگ، بتون، آجر، کاشی، سرامیک ٣١ درصد، فلزات ٦ درصد، آسفالت و قیر ١ درصد، چوب ٧ درصد و سایر موارد ١٠ درصد می باشد. در آلبتا کانادا در سال ١٩٩٧ آوار ساختمانی شامل ٣٥ درصد چوب، ٢٤ درصد سرامیک، ١٧ درصد مصالح بنایی، ٨ درصد کاغذ، ٧ درصد فلزات آھنی، ٣ درصد شیشه، ٢ درصد پلاستیک و ١٦ درصد سایر مواد بوده است. درصدتفکیک میانیگن آوار ساختمانی در آمریکا شامل ٢٧ درصد چوب، ٢٣ درصد آسفالت، بتن و آجر، ١٣ درصدتخته گچی، ١٢ درصد مصالح بام سازی، ٩ درصد فلزات، ٣ درصد کاغذ و ١ درصد پلاستیک می باشد.
مصالح قابل بازیافت نخاله ساختمانی برای ساخت بتن :
بدیهی است اگر صرفاً در مبحث بازیافت به استفاده از بتنتخریبی آن محدوده با ھزینه دو برابر و نیمی نسبت به استفاده از سنگ دانه دست اول جامه ی عمل پوشیده شود، به ھیچ وجه اقتصادی نمی باشدلذا لازمه موفقیت این امر، دیدگاه ارزش ھای محیط زیستی و استفاده و انجام بازیافت حداکثری ھمه بخش ها و انواع نخاله ساختمانی میباشد .
انواع مصالح پلیمری و لاستیکی: درب و پنجره ھای UPVC ،لوله ھای پلیکا، انواع کف پوش، دیوار پوش و سقف ھای کاذب پلیمر، انواع بسته بندی ھای پلیمری مواد و سایر محصولات.
انواع بتن ھایتخریبی: انواع بتن ھای مصرفی در فونداسیونها، دال ھا، ستون، دیوارھای برشی،تیرھا، محوطه سازی ھا، کف سازی ھا، انواع سازه ھا، مخازن، نیروگاه ھا، پل ھا، کارخانه ها و ...
انواع سنگ: سنگهای مصرفی در کف سازی و نما سازی و ...
کاشی و سرامیک: کاشی و سرامیک ھای اجرا شده در سرویس ھای بهداشتی، حمام، آشپزخانه و کف سازی سالن و اتاق ھا.
انواع آجرھای سفالی: دیوارھای سنتی و پارتیشن، بلوک ھای سقفی بلوکی و ...
مصالح گچی: نازک کاری ها و پارتیشن ھا.
انواع آھن آلات: درب و پنجره ھا، نعل درگاه ھا، اسکلت ھا، میلگردھا، شیرآلات، نرده ها و ...
انواع مصالح پایه نفتی: انواع پوشش ھای آب بند مانند آسفالت ، قیرگونی و ایزوگام. شیشه: انواع شیشه ھای درب و پنجره و ...
شیشه: امروزه براساستحقیقات و آزمایش¬ھای انجام شده به اثبات رسیده است که افزودن پودر شیشه ھای بازیافتی در
ھنگام استفاده جایگزین سیمان و یا سنگ دانه در بتن ھای جدید ضمن حفظ مقاومت فشاری، باعث ارتقا مقاومت الکتریکی
و کاھش نفوذ پذیری آن می گردد. ھمچنین استفاده از پودر شیشه در سنگ ھای مصنوعی بتنیتولیدی میتواند باعث
افزایش کیفیت سایشی و زیبایی آن گردد.
آسفالت: آسفالت موجود در جاده ها ، محوطه سازی ها و پشت بامها. پتانسیل¬ھای استفاده از مصالح بازیافتی در بتن:
آرماتور: این محصول قابل بازیافت از کلیه آھن آلات استخراجی از نخاله ھای ساختمانی در کارخانه ھای ذوب و نورد می باشد. این بازیافت به صورت مستقیم و بدونتغییر در نوع محصول بازیافتی حاصل از پسماند می باشد.
افزودنی ھای نانو برای ساخت بتن با مصالح بازیافتی
نانو ذرات سیمان:
یکی از فواید کریستال ھای نانو مقیاس که با استفاده از نانو ذراتتشکیل شده است، پر شدن فضا ها و حفرات خالی ماتریس سیمان است. اضافه کردن نانو ذرات که منجر به تشکیل نانو کریستال ها می شود، باعث افزایش مقاومت فشاری، کششی و برشی می شود
سیمان در صنعت به صورت پودرتولید و مصرف می شود. ابعاد ذرات سیمان معمولی عموما در حد میلی و میکرو ھستند. اخیرا نانو ذرات سیمان برای بهبود عملکرد سیمان پیشنهاد شده است. دو روش برای ساخت نانو ذرات سیمان پیشنهاد شده است: ١) خرد کردن ذرات سیمان معمولی به وسیله آسیاب ھای پر قدرت (کل به جزء) و ٢)ترکیبات شیمیایی (جزء به کل). چسب ھای سیمانی که با استفاده از نانو ذرات سیمان به وجود می آیند، زمان عمل آوری کمتر و مقاومت فشاری اولیه بالاتری نسبت به سیمان ھای معمولی دارند
نانو رس ھا:
استفاده از ذرات نانو رس باعث بهبود رفتار مکانیکی مثل مقاومت در مقابل نفوذ کلرید ھا، ایجاد بتن خود متراکم، کاھش نفوذ پذیری و کاھش افت در بتن می شود. رس و مشخصات رس که درترکیب با سیمانتاثیر گذار می باشد در مقیاس نانو وجود دارد. ابعاد ذرات رس در طبیعت در حد میکرو و ریزتر از میکرو است. ساختار رس شامل لایه ھای کریستالی فیلوسیلیکات آلومینیوم با ضخامتتقریبی در حد یک نانو متر است.
تاثیر رس بر روی سیمان موضوع جدیدی نیست و در اکثر کاربرد ها از رس کلسینه شده استفاده می شود. با این حال در بازبینی ھای اخیرتمرکز بر روی امکانات مهندسی نانو در رس قرار گرفته است. اکثر اینتحقیقات بر روی رس طبیعی (کلسینه نشده) انجام می شود. به دلیل آب دوست بودنذرات رس، کنترل مقدار آب مورد نیاز در کامپوزیت ھای رس-سیمان با اھمیت است
نانو سیلیس:
میکروسیلیس یکی از موادی است که در دھه ھای اخیر استفاده از آن در بتن به طور جدی موردتوجه مهندسین ساختمان قرار گرفته است. به دلیل خصوصیات بارز پوزولانی میکروسیلیس، استفاده از ان جهت بهبود خواص مکانیکی و افزایش دوام بتن در کشور ھای پیشرفته رو به افزایش است. استفاده از ان در بتن دارای فواید بسیار زیادی از جمله : کاھش ترکهای ناشی از ھیدراتاسیون سیمان، دوام بهتر در مقابل آسیب ھای سولفات ها و آب ھای اسیدی و دست یافتن به مقاومت ھای نهایی بالا با استفاده از انواع سوپر روان کننده ھای بتن می باشد. از دیگر مزایای مصرف میکروسیلیس کاھشتحرک یون ھای کلر و در نتیجه کاھش عمق نفوذ کلر در بتن بویژه در نواحی ساحلی جنوب ایران می باشد. از موارد مصرف آن میتوان در بتن ریزی ھای مربوط به ساخت اسکله ھای دریائی، شمع ھا، ستون ها و قطعات پیش ساخته، فونداسیون ماشین آلات و کلیه سازه ھای بتنی که در معرض حملات شیمیایی بویژه یون کلر و سولفات ها قرار دارند نام برد.
در سال ھای اخیر مطالعات بر روی نانو ذرات سیلیس متمرکز شده، با این ھدف که بتوان با استفاده از این ماده، مشخصات بتن را بیش از پیش افزایش داد. افزودن نانو سیلیس به بتن موجب افزایش مقاومت فشاری، کششی و خمشی، کاھش زمان گیرش و کاھش نفوذ پذیری آب درون بتن و ھمچنین مقاومت بالاتر در برابر حمله ھای شیمیایی می شود. آزمایشاتی که بر روی نانو سیلیس انجام شده، نشان داده اند که این ذرات نتنها برای محیط زیست مشکل ساز نیستند بلکه نتایج بهتری در مقایسه با میکرو سیلیس ارائه می کنندتحقیقات نشان داده است که اضافه کردن نانو سیلیس بیشتر از میکرو سیلیس باعث افزایش مقاومت در بتن می شود نانو سیلیس مخلوط شده با بتن در دراز مدت باعث حفظ سلامت کارگران، بتن و محیط زیست می شود. نانو سیلیس ھمچنین
