بخشی از مقاله
خلاصه
بتون در آسیا و دیگر مناطق جهان، بیشترین کاربرد را در ساخت زیر ساختارها دارد. متاسفانه صنعت بتون یکی از بزرگترین مصرف کنندگان منابع طبیعی و انرژی بوده، مقدار زیادی دی اکسید کربن آزاد می کند که از گازهای گلخانه ای موثر در گرمایش زمین می باشد. موضوع حائز اهمیت آن است که صنعت بتون نقش فعالی در ایجاد تعادل میان نیاز های مربوط به زیرساختارها و حفظ محیط زیست ایفا می نماید .
به منظور مواجهه با چالش های در پیش روی صنعت بتون، در این مقاله فناوری پایدار و سازگار با محیط زیست بتون از جمله فناوری بهبود یافته تولید بتون، استفاده از مواد چسباننده - سمنت - مکمل، بازیابی سیمان ودیگر مواد، استاندارد سازی در صنعت بتن و افزایش طول عمر ساختارهای بتونی و فناوری های در حال پیدایش که قابلیت ایجاد بهبود در صنعت پایدار بتون را دارند، مورد توجه قرار گرفته اند. موانع موجود بر سر راه استفاده گسترده از فناوری بتون سازگار با محیط زیست مورد بحث قرار گرفته اند. محدودیت های قانونی ومشخصاتی، دغدغه های فنی، و روش های اجرایی مورد نیاز برای غلبه بر موانع مورد شناسایی قرار گرفته اند.
با به اشتراک گذاشتن این اطلاعات، امید آن است که صنعت بتون در منطقه آسیا وخاورمیانه با پذیرش فناوری پایدار بتون، سهم خود را در توسعه پایدار از طریق صرفه جویی در منابع طبیعی، انرژی و حفظ محیط زیست و استفاده از تکنولوژی های نوین ادا نماید.
مقدمه
بتون پر استفاده ترین ماده ساختمانی به کار رفته در زیر ساختار های جدید و جایگزین است. تخمین زده می شود که تولید سیمان در جهان از حدود 10 میلیارد تن درسال 1995 به حدود 18 میلیارد تن درسال 2014 افزایش یابد. متاسفانه صنعت بتون یکی از مصرف کنندگان عمده منابع طبیعی و انرژی بوده، دی اکسید کربن زیادی آزاد می کند. دی اکسید کربن از گازهای گلخانه ای است که در گرمایش زمین نقش موثری دارد.
توسعه پایدار معمولا چنین تعریف می شود: "توسعه ای که نیازهای موجود را برطرف می نماید بدون آنکه نسل های آینده را از تامین نیازهایشان بازدارد." برطبق این تعریف، توسعه پایدار سه عنصر عمومی را در بر میگیرد: تعاملات زیستی و محیطی، مسئولیت پذیری اجتماعی، و رونق اقتصادی
چالش های پیش روی صنعت بتون در برقرار نمودن توسعه پایدار در حال و آینده عبارتند از :
1. رشد جمعیت ادامه می یابد. در سال 2008، جمعیت جهان به حدود 6/7 میلیارد رسید و مطابق پیش بینی ها، در سال 2050 به 10 میلیارد خواهد رسید. قاره آسیا %8/6 از مساحت کره زمین را تشکیل میدهد، اما %60 جمعیت جهان را در خود جای می دهد.
2. نیازهای زیر بنایی به منظور برآوردن نیازهای اولیه جمعیت در حال رشد، افزایش خواهد یافت.
3. منابع طبیعی محدود می باشند. منابع طبیعی - آهک و سنگدانه سیمان - و انرژی تجدید ناپذیر لازم برای تولید سیمان و بتون به سوی کمیاب شدن پیش می روند.
4. نیاز مبرمی به کاهش آزاد شدن گازهای گلخانه ای، به ویژه دی اکسید کربن، به منظور مقابله با گرمایش زمین وجود دارد.
برای مقابله با چالش های موجود بر سر راه توسعه پایدارصنعت بتون، در این مقاله برخی از فناوری های سازگار با محیط زیست، ازجمله فناوری بهبود یافته تولید سیمان، استفاده از مصالح چسباننده تکمیلی، بازیابی بتون، استاندارد سازی در صنعت بتن و افزایش عمر خدمت سازه های بتونی ارائه خواهند شد.
مواد و روش ها
.1 فناوری بهبود یافته تولید بتون
سیمان بوسیله حرارت دادن آهک و دیگر مواد خام تا دمای 1400 تا 1450 درجه سانتی گراد در کوره دورانی ساخته می شود. سوخت ها ی فسیلی مانند ذغال سنگ و نفت برای ایجاد گرمای لازم برای فرایند سوختن مورد استفاده قرار می گیرند. در این فرایند، ابتدا آهک - CaCo3 - به اکسید کلسیم - CaO - ودی اکسید کربن تجزیه می شود. سپس اکسید کلسیم وارد واکنش دیگری شده، تشکیل "کلینکر پرتلند" را می دهد. کلینکر با مقدار کمی گچ آسیاب و به سیمان تبدیل می شود.
برخی از انواع سیمان علاوه بر کلینکر و گچ، دارای مواد دیگری چون فیلر سنگ آهک، سرباره آهنگدازی آسیاب شده، نرمه خاکستر، و دیگر محصولات فرعی ایجاد شده در فرایند های صنعتی نیز می باشند.
مهمترین اثرات زیست محیطی تولید سیمان عبارتند از: استفاده ازانرژی - سوخت های فسیلی و برق - ، تولید دی اکسید کربن، و استفاده از مواد خام طبیعی - بطور عمده سنگ آهک - . تولید سیمان که نیاز به 4 گیگا ژول انرژی برای هر تن محصول تمام شده دارد و حدود 1 تن گاز CO2 به ازای هر تن سیمان آزاد می کند. تولید سیمان در سراسر جهان 7 درصد از کل CO2 آزاد شده به اتمسفر را تشکیل می دهد
از آغاز دهه 1990 تا کنون، صنعت سیمان طی گام های بلندی در کاهش مصرف انرژی در حدود % 20 از انرژی مصرفی خود را کاهش داده است.[3] این کار عمدتا" از طریق جایگزین نمودن تجهیزات تولید تر با تجهیزات مدرن فرآوری خشک صورت گرفته است. مدرنیزه کردن ماشین آلات و تجهیزات تولید سیمان، باعث کاهش مصرف انرژی برق در حین آسیاب کردن سیمان ودرپی آن کاهش گاز CO2 آزاد شده از نیروگاه ها شده است.
استفاده از برخی مواد زائد به عنوان سوخت درکوره سیمان، نیاز به دفع این مواد از طریق سوزاندن یا مدفون سازی را از بین می برد. برخی از مواد زائد بکار رفته بعنوان سوخت های جایگزین عبارتند از: کک نفتی، تایرهای مستعمل، لاستیک، زوائد کاغذی، روغن های زائد، لجن فاضلاب، انواع پلاستیک و حلال ها ی مستعمل. این نوع کاربرد مواد زائد، علاوه بر بازیابی انرژی گرمایی، کاهش قابل توجهی نیز در CO2 آزاد شده پدید می آورد. در یک کارخانه سیمان در نیوزیلند، تا %20 انرژی کل گرمایی مورد نیاز از روغن سوخته تامین می شود که این کاهشی بسیار چشمگیر را در مصرف ذغال سنگ که تجدید پذیر نیست، ایجاد نموده است
با اضافه کردن مواد چسباننده تکمیلی - SCM - ازجمله محصولات زائد صنایع دیگر مانند نرمه خاکستر و سرباره آهنگدازی آسیاب شده دانه ای، وآسیاب کردن آنها با کلینکر، می توان سیمان مخلوط درست کرد. افزودن SCM و در پی آن کاهش محتوای سیمان، رویکردی است که از نظر فنی مورد تائید بوده و در کاهش گازهای گلخانه ای و آلاینده های هوا مؤثر است. ازفیلر سنگ آهک در اروپا بصورتی روزافزون در فازهای کلینکرسازی و آسیاب کردن در تولید سیمان پرتلند استفاده می شود.
مزیت های دیگر این مواد عبارتند از: کاهش انرژی مصرفی ازطریق بکارگیری موادی که در صورت عدم استفاده باید بعنوان زباله دفن شوند، افزایش ظرفیت کارخانه بدون نصب کوره های جدید، وبهبود عملکرد بتون.
.2 استاندارد سازی در صنعت بتن
استاندارد سازی به شکل عمومی برای جامعه و به طور ویژه برای تحقیق و نوآوری بسیار مفید می باشد. در بخشهای استانداردسازی استانداردها را باید به عنوان راهی برای انتشار دانش، نتیجه گیری از تحقیقات و کاهش زمان برای عرضه به بازار و نوآوری در نظر گرفت. استاندارها برای رشد اقتصاد و تضمین همکاری تولیدات و خدماتی مثل ایجاد رقابت بهتر و پخش نوآوری به شکلی آسانتر و سریعتر مورد تعامل قرار گرفته اند. بنابراین، از حمایت تا نوآوری، تسریع پخش و تطابق فناوری با استانداردها برای دنیایی بهتر مشارکت می کنند.
به عنوان مثال در اروپا مظالعات اخیر نشان داده است که استانداردها نه تنها باعث تعامل مثبت جهت بهبود کیفیت کالا و پیشرفت فرایند تحقیق شده است، بلکه همچنین تاثیر زیادی در ارتقای ایمنی محیط کار فراهم آورده است. بعضی از مواردیکه در این تحقیق نتیجه گیری شده در جدول - 1 - جمع آوری شده است.
