بخشی از مقاله
خلاصه
در کشورهای در حال توسعه، مواد ضایعاتی و دور ریز بخش بزرگی از زبالههای شهری را به خود اختصاص میدهند که علاوه بر هزینه بسیار برای دفع، عواقب نامطلوبی را نیز بر محیط زیست دارند. یکی از بهترین مکان ها برای استفاده از مواد ضایعاتی، روسازی راه های درون شهری و برون شهری می باشد.
با توجه به کمبود مصالح مناسب راهسازی که معمولا رودخانه ای و یا سنگ های شکسته حاصل از استخراج معادن هستند و نیز هزینه زیاد بدست آوردن و حمل این مصالح، استفاده از مواد ضایعاتی بصورت بازگشت پذیر میتواند ضمن کاهش آلودگی ناشی از دفع این ضایعات، صرفه اقتصادی و زیست محیطی ناشی از کاهش استفاده از مصالح طبیعی، سبب تولید روسازی با عمر طولانی تر و مشخصات مناسب تری نسبت به روسازی های سنتی گردد. دراین مقاله سعی شده است بصورت مروری، بر انواع واهمیت این مواد ضایعاتی در صنعت راهسازی و نتایج استفاده آنها در روسازی راه پرداخته شود.
.1 مقدمه
مساله افزایش آلاینده ها همواره یک از مشکلات اساسی در توسعه شهر نشینی در کشورهای درحال توسعه میباشد. کشور ما نیز از این خطر مستثنی نبوده و در حال حاضر کلان شهرهای کشور همواره با مشکل آلودگی هوا در اثر افزایش جمعیت، گسترش مهاجرتها و تولید و تردد بسیار زیاد وسایل نقلیه بوده روبرو بوده است. افزون بر این سالانه مقادیر زیادی ضایعات صنعتی، شهری، کشاورزی و... تولید میشود که میتوانند صدمات جبران ناپذیری را به محیط زیست کشور عزیزمان وارد نمایند.
در این میان فناوریهای دوستدار محیط زیست و به اصطلاح سبز تنها در یک دهه گذشته از اهمیت جهانی خاصی برخوردار شدهاند. در ایران سالیانه حجم وسیعی از مصالح با ارزش به عنوان نخاله فقط دفع شده وصرفاً جهت پر کردن درهها و ایجاد دپوهای وسیع به کار میرود که هیچ نتیجهای غیر از تخریب و آلودگی محیط زیست و تحمیل هزینه های بسیار گزاف بر طرح های عمرانی ندارد
بازیافت مواد ضایعاتی نه تنها به حفظ منابع طبیعی و محیط زیست کمک میکند، بلکه با بکارگیری روشهای علمی، توجیه اقتصادی نیز در بر دارد. با توجه به اینکه مقادیر زیادی از مواد زاید را می توان مورد بازیافت و استفاده مجدد قرار داد، دفن یا رها سازی این مواد راه حل مناسبی به نظر نمیرسد
با در نظر گرفتن افزایش جمعیت در کشور ما و به خصوص در شهرهای بزرگ و نیاز مبرم به ایجاد خطوط حمل و نقل جدید در این شهرها، یکی از مکان های مناسب برای استفاده از این مواد، استفاده در روسازی شبکههای حمل و نقل شهری و بین شهری میباشد. با انجام این عمل میتوان هم بخش وسیعی از ضایعات مختلف را که سالانه موجب افزایش بسیار زیاد آلایندهها در این شهرها می شوند، به نحو مناسبی استفاده نمود و هم باعث کاهش هزینه ناشی از ایجاد راه و درعین حال حفظ منابع طبیعی و زیست محیطی گردید.
.2 هدف و چهارچوب تحقیق
هدف این مقاله تاکید بر لزوم استفاده از مواد ضایعاتی می باشد که میتوانند بصورت بازگشت پذیر در روسازی جادهها و معابرشهری مورد استفاده قرار گیرند. از جمله عوامل بررسی شده میتوان به تاثیر این مواد روی رفتار بتن آسفالتی، استفاده در مخلوطهای آسفالتی و ساخت روسازی ها و همچنین تاثیر آنها در هزینه ساخت،
مقاومت لایه آسفالتی و سایر مشخصات روسازی راههای درون شهری و برون شهری نام برد. موادی که میتوانند باعث تولید روسازیهای دوست دار محیط زیست یا اصطلاحا سبز گردیده و ضمن افزایش و بهبود خواص آسفالت روکش، بیشترین انطباق را با معیارهای زیست محیطی به خصوص در کلان شهرها و مناطقی که با مشکل آلودگی هوا و تولید ضایعات انبوه مواجه هستند داشته باشند.
امید است با دانستن اهمیت استفاده از منابع بازیافتی و حفظ سلامت محیط زیست، به جای از بین بردن این مواد، شاهد اجرایی شدن استفاده از آنها در روسازی مسیرهای حمل و نقل چه در سطح درون شهری و چه برون شهری در سیستم حمل و نقل کلان شهرهای کشور باشیم.
.3 تاثیر خرده شیشه در بتن آسفالتی
بتن آسفالتی گرم مخلوطی است از سنگدانههای شکسته و دانه بندی شده و فیلر3 که در کارخانه آسفالت حرارت داده شده و با قیر گرم در درجه حرارت های معین مخلوط و به همان صورت گرم برای مصرف در راه، حمل، پخش و کوبیده میشود.
استفاده از شیشه میزان انعکاس نور را در جاده افزایش داده و بازتاب مناسب از یک روسازی میتواند شرایط خطرناک را بهبود بخشد. همچنین بهبود مقاومت در برابر ترک و افزایش اصطکاک داخلی از مزایای دیگر استفاده از شیشه است. با توجه به صاف بودن سطح ذرات شیشه و محتوای سیلیسی آن، جز مواد آبدوست قرار می گیرد. بنابراین باید در برابر خطر آب تقویت شود
برای حل این مشکل میتوان از موادی چون آهک هیدراته که میتواند با تغییر در خواص قیر، مدول سختی و مقاومت در برابر رطوبت را افزایش دهد و از ایجاد ترک در لایه ی روسازی پیشگیری کند استفاده نمود.
افزایش مقدار ذرات شیشه از حد معینی باعث کاهش مدول سختی میگردد، زیرا مقدار بیشتر آن باعث ترد شدن بتن آسفالتی شده و صافی سطح ذرات ، از جذب کافی قیر جلوگیری میکند 2]و.[3 این آزمایشات توسط آقای عربانی انجام شده و در آن ها بین 5 تا 20 درصد وزنی مخلوط آسفالتی به آن خرده شیشه و بین 3 تا 5 درصد وزنی نیز به آن اهک هیدراته اضافه شده است. قابل ذکر است آزمایش در سه دمای 5 ، 25 و 40 درجه سانتیگراد انجام گرفته است.
لذا با اضافه نمودن مقادیر مناسبی از خرده شیشه که به عنوان ماده ضایعاتی در مدیریت بازیافت شهری محسوب شده و همچنین مقدار آهک مناسب، میتوان مخلوط بتن آسفالتی تولید نمود که باعث افزایش مسافت دید رانندگان در معابر شهری و برون شهری، عکسالعمل سریعتر رانندگان، کاهش تصادفات شهری و جاده ای، مقاومت بهتر در برابر بارهای ناشی از حرکت وسایل نقلیه سنگین، نیمه سنگین و سبک ، کاهش هزینه ناشی از مصرف قیر در رویه معابر و جادهها شود.
. 4 استفاده از ضایعات پلاستیکی PET4 در لایه روسازی راه
این ماده نوعی پلاستیک است که به خاطر ساختار پلیمری خاص، روش بازیافت آن با سایر پلاستیک ها کاملا متفاوت بوده و به همین خاطر، بازیافت آن در سطح بسیار محدودی انجام میشود. با توجه به پلیمرهای متراکم که در ساخت PET به کار رفته اند، این ماده بسیار دیر تجزیه می باشد.
زمان تجزیه شدن آن در محیط در برخی منابع تا 800 سال ذکر شده است. اما این تجزیه شدن باعث کاهش حاصل خیزی خاکهای کشاورزی میگردد.
طبق آزمایشات انجام شده توسط آقایان مقانکی، گنجی فر و حسنی مواد ضایعاتی پلاستیکی به کار رفته به دو شکل مورد آزمایش قرار گرفته شدند :
- گرانول :PET بصورت دانه های با قطر حدود 3 میلیمتر که با مقادیر مشخص جایگزین مصالح سنگی هم اندازه میشود. مشخصاتی چون اندازه، وزن مخصوص و نقطه ذوب گرانول دارای اهمیت میباشد.
- چیپس :PET به خردههای بطری که توسط دستگاه آسیاب تهیه می شوند، اصطلاحا چیپس PET گفته شده که با درصد های مختلف به مخلوط اضافه میشود. قابل ذکر است قیر مورد استفاده در این آزمایشات از نوع 60/70 بوده و مصالح انتخابی در این آژمایش از نوع شسته شده و شکسته می باشند. سطح ترافیک طراحی شده برای مخلوط آسفالتی از نوع متوسط و بر اساس آیین نامه روسازی راههای ایران - نشریه شماره 234 سازمان برنامه
و بودجه - انتخاب گردیده است. مصالح سنگی و مواد PET در دمای 180 c و قیر در دمای c 140 بطور جداگانه گرم شده و سپس با یکدیگر مخلوط شده اند. مشخصات قیر مصرف شده در این آزمایشات در جدول 1 بصورت زیر بیان شده است
جدول-1 مشخصات فنی قیر مصرف شده در آزمایش
نتایج حاصل از استفاده از این مواد در مخلوط آسفالتی روسازی به صورت زیر ارایه می شود :
- جایگزینی 20 درصد مصالح سنگی مانده روی الک شماره 8 با گرانول PET، علاوه بر صرفه جویی 5 درصدی در مصرف مصالح سنگی، باعث کاهش 2/8 درصدی وزن مخلوطهای آسفالتی خواهد گردید.
- مقدار روانی مخلوط پلاسفالت5 - آسفالت با - PET در مقایسه با مخلوط شاهد، مناسبتر شده و به حدود استاندارد نزدیک شده است. روانی6 ، تغییر شکل قرائت شده - بر حسب میلیمتر - در هنگام بیشینه بارگذاری و گسیختگی میباشد.
- علیرغم کاهش 1/8 درصدی مقاومت مارشال7 ، مقدار مقاومت نمونه پلاسفالت حدود 2 برابر حداقل مقاومت مجاز استاندارد روسازی راههای ایران میباشد. مقاومت مارشال، مقدار بیشینه باری است - بر حسب کیلوگرم - که نمونه آسفالتی در هنگام بارگذاری، بدون این که بشکند آن را تحمل کند.
- میزان نسبت مارشال مخلوط پلاسفالت در مقایسه با مخلوط شاهد، نه تنها کاهشی نداشته، بلکه حدود 0/5 درصد افزایش یافته است. نسبت مارشال8 مارشال8 ، نسبت مقاومت به روانی میباشد که شاخصی برای استحکام مخلوط آسفالتی است.
نتیجه این تحقیقات، مخلوطی با کمترین تغییرات در مشخصات مکانیکی مخلوطهای آسفالتی را معرفی مینماید که با مصرف مقادیر فراوانی از ضایعات پلاستیک PET، سالیانه تا 500 هزار تن از مصرف مصالح سنگی جلوگیری خواهد نمود
.5 استفاده از لاستیک در مخلوط آسفالت لایه روسازی
استفاده از لاستیک در آسفالت به طور کلی به دو روش فرآیند خشک و فرآیند مرطوب صورت میگیرد. در فرآیند مرطوب خرده لاستیک با اندازه 0/15 تا 0/6 میلیمتر برای حداقل 45 دقیقه در درجه حرارت بالا قبل از تماس با سنگدانه ، به قیر متصل میشوند. معمولا در محدوده 18 تا 22 درصد از وزن قیر این کار صورت میگیرد . بخش های سبک قیر به داخل لاستیک انتقال یافته و ذرات لاستیک را بزرگتر و سختتر میکنند. این موضوع ویسکوزیته ماده حاصله را افزایش میدهد و در تئوری میتواند ترک خوردگی حرارتی از بالا به پایین و از پایین به بالا را کاهش دهد.
