بخشی از مقاله
چکیده
امروزه جهان به شدت درگیر مشکلات زیست محیطی فراوان ناشی از تولید مواد مختلف می باشد که یکی از آنها سیمان است. تاثیر عمده سیمان بر روی محیط زیست، مربوط به آلودگی دی اکسید کربن تولید شده در حین ساخت آن در فرایند کلسیناسیون و آسیاب کردن، جداسازی کربن از سنگ آهک، مصرف سوخت های فسیلی و مصرف برق است که تقریبا 5 درصد از آلودگی جهانی دی اکسید کربن را به خود اختصاص میدهد. بنابراین کاهش مقدار کلینکر سیمان تاثیر مثبتی بر روی محیط زیست دارد و با بهینه سازی طرح مخلوط قابل دستیابی می باشد.
از طرفی محصولات ثانویه تولید شده توسط صنایع معدنی برای محیط زیست مشکل زا است و اگر بتوان آنها را در تولید سیمان و بتن مصرف کرد، گامی موثر به سوی توسعه پایدار به حساب میآید. از جمله روش های کاهش کلینکر سیمان استفاده از مواد جایگزین سیمانی مانند خاکستر بادی، سرباره کوره آهن گدازی ، پودر سنگ آهک، سرباره مس می باشد که قبلاً به صورت مفصل مورد مطالعه پژوهشگران قرار گرفته است. در این تحقیق به روش آزمایشگاهی از پساب زغال سنگ در درصد های جایگزینی 5و10و15و20 به عنوان مواد جایگزین سیمانی استفاده و نسبت آب به سیمان از 0.31 الی 0.36 متغیر بوده است.
بنابراین در مجموع 30 سری نمونه ی متفاوت طراحی و ساخته شد. آزمایش نشان داد که مخلوط حاوی 5 درصد پساب زغال سنگ . نسبت آب به سیمان 0.31 دارای بیشترین مقاومت فشاری سه روزه 48.8 - مگاپاسکال - در مقایسه با سایر مخلوطها بوده است. با توجه به بالا بودن هزینه های انجام آزمایش بر آن شدیم تابا استفاده از هوش مصنوعی - مشخصاً شبکه عصبی - شبکه ای را آموزش دهیم تا به جای جایگزینی با نرخ 5 درصد - یعنی هر بار 20 کیلوگرم زغال سنگ - جایگزینی را با نرخ 1.25درصد - یعنی هر بار 5 کیلوگرم زغال سنگ - را انجام و مقاومت فشاری نمونه ها را پیشبینی کند. تا از این طریق بهترین ترکیب شناسایی شود. نتایج بدست آمده منطبق بر آزمایشات عملی بود و مشخص گردید بیشترین مقاومت با جایگزینی 2.5درصد زغال سنگ 54.7 - مگاپاسکال - حاصل می شود.
-1 مقدمه
سالهای زیادی است که از بتن بعنوان یک ماده ساختمانی مهم و با تحمل فشارهای بالا جهت ساخت و ساز انواع سازه ها استفاده می شود. ضعف این ماده مهم و پر مصرف ساختمانی در مقابل کشش با قرار دادن آرماتور تا حد زیادی جبران شده است. برای اطمینان از حضور بتن به عنوان یک مصالح ساختمانی که توانایی رقابت با سایر مصالح را در آینده داشته باشد، ضرروی است که پایداری - - sustainabilityسازه های بتنی بهبود داده شود. با توجه به نگرانی های مربوط به استفاده پایدار از منابع طبیعی ، عوارض جانبی ناشی از دفع نامناسب پسماند ها ، استفاده مفید از محصولات پسماند شهری و صنعتی به موضوعی جالب و قابل توسعه تبدیل شده است.[1]
استفاده از مصالح پسماند در تولید محصولات ساخت وساز برای ساختمان ها ، جاده ها و دیگر زیر ساخت ها یکی از روش های مفید کاربردی در این زمینه می باشد. علاوه بر کاهش حجم زباله در محل های دفن زباله ،این عمل - روش - باعث کاهش استفاده از مواد معدنی می شود ، بنابراین باعث کاهش اثرات و تاثیر صنعت ساخت وساز بر محیط زیست طبیعی می شود.
پتانسیل استفاده از محصولات جانبی در حوضه ساخت و ساز 4]،3،[2شامل بتن و رویه های سنگی می شود. اگرچه ، از دیدگاه محیط زیستی ، شاید مطلوب ترین کاربرد این باشد که مصالح هدف با یک چسباننده جایگزین شود - جایگزینی سیمان در بتن های حاوی سیمان پرتلندی - . گزینه استفاده مجدد به دلیل ارزش اقتصادی بالای جایگزینی سیمان سودمند است[1]و همچنین استفاده از مصالح دورریز در تولید محصولات جامد یکپارچه - بتن - باعث بهبود مسائل محیط زیست می شود.[5] بتن با سیمان پرتلند بیشترین ماده مورد استفاده در صنعت ساخت و ساز است و ترکیبی از مواد معدنی است که شامل سنگ آهک ،ماسه و رس است.
ساختن سیمان پرتلند مقدار قابل توجهی انرژی مصرف می کند و باعث آزاد شدن مقدار قابل توجهی دی اکسید کربن می شود. تخمین زده می شود که تولید سیمان پرتلند تقریبا 5درصد آلودگی دی اکسید کربن جهانی را شامل می شود8]،7،.[6 با تولید جهانی بیش از 4 میلیارد تن در سال [9]2014 جایگزینی سیمان پرتلند با محصولات پسماند و جانبی شهری و صنعتی دارای پتانسیل زیادی در کاهش چشمگیر اثرات منفی ساخت وساز در حوضه محیط زیست جهانی دارد - مانند گرم شدن جهانی هوا - . مواد جایگزین شده با قسمتی از سیمان پرتلند موجود در بتن به عنوان مواد جایگزین سیمانی شناخته می شوند - . - SCM اگرچه استفاده از مواد جایگزین سیمانی نامناسب باعث مشکلات زیادی در یکپارچگی و سرویس دهی سازه ها می شود.
تعدادی از مصالح پسماند به صورت موفقیت آمیز به عنوان مواد جایگزین سیمانی مورد استفاده قرار گرفته است، از موارد قابل توجه می توان به خاکستر بادی و سرباره کوره آهن گدازی اشاره کرد12]،11،.[10 خیلی از مصالح دیگر، پتانسیل استفاده به عنوان مواد جایگزین سیمانی را دارند اما استفاده از آنها به دلیل محدودیت های شناسایی ، عملکردی و دسترسی محدود می شوند.
.2مواد و روشها
در این تحقیق تعدادی نمونه بتنی مکعبی 10*10*10 سانتیمتر با درصد های مختلف پسماند زغال سنگ به عنوان جایگزین سیمان ساخته و در سن 3 روزه مورد آزمایش مقاومت فشاری قرار گرفت.پارامتر های متغیر انتخاب شده برای این طرح اختلاطها شامل: میزان آب ، سیمان ، پودر زغال سنگ و فوق روانکننده مصرفی در بتن مطابق جدول - 1 - بوده است.
