مطالعه دوام مواد ساختمانی تجدید پذیر سبز در بتن متراکم سبک

در این مطالعه، پودر لاستیک ضایعاتی و شن شیشه صفحه نمایش کریستال مایع (LCD) به عنوان مواد تجدید پذیر استفاده شده اند. با آب ثابت برای نسبت محدودیت W/B = 0.4، استفاده از خاکستر حشرات به عنوان مواد جایگزین سیمان،پودر لاستیک ضایعاتیو شن LCD ضایعاتی، که از الکی با اندازه # 30(0.595 mm), عبور می کند، برای جایگزینی تراکم خوب در سطح صفر، 5 و 10 درصد در تولید بتن تراکمی سبک استفاده شده اند. آزمون ویژگی تازگی بر اساس طراحی عملیاتی ترکیب بتن ACI اجرا شد. آزمونهای سختی و دوام در روزهای 7، 28، 56 و 91 اجرا شد. نتایج نشان می دهد که افت با اضافه کردن انواع متفاوت مواد تجدید پذیر افزایش و یا کاهش یافته است، اما هنوز افت طراحی 150–180 mm را براورده می کند. قابلیت کار بتن و وزن واحد پس از اضافه کردن پودر لاستیک به بتن کاهش یافته است. همانطور که ضرایب جایگزینی شن شیشه زائد و پودر لاستیک زائد افزایش می یابد، وزن تراکمی رو به کاهش می گذارد. در 56 روز، سرعت موجب اولتراسونیک بتن نرمال بالاتر از بتن متراکم سبک است، بتن متراکم سبک با 10 درصد ماسه شیشه، بالاترین سرعت موج اولتراسونیک بتن های تراکمی سبک را فراهم می کند. آزمونهای مقاومت سولفات نشان داده که بتن نرمال متراکم سبک بهتر از بتن سبک کار می کند. ترکیب دو نوع ماده تجدید پذیر نیز منجر به مقاومت بیشتر می شود. مطالعات نشان داده که اضافه کردن مقدار مناسب مواد تجدید پذیر ممکن است دوام بتن تراکمی سبک را بهبود دهد.

کاهش مصرف انرژی و انتشار کربن، به حرکت جهانی تبدیل شده است. با کمبود ماسه سنگ و نیروی کار در تایوان، نیاز فوری به کاربرد منابع بهینه و ساخت با کیفیت برای حفظ توسعه اقتصادی وجود دارد. مخازن اصلی در تایوان تخریب و انباشته شده است. گل و لای در مخازن همچنان ایجاد شده و دانه های خوب و جامد به شدت کمیاب می شوند. دولت از سیاست منابع آبی برای حذف گل و لای مخازن و افزایش ظرفیت ذخیره سازی استفاده می کند. شیوه های بازیافت منابع را می توان برای تبدیل کامل ضایعات به مواد جدید استفاده کرد، که حفاظت محیط زیست را ارائه می کند. اگر گل و لای مخزن را بتوان به توده های سبک برای اهداف مهندسی تبدیل کرد،عملکرد ذخیره اب مخازن را می توان بازیابی کرد، و کمبود ماسه در تایوان را می توان کاهش داد. تبدیل گل و لای مخزن به توده های سبک می تواند راه حلی بهینه برای مسائل مربوط به رسوب و برطرف کردن گل و لای مخزن شود. بتن سبک، دارای ویژگیهای مهندسی بسیار مطلوبی مانند وزن سبک، قدرت بالا، انبساط پذیری کم، مقاومت دمایی خوب، کیفیت میرایی خوب، مقاومت در برابر آتش و آب، دوام، حجم ثابت، سادگی استفاده برای ساخت و هزینه کم می باشد. در مقایسه با توده های استاندارد، توده های سبک دارای جذب آب پایین تر و مقاومت الکتریکی پایین و همچنین مقاومت بهتر به حملات سولفات است. در حال حاضر، توده های سبک وزن از گل و لای مخزن در تایوان تولید می شود، بنابراین مسائل مربوط به ساخت و ساز و دفع گل و لای مخزن را حل کرده، محیط زیست را حفظ کرده و منابع اقتصادی را صرفه جویی می کند. ساختار رابط ( منطقه انتقال) بین توده سبک و دوغاب دارای چگالی و همسان است. سطح کامل و ماهیت جذب توده های متراکم از نفوذ رطوبت و یا ترک جلوگیری می کند. دوام بتن متراکم سبک با قدرت بالا بهتر از دوام بتن سبک نرمال است. اضافه کردن مناسب مواد پوزولانیک می تواند دوام بتن سبک متراکم را افازیش دهد. توده های سبک وزن در ساختارها خوب عمل کرده و مزایای زیادی دارند، از جمله قدرت بالا، کشش خوب، و ضریب رسانایی دمایی پایین. این مواد همچنین دارای میرایی خوب و ویژگی مقاومت حرارتی زیادی هستند که از حفره های موجود در توده سبک بوجود می آید. به دلیل اینکه وزن بدنه لرزه ای ساختار نسبت مستقیم دارد، توده های سبک عمومات در ساختارها استفاده می شوند تا وزن ساختار را کاهش داده و تاثیر زلزله روی این ساختارها را کاهش دهند. از این رو توده سبک وزن در ساخت ساختمانهای بلند، پلها، دیوارهای خارجی خانه ها اولویت دارد. در تلاش اخیر برای کاهش مصرف انرژی و انتشار کربن، کشورهای دنیا تلاشهایی را برای مطالعه تاثیر ضایعات اضافه شده به بتن روی ویژگیهای مهندسی انجام داده اند. چنین ضایعاتی شامل خاکستر حشرات ساخته شده به وسیله Tai-Power Thermal Power Plant و پودر خاکستر مرطوب- آب تولید شده به وسیله شرکت فولاد چین می باشند. نتایج این مطالعات نشان داده است که اضافه کردن مقدار مناسب از ضایعات صنعتی، مانند پودر خاکستر مرطوب یا خاکستر حشرات برای جایگزینی با بخشی از سیمان یا ماسه در بتن، منجر به ویژگیهای مهندسی بهتر از اضافه کردن سیمان به تنهایی بوده و سود آوردتر است. به نقل از Executive Yuan از مدیریت حفاظت محیط زیست، در سال 2008، بولتن مرکز اطلاعات تبادل ضایعات صنعتی، لاستیک های زائد یک محصول زائد عمومی هستند که باید بازیافت و یا مجددا استفاده شوند. قانون آن R-0302بوده و 1326 MT در سال بازیافت م یشود. دفع لاستیک های ضایع، موضوع حیاتی محیط زیست در بسیاری از کشورها است و دلیل آن اندازه زیاد و شکل ثابت، حجم ذخیره سازی زیاد آنها، و میل اندک آنها برای تجزیه است. دفع لاستیک های زائد در زمین های دفن زباله عمر این زمین ها را کاهش داده و مقرون به صرفه نیست. در طولانی مدت، لاستیک های زائد اغلب به سطح لایه پوششی مقاوم در برابر نشت محل دفن زباله آسیب می رساند. در میان صنایع اپتوالکترونیک تایوان، کارخانه TFT-LCD بیشترین سهم خروجی را به خود اختصاص داده و خروجی TFT-LCD تایوان در میان بالاترین موارد در جهان است. بدون راه حل مناسب، این محصولات LCD به تدریج محیط زیست تایوان را آلوده کرده و اکولوژی آن را از بین می برند. چون ذوب کردن شیشه زائد به خاکستر پس از سوزاندن سخت است، حجم آن به شدت کاهش می یابد تا زمانی که بازیافت و مجددا استفاده شود. برخی از کشورها دارای سیاستهایی برای تعیین استفاده مقدار خاصی از لاستیک های زائد در ساخت و ساز داده اند. در سال 1991، امریکا دولت را ملزم به استفاده از مقدار خاصی لاستیک زائد در پوشش آسفالت کرد، که برخلاف فناوری تحت توسعه بود. در نتیجه، این الزام پیاده سازی نشد، اما دولتها به دلیل شرایط و موارد قانونی با آن موافق بودند. آریزونا از لاستیک های زائد در ساختار جاده با نتایج بسیار خوب استفاده کرد، و آنها مدافع حرکت جهشی با لایه اصطکاک آزاذ به جای لایه اصطکاک با چگالی بالابودند. برخلاف هزینه بالای آسفالت حاوی لاستیک، طول عمر خدماتی آن بسیار بالاتر از آسفالت معمولی بود و آن را از لحاظ اقتصادی مقرون به صرفه ساخت. دفع تصادفی سالتیک های زائد نیز به انها اجازه داد تا به عنوان زمینه های پرورش برای پرورش پشه های حامل مالاریا و دیگر بخشهایی که برای محیط زیست و سلامت انسان مضر بودند عمل کنند. بعلاوه، دی اکسین موجود در لاستیک ها می توانست منجر به احتراق شدید و یا آتش در محل دفن زباله شود. همه این عوامل، دفع لاستیک زائد را به یک ریسک قابل توجه محیط زیست تبدیل کرد. لاستیک های زائد را می توان خرد کرد، و پودر لاستیک بدست امده را می توان به بتن برای پوشش بتنی آسفالت استفاده کرد تا کشش سطح جاده، اصطلاح و عمر خدماتی آن را ارتقا دهیم. انبساط پذیری عالی بتن حاوی لاستیک آن را برای حفات لرزه ای ساختارها مناسب می کند. وزن سبک، میرایی خوب، و ویژگیهای جذب لرزه بتن لاستیکی آن را برای استفاده در ریل راه آهن و پروژه های بزرگراهی مناسب می سازد. برخی مطالعات اخیر اضافه کردن پودر سالتیک را به بتن برای جایگزینی با توده های خوب بررسی کرده اند. این نتایج نشان داده، چون لاستیک دارای وزن واحد پایینی به نسبت توده های سبک نرمال معمول است، اضافه کردن پودر لاستیک به بتن، افت بتن، قابلیت کار، قدرت تراکمی و قدرت کششی جداسازی را کاهش می دهد، این پارامترها با اضافه کردن مقدار جایگزین کاهش می یابد. چون لاستیک یک ماده جاذب نیست، اضافه کردن پودر لاستیک به بتن، جذب آب و امپدانس موثر نفوذ یون کلرید را کاهش می دهد. پودر لاستیک همچنین مقاومت ضد یخ زدن را بهبود می دهد. Eldi and Senouci لاستیک زائد شکسته شده را به بتن اضافه کرده و دریافتند که قدرت تراکمی و قدرت کششی کاهش می یابد،درحالی که قابلیت سختی و انعطاف پذیری به شدت ارتقا می یابد. این مطالعه بتن متراکم سبک را با استفاده از دو نوع ماده ساختمانی بازیافتی سبز تولید می کند یعنی خاکستر حشرات و پودر خاکستر، پودر لاستیک و ماسه شیشه. ویژگیهای مهندسی این مواد با ویزگیهای مهندسی بتن سبک نرمال مقایسه می شود، و مواد با ترکیب تازه، سخت شده و آزمونهای دوام تحلیل می شوند. آنگاه این نتایج برای ارزیابی قابلیت استفاده مواد ساختمانی سبز در بتن و سهم آنها در بهبود پایداری محیط زیستی صنعت ساخت و ساز استفاده شده اند.