تحقیق مزايا و معايب استفاده از بتن بازيافتي

بخش اول:

مقاومت بتن بازيافتي در برابر سيكلهاي ذوب شدن و يخ زدن

اين مقاله به بررسي مقاومت بتن با دانه هاي بازيافتي (Recycled Aggregate Concrete) در برابر سيكلهاي يخ زدن و ذوب شدن مي پردازد و آن را با بتنهاي طبيعي (معمولي) (Natural Aggregate Concrete) مقايسه مي‌كند. اين بررسي ها و نتايج حاصل يك سري آزمايشات علمي است كه در آزمايشگاه صورت گرفته است.

سه حالت مختلف براي مقايسه بتنهاي RAC و NAC درنظر گرفته مي شود:

حالت يكم (Case I): استفاده از يك نسبت آب به سيمان متوسط  با مقدار 0.47 را مورد رسيدگي قرار مي دهد (base Mixture) كه براي RAC و NAC استفاده مي شود.

حالت دوم (Case II): در اين حالت با كم كردن نسبت آب به سيمان  از 0.47 به 0.29 حالتي را پديد مي آورد كه متفاوت از حالت اول خواهد بود كه به آن بتن با عملكرد بالا گويند. (Concrete High-Performance)

حالت سوم (Case III): با اضافه كردن %5 مواد هوازا به بتن اصلي (base Mixture) اين حالت را پديد مي آوريم.

عملكرد بتن RAC (بتن بازيافتي) در حالتهاي I و II به دليل استفاده از دانه هاي بازيافتي خوب نخواهد بود. اين نتيجه با بتن NAC مقايسه مي شود كه به دوام كامل رسيده است و نهايتاً نتيجه گرفته مي شود كه اگر در بتن RAC از مواد هوازا استفاده شود دوام بتن RAC به اندازه بتن NAC خواهد شد.

مقدمه:

امروزه استفاده از بتن هاي بازيافتي به يكي از مهمترين مسائل تبديل شده است و اقتصاد توجه زيادي به استفاده از بتن بازيافتي (RAC) دارد.

تخمين زده شده است كه نزديك 150 ميليون تن قلوه سنگ براي تهيه سنگدانه هاي بتن ساليانه در ايالات متحده آمريكا توليد مي شود و به مصرف مي رسد. حال اگر اين حجم بالاي مصالح سنگي مي توانست از مصالح گذشته و قديمي بازيافت شود ديگر معادن شن و ماسه رو به كاهش و نابودي نمي رفت.

بنابراين استفاده از بتن سازه هاي فرسوده و راهها كه عمر مفيد خود را كرده اند جهت ساختن بتن با دانه هاي بازيافتي شايد نتواند كه به طور كامل در نگه داشتن ذخاير و منابع طبيعي كمك كند ولي مي تواند كه از هدر رفتن يك حجم بزرگي از اين منابع خدادادي كمك كند. همچنين استفاده از بتنهاي RAC به تخريب نشدن محيط زيست نيز كمك بزرگي خواهد كرد.

استفاده از بتن هاي بازيافتي با تخريب بتن هاي فرسوده در دهه هاي گذشته منافعي را براي انسانها به دنبال داشته است. به عنوان مثال در سال 1980 بخش حمل و نقل مينسوتا (Minnesota) توانست 19 مايل از يك مسير مسطح را با بتن بازيافتي بپوشاند و تقريباً 600 هزار دلار صرفه جويي اقتصادي داشته باشد.

اهميت تحقيق:

بازيافت بتن سيماني (Portland Cement Concrete) و تهيه يك بتن مناسب از مصالح بازيافتي به يك مطالعه كامل و جامع در رابطه با مشخصات فيزيكي مصالح و عملكرد دوام (durability concrete) نياز دارد.

هرچند اطلاعات زيادي در رابطه با عملكرد دوام بتن سيماني (PCC) در دست است اما با اين حال اين اطلاعات نمي تواند به خوبي عملكرد دوام بتن را براي ما آشكار كند، زيرا محدوديتها و تناقضات در نتايج آزمايشات انجام شده وجود دارد. بنابراين واضح است كه گستره استفاده از بتن با دانه هاي بازيافتي (RAC) نيازمند تحقيقات وسيع به منظور انتقال دادن شفاف شرايط ساختاري موادي كه ممكن است بر دوام و مقاومت بتني در برابر يخبندان تأثير كند.

اهداف:

بر طبق كميته ACI شماره 201 (ACI Committee 201)، دوام بتن سيماني (PCC) اينگونه تعريف مي شود كه توانايي مقاومت كردن در برابر عوامل جوي (Weathering faction)، مواد شيميايي، ساييدگي يا ديگر مسايلي كه باعث تخريب مي شود. يك بتن بازيافتي (RAC) مقاوم مانند بتن طبيعي (NAC) بايد بتواند شكل خود را حفظ كند، كيفيت خودش را از دست ندهد و كارآيي خود را از لحاظ سرويس دهي در سرتاسر عمر طراحي سازه حفظ كند.

بيوك (BUCK) متوجه شد كه اختلاف بين مقاومت در برابر ذوب شدن و يخ زدن بتن اصلي (بتني كه بتن RAC از آن مشتق مي شود.) و بتن RAC كه از بتن خرد شده در آزمايشگاه تهيه شده است زياد نيست.

مالهرون و اُماهوني (Malheron and Omahony) گزارش كردند كه بتن ساخته شده از دانه هاي كه بتن ساخته شده از دانه هاي بازيافتي در آزمايشگاه از نظر مقاومت در برابر ذوب شدن و يخ زدن مشابه يا بهتر از بتن ساخته شده با دانه هاي معمولي (Conventional aggregates) با همان طرح اختلاط هستند.

برخلاف مالهرون و اُماهوني دو دانشمند ديگر به نامهاي نيشيباياشي و يامورا (Nishibayashi & Yamura) گزارش كردند كه مقاومت در برابر ذوب شدن و يخ زدن بتن RAC بطور قابل توجهي نسبت به بتن نرمال پايين است و حتي به وسيله استفاده از مواد هوازا در آن (Case III) نيز افزايش نمي يابد.

همانطور كه ملاحظه مي كنيم سه نظريه داده شده با هم اختلاف دارند. بنابراين نياز به تحقيق و مطالعه زياد در باره فاكتورهاي اوليه داريم با بتوانيم عملكرد بتن RAC را در مقابل ذوب شدن و يخ زدن و ديگر عوامل را بفهميم.

برنامه تجربي:

مصالح (Materials):

از سيمان پرتلند تيپ I برطبق ASTMC 150 براي طرح اختلاط بتنهاي RAC و NAC استفاده مي شود. در هر دو بتن از سنگدانه هاي خوب استفاده مي شود و سنگدانه هايي كه در بتن NAC مورد استفاده قرار مي گيرد بايد از نوع خشن و زبر باشد مطابق ASTMC33 (كميته C₃₃ يكي از كميته هاي مؤسسه ASTM است كه روي خصوصيات مصالح شن و ماسه تحقيق مي كند. جداول 1 و 2 از استاندارد فوق الذكر اقتباس شده است و محدوده مجاز شن و ماسه مصرفي را مشخص مي كند.)

خاكستر بادي (Fly ash):

خاكستر بادي كه مورد استفاده قرار مي گيرد بر طبق ASTM 618 بايد از نوع F باشد.

تحقیق مزايا و معايب استفاده از بتن بازيافتي