بتن بازیافتی

امروزه استفاده از بتن های بازیافتی به یکی از مهم ترین مسائل تبدیل شده است و اقتصاد توجه زیادی به استفاده از بتن با دانه بندی بازیافتی (RAC) دارد.
تخمین زده شده است که نزدیک به 150 میلیون تن قلوه سنگ برای شن و ماسه بتن سالیانه در ایالات متحده تولید می شود و به مصرف می رسد. حال اگر این حجم بالای مصالح سنگی می توانست از مصالح گذشته بازیافت شود دیگر معادن شن و ماسه به سرعت رو به کاهش نمی رفت. بنابراین استفاده از بتن سازه های فرسوده جهت ساختن بتن با دانه بندی بازیافتی شاید نتوان که به طور کامل در نگه داشتن ذخایر و منابع طبیعی کمک کند ولی می تواند از هدررفتن یک حجم بزرگی از این منابع خدادادی کمک کند. همچنین استفاده از بتنهای RAC به تخریب نشدن محیط زیست نیز کمک بزرگی خواهد کرد.
استفاده از بتن های بازیافتی از سازه های قدیمی در دهه های گذشته منافعی را برای انسانها به دنبال داشته است. برای مثال در سال 1980بخش حمل و نقل مینسولتا (Minnesolta) 16 مایل از یک مسیر مسطح را با بتن بازیافتی پوشاند و بعد از آن تخمین زده شد که تقریباً در این پروژه حدود 600 هزار دلار صرفه جویی شده است.

بسمه تعالی
بخش اول:
مقاومت بتن بازیافتی در برابر سیکلهای ذوب شدن و یخ زدن
این مقاله به بررسی مقاومت بتن با دانه های بازیافتی (Recycled Aggregate Concrete) در برابر سیکلهای یخ زدن و ذوب شدن می پردازد و آن را با بتنهای طبیعی (معمولی) (Natural Aggregate Concrete) مقایسه می‌کند. این بررسی ها و نتایج حاصل یک سری آزمایشات علمی است که در آزمایشگاه صورت گرفته است.
سه حالت مختلف برای مقایسه بتنهای RAC و NAC درنظر گرفته می شود:
حالت یکم (Case I): استفاده از یک نسبت آب به سیمان متوسط با مقدار 0.47 را مورد رسیدگی قرار می دهد (base Mixture) که برای RAC و NAC استفاده می شود.
حالت دوم (Case II): در این حالت با کم کردن نسبت آب به سیمان از 0.47 به 0.29 حالتی را پدید می آورد که متفاوت از حالت اول خواهد بود که به آن بتن با عملکرد بالا گویند. (Concrete High-Performance)
حالت سوم (Case III): با اضافه کردن %5 مواد هوازا به بتن اصلی (base Mixture) این حالت را پدید می آوریم.
عملکرد بتن RAC (بتن بازیافتی) در حالتهای I و II به دلیل استفاده از دانه های بازیافتی خوب نخواهد بود. این نتیجه با بتن NAC مقایسه می شود که به دوام کامل رسیده است و نهایتاً نتیجه گرفته می شود که اگر در بتن RAC از مواد هوازا استفاده شود دوام بتن RAC به اندازه بتن NAC خواهد شد.
مقدمه :
امروزه استفاده از بتن های بازیافتی به یکی از مهمترین مسائل تبدیل شده است و اقتصاد توجه زیادی به استفاده از بتن بازیافتی (RAC) دارد.
تخمین زده شده است که نزدیک 150 میلیون تن قلوه سنگ برای تهیه سنگدانه های بتن سالیانه در ایالات متحده آمریکا تولید می شود و به مصرف می رسد. حال اگر این حجم بالای مصالح سنگی می توانست از مصالح گذشته و قدیمی بازیافت شود دیگر معادن شن و ماسه رو به کاهش و نابودی نمی رفت.
بنابراین استفاده از بتن سازه های فرسوده و راهها که عمر مفید خود را کرده اند جهت ساختن بتن با دانه های بازیافتی شاید نتواند که به طور کامل در نگه داشتن ذخایر و منابع طبیعی کمک کند ولی می تواند که از هدر رفتن یک حجم بزرگی از این منابع خدادادی کمک کند. همچنین استفاده از بتنهای RAC به تخریب نشدن محیط زیست نیز کمک بزرگی خواهد کرد.
استفاده از بتن های بازیافتی با تخریب بتن های فرسوده در دهه های گذشته منافعی را برای انسانها به دنبال داشته است. به عنوان مثال در سال 1980 بخش حمل و نقل مینسوتا (Minnesota) توانست 19 مایل از یک مسیر مسطح را با بتن بازیافتی بپوشاند و تقریباً 600 هزار دلار صرفه جویی اقتصادی داشته باشد.

تقریباً غیرممکن است به ساختمانی فکر کنیم که حداقل یک عنصر بتنی نداشته باشد. در حقیقت، این ماده به دلیل کاربردهای متنوع، مقاومت، سهولت کار، قابلیت دسترسی، زیبایی و سایر عوامل، بیشترین کاربرد را در بین مصالح ساختمانی در جهان دارد.

بتن ماده‌ای بسیار سخت و سنگین است که از سیمان، آب، ماسه و شن (سنگدانه ها) تشکیل شده است. بنابراین، آیا می‌توان پس از تخریب، از بین بردن دفع آن به عنوان زباله و بارگیری بیش از حد دفن زباله، به طور پایداری از بتن دوباره استفاده کرد ؟

پاسخ بله است! حتی اگر بازیافت کردن بتن ساده نباشد، می‌توان از ضایعات آن برای ساخت قطعات جدید، با حفظ کیفیت‌های اساسی مقاومت بتن استفاده کرد. اولاً، درک این نکته مهم است که استخراج شن و ماسه برای سنگدانه‌های کوچک و بزرگ بتن به ترتیب تأثیرات زیادی بر محیط زیست دارد، حتی اگر از آن‌ها به صورت محلی استفاده شود.

اگرچه سیمان بیشترین مقدار دی اکسید کربن را در طول تولید در مقایسه با مواد مشابهش آزاد می‌کند اما حفظ منابع طبیعی با کاهش استخراج شن و ماسه در حال حاضر یک دستاورد بزرگ زیست محیطی است، به خصوص اگر مقدار بتن تولید شده در جهان را در نظر بگیریم.

پس از تخریب قطعات سازه‌ای می‌توان بتن را در ماشین‌های مخصوصی خُرد کرد تا بعداً قطعات از نظر اندازه طبقه بندی شوند. فلزاتی مانند میلگردها نیز قابل جداسازی هستند زیرا می‌توانند توسط آهن رباهای بزرگی جدا شده و در نهایت بازیافت شوند. فقط بتن‌هایی با مواد آلوده کننده مانند رنگدانه‌ها، سولفات کلسیم، کلریدها و روغن‌ها می‌توانند باعث آسیب شده و بنابراین نباید به عنوان ماده اولیه‌ای استفاده شوند.

در صورت امکان، مؤثرترین روش بازیافت، انجام عملیات خرد کردن در محل ساخت و ساز است که باعث کاهش هزینه‌های ساخت و ساز و آلودگی ناشی از حمل و نقل مواد به یک معدن سنگین می‌شود. حدود ۶۰ درصد از آنچه خُرد می‌شود، می‌تواند برای کاربردهای مختلف قابل استفاده باشد.

در حال حاضر قوانینی برای استفاده از بتن بازیافتی و ملاحظات مهمی برای این فرآیند وجود دارند. در سال ۲۰۰۶، آزمایشات مواد در سوئیس نشان داد که بتن با کیفیت بالا حتی با استفاده بیش از ۹۰ درصد از سنگدانه‌های ساخته شده از زباله‌های بتنی، قابل تولید است.

بازیافت بتن چگونه است؟
فرآیند بازیافت با استفاده از تجهیزات خُرد کن صنعتی با آرواره‌ها و ضربات قوی انجام می‌شود. پس از شکسته شدن بتن، قطعات به وجود آمده معمولاً از طریق ضربه ثانویه عبور داده شده و سپس غربال می‌شوند تا آلودگی‌ها و ذرات از بین بروند و سنگدانه‌های بزرگ و کوچک از هم جدا شوند.

از فرآیندها و تجهیزات اضافی مانند شناور آب، جداکننده‌ها و آهن ربا نیز می‌توان برای حذف عناصر خاص از بتن خُرد شده استفاده کرد. یک روش جایگزین پودر بتن است اما این شیوه همیشه بهترین گزینه ممکن نیست زیرا تکمیل فرآیند جداسازی را دشوارتر می‌کند و ممکن است باعث آلودگی بیشتر محصولات جانبی شود.

بازیافت بتن – جداسازی
تجهیزات مورد استفاده برای بازیافت
هنگام بازیافت بتن به باید گزینه‌های موجود برای خرد کردن بتن را ارزیابی کرد. عملی‌ترین راه حل می‌تواند یک سنگ شکن قابل حمل باشد که قابل انتقال به مکان‌های خاص یا حتی در محل پروژه است. غالباً، بهترین کار این است که یک دستگاه سنگ شکن قابل حمل در مکانی متمرکز، نزدیک محل تخریب آماده شود. عواملی که هنگام انتخاب تجهیزات پردازش باید در نظر گرفت عبارتند از:

تجهیزات باید دارای آهنربای الکتریکی یا شناور آب قدرتمند یا سیستم جداکننده هوا باشند که بتواند فولاد را از بتن جدا کنند.
پایه‌های هیدرولیکی جداگانه امکان تنظیم سریع‌تر را فراهم می‌کنند.
سیستم‌های کنترل ممکن است به صورت خودکار، دستی یا از راه دور باشند.
سیستم‌هایی که نوار نقاله، فک و مخروط دارند می‌توانند پردازش کامل بتن را از تخریب تا ماده قابل استفاده فراهم کنند.
کاربرد بتن بازیافتی
سیستم فاضلاب : برای کاهش روانابی که باید توسط سیستم‌های فاضلاب طوفانی انجام شود، از بتن نفوذپذیر در مسیرهای رانندگی، پارکینگ‌ها و مسیرهای پیاده روی استفاده می‌شود. بتن نفوذپذیر همچنین به دوباره پر شدن سطح آب‌های زیرزمینی کمک می‌کند. در برخی از مناطق می‌توان از بتن خرد شده در این سیستم استفاده کرد.
روسازی آسفالت جدید : از طریق فرآیندی به نام سایش، می‌توان سنگ فرش بتنی قدیمی را در محل خود خِرد کرده و به عنوان یک لایه پایه برای روسازی و راهسازی جاده‌ها و بزرگراه‌ها استفاده کرد.
ترانشه‌های تأسیساتی: این ترانشه‌ها برای کمک به زهکشی با شن و ماسه پوشانده می‌شوند و بتن بازیافت شده می‌تواند به عنوان جایگزین در این ترانشه‌ها مورد استفاده قرار گیرد.
سنگدانه بتنی: بتن بازیافت شده می‌تواند به عنوان جایگزینی برای سنگدانه‌های جدید در مخلوط بتن استفاده شود. بتن خرده شده در این حالت جایگزین شن می‌شود.
کنترل فرسایش سواحل رودخانه : قطعات بزرگ‌تری از بتن خرد شده که در امتداد لبه ‌های جویبار، خطر ساحلی، پایه‌های صخره‌های مرجانی یا دره‌های آسیب پذیر قرار گرفته‌اند، می‌توانند به کنترل فرسایش کمک کنند.
مالچ محوطه سازی : در صورت خُرد شدن و مرتب سازی مناسب، بتن بازیافتی می‌تواند جای سنگ رودخانه یا ماسه‌های دیگری که به عنوان پوشش زمین و مالچ استفاده می‌شود را بگیرد.
توری‌های گابیون : توری‌های سیمی یا گابیون که با بتن خرد شده پر شده‌اند می‌توانند برای ایجاد تزئینات و دیوارهای محافظ جهت حفظ حریم خصوصی استفاده شوند.

جمع بندی نهایی :

وقتی به موضوع توسعه پایدار فکر می‌کنیم، مهم‌ترین مورد درک بیشتر متغیرها و عواملی است که بر نتیجه نهایی تأثیر می‌گذارند. بسیاری از محققان به بتن به عنوان ماده‌ای پایدار نگاه می‌کنند و با مطالعات جدید به دنبال راه‌هایی برای بهترین شرایط بازیافت بتن هستند.