كاربرد بتن قليافعال سرباره اي تك جزئي حاوي دانه‌هاي پلاستيكي بازيافتي در روسازي

اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان

مهندسي عمران

كارشناسي ارشد

بتن به دليل خصوصيات مكانيكي و شكل پذيري مناسب يكي از پركاربردترين مصالح در پروژه هاي عمراني است. يكي از كاربردهاي گسترده بتن در پروژه هاي روسازي ساخت جاده ها، فرودگاه ها، كف مراكز صنعتي و غيره مي باشد. چسباننده ي مورد استفاده در ساخت بتن معمولي سيمان پرتلند مي باشد. فرآيند توليد سيمان پرتلند به دليل توليد مقدار قابل توجه گاز كربن دي اكسيد باعث آسيب هاي جدي زيست محيطي مي شود. يكي از بهترين اقدامات به منظور كاهش اين آسيب ها استفاده از چسباننده ي جايگزين مانند بتن قليافعال به جاي بتن ساخته شده با سيمان پرتلند مي باشد كه اين بتن مي تواند در پروژه هاي عمراني مختلف از جمله ساخت روسازي به كار رود. از سوي ديگر، با توجه به افزايش توليد ضايعات پلاستيكي و مشكلات زيست محيطي ناشي از دفع آن، جايگزيني نسبتي از سنگدانه هاي طبيعي در بتن با دانه‌هاي پلاستيكي مي تواند راه حل مناسبي براي بازيافت اين نوع ضايعات باشد. در اين پژوهش كاربرد بتن قليافعال سرباره اي در روسازي مورد مطالعه قرار گرفته است به طوري كه ريزدانه با دانه‌هاي پلاستيكي بازيافتي از جنس پلي اتيلن (با نسبت هاي 5، 10 و 15 درصد حجمي) جايگزين شده است. آزمايش هاي متعددي بر روي اين بتن انجام گرفت و سپس نتايج با معيارهاي پيشنهادي دو آيين نامه ي روسازي مقايسه شد. آزمايش هاي مربوط به بتن تازه اسلامپ و جرم مخصوص بتن و آزمايش هايي كه بر روي بتن سخت شده انجام شد تعدادي آزمايش مربوط به سنجش مقاومت و دوام بتن بود. آزمايش‌هاي مقاومتي شامل مقاومت فشاري، مقاومت كششي، مقاومت خمشي و ضربه‌ و آزمايش‌هاي دوام شامل جذب نهايي آب، نفوذپذيري آب، كربناسيون، چرخه ي يخ و ذوب و هدايت الكتريكي بود. لازم به ذكر است كه به منظور بررسي اثر دانه‌هاي پلاستيكي بر روي بتن در مقياس ميكروسكوپي، تعدادي تصوير SEM نيز از ناحيه ي انتقالي هر دو نوع سنگدانه ي طبيعي و پلاستيكي تهيه شد. به طور كلي نتايج به دست آمده در اين پژوهش حاكي از كاهش مقاومت هاي مكانيكي و همچنين كاهش دوام بتن با افزودن دانه‌هاي پلاستيكي مي باشد. كاهش دوام به معناي نفوذ بيشتر آب، گاز كربن دي اكسيد و يون كلر مي باشد. هرچند افزودن دانه‌هاي پلاستيكي باعث افزايش دوام بتن در برابر چرخه هاي متوالي يخ و ذوب گرديد. به عنوان مثال با جايگزيني 10 درصد ريزدانه با دانه هاي پلاستيكي مقاومت فشاري و كششي 28 روزه به ترتيب 11/3 و 7/5 درصد كاهش يافت و يا با همين نسبت جايگزيني جذب نهايي آب و عمق نفوذ كربن دي اكسيد در كربناسيون 180 روزه به ترتيب 9/3 و 13/7 درصد افزايش يافت. پس از مقايسه ي نتايج اين تحقيق با مقادير پيشنهادي استانداردهاي روسازي، اين نتيجه به دست آمد كه اگرچه با افزودن دانه‌هاي پلاستيكي به بتن، مقاومت هاي مكانيكي بتن كاهش يافت، اما بالاتر بودن مقاومت بتن قليافعال در مقايسه با بتن ساخته شده با سيمان پرتلند، اين كاهش را جبران نمود به طوري كه خصوصيات هر چهار طرح مخلوط با معيارهاي تعيين شده در استانداردهاي روسازي مطابق بود. علاوه بر مطالعات ذكر شده، به منظور بررسي اين كه جايگزيني بتن مطالعه شده با بتن معمولي تا چه حد از نظر زيست محيطي مفيد مي باشد ميزان انتشار كربن دي اكسيد و انرژي مصرفي نيز محاسبه گرديد. محاسبات نشان داد كه با جايگزيني بتن معمولي با بتن مطالعه شده در هركدام از چهار نسبت جايگزيني، ميزان انتشار گاز كربن دي اكسيد و مصرف انرژي به ميزان قابل توجهي كاهش مي يابد. به طور مثال انتشار كربن دي اكسيد و انرژي مصرفي مربوط به بتن قليافعال حاوي 10 درصد ريزدانه ي پلاستيكي نسبت به بتن پرتلند معادل، به ترتيب حدود 16/32 و 29/08 درصد كمتر مي باشد. اين نتايج نشان مي دهد كه در صورت استفاده ي گسترده از اين بتن به جاي بتن پرتلند با انتشار كمتر گاز كربن دي اكسيد و همچنين مصرف كمتر انرژي ، اقدام بزرگي در جهت ساخت روسازي هاي بتني سازگار با محيط زيست برداشته خواهد شد.

215032

سازه

مهندسي عمران

دانشگاه صنعتي اصفهان

محمدرضا افتخار، فرامرز مودي

كياچهر بهفرنيا