امكان سنجي كاربرد آب دريا و سنگ دانه هاي بازيافتي آسفالتي در بتن قليا فعال سرباره اي و تاثير آن بر خصوصيات مكانيكي و دوام

اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان

مهندسي عمران

كارشناسي ارشد

بتن يكي از مهم‌ترين و پرمصرف‌ترين مصالح در پروژه‌هاي عمراني به‌شمار مي‌آيد. در بتن معمولي، سيمان پرتلند به‌عنوان عنصر اصلي چسباننده به كار مي‌رود؛ اما فرآيند توليد آن منجر به انتشار مقادير زيادي گاز كربن‌دي‌اكسيد مي‌شود و بنابراين تأثيرات زيست‌محيطي قابل‌توجهي دارد. يكي از راهكارهاي مؤثر براي كاهش اين تأثيرات، استفاده از چسباننده‌هاي قليافعال سرباره‌اي به‌جاي سيمان پرتلند است. اين نوع بتن مي‌تواند در بسياري از پروژه‌هاي ساختماني و عمراني كاربرد داشته باشد. در سال‌هاي اخير، استفاده از مصالح بازيافتي در توليد بتن، مورد توجه قرار گرفته است. سنگ‌دانه بازيافتي آسفالتي يكي از اين مواد است كه از خرد كردن لايه‌هاي روسازي آسفالتي قديمي حاصل مي‌شود. اين رويكرد نه‌تنها از مصرف منابع طبيعي مي‌كاهد، بلكه به مديريت ضايعات ساخت‌وساز نيز كمك مي‌كند. همچنين، با توجه به كمبود فزاينده آب شرب و وجود دسترسي گسترده به آب دريا، استفاده از اين منبع به‌عنوان جايگزين آب شيرين در توليد بتن، اهميت بالايي پيدا كرده است. اين موضوع به‌ويژه در مناطق ساحلي و كشورهاي خشك مانند خاورميانه كه تأمين آب شيرين با فرآيندهاي گران‌قيمت نمك‌زدايي همراه است، برجسته‌تر است. در اين پژوهش، نمونه‌هاي بتن قليافعال سرباره‌اي با استفاده از سرباره به‌عنوان ماده چسباننده، متاسيليكات سديم به‌عنوان فعال‌كننده قليايي، سنگ‌دانه بازيافتي آسفالتي و همچنين آب درياي خليج فارس و آب شرب ساخته شدند. جهت تعيين طرحي با خصوصيات بهينه، چهار فاكتور اصلي در نظر گرفته شد: درصد جايگزيني سنگ‌دانه بازيافتي آسفالت با سنگ‌دانه طبيعي (25، 50، 75 و 100)، نسبت وزني آب به چسباننده (49/0، 50/0، 51/0 و 52/0)، نسبت متاسيليكات سديم به سرباره (16/0، 18/0، 20/0 و 22/0) و عيار چسباننده (300، 350، 400 و 450 كيلوگرم بر مترمكعب). اين تعداد فاكتور و سطح منجر به طراحي 256 تركيب اختلاط متفاوت شد. به منظور كاهش تعداد آزمايش‌هاي لازم و تعيين يك طرح بهينه با حداكثر مقاومت، از روش طراحي آزمايش تاگوچي استفاده گرديد. اين روش به انتخاب 16 طرح نماينده انجاميد كه تحت آزمايش‌هاي مقاومت فشاري، خمشي و كششي قرار گرفتند. تحليل داده‌هاي به‌دست‌آمده نشان داد كه مقاومت فشاري بتن‌هاي حاوي آب دريا در سن 7 روزه نسبت به طرح مشابه با آب شرب، بين 5 تا 35 درصد كاهش مي‌يابد. اين افت در دوره‌هاي بعدي (28 و 90 روزه) كاهش مي‌يابد و به محدوده 5 تا 25 درصد مي‌رسد. با اين حال، تمامي نمونه‌ها داراي مقاومت‌هاي قابل‌قبولي بودند كه در دامنه قابل قبول براي بتن‌هاي معمولي قرار داشتند. نتايج به‌دست‌آمده از اين پژوهش نشان مي‌دهد كه با بهينه‌سازي صحيح تركيبات مخلوط، مي‌توان به طرح اختلاطي دست يافت كه در مناطقي با محدوديت دسترسي به آب شرب يا سنگ‌دانه طبيعي، كاربرد عملي داشته باشد. اين مصالح با توجه به اهداف توسعه پايدار و كاهش اثرات زيست‌محيطي، مي‌توانند جايگزين‌هاي مناسبي براي مصالح سنتي باشند. نتايج آزمايش‌هاي دوامي نشان دادند كه بتن قليافعال سرباره‌اي حاوي سنگ‌دانه بازيافتي آسفالتي مي‌تواند عملكرد خوبي در شرايط مختلف داشته باشد، حتي زماني كه با آب دريا ساخته شود. حضور يون‌هاي كلريد و سولفات در آب دريا تأثيرات منفي مختصري بر روي مقاومت در برابر نفوذ آب، كربناسيون و واكنش در محيط‌هاي اسيدي دارد. در مقابل، بتن با آب معمولي از مقاومت بهتري در برابر اين عوامل دوامي برخوردار بود و حتي در معرض اسيد سولفوريك با pH پايين، روند افزايشي در مقاومت فشاري را نشان داد، امري كه نشان از پايداري بالاي ساختار ژلي تشكيل‌دهنده دارد. با اين حال، بتن قليافعال به‌طور كلي در برابر محيط‌هاي خورنده از جمله اسيدها و CO₂ هوا، عملكرد بهتري نسبت به بتن سيماني معمولي دارد و اين موضوع، آن را به يك گزينه مناسب براي استفاده در مناطق صنعتي و ساحلي تبديل مي‌كند. علاوه بر اين، اين نوع بتن در شرايطي كه دسترسي به آب شيرين محدود است مانند مناطق كم‌آب و ساحلي كشور، مي‌تواند به‌عنوان يك راهكار پايدار و كاربردي مطرح شود.

233517

سازه و زلزله

مهندسي عمران

دانشگاه صنعتي اصفهان