مقدمه: مورد برای بتن پایدار

صنعت ساخت و ساز یک عامل عمده در انتشار کربن جهانی است، با تولید سیمان سنتی پورتلند به تنهایی تقریبا 8٪ از تولید CO2 در سراسر جهان را تشکیل می دهد، در عین حال، این بخش مقادیر زیادی از کل باکره را مصرف می کند و مقادیر زیادی از ساخت و ساز و زباله های ساختاری را تولید می کند، این فشار دوگانه تحقیقات را به بتن سازگار با محیط زیست افزایش داده است که مواد بازیافت شده را با جایگزینی قطعات با استفاده از تولید مواد مخدر و نه تنها هدف دقیق تولید می کند.

چرا آبشارهای بتنی کوتاه

بتن استاندارد بر سه ماده اولیه متکی است: سیمان پورتلند، توده های ضخیم و ظریف و آب.تولید سیمان شامل گرمایش سنگ آهک و خاک رس به بیش از 1400 درجه سانتیگراد، فرایندی است که مقادیر زیادی از CO2 را در طول هر دو واکنش شیمیایی و احتراق، علاوه بر این، شن و ماسه معدن و سنگ باعث تخریب زیستگاه، تخریب آب زیرزمینی و فرسایش بستر پس از یک ساختار زیست محیطی، اغلب باعث کاهش خواص خاک و یا کاهش می شود.

نمونه کارها از مواد بازسازی شده برای بتن

مهندسان طیف گسترده ای از مواد بازیافت شده و استخراج زباله را برای استفاده در بتن بررسی کرده اند.هر ماده مزایای و محدودیت های منحصر به فرد را به ارمغان می آورد.

Recycled Aggregates

بتن خرد شده از ساختارهای تخریب شده رایج ترین جمع آوری بازیافت شده است.این پردازش شده است تا آلاینده ها را حذف کند و برای مطابقت با اندازه های استاندارد، دوباره بتن (RCA) به طور معمول جذب آب بالاتر و چگالی پایین تر از سنگ باکره است که می تواند بر قابلیت کار و قدرت تاثیر بگذارد، به طور مشابه، شیشه خرد شده می تواند جایگزین مقادیر خوب در برنامه های غیر ساختاری، و پلاستیک بازیافت شده - مانند بطری های کوچک شده است - مانند بطری های متنوع و یا مواد مغذی استفاده شده است.

صنعتی با محصولات به عنوان جایگزین سیمان

Fly Ash، یک بقایای نیروگاه های زغال سنگ، به طور گسترده ای به عنوان یک ماده سیمانی مکمل استفاده می شود، باعث بهبود کارایی بتن، کاهش گرما از هیدراتاسیون و افزایش قدرت طولانی مدت است. زمین گرانولیزه شده کوره های کوره (GGBS)، محصول جانبی تولید آهن، مزایای مشابه و می تواند جایگزین 70٪ برای تقویت برخی از مواد سیمان سیمان در مخلوط سیمان بالا، به ویژه کاهش ضایعات فسیلی، و کاهش گاز مایع، به طور مستقیم از مواد بسیار دقیق، اما از مواد جامد استفاده می شود.

سایر اجزای Recycled

لاستیک بازسازی شده از لاستیک می تواند جایگزین بخشی از جمع های خوب، ایجاد بتن با مقاومت بهتر تاثیر و عایق حرارتی، هر چند با کاهش قدرت فشرده سازی، زباله های نساجی و فیبر فرش کوچک شده به عنوان تقویت کننده مورد بررسی قرار گرفته است، حتی بقایای کشاورزی مانند برنج husk به عنوان مواد متخلخل خاص مورد مطالعه قرار می گیرد.

طراحی مخلوط و بهینه سازی عملکرد

طراحی بتن با مواد بازیافت شده به سادگی یک ماده جایگزین نیست؛ آن نیاز به یک رویکرد سیستماتیک برای حفظ یا دستیابی به خواص هدف دارد. متغیرهای کلیدی شامل: نسبت جایگزینی، توزیع اندازه ذرات، محتوای رطوبت و استفاده از مخلوط های شیمیایی.

قابلیت کار و تقاضای آب

جمع آوری های بازسازی شده اغلب سطوح خشن و منافذ بالاتر دارند که تقاضای آب را افزایش می دهد و می تواند قابلیت کار را کاهش دهد.برای جبران، مهندسان ممکن است از ابرپلاستیک ها یا کل های جایگزین های سیمان مانند پرواز خاکستر استفاده کنند، شکل ذرات کروی جریان پذیری را بهبود می بخشد، تا حدودی اثر توده های خشن را کاهش دهد.

قدرت و قابلیت دور بودن

قدرت فشرده تحت تاثیر کیفیت و نسبت مواد بازیافت شده است. بتن RCA می تواند نقاط قوت قابل مقایسه با مخلوط های معمولی را در زمانی که سطوح جایگزین زیر 30٪ باقی می ماند و هنگامی که پردازش مناسب لایه های ضعیف ملاتونین را حذف می کند، اغلب قدرت بعداً افزایش می یابد، به دلیل ادامه واکنش های دوره ای، شامل افزایش قابلیت استفاده و پتانسیل برای واکنش قلیایی-silica در هنگام استفاده از مخلوط شیشه ای، می تواند از این مخلوط های کم نور استفاده کند.

عملکرد بلند مدت

کریپ و کوچک شدن در بتن بازیافت شده ممکن است بالاتر از بتن معمولی به دلیل محتوای بیشتر خمیر در RCA باشد، با این حال، درجه بندی دقیق و استفاده از مواد افزودنی معدنی می تواند این مقادیر را در محدوده قابل قبول مقاومت در برابر خوردگی و حمله سولفات مناطق دیگر مورد نیاز توجه، به ویژه در آب و هوا کامل تست - از جمله سریع کلرید در هر گونه قابلیت، سرعت و مسدود کردن پالس - قبل از زمینه ضروری است.

مزایای زیست محیطی و اقتصادی

انگیزه اولیه برای بتن سازگار با محیط زیست است.استفاده از مواد بازیافت شده زباله را از زباله های زباله دور نگه می دارد، منابع طبیعی را حفظ می کند و کاهش گازهای گلخانه ای را کاهش می دهد. تجزیه و تحلیل چرخه زندگی از بتن حاوی 30٪ پرواز و 30٪ RCA نشان می دهد کاهش انرژی تجسم شده توسط تقریبا 20٪ و کاهش CO2 در مقایسه با بتن معمولی است.

از نظر اقتصادی، مواد بازیافت شده می توانند ارزان تر از گزینه های باکره باشند، به ویژه هنگامی که منابع محلی فراوان و هزینه های دفع زباله بالا هستند، با این حال، پردازش و کنترل کیفیت هزینه های اضافه کردن هزینه ها را اضافه می کنند.در بسیاری از مناطق، مشوق های دولتی یا مقررات - مانند گواهینامه ساختمان سبز (LEED، BREEAM) - استفاده از محتوای بازیافت شده را تقویت می کند و آن را برای توسعه دهندگان مالی جذاب می کند.

چالش هایی که باقی مانده

علی رغم مزایای، پذیرش گسترده با موانع مختلف مواجه است. تنوع در کیفیت مواد بازیافت شده یک نگرانی عمده است: منابع مختلف، آلاینده ها رایج هستند و زیرساخت های پیری، مواد غذایی متناقض را تولید می کنند. پروتکل های تست استاندارد شده و طبقه بندی کیفیت هنوز در حال تغییر هستند. چالش دیگر فقدان داده های زمینه بلند مدت برای بسیاری از مخلوط های جدید است که مهندسان طراحی محتاط، علاوه بر این، درک دقیق از صنعت دقیق است، اگر چه قطعات مشاهده شده است.

مطالعات موردی و برنامه های کاربردی واقعی جهانی

چندین پروژه برجسته نشان دهنده پایداری بتن سازگار با محیط زیست در هلند، ابتکار عمل بتن دایره ای استفاده 100٪ بازیافت شده در یک ساختار پل، با دقت نظارت بر عملکرد بیش از پنج سال در استرالیا، ساختمان سبز ستاره در Barangaroo در سیدنی شامل مقادیر بالا پرواز به عنوان بتن، برش کربن توسط 40٪ در ایالات متحده، ویسکانسین از بخش حمل و نقل بازیافت شده است که نمونه های قابل مقایسه با کیفیت ثابت است.

تکنولوژی های نوظهور و مسیرهای آینده

تحقیقات همچنان به فشار آوردن مرزها ادامه می دهد. ادغام نانو - مانند اضافه کردن نانو-silica یا نانولوله های کربنی - می تواند پیوند بین جمع های بازیافت شده و چسب سیمان، تقویت قدرت و کاهش بهره وری مبتنی بر بیو، از جمله مواد افزودنی خود درمانی باکتری و نانو کریستال های سلولز از زباله های چوب را بهبود بخشد، راه های جدید برای افزایش دوام و پایداری کربن (Cquestr) و استفاده بالقوه توسعه یافته است.

یکی دیگر از زمینه های امیدوار کننده استفاده از هوش مصنوعی در بهینه سازی طراحی ترکیبی است: الگوریتم های یادگیری ماشین می توانند عملکرد را بر اساس صدها پارامتر مواد پیش بینی کنند و به مهندسان اجازه می دهد بهترین ترکیب از اجزای بازیافت شده را برای یک پروژه مشخص پیدا کنند. - دوقلوهای دیجیتال و نظارت بر کیفیت سنسور در طول تولید به استاندارد سازی کیفیت و اعتماد به مواد بازیافت شده کمک می کند.

تنظیم مقررات و رانندگان بازار

تغییر به سمت بتن سازگار با محیط زیست با مقررات در حال تحول و نیروهای بازار پشتیبانی می شود. پروتکل ساخت و ساز اتحادیه اروپا و تخریب زباله اهداف بازیافت را تعیین می کند، در حالی که بسیاری از کشورها حداقل محتوای بازیافت شده در کدهای خرید عمومی را به تدریج به روز می کنند تا اجازه دهند نسبت های جایگزین بالاتر، ابتکارات بخش خصوصی، مانند تعهد خالص Zero Concrete توسط چندین شرکت های بزرگ سیمان، سرعت سرمایه گذاری در جایگزین های کم کربن را افزایش می دهند.

مهندسان، معماران و مشخص کنندگان می توانند منابع مرجعی از سازمان هایی مانند موسسه بتن آمریکایی و :2RMC] را برای هدایت بر روی استانداردهای بازیافت شده مانند ASTM C33 برای کل بازیافت شده است مشخصات بیش از حد برای اعمال سازگار با محیط زیست را فراهم می کند.

نتیجه گیری

بتن سازگار با محیط زیست با استفاده از مواد بازیافت شده یک مفهوم آینده نگر نیست؛ یک راه حل عملی و به طور فزاینده ای اثبات شده است که به چالش های فوری محیط زیست بخش ساخت و ساز می پردازد.با انتخاب دقیق و متناسب با جمع آوری بازیافت شده، محصولات جانبی صنعتی و اتصال دهندگان جایگزین، مهندسان مدنی می توانند بتن را تولید کنند که به طور چشمگیری با کاهش انتشار کربن و زباله مواجه می شود.