از بین بردن ضایعات یونولیتی در محیط زیست با استفاده از پوست مرکبات

یونولیت

در پوست بعضی از میوه ­ها مواد شیمیایی خاصی وجود دارد که می­توان از آنها برای از بین بردن ضایعات آلوده کننده­ ی محیط زیست استفاده کرد. در این تحقیق از پوست پرتقال و گریپ فوروت برای از بین بردن ضایعات یونولیتی استفاده شده است. و از بین آن دو، پوست پرتقال بیشترین تأثیر را داشته و مقدار بهینه اثر پوست پرتقال و گریپ فوروت بر ضایعات یونولیتی بررسی شد که یونولیت و پوست مرکبات یاد شده در خرد کن برقی با هم خرد شده و تأثیر آن­ها بر هم بررسی شد. همچنین ماده موثر برای از بین بردن یونولیت لیمونن می­باشد که استفاده از نمونه خالص این ماده بر یونولیت این مطلب  را تأیید کرد.

همانطور که می­دانیم امروزه از یونولیت یا پلاستوفوم که پلیمری از استرین می­باشد به طور گسترده در صنایع مختلف از جمله بسته ­بندی و در تهیه ظروف یکبار مصرف مواد غذایی استفاده گسترده­ای می­شود و طبیعتاً مقداری از آن­ها به صورت ضایعات در می­آیند که به دلیل حجیم بودن آن­ها و داشتن ساختار مقاوم به آسانی از بین نرفته و چندین سال در محیط زیست باقی می­مانند که باعث آلودگی آب و خاک می­شوند. یونولیت در برخی از حلال­های آلی مانند بنزین، سیکلوهگزان و غیره حل می­شود و به صورت توده­ای چسب مانند در می­آید. هدف از این تحقیق آن بودکه زباله­ های طبیعی که به وفور تولید می­شوند برای از بین بردن ضایعات یونولیتی استفاده شود که از پوست انواع میوه­ ها استفاده شد. پوست مرکبات به عنوان ماده ­ای موثر در از بین بردن آن­ها مشخص گردید که با توجه به میزان تولید بالای مرکبات در ایران وجهان که براساس آمار سازمان خار و بار و کشاورزی ملل متحد (فائو) ایران با تولید ۴ ملیون و ۳۵۰ هزار تن ۴ درصد از تولید ۱۰۳ میلیون و ۸۳۱ هزار تن از مرکبات جهان را به خود اختصاص داده است که در جهان مقام هفتم را دارا می­باشد. میزان سرانه تولید مرکبات در دنیا ۱۷ کیلو گرم است، این رقم سرانه در ایران حدود ۶۱ کیلوگرم است که مشخص می­شود تولید سرانه مرکبات در کشور ما ۴ برابر سرانه تولید جهان است. مرکبات تقریبا در ۵۰ کشور دنیا به عمل می­آید و به خاطر طعم و کیفیت خوب میوه شان شناخته شده­اند. میوه­ های آن ها برخلاف سایر درختان میوه با داشتن کیسه های کوچک محتومی آب میوه که هر یک بخشهای درون میوه را پر می­کنند با سایر درختان میوه فرق دارند. این ویژگی و دیگر خصوصیات مرکبات آن­ها را یک محصول مهم تجارتی و با ارزش نموده است.

انواع مرکبات شامل حدود۶۰ گونه است که آن­ها را بومی اندونزی و چین دانسته­ اند. گونه ­هایی مانند پرتقال، لیمو ترش، گریپ فروت، نارنج و غیره از دیدگاه اقتصادی از اهمیت خاصی برخوردار می­باشند ولی پرتقال در میان این گروه میوه ­ای است که بیشترین بهره­ وری بالقوه را دارا است و از لحاظ طعم مرکبات در صنایع غذایی در ردیف اول قرار داد، به ویژه روغن های اسانسی پوست این مرکبات که در نتیجه فرایند استخراج و افشره آب میوه به دست می ­آید در صنایع مختلف استفاده از میوه نیز طی فرآیند خاصی موجود می­باشد که پس از جداسازی می­توان اسانس آن را جداگانه استخراج نمود. برای جداسازی پوست و زدودن لایه­ های اسفنجی در صنعت روش معمول عبارت است از اسپری بخار آب داغ به مدت ۵ دقیقه که در نتیجه این گرما پوست شل شده و به آسانی از میوه جدا می­شود. چون مقادیر کمی از لایه­ ها (albedo) در هر صورت به میوه می­­چسبد، برای از بین بردن این مقدار کم از تصفیه قلیایی استفاده می­شود در این روش محلول قلیایی داغ (80 تا90 درجه سانتیگراد) که دارای سود سوزآور و سدیم کربنات می­باشد به مدت ۱۲ دقیقه به صورت اسپری بر روی پوست پاشیده می­شود. با انجام این عمل لایه­ های اسفنجی حل شده و از پوست جدا می­شوند. بعد از این زمان آنرا بلافاصله برای مدت ۳۰ تا ۴۵ ثانیه با آب شست و شو می­دهند و اگر هدف تولید اسانس باشد این عمل از طریق پرس کردن و با استفاده از دو دستگاه اسانس گیر FMS یا Brown و یا دستگاه­های جدیدتر انجام می­گیرد (۱-۴).

با توجه به زمان انجام آزمایش­ها که در تابستان بود و فصل و فور انواع مرکبات نمی­باشد، از پرتقال والنیساه و گریپ فروت موجود در بازار برای انجام آزمایش استفاده شد.

روش کار بدین صورت بود که پوست مرکبات یاد شده را از مغز میوه جدا نموده و با ترازو با دقت یک صدم گرم توزین گردیدند و نمونه ترازو به مقدار ۱ گرم وزن شد که علت استفاده از مقدار کم یونولیت حجم زیاد آن می­باشد. سپس پوست مرکبات یاد شده را با مقادیر متفاوت با ۱ گرم یونولیت در مخلوط کن برقی معمولی ریخته و به طور همزمان با یکدیگر خرد و مخلوط نموده و مدت زمان خرد کردن ۳ دقیقه و در دمای اتاق می­باشد که با توجه به افزایش دمای داخل آسیاب دما تا ۴۰ درجه افزایش پیدا کرده و بعد از زمان یاد شده نمونه را از آسیاب بیرون آورده و در یک بشر ریخته و تأثیر آن دو بر هم مورد بررسی قرار گرفت.

در انجام این آزمایش مقدار یونولیت به مقدار ثابت ۱ گرم در هر آزمایش استفاده شد ولی مقدار پوست پرتقال و گریپ فروت با مقادیر متفاوت در آسیاب یا یونولیت مخلوط و خرد شد و نمونه خرد شده مورد بررسی قرار گرفت تا میزان از بین رفتن ذرات یونولیت مورد بررسی قرار گیرد.در مورد پوست پرتقال مقدار بهینه برای از بین بردن ۱ گرم یونولیت ۲۰ گرم پوست پرتقال، و در مورد کریپ فروت ۶۰ گرم پوست به ازای ۱ گرم یونولیت بدست آمد.

این آزمایش در مورد پوست­های میوه ­های دیگر مانند موز، انجیر و کیوی نیز انجام گرفت که هیچگونه تأثیری بر روی یونولیت نداشتند. نتایج آزمایش بر روی پوست پرتقال و گریپ فروت در جداول (۱-۱) و (۲- ۱) آورده شده است.

چون قسمت عمده ­ی اسانس پوست پرتقال را لیمونن تشکیل می­­دهد در مرحله بعدی برای اینکه بدانیم واقعا چه ماده ­ای از پوست پرتقال نقش اصلی را در از بین بردن یونولیت داشت نمونه خالص لیمونن را تهیه کرده و بر یونولیت اثر دادیم که باعث حل شدن و از بین رفتن آن شد که این نتیجه نشان می­دهد این ماده نقش اصلی را در از بین بردن یونولیت دارد.

جدول (۱-۱) نتایج برای پوست پرتقال

یونولیت

جدول (۲- ۱) نتایج برای پوست گریپ فروت

یونولیت

بررسی انجام شده توسط ما نشان می­دهد تا به حال تحقیقی در مورد اثر پوست مرکبات برای از بین بردن ضایعات یونولیتی انجام نشده است و همانطور که اشاره شد پرتقال  و مرکبات به میزان زیادی در ایران و جهان تولید می­شود و به غیر از مصارف صنعتی به میزان زیادی در خانواده ­ها مصرف می­شود که می­توان به عنوان یک زباله برگشت پذیرجداگانه جمع آوری و از آن در از بین بردن ضایعات یونولیتی که امروزه به میزان زیادی تولید می­شود استفاده کرد.

در ایران از اسانس پوست مرکبات که به صورت یک محصول جنبی (by product) به دست می­اید نیز می­توان برای این کار استفاده کرد و در ایران هنگام گرفتن آب میوه از مرکبات به دلیل آنکه پوست آن قبلاً از میوه جدا نمی­شود در اثر فشار زیاد اسانس پوست به شکل لایه روغنی روی آب میوه شناور می­شود که براحتی از آن قابل جداسازی است. ولی به دلیل عدم شناخت، این اسانس به مصرف نمی­رسد و دور ریخته می­شود، البته در برخی از کشورها با بهینه سازی و ترپن زدایی از این اسانس روغن پوست مرکبات را به دست می­آورند که به عنوان مواد اولیه طعم دهنده خوراکی­­ها و آشامیدنی­ها به شمار می­رود. ولی چون اکثر ترکیب اسانس پرتقال لیمونن می­باشد که ماده موثر در از بین بردن یونولیت است که در این حالت نیز از این ضایعات می­توان استفاده کرد.

با توجه به نتایج تحقیق می­توان بدون استفاده از هرگونه ماده شیمیایی و با مخلوط کردن زباله ­های یونولیتی با پوست مرکبات موجود در زباله­ ها در یک آسیاب را از بین برد و محیط زیست را از آلودگی­های یونولیتی پاک نمود.

مقایسه و نمره دهی زیست محیطی، اقتصادي و سبک سازي سه سقف تیرچه با بلوك سفالی، سیمانی و یونولیتی از دیدگاه هاي ملی و بهره بردار

یونولیت

روند رو به رشد ساختمان سازي کشور و مصرف بالاي انرژي در این بخش از یک سو و اهمیت موضوع محیط زیست و توسعه پایدار و بحث بهینه سازي مصرف انرژي به علت کاهش ذخایر انرژي و نقش اساسی مصالح ساختمانی در این زمینه از دیگر سو، ضرورت تامل بیش از پیش انتخاب مصالح ساختمانی مناسب را یادآور میشود. در این مطالعه با استفاده از روش ارزیابی چرخه عمر، سه نوع سقف تیرچه با بلوك سفالی، سیمانی و یونولیتی، از دیدگاه هاي ملی و بهره بردار و با استفاده از شاخصهاي محیط زیست ، اقتصاد و سبک سازي نمره دهی شد. نتایج نشان میدهد که استفاده از بلوك یونولیتی و سفالی در سقف هاي تیرچه بلوك به ترتیب در دیدگاه ملی و بهره بردار بهترین گزینه هستند.

بنا و ساختمان از جمله فعالیتهاي مهم در کشورهاي جهان و از جمله ایران است که بیش از یکصد فعالیت مختلف را در بر میگیرد. ساختمان سازي بطور قابل توجهی بر روي محیط زیست تاثیر میگذارد. با توجه به گزارشات سازمان Worldwatch  عملیات اجرایی و ساخت ساختمان 40% از سنگ شن و کلوخ و ماسه را بطور متوسط در سطح جهان مصرف می کند همچنین 25%  از چوبها و درختان دست نخورده و 40% از انرژی و 16% از آب مصرفی، در ساختمان سازي مورد استفاده قرار می گیرند. در ایالات متحده آمریکا تقریباً میزان تولید پسمانده اي ساختمانی، با مقدار تولید پسمانده اي شهري برابري میکند. کارخانه هاي تولید مصالح ساختمانی و حمل و نقل آنها، با مصرف انرژي مستقیماً بر روي گرم شدن جهانی هوا، بارانهاي اسیدي و ایجاد مه دود فتوشیمیایی اثر میگذارند. مشکلات دفع پسماندها در نتیجه تخریب و بازسازي از مشکلات بعدي است.

پیش بینی ها نشان می دهند که مصرف انرژي در جهان از سالهاي 2003 تا 2030 ، 71 درصد افزایش خواهد داشت که با در نظر داشتن منابع ثابت انرژي، ضرورت بیشتر بهینه سازي مصرف انرژي در بخشهاي مختلف مصرف کننده انرژي (از جمله بخش ساختمان) و مراحل چرخه عمر آنها بیش از پیش روشن خواهد شد. رشد بالاي مصرف انرژي جهان، اثرات بالاي زیست محیطی را در سالهاي اخیر در پی داشته است که تخریب لایه ازن، گرم شدن جهانی هوا، بارانهاي اسیدي، تغییر در شرایط آب و هوایی و … نمونه هایی از آن هستند. آژانس بین المللی انرژي آمار و اطلاعات خیره کننده اي منتشر کرده است که در طی سالهاي 1984 تا 2004 میلادی ، مصرف انرژي در جهان و میزان انتشار گاز co2 به ترتیب 49% و 43% و با رشد متوسط 2% و 8/1 %  در سال افزایش داشته است (شکل 1). این تحقیق نشان میدهد که مصرف انرژي در کشورهاي در حال توسعه (شامل آسیاي جنوب شرقی، خاورمیانه، آمریکاي جنوبی و خاورمیانه) داراي رشد متوسط 2/3 %  و در کشورهاي توسعه یافته (شامل آمریکاي شمالی، اروپا، ژاپن، استرالیا و نیوزلند) داراي رشد متوسط 1/1% است . (شکل 2) رشد مصرف انرژي ایران در سال 1384  نسبت به سال 1383 برابر 2/4% است که بالاتر از همه مقادیر فوق است که در شکل 3  نشان داده شده است.

در کشور ما بر طبق آمارهاي داده شده از سوي وزارت نیرو در سال1380 بخش خانگی و اداري با مصرف در حدود 38 درصد از انرژي کل کشور در مقام اول مصرف انرژي قرار گرفته است که بیشتر به منظور گرمایش فضاي داخلی استفاده شده است. این مصرف شامل 2/35 %  از محصولات مختلف نفتی ، 53% از گاز طبیعی و 7/10 % از انرژی الکتریکی است ( جدول 1-1) ارزش انرژي مصرف شده در بخش خانگی در سال 1380 در حدود 5/5  میلیارد دلار بوده که پیشبینی میشود این مقدار تا سال 1400 به 6/157 میلیارد دلار خواهد رسید. بنابراین، بخش ساختمانی نقش بیشتري را در مصرف انرژي کشور در سالهاي آینده خواهد داشت. آمار سالهاي اخیر نیز تایید کننده این موضوع است؛ چرا که مصرف بخش خانگی سال 1384 24/40% از مصرف کل انرژي را به خود اختصاص داده است که در مقایسه با سال1380 حدوداً 5 درصد افزایش داشته است. در شکل4 نسبت مصرف انرژي بخش خانگی به مصرف انرژي کل کشور از سال 1348 تا 1384 آمده که رشد مصرف انرژي بخش خانگی را متذکر است

x1

شکل 1 مصرف انرژي، انتشار گاز CO2   و جمعیت جهان (1994-2004)- سال 1984 به عنوان سال مبناي محاسبات انتخاب شده است.

یونولیت

شکل 2 مصرف انرژي در کشورهاي توسعه یافته و کشورهاي در حال توسعه (1994-2004)

مطالعات انجام شده در مورد مصرف انرژي ساختمانهاي مسکونی نشان میدهد که در حال حاضر مصرف انرژي به ازاي هر مترمربع از ساختمانهاي مسکونی در کشور ایران معادل 30 مترمکعب گاز طبیعی است که در مقایسه با استانداردهاي اروپا (5/5 مترمکعب گاز طبیعی به ازاي هر مترمربع ساختمان در یک سال رقم بسیار بالایی است.

توجه به این آمار و ارقام اهمیت هر چه بیشتر بهینه سازي مصرف انرژي در ساختمان و بالطبع انتخاب مصالح ساختمانی مناسب و دوستدار محیط زیست را گوشزد خواهد کرد. انتخاب مناسب مصالح ساختمانی براي استفاده در سقف خارجی ساختمانها، به عنوان یکی از اجزاي مهم ساختمان که مسئول اتلاف در حدود 20% از انرژي ساختمان است، نقش مهمی در کاهش مصرف انرژي ساختمان، یارانه هاي دولتی، انتشار گازهاي آلاینده و هزینه هاي بهره بردار خواهد داشت.

انتخاب محصولات ساختمانی بر مبناي اثرات کم اقتصادي بر روي محیط زیست ، امري واضح و آشکار است. اما اینکه چگونه بتوان در تصمیم خود این اثرات را در طول چرخه عمر اعمال کرد، سوالی اساسی است. یک الگوي کامل میبایست از روشهاي چند بعدي براي مدل کردن چرخه عمر استفاده کند. مثلاً هم بعد اقتصادي و هم بعد اثرات زیست محیطی را در طول چرخه عمر، در نظر بگیرد. چند بعدي بودن مدل و مراحل چرخه عمر امري ضروري به نظر میرسد. چرا که تصمیمگیري تنها بر روي یک مرحله و یا تنها یک بعد نمیتواند تصمیم درستی باشد. به عبارت دیگر میتوان گفت یک مدل ارزیابی چرخه عمر چند بعدي، لازمه تصمیمگیري و ارزیابی درست میباشد.

اثرات زیست محیطی  از جمله گرم شدن جهانی هوا، آلودگی آبها و کاهش منابع طبیعی اثرات مهم اقتصادي بیرونی هستند. بنابراین هزینه واقعی مصالح ساختمانی چیزي جز آنست که در بازار خرید و فروش میشود. چرا که هزینه از بین بردن اثرات زیست محیطی  فوق الذکر در بهاي آنها در نظر گرفته نشده است. حتی اگر امروزه حکم و دستوري مبنی بر پرداخت هزینه به علت اثرات منفی زیست محیطی  (آلودگی هوا – آب – خاك) وجود داشته باشد، تعیین هزینه پرداختی براي این اثرات به آسانی امکانپذیر نخواهد بود. چگونه میتوان براي آب پاك و یا هواي پاك ارزشی تعیین کرد؟ ویا ارزش سلامتی انسان چقدر است؟ جوامع مختلف دهه هاي زیادي بر روي این سوالات بحث و مجادله کرده اند و اینطور که به نظر میرسد به تفاهمی نرسیده اند. از آنجا که نمی توان بر روي محیط زیست ارزش گذاري  به وسیله پول انجام داد، لذا استفاده از روشی استنتاجی و منظم به نام ارزیابی چرخه عمر منطقی به نظر میرسد. به دلایل فوق در این مطالعه، از روش ارزیابی چرخه عمر، با توجه و راهنماییهاي سازمان بین المللی استانداردها و استفاده از بخش ISO 14040  که توصیه هایی براي ارزیابی چرخه عمر کرده است. براي ارزش گذاري  محیط زیست پاك و در نتیجه اثرات زیست محیطی  استفاده شده است. اثرات اقتصادي ناشی از این اثرات زیست محیطی  نیز جداگانه، با روش LCC که توسط ASTM پیشنهاد شده است، انجام میشود. بعد از دو مرحله فوق (LCA.»LCC) شاخص سوم سبک سازي که مستقیماً میتواند به عنوان اثر مثبت زیست محیطی  حفظ منابع طبیعی نیز تلقی گردد، با استفاده از واحد وزن بر حسب کیلوگرم نمره دهی  شده و نتایج حاصل از سه شاخص اقتصاد، محیط زیست و سبک سازي با استفاده از “آنالیز براي تصمیم گیري چندحالت (MADA) که توسط  ASTM ارائه شده است، آنالیز میگردند مراحل فوق در بخشهاي جداگانه توضیح داده میشوند.

مبانی ارزیابی چرخه عمر و نمره دهی زیست محیطی مصالح ساختمانی

ارزیابی زیست محیطی  چرخه عمر سیستمی جهت مدلسازي شرایط و اثرات زیست محیطی  از زمان تولد تا دفن مصالح (آغاز تا پایان) را به وجود می آورد. چنین سیستمی باید بتواند تمامی اثرات را در طول عمر مدل کند. در بحث ساختمان این مراحل عبارتند از: فراوري مواد اولیه و خام، حمل مصالح خام از محل معدن کاري (یا محل فرآوري) به کارخانه، تولید مصالح ساختمانی از مواد اولیه در کارخانه سازنده، حمل مصالح ساختمانی به کارگاه ساختمانی، نصب مصالح ساختمانی در ساختمان مورد نظر، استفاده و بکارگیري از مصالح ساختمانی در طول چرخه عمر، تخریب مصالح ساختمانی، مدیریت پسماندهاي ساختمانی ناشی از تخریب

توانایی یک مدل ارزیابی زیست محیطی  چرخه عمر بر جامع بودن آن استوار است. استراتژيها و ادعاهاي بسیاري از سیستمهاي ساختمان سازي  سبز، بر ارزیابی زیست محیطی  چرخه عمر قرار دارد. براي مثال ادعا در مورد یک محصول ساختمانی که تنها از نظر قابلیت بازیافت سبز تلقی میشود، نمی تواند ادعاي درستی باشد و بالعکس. چرا که این ماده در مراحل دیگر چرخه عمر، از جمله زمان بهره برداري، امکان آزادسازي گازهاي آلی را ممکن است با خود به همراه داشته باشد. بنابراین ELCA با عریضتر کردن بحث از یک یا چند مرحله به مراحل دیگر چرخه عمر و یا تغییر در محیطهاي بستري (آب و هوا و خاك) این مشکلات را برطرف میکند. میتوان گفت مزیت ELCA قدرت آن در آنالیز مراحل و محیطها به منظور رسیدن به دقیقترین ارزیابی اثرات زیست محیطی است.

قبل از ورود به بحث ارزیابی، چند تعریف را که مبناي کار در بخشهاي بعدي خواهد بود، انجام میدهیم.

عملیات واحد: به مجموعه فرآیندهایی که منتهی به یک هدف واحد می شود، عملیات واحد گفته میشود.

جریان زیست محیطی: در هر بخش عملیات واحد، کلیه وروديها (انرژي، آب، مواد اولیه، …) و خروجیها (اثرات زیست محیطی ) ، جریانهاي زیست محیطی نامیده می شوند

روش LCA بطور معمول در 4 مرحله انجام میگیرد.

تعیین هدف و میدان دید

هدف از  LCA استفاده شده در این مطالعه، تعیین نمره هاي زیست محیطی  براي سه نوع سقف تیرچه با بلوك سفالی، سیمانی و یونولیتی در طبقه آخر ساختمان است. این نتایج در اثر تلفیق با نمره هاي اقتصادي و سبک سازي به تصمیمگیران در انتخاب سقفها کمک خواهد کرد.

مرحله تعیین میدان دید در هر LCA محدودهاي را که هر یک از محصولات در آن قرار میگیرند، تعیین میکند. هر کارخانه سازنده هر یک از محصولات ساختمانی شامل یک سري عملیات واحد است. هر بخش به نوبه خود شامل جریانهاي زیست محیطی خواهد بود و حتی ممکن است که هر یک از عملیاتهاي واحد به عملیاتهاي واحد دیگري تقسیم شوند. لذا باید در ابتدا محدوده سیستم را تعیین کرد. در تعیین این محدوده عمدتاً از سه معیار استفاده شده است. وزن و انرژي دو معیار اساسی هستند. هزینه هم معیار سومی است که براي جلوگیري از حذف شدن فرآیندهاي با هزینه بالا در نظر گرفته میشود. مجموعتاً این معیارها یک نمایش قوي از واحدهاي عملیاتی خواهد بود. با استفاده از این سه شاخص در ابتدا مصالح ساختمانی که تاثیر بالایی در ارزیابی چرخه عمر ساختمان دارند، انتخاب شدند که عبارتنداز: سیمان، سنگدانه، آهن آلات، محصولات سفالی و فوم پلی استایرن. در دومین مرحله از تعیین محدوده باید جریانهاي مهم و تاثیر گذار بر ارزیابی را که بین محصولات انتخاب شده وجود دارد، تعیین کرد.کمی کردن کلیه جریانها در مرحله بعد ضروري به نظر نمیرسد؛ چرا که جریانهاي زیادي بین واحدها بوجود خواهد آمد که ارزیابی را دشوار میسازد و جریانهایی که در این مرحله حذف میشوند، در صورت عدم حذف، در مراحل بعدي تغییرات ناچیزي را در ارزیابی اعمال خواهند کرد.

تعریف واحد مقایسه اي مرحله مهم دیگر در بخش تعیین محدوده دید در LCA است. اساس کار اینگونه است که مقداري از سطح سرویس در طول زمان مشخصی (مدت عمر متوسط ساختمان در ایران -30 سال) بعنوان سطح مقایسهاي انتخاب میشود. در این مطالعه، این تابع مقایسهاي براي اکثر مصالح ساختمانی داراي بعد مساحت مقدار 1 مترمربع در طول 30 سال میباشد. در مورد مصالح با واحد حجم (بتن) نیز از واحد مترمکعب استفاده شده است.

آنالیز جریانها

این بخش مستلزم کمی کردن جریان بین واحدهاي مختلف در مراحل چرخه عمر ساختمان است. این جریانها شامل ورود آب و انرژي و مواد خام و خروج مواد (آلاینده ها) به آب و خاك و هوا میباشد. در شکل 6 حالت کلی از ورود و خروجی به یک مرحله از فرآیند نشان داده است.

از آنجا که هدف مطالعه در ارزیابی چرخه عمر بدست آوردن نتایج متوسط براي کشور است، با استفاده از نتایجی که براي صنایع جمع آوري شده بود، محصولات ساختمانی عمومی مدل شدند. براي به دست آوردن این اطلاعات از پروژه هاي انجام شده در سازمانهایی چون وزارت صنایع و معادن، سازمان بهینه سازي مصرف سوخت، معاونت امور انرژي در وزارت نیرو و مرکز تحقیقات ساختمان و مسکن کمک گرفته شده است. در چندین مورد نیز از تعیین استانداردهاي مصرف انرژي در صنایع که توسط وزارت نیرو در سال 1384  تدوین شده بود، استفاده شده است. در مورد تخمین میزان آلاینده هاي خروجی ناشی از مصرف انرژي نیز از متوسط آلاینده هاي کشور در بخش مورد نظر که در بخش محیط زیست ترازنامه انرژي کشور آمده، استفاده شده است.

ارزیابی اثرات زیست محیطی

روشهاي متفاوتی براي ارزیابی اثرات زیست محیطی  فعالیتهاي مختلف در کنفرانسها و همایشهاي بین المللی مطرح گردیده است. در ساده ترین روشها نتایج جریانهاي به دست آمده در مرحله دوم ارزیابی چرخه عمر (Life Cycle Inventory) به عنوان معیاري در تصمیم گیري مرحله چهارم (نتیجه گیري) قرار می گیرد. این روش نمیتواند یک روش واقعی و کامل باشد. چرا که نمیتوان اثرات یک خروجی با وزن مشخص را هم ارز اثرات خروجی دیگر با همان وزن دانست. مثلاً فرض اثرات برابر سرب و گاز دي اکسید کربن بر روي محیط زیست نمونه اي از این نقص است

در روشی دیگر که به روش حجم هاي بحرانی مشهور است، با استفاده از خروجی مرحله دوم ارزیابی و مقادیر استاندارد تعریف شده و تعریف توابعی به ارزیابی اثرات زیست محیطی  پرداخته میشود روش کمیابی اکولوژیکی روشی دیگر است که سازمان حفاظت محیط زیست سوئیس پیشنهاد کرده است. در این روش با تقسیم مقدار جریان به دست آمده در مرحله آنالیز جریان و تقسیم آن به ماکزیمم مقدار جریان در طول یک سال در یک منطقه ضریب اکولوژیکی و با جمع ضرایب اکولوژیکی جریانهاي مختلف، امتیاز اکولوژیکی به عنوان معیار ارزیابی زیست محیطی  به دست میآید. در برخی  روشها نیز با تکیه بر اقتصاد محیط زیست ، به ارزیابی اثرات زیست محیطی  پرداخته میشود. به عنوان مثال در روش اولویتهاي زیست محیطی  که توسط انستیتو زیست محیطی سوئد ارائه شده است، حاصل تقسیم هزینه لازم جهت از بین بردن اثرات زیست محیطی  یک محصول به قیمت خرید همان محصول به عنوان معیار اثرات زیست محیطی  انتخاب می شود.

روش مورد استفاده در این مطالعه جهت ارزیابی اثر مطرح شد ات زیست محیطی “روش مشکلات زیست محیطی ” است. این روش براي اولین بار در SETAC و چهار مرحله عمده را در بر دارد.

  1. تعیین مشکلات زیست محیطی : به عنوان مثال تغییر در شرایط آب و هوایی، بارانهاي اسیدي و…
  2. دسته بندي کردن جریانهایی که در یک مشکل زیست محیطی مشخص شرکت دارند: مثلاً گازهاي گلخانه اي از قبیل دياکسیدکربن و متان، در گروه گرم شدن جهانی هوا طبقه بندي میشوند.
  3. وزن دهی : مادهاي به عنوان معیار گروه انتخاب میشود (مثلاً مقدار دي اکسیدکربن به عنوان معیار مشکل زیست محیطی گرم شدن جهانی هوا انتخاب می گردد) و به هریک از جریانهایی که در یک گروه مشکل زیست محیطی  قرار میگیرند، با در نظر گرفتن اثر معادل جریان به اثر ماده معیار انتخاب شده، وزن مشخصی داده میشود.
  4. نرمال کردن اثرات زیست محیطی با استفاده از ضرایب نرمال سازي پیشنهاد شده توسط SETAC

این روش در مقیاسهاي ملی و جهانی بسیار خوب و مناسب است. ولی در مقیاسهاي کوچک نمیتواند جوابهاي معقول و درستی را بدهد. چون اعداد مورد استفاده جهت ارزیابی اثرات زیست محیطی ، براي مقیاس کوچک مناسب نیستند.

ارزیابی اقتصادي و نمره دهی اقتصادي مصالح ساختمانی

محاسبه اثرات اقتصادي محصولات ساختمانی نسبت به محاسبه اثرات زیست محیطی راحت تر است. قیمت محصولات ساختمانی بصورت منتشره وجود دارد. بهترین روش براي محاسبه اثرات اقتصادي استفاده از LCC  است. در این مطالعه از روشهاي توصیه شده ASTM جهت مدل کردن اثرات اقتصادي با استفاده از روش LCC بهره گرفته است

کل هزینه ها با استفاده از رابطه 3-8 به سال مبدا تبدیل شده و باهم جمع میشوند تا نتیجه به عنوان معیار اقتصادي در نظر گرفته شود.

فرمول 1

در رابطه فوق LCCj کل هزینه چرخه Ct مجموع هزینه هاي  مربوط به سال : t ،N تعداد سالهای زمان مطالعه و d : نرخ نزول ارزش پول است. لازم به ذکر است که در دیدگاه ملی هزینه ها با احتساب یارانه هاي پرداختی دولت به انرژي محاسبه خواهد شد؛ در صورتیکه در دیدگاه بهره بردار یارانه انرژي در نظر گرفته نمیشود.

وزن و نمره دهی سبک سازي مصالح ساختمانی

به منظور کمی نمودن شاخص سبکسازي، وزن مصالح ساختمانی با یکدیگر مقایسه خواهد شد و وزن هر نمونه از مصالح کاندیداي انتخاب، به عنوان نمره سبک سازي منظور میشود. طبیعی است که هر چه وزن مصالح پایینتر باشد، نشانگر بهتر بودن انتخاب و اولویت بالاي آن است.

وزن دهی به شاخص ها

به منظور استفاده از نتایج شاخص ها در نتیجه گیري نهایی می بایست به هر کدام از شاخصهاي سه گانه (اقتصاد، محیط زیست و اقتصاد) ضریبی اختصاص داده شود. وزن شاخص اقتصادي برابر X  فرض میشود. وزن شاخص محیط زیست در دیدگاه ملی با توجه پیشنهاد سازمان NIST برابر X  در نظر گرفته می شود و در دیدگاه بهره بردار وزن شاخص صفر منظور میگردد.

در مورد وزن شاخص سبک سازي با علم به اینکه بزرگترین تاثیر سبک سازي یک ساختمان مربوط به مقاوم شدن سازه ساختمان است، میتوان نسبت هزینه اجراي سازه ساختمان به کل هزینه تمام شده ساختمان را به عنوان معیاري جهت وزندهی به شاخص سبک سازي تلقی کرد. به همین منظور، 2 ساختمان با اسکلت فولادي و 1 ساختمان با اسکلت بتنی و 1 ساختمان با اسکلت فولادي و بتنی (اسکلت فولادي و دیوارهاي حائل بتنی) مورد بررسی قرار گرفتند. میانگین نسبت هزینه اسکلت به کل هزینه ساختمان در این 4 پروژه 5/31% به دست آمد. پس میتوان چنین ادعا کرد که با تعریف عدد X به عنوان وزن شاخص اقتصادي، وزن شاخص سبک سازي را میتوان برابر در نظر گرفت.

نمره هاي تلفیقی (اقتصادي، زیست محیطی  و سبکسازي)

با استفاده از رابطه پیشنهادي ASTM در مورد تلفیق ابعاد مختلف MADA نمره کلی مصالح ساختمانی به دست می آید

 

نمره سقف هاي تیرچه با بلوك سفالی، سیمانی و یونولیتی از دیدگاه هاي ملی و بهره بردار

با استفاده از روابط فوق نمره سه نوع سقف تیرچه با بلوك سفالی، سیمانی و یونولیتی در طبقه آخر ساختمانی در شهر تهران از دیدگاههاي مختلف بهره بردار و ملی به ترتیب بصورت شکلهاي 7 و 8  خواهد بود. همانطور که مشخص است سقف تیرچه با بلوك سفالی در دیدگاه بهره بردار و سقف تیرچه با بلوك یونولیتی در دیدگاه ملی بهترین گزینه ها هستند.

یونولیت

شکل 7 نمره تلفیقی سقف هاي مختلف از دیدگاه بهره بردار

یونولیت

شکل 8 نمره تلفیقی سقفهاي مختلف از دیدگاه ملی

انتخاب مصالح ساختمانی ارزان از سوي ساختمان سازان، بدون هیچ توجه به اثرات زیست محیطی ، در صورتیکه قانونی در جهت الزام آنان به پرداخت هزینه هاي  مربوط به اثرات زیست محیطی  وجود نداشته باشد، امري اجتناب ناپذیر است. پس میتوان نتیجه گرفت که وجود الگوي اقتصادي-زیست محیطی جهت انتخاب مصالح ساختمانی امري ضروري است.

استفاده از مصالح ساختمانی جدید با خواصی از جمله سبک بودن، قابلیت برگشت به چرخه عمر ساختمان از یکی از طرق بازیافت و یا استفاده مجدد و داشتن ضرایب انتقال حرارتی پایین، امروزه در صنعت ساختمان سازي  سبز کشورهاي پیشرفته غیر قابل اجتناب است. ایجاد تسهیلات از سوي دولت در جهت وارد کردن تکنولوژيهاي ساخت و اجراي این مصالح ساختمانی، گامی موثر در جهت ساختمان سازي  سبز خواهد بود. همانطور که از نتایج مشخص است، استفاده از سقف تیرچه با بلوك یونولیتی از دیدگاه بهره بردار منطقی به نظر نمیرسد. در صورتیکه در دیدگاه ملی بهترین نوع سقف از بین سه سقف کاندیداست. پس لازم به نظر میرسد در جهت تشویق ساختمان سازان به استفاده از این نوع سقف، دولت تسهیلاتی را اختصاص دهد تا دو دیدگاه ملی و بهره بردار بر هم منطبق گردند.

 

بکارگیری خرده لاستیک و یونولیت در بتن به منظور سبک سازی و افزایش جذب انرژی

یونولیت

یکی از مشکلاتی که در برخی موارد موجب محدود شدن کاربرد بتن می­گردد، وزن مخصوص بالا و شکل پذیری پایین این ماده می­باشد. بری غلبه بر مشکل نخست، تکنولوژی بتن های سبک مورد توجه قرار گرفته و مشکل شکل­پذیری را نیز می­توان با افزودن مواد انعطاف­پذیر و ارتجاعی مانند خرده لاستیک به بتن حل نمود. استفاده از خرده لاستیک و یا یونولیت در بتن به نوعی می­تواند برطرف کننده هر دو مشکل چگالی بالا و شکل پذیری پایین بتن باشد. از سوی دیگر، بکارگیری لاستیک­های ضایعاتی برای این منظور نیز با توجه به اثرات زیست محیطی آن، می­تواند به عنوان یک راهکار بازیافت مواد ضایعاتی در بتن مورد توجه قرار گیرد که این امر، مزایای چند جانیه­ای را برای این راهکار به نمایش می­گذارد. با در نظر گرفتن موارد ذکر شده، در این تحقیق با توجه به شکل ­پذیری بالای لاستیک و یونولیت و سبکی آنها، از این دو ماده به منظور سبک سازی و افزایش جذب انرژی بتن استفاده شده است.

1- مقدمه

مصرف زباله ­های جامد یک مشکل زیست محیطی در نقاط مختلف جهان به شمار می ­آید. بر اساس تحقیقاتی که در سال 2000 توسط موسسه تولید لاستیک ایالات متحده منتشر شده است، سالانه بیش از 270 میلیون حلقه لاستیک (حدود6/3 میلیون تن) در این کشور تولید می­شود که دارای انباشته­ ها و ضایعات بسیاری می­باشد که این انباشته­ها نه تنها از لحاظ آتش­سوزی برای محیط زیست خطرناک محسوب می­شوند، بلکه از نظر بهداشتی نیز مشکل آفرین هستند [1]. برای حل این معضل محیط زیستی راه حل­هایی پیشنهاد شده است که عبارتند از :استفاده از لاستیک به عنوان یک ماده سوختی در کارخانه ­های تولید سیمان [2]، استفاده از لاستیک در مخلوط­های بتن آسفالتی، استفاده مجدد از لاستیک­های پودر شده در تولید تعدادی از محصولات لاستیکی و پلاستیکی، و ساخت اسکله مصنوعی در محیط­های دریایی[1].

با توجه به کاربرد لاستیک در آسفالت، ساخت بتن با سیمان پرتلند حاوی خرده ­های لاستیک فرسوده توجه محققین را به خود جلب نموده است. بر خلاف آسفالت اصلاح شده با لاستیک فرسوده که نیاز به پودر کردن لاستیک از طریق فرایند پر هزینه مطلوب دارد، بتن اصلاح شده با لاستیک فرسوده با استفاده از یک فرایند کم هزینه خشک تولید می­شود[3]. در نتیجه هدف اولیه تولید بتن حاوی لاستیک فرسوده با استفاده از یک فرایند کم هزینه بوده است. از آن پس محققین بسته به اهداف مورد نظر خود، کاربردهایی را برای این بتن کشف کرده اند، برای مثال از مهم­ترین مشکلاتی که استفاده از بتن معمولی در روسازی های بتنی ایجاد نموده است، رفتار صلب دال­های بتنی و پر صدا بودن آن­ها خصوصا در بزرگراه­ها می­باشد که این مساله به دلیل مدول الاستیسیته بالا، میرایی و بسکوزیته پایین می­باشد در این راستا، استفاده از بتن حاوی لاستیک یک راه حل با صرفه اقتصادی و زیست محیطی می­باشد که به راحتی باعث کاربرد وسیع این بتن در روسازی­های بتنی شده است[2].

الدین و سینوسی در سال 1993 [4] پیشنهاد نمودند که بتن با دانه­ های لاستیکی بر ای مواردی مناسب می­باشد مانند کاربردهای معماری نظیر نمای کاذب بتن با قابلیت میخ­کوبی، ساخت سازه ها و پانل­های داخلی، به دلیل وزن مخصوص پایین این نوع بتن، جاهایی که بتن با مقاومت پایین مورد نیاز است مانند پیاده ­روها و سواره ­روها، استفاده در مواقع سقوط جاده­ ای اطراف پل­ها و سازه ­های مشابه به دلیل طاقت بالای این ماده.

فتوحی و کلارک در سال 1996 [5] پیشنهاد نمودند که بتن لاستیکی می تواند در موارد زیر استفاده گردد: مواردی که میزان ارتعاش مورد نیاز است، مانند لایه فوقانی فونداسیون ماشین آلات چرخشی و در ایستگاه­های قطار، برای پر کردن ترانشه، بستر لوله ­ها، سرشمع ­هاو دال­های روسازی، مواردی که مقاومت در برابر ضربه یا انفجار مورد نیاز است، مانند ضربه­ گیرهای راه ­آهن و موانع بین جاده ­ای. تاپکو و اوکولار در سال 1997 [6و7] پیشنهاد کردند که بتن حاوی لاستیک را می­توان در سازه ­های بزرگراهی به منظورهای ضربه­ گیر در موانع، موانع صوتی که صوت را به صورت موثری کنترل می­کنند و به عنوان یک لایه جذب کننده ضربه ناشی از زلزله، به کار برد.

پلی استایرن منبسط شده (EPS) نیز یک نوع فوم پایدار با دانسیته پایین، متشکل از حفرات هوای مجزا در یک ماتریس پلیمری می­باشد[8]. دانه­ های پلی استایرن را می­توان به راحتی به بتن اضافه کرد و بتن سبک با گستره دانسیته وسیعی را ایجاد نمود [9]. تحقیق بر روی بتن حاوی پلی استایرن به سال 1973 باز می­گردد که در آن کوک از EPS به عنوان دانه بندی بتن استفاده کرد و بتنی با دانسیته بسیار پایین­تر از بتن معمولی را تولید نمود [9]. نیاز به بتن سبک برای کاربردهای زیادی در سازه­های جدید، در حال افزایش می­باشد. استفاده از بتن با دانسیته پایین منجر به فواید قابل ملاحظه ­ای در سازه از قبیل سطح مقطع کوچک­تر در المان­های متحمل بار و کاهش نظیز آن در ابعاد فوندانسیون می­باشد [10]. بتن حاوی پلی استایرن علاوه بر خاصیت سبک بودن، به دلیل خصوصیات عایق بندی آکوستیک و حرارتی نیز مورد استفاده قرار می­گیرد. مطالعات گذشته نشان می­دهند که باافزودن لاستیک یا پلی استایرن به بتن، مقاومت فشاری این ماده کاهش می­یابد. بنابراین در این مطالعه، در کنار اندازه گیری مقاومت خمشی و طاقت نمونه­ ها، میزان مقاومت فشاری نیز تعیین شده است. این کار به ما کمک می­کند که بدانیم افزایش طاقت در بتن تا چه میزان موجب کاهش مقاومت فشاری می­شود. در همین راستا، به منظور بهبود مقاومت در این نوع بتن­ها و نیز جلوگیری از جداشدگی دانه­های سبک در حین اختلاط، از میکروسیلیس استفاده شده است. تاثیر مقادیر مختلف میکروسیلیس نیز بر میزان دمقاومت فشاری و خمشی بتن، مورد بررسی قرار گرفته است.

2- مشخصات مصالح و طرح اختلاط

از آنجا که در تولید بتن، مشخصات مصالح نقش ویژه­ای در شکل گیری خصوصیات مخلوط بتن بر عهده دارند، سعی گردد که مصالح بکار رفته در ساخت بتن در محدوده مجاز تعریف شده توسط استاندارد ASTM قرار داشته باشند. علاوه بر انتخاب مصالح مناسب جهت ساخت بتن، یک طرح اختلاط مناسب نیز باید انتخاب گردد. انتخاب طرح اختلاط به معنی برگزاری تعادل بین اقتصاد طرح، مقاومت، دوام، چگالی و کارایی بتن می­باشند[11]. طرح اختلاط ­های مورد استفاده در این تحقیق با بهره­ گیری از روش طرح اختلاط بتن معمولی آیین­ نامه بتن آمریکا مطابق ACI21189 و ضمایم آن، پیرامون جایگزینی درصدی از سیمان توسط مواد پوزولانی [11] و همچنین با جمع­آوری تجربیات بدست آمده از فعالیت­های مختلف آزمایشگاهی، اراده شده است.

مشخصات مصالح مصرفی

مصالح مورد استفاده در این تحقیق عبارت اند از:

1- درشت دانه­ های سنگی

2- ریز دانه ­های سنگی

3- مصالح چسباننده (شامل سیمان نوع II و میکروسیلیس)

4- دانه­ های لاستیکی با ابعاد مختلف

5- پلی استایرن منبسط شده با ابعاد مختلف

6- آب

درست دانه استفاده شده در این تحقیق از نوع شکسته آهکی می­باشد. در جدول 1 نتایج دانه بندی شن مصرفی مطابق با ASTM C33 اراده شده است.

جدول 1- دانه بندی شن مصرفی

اندازه الک (mm)

19 5/12 5/9 75/4 36/2 18/1
محدوده مجاز درصد عبوری

مطابق ASTM C33

100 100-90 70-40 15-0 5-0
درصد عبوری از الک 100 7/91 7/61 7/11 4/3

­­

ریز دانه، مصالح رد شده از الک شماره ۴ می­باشد که حدودا 30 تا 40 درصد کل مصالح سنگی را تشکیل می­دهد. تحقیقات و آزمایش­های مختلف نشان می­دهند که مقاومت فشاری ریزدانه تاثیر چندانی در شکل گیری مقاومت فشاری بتن ندارد [12]. اما استفاده از ریزدانه ­هایی که اتصالی بهتر با خمیر سیمان برقرار می­سازند، مقاومت فشاری ملاترا افزایش داده و در نتیجه منجر به بالا رفتن مقاومت فشاری بتن می­گردد [13]. با توجه به امکان واکنش بین کلیست موجود در ریزدانه­ های اهکی و هیدروکسید کلسیم موجود در خمیر سیمان، انتظار می­رود اتصال بین خمیر سیمان و ریزدانه آهکی نسبت به اتصال بین خمیر سیمان و ریزدانه های از جنس سنگ­های دیگر قوی تر باشد. آزمایش­ها و پژوهش­های مختلف موید مطلب فوق می­باشد [13]. در نتیجه، ریزدانه مصرفی از نوع ماسه طبیعی آهکی تهیه گردید.

در جدول 2 نتایج دانه بندی ماسه مذکور مطابق با فرمول ASTM C33 ارائه شده است.

جدول 2- دانه بندی شن مصرفی

اندازه الک (mm)

5/9 75/4 36/2 18/1 60/0 30/0 15/0
محدوده مجاز درصد عبوری

مطابق ASTM C33

100 100-97 100-82 87-53 65-28 34-10 17-3
درصد عبوری از الک 100 36/98 9/84 3/59 1/47 6/20

9/7

 

2-1- خرده های لاستیک

همانگونه که اشاره گردید، لاستیک­ های فرسوده به عنوان یک مشکل زیست محیطی محسوب شده و محققین به روش­های مختلف سعی در بازیافت این مواد دارند. استفاده مجدد از این لاستیک­ها در بتن یکی از راه­های پیشنهادی برای حل این مشکل می­باشد. در این تحقیق نیز به منظور افزایش طاقت در بتن، از این ماده به عنوان جایگزین سنگدانه استفاده شده است. به منظور بررسی تاثیر اندازه لاستیک و خصویات مکانیکی و طاقت بتن، خرده لاستیک هایی با اندازه اسمی 5/9- 75/4 میلی متر با نشانه اختصاری R1 به عنوان جایگزین بخشی از درشتدانه مورد استفاده قرار گرفتند و برای جایگزینی بخشی از مصالح سنگی ریزدانه نیز، از دانه­ های پلی استایرن منبسط شده استفاده گردید.

2-2- دانه ­های پلی استایرن منبسط شده

به منظور افزایش طاقت در بتن، از دانه­ های پلی استایرن منبسط شده استفاده شده است. دانه­ های بسیار ریز پلی استایرن، تحت تاثیر دما منبسط می­شوند که در این تحقیق جهت بررسی تاثیر دانه ­های پلی استایرن منبسط شده بر مشخصات مکانیکی بتن، دانه­ های با اندازه اسمی 75/4-18/21 میلی متر با نشانه اختصاری EPS1  مورداستفاده قرار گرفت.

3- طرح اختلاط بتن معمولی با سیمان پرتلند و میکروسیلیس

در این تحقیق جهت ساخت بتن معمولی از روش استاندارد ACI211 استفاده گردید و جهت ساخت بتن حاوی میکروسیلیس از ضمیمه ACI211 پیرامون جایگزینی درصدی از سیمان توسط مواد پزولانی [11] کمک گرفته شد. با توجه به مطالبی که در زمینه تحقیقات به عمل آمده بر روی پیش عمل آوری لاستیک قبل از مصرف در بتن وجو دارد؛ لاستیک های مصرفی در این تحقیق قبل از مخلوط شدن در بتن با آب شستشو داده شدند تا خاک و مواد آلی موجود در سطح دانه ­های لاستیک، مانع از چسبندگی دانه ­های لاستیک با خمیر سیمان نشود.

4- روش اختلاط

یکی از مسائلی که در خواص بتن تازه و سخت شده موثر می­باشد، نحوه اضافه کردن هر یک از اجزاء سازنده بتن و مدت زمان اختلاط در هنگام اضافه نمودن این اجزاء می­باشد. در تحقیق حاضر جهت ساخت بتن از دستگاه مخلوط کن استوانه­ ای با حجم 62 لیتر که با سرعت 18 دور بر دقیقه به صورت افقی می­چرخد استفاده شده است. و نحوه انجام طرح اختلاط بتن با الگو گرفتن از مقامات مختلف و انجام سعی و خطاهای مختلف به قرار زیر می­باشد:

قرار دادن مصالح سنگی لاستیکی و پلی استایرن ریزدانه و درشت دانه در مخلوط کن و اختلاط به مدت 60 ثانیه؛

اضافه نمودن سیمان و اختلاط به مدت 30 ثانیه؛

اضافه نمودن میکروسیلیس و اختلاط به مدت 30 ثانیه؛

اضافه نمودن آب همزمان با اختلاط به مدت 30 ثانیه؛

اختلاط به مدت 3 دقیقه؛

به این ترتیب عملیات ساخت بتن در مدت رمان 5/5 دقیقه انجام گرفت.

5- ساخت بتن، آزمایش اسلامپ، قالب گیری و عمل آوری نمونه­ ها

در تحقیق حاضر به منظور انجام آزمایش­های مقاومت فشاری، از نمونه های مکعبی 10×10×10 میلی متری استفاده شد. آزمایش­های مقاومت خمشی نیز بر روی نمونه ­های منشوری 350×100×100 میلی متری انجام شدند. پس از مخلوط کردن مصالح، آزمایش اسلامپ مطابق [14]ASTM C143  انجام گرفت که اسلامپ بتن شاهد 9 سانتیمتر به دست آمد. بعد از انجام آزمایش اسلامپ، بتن را در سه لایه در داخل قالب­ها ریخته و هر لایه بتن با استفاده از ضربات میله اسلامپ متراکم گردید. پس از گذشت 24 ساعت از بتن ریزی، نمونه­ ها را از قالب بیرون آورده و به منظور عمل­آوری به مدت 90 روز، درون حوضچه آب به صورت مستغرق قرار گرفتند.

5-1- آزمایش تعیین مقاومت فشاری

برای تعیین مقاومت فشاری 90 روزه نمونه ­های مکعبی10×10×10 میلی متری از دستگاه الکتروهیدرولیکی، به ظرفیت نهایی 100 تن استفاده شده است. جهت انجام این آزمایش با استفاده از یک کولیس دیجیتال، سطح واقعی نمونه ­ها را اندازه گیری کرده و با تقسیم بار به دست آمده جهت شکست نمونه بر سطح واقعی نمونه­ها، مقاومت فشاری آن­ها تعیین گردید.

5-2- آزمایش مقاومت خمشی

مطابق با این استاندارد ASTM C78 مقاومت خمشی تیرهای بتنی واقع بر روی دو تکیه گاه ساده، تحت بار ناشی از خمش چهار نقطه­ای (شکل 4-3) تعیین شده و نتایج به صورت مدول گسیختگی بیان می­شود [15]. رایج ترین روش برای اندازه گیری طاقت استفاده از منحنی بار- تغییر مکان به دست آمده از یک تیر با تکیه گاه­ های دو سر ساده و یا بارگذاری یک سوم دهانه می­باشد [16]. شاخص ­های طاقت در دستورالعمل ACI544 برگرفته از روش پیشنهادی هنگار [17] می­باشد، که الستفاده از ضرایب بدون بعد با مبنای انرژی را به منظور بررسی عملکرد بتن مسلح به الیاف توصیه می­کند. این روش بیانگر این واقعیت است که بتن الیافی کارا، بتنی است که علاوه بر مقاومت بالا بایستی از قدرت جذب انرژی و شکل پذیری قابل قبولی نیز برخوردار باشد. رئش استاندارد ASTM C1018 کمابیش شبیه روش پیشنهادی ACI 544 است، با این تفاوت که در ASTM C1018 اندیس­های طاقت از تقسیم سطح زیر منحنی بار- تغییر مکان تا یک جابجایی مشخص به سطح زیر منحنی بار تغییر مکان تا جابجایی مربوط به اولین ترک خوردگی به دست می­آید.

6- ارائه نتایج و بحث

در جدول زیر، مشخصات اسلامپ، چگالی، مقاومت فشاری و مقاومت خمشی مخلوط­های مختلف ارائه شده است. مقادیر گزارش شده میانگین آزمایش بر روی سه نمونه می­باشد.

جدول 3- نتایج آزمایشات صورت گرفته بر روی نمونه­ های بتنی

یونولیت

همانگونه که از جدول ملاحظه می-گردد، با افزایش مقادیر خرده لاستیک و دانه ای پلی استایرن اسلامپ کاهش می یابد که این کاهش برای خرده لاستیک چشمگیرتر می­باشد. جایگزینی بخشی از سیمان با میکروسیلیس نیز مقداری به کاهش اسلامپ کمک می کند. با توجه به جدول 3 می توان دریافت که چگالی نمونه ها با جایگزینی 40 درصدی و بویژه 60 درصدی خرده­ های لاستیک به میزان نسبتا زیادی کاهش یافته است. این کاهش برای جایگزینی دانه های پلی استایرن کمتر بوده به گونه ای که چگالی از 2000 kg/m3 کمتر نشده است. جایگزینی جزئی از سیمان با میکروسیلیس نیز به میزان بسیار کم موجب کاهش چگالی شده است.

از آنجا که یکی از اهداف اصلی در این مقاله به سبک­سازی بتن و بررسی مشخصات بتن سبک می­باشد، نتایج مقاومت فشاری و خمشی مخلوط­های مختلف بر حسب چگالی آنها به ترتیب در شکل­های 1 و 2 ترسیم شده است تا از روی آنها بررسی مشخصات برای کاهش چگالی مخلوط در جهت سبک سازی بتن بطور واضح­تری صورت گیرد. در شکل 1، 5 بخش مختلف هر یک شامل سه مخلوط (نقطه)، قابل تشخیص می­باشد. مرز مقاومتی بتن سازه­ای و غیرسازه­ای نیز با خط چین آبی مشخص شده است که مقدار MPa 17 می­باشد. مشاهده می­گردد که تنها مخلوط­های R1 60% در محدوده غیرسازه­ای بوده و بقیه مخلوط­ها در محدوده سازه ­ای قرار دارند. همچنین کمترین چگالی بدست آمده از آزمایشات برای بتن سازه ­ای و غیرسازه­ ای با رنگ نارنجی متمایز شده است که به ترتیب برابر 1961 kg/m3 و kg/m3 1886 می­باشد.

vv2

وزن مخصوص kg/m3

شکل1- مقاومت فشاری بتن بر حسب چگالی برای مخلوط­های مختلف

یونولیت

وزن مخصوص kg/m3

شکل2 مقاومت خمشی بتن بر حسب چگالی برای مخلوط­های مختلف

نتایج مقاومت خمشی بر حسب چگالی نیز برای مخلوط­های مختلف در شکل 2 قابل مشاهده می­باشد. همانگونه که ملاحظه می­گردد، مقادیر مقاومت خمشی مخلوط­ها دارای هم­پوشانی بوده و تنها مقاومت خمشی بتن ساده به طور واضح از بقیه فاصله دارد. خط چین های آبی این موضوع را بخوبی نشان می­دهند. در این نمودار، در هر بخش که با نام اختصاری کلی مخلوط­ها مشخص شده است، یک روند افزایشی مقاومت خمشی به سمت چگالی­های کمتر قابل تشخیص است که مربوط به افزایش درصدهای جایگزین میکروسیلیس می­باشد که در عین کمک اندک به کاهش چگالی، منجر به بهبود مقاومت خمشی شده است.

 

بررسی کاربرد، ویژگی ها و مزایای مصالح سبک,سقف های یونولیت

یونولیت

با پیشرفت صنعت ساخت و ساز در دنیا برای بالا بردن سطح کیفی کار و بهره وری بیشتر نوآوری­هایی صورت گرفته است که از آن جمله می­توان به استفاده از مصالح سبک در ساختمان اشاره کرد. امروزه سعی می­شود از مصالحی که در مقایسه با مصالح پیشین سبک­­تر، کاراتر و حتی ارزان­تر هستند استفاده شود که موضوع این مقاله بر روی بلوک­های سقفی یونولیت که یکی از انواع مختلف مصالح سبک است متمرکز گردیده است.

در این مقاله سعی شده که مقایسه ­ای از لحاظ مقاومت در برابر زلزله، حرارت، رطوبت و …، عایق بودن ان از لحاظ صوتی، حرارتی و …، کاهش هزینه ­ها و دیگر موارد بین این نوع بلوک­های سیمانی و تولیدات مشابه که تاکنون در ساخت و ساز به کار می­رفته صورت گیرد و نیز راه کارهایی برای بالا بردن تولیدات و بیشتر شدن این گونه مصالح پیشنهاد گردد.

یکی از اجزای اصلی تشکیل دهنده انواع ساختمان­ها، سقف­ها هستند که در انتقال نیروی قائم ناشی از وزن مردۀ سقف و طبقات بالاتر و نیروهای جانبی (باد و زلزله) به تیرها، ستون و دیوارهای باربر نقش اساسی دارند. از آنجا که یکی از مهمترین هزینه ­های یک ساختمان را اجرای سقف­ها به خود اختصاص می­دهند طراحان ساختمان برای اقتصادی کردن آنها از لحاظ صرفه جویی در مصرف بتون و فولاد، کاهش یا حذف قالب بندی، بهبود روش­های ساخت، کاهش وزن و سرعت در اجرا و … همواره درصدد ابداع و اجرای سیستم­های متنوعی در طراحی سقف­ها بوده­اند.

در ایران سیستم سقف­ها در گذشته به صورت گلی، پوشش کاه و سقف­­های سفالی و طاق قوسی بوده که این سقف­ها به علت سنگینی زیاد، خطر آتش­­سوزی، عدم مقاومت در برابر نیروهای جانبی و … اکنون تنها در برخی از روستاهای کشور به کار برده می­شود. امروزه در ایران سقف­های متداول به کار رفته به صورت طاق­های ضربی، تیرچه بلوک، دال­های بتن آرمه و سقف­های سبک می­باشد.

در ساختمان تیرچه بلوک از بلوک­ها به عنوان قالب دائمی برای قالب بندی گونه جان تیر T شکل و همچنین قالب ریزی بتن پوششی در جا استفاده شده و همواره به عنوان قالب­های دائمی و مصالح پر کننده محسوب می­شوندو این بلوکها باید قادر به تحمل ضربه­های ناشی از حمل و نقل متعارف و نیروهای ناشی از عبور و مرور در زمان بتن ریزی باشند و لازم به ذکر است که بلوک­ها در محاسبات مقاومت سقف به حساب نمی­آیند (فامیلی، مصالح شناسی)

بلوک­ها انواع متفاوتی دارند مانند بلوک­های سیمانی، سفالی، چوبی یا مقوایی و بلوک­های یونولیت که در ایران بلوک­های سیمانی و سفالی کاربرد بیشتری دارند.

در این مقاله سعی شده است با بررسی ویژگی­های و مزایای بلوک­های یونولیت و مقایسه آن­ها با سایر بلوک­ها به معرفی آن­ها پرداخته شود.

۲- مختصری از پروسه تولید بلوک­های یونولیت با پوشش نسوز

به دلیل آن که در اجرای سقف ­های تیرچه بلوک، بلوک­ها نقش قالب را دارند و باری را تحمل نمی­کنند پس بهتر است از مصالحی سبک­تر، ارزان­تر و مفیدتر استفاده شود. بلوک­های یونولیت وزن کمی دارند واجرای سقف­ها را سهولت می­بخشند.

مواد اولیه این بلوک­ها که EPS نام دارد به صورت نسوز و یا قابل اشتعال در پتروشیمی تولید و به کارخانه منتقل می­شود.

EPS به صورت پودر می­باشد که در کارخانه تحت حرارت، بخار و فشار متبلور شده و پس از تبلور در قالب­هایی با ابعاد متفاوت (معمولاص ابعاد این بلوک­ها cm20Í50 Í200 است)

تحت فشار و دمای ثابت قالب بندی می­گردد و سرانجام پس از برش موردنظر پوشش نسوز را بر رویآن می­کشند. این بلوک­ها باید تا ۲۴ ساعت تحت مراقبت­های ویژه به دوراز گرما و سرما و جریان هوا قرار گیرند.

درصورتی که EPS به کاررفته در بلوک­ها از مواد اشتعال پذیر باشد ایجاد حریف اشکال عمده­ای در مصرف این بلوک­ها به وجود می­آورد که بیشترین خطر آتش سوزی در اجرا یک ساختمان عمدتاً در حین جوشکاری، سیم کشی و یا در نتیجه بی احتیاطی افرادی که در حال کار هستند ایجاد می­شود.

بنابراین طراحان بر آن شدند که برای رفع آن مشکل، این بلوک­ها را در برابر حریق و آتش سوزی و عایق کنند. در این راستا پوشش نسوزی به نام کوتینگ بر روی این بلوک­ها کشیده شد. اغلب کوتینگ­ها ۴ وجه یک بلوک را در بر می­­گیرند: کف بلوک، دو وجهی که هر کدام بر روی یک تیرچه واقع اندو یکی از ابعاد که بین دو تیرچه مجاور واقع شده است. به علت هزینه زیاد همه ابعاد با کوتینگ پوشش نمی­یابند.

بنابراین این ۴ وجه از حریق مصون مانده و خطر تنها متوجه دو وجه دیگر است که اگر یکی از این دو وجه پس از نصب سقف دچار اشتعال شوند، آتش به بیش از دو بلوک مجاور تجاوز نمی­کند و نهایتاً توسط وجهی که با کوتینگ پوشیده شده مهار می­شود. نکته قابل توجه در سوختن بلوک­ها آن است که آنچه در اثر سوختن بلوک­ها باقی می­ماند کربن، گاز دی اکسید کربن و منواکسید کربن می­باشد. از لحاظ گازهای ایجاد شده در اثر حریق مقایسه­ای بین این نوع بلوک­ها با چوب استاندارد صورت گرفته که نتایج آن در جدول (۱) بیان می­شود:

جدول ۱- گازهای ایجاد شده از سوختن چوب استاندارد و بلوک یونولیت

یونولیت
برای آنکه مشکل اشتعال پذیری ای بلوک ها باز هم کاهش یابد، می توان از مواد اولیه نسوز استفاده کرد که در حال حاضر این موارد در ایران تولید نمی شود و از خارج از کشور وارد می گردد. به همین دلیل هزینه زیادی را در بر می گیرد (قیمت این بلوک ها 8/1 برابر لوک هایی است که مواد اولیه آنها قابل اشتعال بوده و در ایران تولید می شوند).
و نیز EPS ها خاصیت جذب آن را ندارند و کاملاً عایق هستند. پس نمی توانند به خوبی با مصالح دیگر پیوند دهند بنابراین یکی از ویژگی های کوتینگ پوششی آن است که باعث ایجاد پیوندی پایدار و همیشگی با کلیه مصالح ساختمانی اجرا شده بر روی سطح آن می شود. لازم به ذکر است که سطح این کوتینگ حتی از بلوک های سیمانی و سفالی نیز برتر است.

۳- مقایسه بلوکهای یونولیتی با سایر بلوک­ها

۳-۱) وزن بلوک­ها

وزن بلوک­های سیمانی بسته به نوع تولیدات کارخانه به طور متوسط بین 168 تا 220 کیلوگرم بر متر مربع است. در صورتی که وزن بلوک­های یونولیت ۴ تا ۵ کیلوگرم بر متر مربع می­باشد. در نتیجه بار مرده سقف و در نتیجه بار نهایی حداقل به میزان ۱۵۰ کیلوگرم بر متر مربع کاهش می­یابد. وزن بلوک­های سفالی نیز مقداری کمتر از بلوک­های سیمانی است ما در مقایسه با بلوک­های یونولیت وزن زیادی دارند.

۳-۲) مقاومت در برابر زلزله

می­دانیم که ساختمان­های صلب در برابر زلزله مقاوم هستند اما هیچگاه نمی­توانیم ساختمانی با صد در صد صلبیت بسازیم و همچنین افزایش صلبیت ساختمان هزینه زیادی را به دنبال خواهد داشت، بنابراین از آنجا که نیروی زلزله با نیروی وزن ساختمان نسبت مستقیم دارد هرچه بلوک ها سبکتر باشند، وزن ساختمان کاهش یافته و مقاومت آن در برابر زلزله افزایش می­یابد، که بلوک­های یونولیت در مقایسه با بلوک­های سفالی و سیمانی در این موردکاراتر هستند.

۳-۳) عایق رطوبتی

بلوک­های سفالی و سیمانی تا حد زیادی در برابر رطوبت عایق هستند یونولیت به علت عدم آب و داشتن ضریب نفوذپذیری اندک در عایق کاری مورد استفاده فراوان دارد (دفتر تدوین و ترویج مقررات ملی ساختمان 1379) بلوک­های یونولیت در آب متورم نمی­شوند و به علت بسته بودن ساختار دانه­ ای یونولیت و وجود پوشش مخصوص، جذب آب در این محصول صفر است و عایق بسیار مناسبی برای رطوبت است.

3-4) عایق صوتی

می­دانیم که هرچه سطح مصالح صاف و صیقلی تر باشد و میزان تراکم مصالح بیشتر باشد و ایجاد هوابندی و مسدود کردن کامل منافذ در بنا امواج صوتی را بیشتر منعکس می­کنند.

میزان عایق بودن بلوک­های سیمانی و سفالی در برابر صوت بسته به نوع این بلوک­ها و تراکم ساختار آن متفاوت است. با توجه به آن که می­توان میزان تراکم مواد در بلوک­های یونولیت را تا حد زیادی افزایش داده و همچنین به مراتب سطح این بلوک­ها صاف­تر از سایر بلوک­ها بوده که در انعکاس صوت تأثیر داشته و همچنین از آنجایی که این بلوک­ها از نظر مشخصات فنی و ابعاد آنها در وضعیت نسبتاً یکسان تر از بلوک­های سیمانی و سفالی هستند و مسدود کردن منافذ و اتصالات از کیفیت بیشتری برخوردار است عایق صوتی مناسب­تری نسبت به سایر بلوک­ها هستند و حتی می­توان با بهبود کیفیت آنها این میزان را به حدود 100٪ نزدیک شود.

۳-۵) ضریب انتقال حرارت

انتقال حرارت از سقف­ هایی با بلوک­های یونولیتی در مقایسه با بلوک­های سیمانی و سفالی به مقدار زیادی کاهش می­یابد که جدول (۲) نمایانگر آن است.

جدول (۲)- مقایسه ضریب انتقال حرارت بلوک سیمانی و بلوک یونولیت

یونول

الف: سقف با جزئیات ۱۰ سانتی متری و بلوک ۴۰ سانتیمتری

ضریب انتقال حرارت

ب: سقف با جزئیات تیرچه ۱۰ سانتی متری و بلوک ۵۰ سانتی متری

ضریب انتقال حرارت

بنا به مقایسه بالا انتقال حرارت از سقف جدید ۷۲ درصد کمتر از سقف تیرچه و بلوک قدیمی است.

3-6) میزان استفاده از مصالح دیگر

یکی از ویژگی­های مهم بلوک­های یونولیتی این است که در اجرای سقف­های ساخته شده با این نوع بلوک در استفاده از مصالح دیگر صرفه جویی می­گردد. مهمترین این صرفه جویی به شرح زیر است:

چون وزن بلوک­های یونولیتی از بلوک­های سفالی و سیمانی کمتر است در نتیجه بار مرده ساختمان و در نهایت بار کلی وارد بر ساختمان کاهش می­یابد، در نتیجه در میزان استفاده در تیرچه­ها، پل­های فلزی، ستون­ها و نهایتاً فندراسیون­ها صرفه جویی می­شود. زیرا به طور مثال به تیرچه هایی با میلگردهایی با سطح مقطع کمتر نیاز داریم.

یکی از موارد دیگر آن است که در بلوک­های سفالی و سیمانی معمولاً شکستگی­ها و درزهای زیادی وجود دارد که در هنگام بتن ریزی، این شکستگی ها و درزها با بتن پر می­شوند ودر نتیجه مصرف بتن افزایش می­یابد اما در بلوک­های یونولیتی چون به ندرت شکستگی اتفاق می­افتد و درزی ندارد، این مقدار از مصرف بتن کاهش می­یابد.

3-7- سرعت اجرا

با توجه به اینکه بلوک­های یونولیت از بلوک­های سیمانی و سفالی سبک ترند وحمل آنها آسانتر است و همچنین به دلیل اینکه طول آنها از طول بلوک های سفالی و سیمانی بیشتر است، کارگران به راحتی و در مدت زمان کمتری می­توانند آنهارا نصب کنند. به طور مثال 100 متر از سقف­های با بلوک سیمانی و سفالی در ۱۲ ساعت اجرا می­شود در حالیکه ۱۰۰ متر از سقف­ های با بلوک­ یونولیتی در ۱ ساعت اجرا می­­گردد که در این مدت زمان قابل توجه است.

3-8- مقایسه هزینه­ ها

قیمت بلوک­های یونولیت از بلوک­های سیمانی و سفالی بیشتر است، اما با توجه به صرف جویی در استفاده از مصالح دیگر که ذکر شد و همچنین با توجه به زمان کمتری که این سقف­ها برای اجرا نیاز دارند. که در نتیجه آن ساعات کار کارگران کاهش می­یابد در مجموع سقف اجرا شده با بلوک یونولیتی در مقایسه با سقف اجرا شده بابلوک سیمانی و سفالی هزینه کمتری نیاز دارد که جدول­های (۳) و (۴) بیانگر آن است.

(لازم به ذکر است که است که سازه مورد مقایسه یک سازه بتنی کاملاً متقارن و پنج طبقه می­باشد که زیربنای هر طبقه 400 متر مربع است)

جدول ۳- قیمت تیرچه بلوک سیمانی با اجرا در سازه بتنی (بدون در نظر گرفتن مصالح مشترک در دو سازه مورد مقایسه مانند تیرچه و …)

یونولیت

جدول ۴- قیمت تیرچه بلوک یونولیت با اجرا در سازه بتنی (بدون در نظر گرفتن مصالح مشترک در دو سازه مورد مقایسه مانند تیرچه و …)

یونولیت

قیمت تمام شده با بلوک سیمانی:                 130707230 ریال

قیمت تمام شده با بلوک یونولیتی:               122786550 ریال

صرفه جویی در هر متر مربع:                             34/3690 ریال

کل صرفه جویی:                                    7920680 ریال

3-9- کیفیت بتن

پس از بتن ریزی بر روی بلوک­ها باید تا مدتی بتن همواره خیس نگاه داشته شود. بلوک­های سیمانی و سفالی مقداری از این آب را جذب می­کنند اما در بلوک­های یونولیت به دلیل آنکه سطح مجاور بلوک­ها با بتن به کوتینگ پوشیده نشده، این آب توسط بلوک­ها جذب نمی­شود و بر روی بتن باقی می­ماند و در نتیجه بتن دیتر خشک شده و کیفیت آن افزایش می­یابد.

۱۰-۳- برش بلوک و زیبایی اجرای کار

برش یونولیتی به سهولت انجام می­پذیرد و می­توان آنها را به راحتی به صورت اشکال گوناگون درآورد. مثلاً در یک بالکن بیضوی شکل، بلوک­های یونولیت را می­توان با یک اره چوب بر به شکل بیضی درآورد و برای ساخت آن بالکن از آنها استفاده ولی اگر بخواهیم از بلوک­های سیمانی یا سفالی استفاده کنیم باید به سختی این بلوک­ها را شکسته و با خرده­های این بلوک­ها بالکن را به شکل بیضی درآورد که هم مشکل است و هم اجرای این بالکن به زیبایی اجرای بالکن یا بلوک یونولیت نیست.

۱۱-۳ مقاومت در برابر حریق و آتش سوزی

شاید عمده­ برتری بلوک­های سیمانی و سفالی بر بلوک­های یونولیتی مقاومت بیشتر آنها در برابر حریق باشد. بلوک­های سیمانی و سفالی به خاطر مواد اولیه خود از مقاومت بسیاری خوبی در برابر آتش سوزی برخوردار هستند و به جز در ساختمان­های خاص که با خطرات آتش سوزی جدی مواجه هستند و نیاز به ۲ ساعت مقاومت­ زمانی و یا بیشتر دارند، در بقیه موارد احتیاج به محاسبه و پیشبینی برای مقابله با حریق ندارند (معاونت فنی دفتر تحقیقات و معیارهای فنی ۱۳۷۰) در مقابل بلوک های یونولیتی به سرعت آتش می­گیرند اما کوتینگ روی آن به نسبت بسیار زیادی از آن را در برابر حریق عایق کرده است که قبلاً به طور کامل ذکر شد.

و نیز طراحان این بلوک­ها این گونه بیان می­دارند که:

«این بلوک­ها در دمای ۴۰۰ درجه سانتیگراد آتش می­گیرند و اگر در یک ساختمان درجه حرارت به ۴۰۰ درجه سانتیگراد برسد. تمام آرماتورهای ستون­های تغییر شکل می­دهند و به اصطلاح کج می­شوند همچنین تمام قسمت­های گچی پودر می­شوند در نتیجه ساختمان از وضع عادی خود خارج می­شود پس دیگر مسأله آتش گرفتن این بلوک­ها اهمیت چندانی ندارد».

همچنین برای جلوگیری از آتش سوزی بر اثر اتصالات برقی، درون این بلوک­ها کانال­های ایجاد می­کنند که سیم­های برق از داخل آنها عبور می­کند و این کانال­ها در باربر هرگونه اتصالات و پیامدهای برقی عایق می­باشند و خطرات اینگونه آتش سوزی­ها را از بین می­برند.

۴- نتایج و بحث

در ایران مواد اولیه­ای که قابل اشتعال نیز می­باشند توسط پتروشیمی تبریز تولید می­شوند و در حال حاضر تنها دو کارخانه مشغول به تولید این بلوک­ها با پوشش نسوز در داخل کشور می­باشند. اکنون درکشورما استفاده از این بلوک­ها به جای بلوک­های سیمانی و سفالی چندان رایج نیست و فقط کم و بیش در شهرهای تهران، کرج، بوشهر، کیش، قشم،گرگان، مشهد، همدان، کرمانشاه و ایلام از آنها استفاده شده است. اما با توجه به مزیت­های فراوانی که برای این نوع بلوک­ها ذکر شد می­توان به عنوان یکی از مصالح خوب در ساختمان سازی از آن­ها استفاده کرد.

متأسفانه گاهی اوقات نیز برخی با تبلیغات منفی علیه یک محصول جدید بدون بیان محاسن آن به بزرگنمایی معایب آن می­پردازند. زمانی که سقف­های تیرچه بلوک نیز تازه رواج پیدا کرده بودند معایب زیادی بر آن مترقب می­دانستند به طوری که جایگزینی آن­ها به جای سقف طاق ضربی دور از ذهن می­نمود ولی اینکه همگان به رجحان و برتری آن ایمان دارند.

در حال حاضر اکثر قریب به یقین اهل فن در برتری بلوک­های سقفی سبک نسبت به بلوک­های سفالی و سیمانی وحدت نظر دارند و دلیل این امر استفاده روز افزون آن می­باشد. برای استفاده بیشتر از این بلوک­ها باید خریداران و استفاده کنندگان از مصالح ساختمانی با این بلوک­ها بیشتر آشنا شوند و همچنین برای بهبود کیفیت این بلوک­ها باید کیفیت مواد اولیه آن­ها را بهبود بخشید. همچنین باید از لحاظ تولید مواد نسوز که واردات آن هزینه زیادی را در بر دارد خودکفا شویم.

۵- نتیجه گیری

با توجه به تمامی موارد ذکر شده می­توان از این بلوک­ها به راحتی در ساختمان­هایی که امکان گسترش آتش سوزی در حد وسیع وجود ندارد مانند ساختمان­های مسکونی واداری، استفاده کنیم. اما برای احتیاط بیشتر در ساختمان­های خاص که به تدابیر شدید در برابر حریق نیاز دارند مانند سیلوها، انبارهای مهمات و علوفه و … شاید استفاده از این بلوک­ها توصیه نشود. باشد تا با رفع هرچه بیشتر تنها نقص این بلوک­ها از مصالحی که همگام با تکنولوژی پیش می­روند استفاده کنیم.

بررسی مقاومت بتن حاوی ضایعات یونولیت ساختمانی و میکروسیلیس

یونولیت

همواره سبکی بتن، همراه مقاومت کم آن تلقی شده است. سبک دانه ­های درشت نقش مهمی را در تغییر مقاومت بتن سبک دانه بازی می­کنند. نزدیک به دو دهه پیش مطالعه برای تولید بتن سبک دانه با مقاومت زیاد به ویژه در پروژه ­های نفتی آغاز شد و توانستند با استفاده از سبک دانه­ های خاص و بکارگیری مصالح و افزودنی­های مرغوب اعم از سیمان، دوده سیلیسی و فوق روان کننده ­ها به مقاومت­های فشاری فراتر از ۲۰ مگاپاسکال دست یابند (۱). حسینی و همکاران طرح اختلاط­های مختلفی با درصدهای مختلفی از نسبت آب به مواد سیمانی و میزان سبکدانه در کل حجم بتن، ساخته و آزمایشات خواص مکانیکی بتن شامل: مقاومت فشاری، مقاومت کششی، مقاومت خمشی و مدول الاستیسیته انجام گردید که نتایج حاکی از دستیابی به مقاومتهای بالای ۵۰ مگاپاسکال با وزن مخصوص خشک بین ۱۶۰۰ تا ۱۸۰۰ کیلوگرم بر متر مکعب می­باشد. غلامی و همکاران تعداد ده طرح اختلاط بتن با ریزدانه و سبک دانه پومیس ساخته شد جهت تعیین مقاومت فشاری هفت چهارده و بیست هشت روز بتن سبک از هر طرح تعداد نه نمونه مکعبی 15Í15 سانتیمتر و برای تعیین مقاومت کششی تعداد سه نمونه استوانه­ای 15Í30 سانتیمتر ساخته شد با توجه به نتایج مشخص شد نمونه ­های با عیار سیمان کم با فوق روان کننده و بدون فوق روان کننده ارزش سازه­ای ندارند در نمونه­ های با عیار سیمان زیاد نمونه­ های با فوق روان کننده و بدون فوق روان کننده ارزش سازه­ ای دارند. غفاری در پژوهشی مشکلات طرح اختلاط بتن سبک و راه­های مقابله با آن و به منظور دسترسی به بتن­ های سبک پر مقاومت با عملکرد بالا، با طرح­های اختلاط متفاوت حاوی میکروسیلیس و انوسیلیس انجام دادو مقاومت فشاری نمونه­ ها در سن­های 7 و 28 و 90 روز همراه با عمل آوری را بررسی کرده است. از مقاومت کسب شده ­ی نمونه ­های مختلف بتن در این پژوهش نتیجه شد که میکروسیلیس و نانوسیلیس در کنار هم همراه با افزودنی­های دیگر مثل لکیا و فوق روان کننده مقاومت بیشتری به بتن می­بخشند.

بررسی ­­های نوشچنو وویتکومب نشان داده است که با اسفاده از سبکدانه ­های سیلیسی منبسط شده (ESA) با مصرف 520 کیلوگرم بر متر مکعب سیمان و میکروسیلیس تا ۲۰ درصد وزن سیمان می­توان به مقاومتی معادل 5/70 مگا پاسکال با وزن مخصوص 1860 کیلوگرم بر متر مکعب دست یافت. بررسی های آتیز و همکاران نشان داده است که با استفاده از دانه ­های بازالت- پومیس، 450 کیلوگرم بر متر مکعب سیمان و ۱۰ درصد وزن سیمان میکروسیلیس بصورت جایگزین،می­توان به مقاومت فشاری8/43 مگا پاسکال و با وزن مخصوص خشک 1820 کیلوگرم بر متر مکعب پس از ۳ ماه دست یافت.تحقیقات روسیگنولو و همکاران نشان دهنده این است که با استفاده از دانه­ های سبک برازیلین می­توان به مقاومت فشاری ۲۸ روزه 6/53 مگاپاسکال با وزن مخصوص خشک 1605 کیلوگرم بر متر مکعب دست یافت. در سال 1973 آقای کوک تحقیقاتی روی بتن­های سبک با مواد EPS به عنوان یک مصالح سبک انجام داده است که می­تواند به عنوان مصالح باربر سازه ­ای در سازه ­ها استفاده شود تحقیقات آقایان جوانیولیو و بینگ چن نشان داده است که بتن سبک ساخته شده با مصالح سبک EPS دارای محدوده وزن مخصوص 800 تا 1800 کیلوگرم بر متر مکعب و محدوده مقاومتی ۱۰ تا ۲۵ مگا پاسکال هستند که برای مصارف سازه ­ای مناسب می­باشد. در این پژوهش هدف این است که با استفاده از پلی استایرن­ های بازیافتی که نوعی مصالح سبک و ضایعات کارخانجات تولید یونولیت ­های ساختمانی می­باشند،بتوان به یک بتن با مقاومت سازه­ای و کاربردی با انجام کلیه آزمایش­های خواص مکانیکی دست یافت.

معرفی و آزمایشات

پژوهش­ های انجام گرفته در نوع سیمان، نشان می­دهد که بتن ­های سبک ساخته­ شده با سیمان نوع ۲ نسبت به سیمان نوع ۱ هم در سنین پایین و هم در سنین بالای دارای مقاومت فشاری بالاتری است و افزایش مقاومت فشاری در حدود ۶مگاپاسکال است. در این تحقیق نیز از سیمان پرتلند تیپ ۲ که دارای وزن مخصوص ۳۱۵۰ کیلوگرم بر متر مکعب و سطح مخصوص به روش بلین 306/0 متر مربع بر گرم می­باشد، استفاده گردیده است. گیرش اولیه این سیمان 175 و گیرش ثانویه آن 230 دقیقه است و دارای مقاومت فشاری ۳ روزه 4/17 مگا پاسکال، ۷ روزه 4/21 مگاپاسکال و 28 روزه 1/34 مگا پاسکال می­باشد که آنالیز شیمیایی آن در جدول ۱ آمده است. میکروسیلیس استفاده شده در این تحقیق محصول شرکت FOSROC بوده و سطح ویژه ذرات آن ۲۰ متر مربع به گرم است که دارای وزن مخصوص ۲۲۰۰ کیلوگرم بر متر مکب می­باشد. حداقل مقدار استاندارد از این افزودنی معدنی در تحقیقات گذشته ۱۰ درصد وزن سیمان و بصورت جایگزین آن می­باشد که به جهت ملاحظات اقتصادی، از این مقدار در طرح اختلاط­ها، بدون حل کردن در آن و به صورت خشک به مخلوط بتن اضافه شده است. پلی استایرن­ ها بازیافتی معمولاً در کارخانجات تولید بلوک­ها و ورق­های یونولیت و یونولیت ­هایی که برای محافظت تولیدات محصولات برقی درون کارتن­های بسته بندی قرار داده می­شوند تهیه شده و پس از تبدیل آنها به دانه­های بسیار ریز مورد استفاده قرار گرفته شده است. وزن مخصوص پلی استایرن بازیافتی مورد استفاده ۹ الی ۱۰ کیلوگرم بر متر مکعب می­باشد که نسبت به سایر مصالح بکار رفته در ساختمان، وزن ناچیزی می­باشد. در شکل­های ۱ و ۲ مراحل تولید این مصالح سبک ضایعاتی نشان داده شده است.

یونولیت

جمع آوری ضایعات یونولیت

یونولیت

دستگاه پودر کردن ضایعات و پلی استایرن بازیافتی

نتیچه گیری :

۱- از پلی استایرن­های بازیافتی حاصل از ضایعات کارخانجات و یونولیت ­ساختمانی می­توان جهت سبک سازی بتن با مقاومت مطلوب استفاده کرد.

۲- بتن­های سبک حاوی پلی استایرن­ های حاصل از ضایعات یونولیت دارای وزن مخصوص ۲۰ تا ۲۵ درصد سبک­تر از بتن­های معمولی می­باشد.

۳- افزایش قابل ملاحظه­ای در حدود ۱۰ مگاپاسکال در نسبت مقاومت خمشی به مقاومت کششی در نمونه­ های حاوی پلی استایرن نسبت به بتن معمولی مشاهده می­شود.

۴- جهت تخمین وزن مخصوص بتن­های سبک سازه­ای حاوی پلی استایرن­ های بازیافتی می­توان از رابطه استفاده کرد.

۵- باتوجه به تأثیر نسبت آب به مصالح سیمانی بر مقاومت فشاری و نیاز به کم کردن این نسبت برای رسیدن به مقاومت های بالاتر،استفاده از فوق روان کننده برای حفظ کارایی بتن لازم می­باشد.

 

سقف تیرچه یونولیت و تیرچه بلوك

یونولیت

معرفی سقف تیرچه یونولیت و تیرچه بلوك

سقف تیرچه بلوك و تیرچه یونولیت سقفهایی هستند که ترکیب تیرچه و بلوك سبک سیمانی یا بلوك سفالی میباشند. این روش یکی از رایج ترین روش های اجرای سقف هاست. میدانیم که کلیه مصالح ساختمانی به جز فولاد تحمل نیروهای کششی را ندارد در این صورت وجود بتن یا هر عضو دیگری علاوه بر اینکه کمکی به تحمل نیروهای وارده نمیکند بلکه بار مرده سقف یا دال را بالا میبرد که برای تحمل آن بهناچار باید از فولاد بیشتری استفاده کنیم بدین ترتیب در سقفهای تیرچه بلوك بتن ناحیه کشش حذف شده است و فقط آن مقدار بتن که باید فولادهای کششی را در خود جای دهد نگهداری میشود (بتن پاشنه تیرچه) حذف بتن کششی در سقفهای تیرچه بلوك که به وسیله o بلوك جایگزین میشود باعث شده این نوع سقفها از لحاظ اقتصادی بسیار مقرون به صرفه باشد و روز به روز بر مصرف آن اضاف شود. خلاصه آنکه سقف تیرچه بلوك عبارتند از تعدادی تیر T شکل که کنار یکدیگر قرار میگیرند. اجزای تشکیل دهنده o سقفهای تیرچه بلوك عبارتند از تیرچه – بلوك –بتن بالا یا درجا که در بالای سقف قرار میگیرد و باعث اتصال تیرچهها میشود که این امر باعث یکپارچه کار کردن اجزا میشود. بتن به کار رفته نیز در قسمت فشاری سقف قرار میگیرد)

ویژگی سیستم سقف تیرچه بلوك

– از نظر اقتصادی نسبتا مقرون به صرفه میباشد.(مخصوصا در دهانه های کوچک)

– به دلیل شمع بندی در حین اجرا این سقف لرزش کمتری نسبت به سقف های کرومیت و کامپوزیت دارد . – تامین نسبی عایق بندی حرارتی(در صورت استفاده از بلوك های پلی ایستایرن)

-وزن نسبتا بالا در صورت استفاده از بلوك سفالی(با صخامت 30 متر حدود kg/m^2 320)

– دارای قابلیت تولید و عرضه گسترده در کشور

– عدم نیاز به نیروی کار ماهر و یا تجهیزات خاص

نکته:امروزه استفاده از بلوك های یونولیت رواج گسترده ای در ساخت سقف ها پیدا کرده است.گرچه استفاده ازین بلوکها،کمک قابل توجهی به عایق بندی حرارتی سقف و کاهش وزن آن میکند ولی لازم است که ضوابط استفاده از آنها در سقف رعایت شود)

یونولیت
سقف تیرچه یونولیت

بلوک های پلی استایرن

یونولیت

بلوک های پلی استایرن

بلوک های پلی استایرن به عنوان مصالح ساختمانی مورد استفاده قرار می گیرند.

بلوک های پلی استایرن در ساخت و ساز به عنوان عایق دائمی در ساختمان ها استفاده می شود.این بلوکها نه تنها برای دیوارهای ساختمان بلکه سقف و حتی کف ها از جهت مصرف انرژی مقرون به صرفه و از جهت عایق مطمئن می باشند.

بلوک های پلی استایرن انباشته می شوند و سپس فرم ها با بتن پر می شوند. ساخت و ساز با این بلوکها بسیار شبیه ساخت و ساز با بلوک های اسباب بازی است.بلوکها برای ساخت یک بنا استفاده می شود. به محض این که بتن در بلوک ها ریخته شود دوام خود را پیدا می کند. قبل از اینکه بتن ریخته شود، میلگرد ها در بلوک های فوم قرار می گیرند. میله های فولادی برای تقویت بنا استفاده می شود. یک روش خاص برای پر کردن بلوک های پلی استایرن برای جلوگیری از سرریز یا گسترش بیش از حد استفاده می شود. هنگامی که بتن فشرده شد، واحدهایی را می توان در نقطه دقیق قرار داد. به همین ترتیب سازه های فوم به عنوان آجر خالی استفاده و سپس با بتن پر می شوند. پلی استایرن پس از آن حذف نمی شود به طوری که مواد تشکیل دهنده به عنوان عایق صدا و همچنین عایق حرارتی عمل می کنند. سیم کشی برق و لوله های لوله کشی می توانند در پلی استایرن قرار گیرند. این قابلیت، تضمین نصب سریعتر لوله های برق و لوله کشی در یک ساختمان است. با استفاده از سیستم بلوک پلی استایرن، یک ساختمان فوق العاده قوی و در عین حال با استحکام بالا میتواند سریعتر از روش معمول آجر و ملات ساخته شود. اتصالات فولادی تقویت انعطاف پذیری بنا را تضمین می کند.

ساخت و ساز با بلوک های پلی استایرن به عنوان پوسته های پر از بتن دارای مزایای متعددی از جمله موارد زیر می باشند:

  • ساختار بسیار قوی
  • ساختمان های تکمیل شده از لحاظ گرما کم مصرف هستند.
  • عایق صدا
  • مواد ایمن آتش، ساختمان های ایمن تری را تضمین می کنند.
  • روش های سازگار با محیط زیست و تمیز.
  • نمایش باد با مقاومت بالا.
  • هجوم حشرات و کپک زدگی ها از بین میروند.
  • مواد بازیافت شده را می توان برای کم کردن اثرات زیست محیطی مورد استفاده قرار داد.
  • روش ساخت و ساز ارزان تر، آن را جایگزین مناسب برای ساختمان های آجری معمول می کند.
  • ریسک نشت را کم می کند.
  • طول عمر طولانی.
  • قابل بازیافت.
  • بهبود شرایط با حداقل نشت هوا.
  • ارزش فروش یک خانه یا ساختمان را افزایش می دهد.
  • در برابر آب و هوای مرطوب، فاسد نمی شود.
  • صرفه جویی در مدیریت ساختمان به لحاظ گرما، جریان هوا و ایمنی آتش سوزی.

از ویژگی های منحصر به فرد بلوک های پلی استایرن، از ساختمان های یک طبقه تا چند طبقه می توان به سرعت ساخت و ارزان تر نسبت به ساختمان های عادی که با آجر و ملات ساخته می شوند، اشاره کرد. بلوک ها می توانند در پروژه های ساختمانی مسکونی، صنعتی و تجاری مورد استفاده قرار گیرند. از آنجا که در این مورد خبری از پوسیدگی نیست، زیرزمین ها را می توان با استفاده از بلوک های پر شده از بتن و میلگرد ساخت.

صرفه جویی در هزینه و زمان، دو مورد مهم از ملاحظات در صنعت ساختمان می باشند. ساخت وساز با سیستم بلوک، صرفه جویی در نیروی کار، زمان اتمام پروژه و روی هم رفته هزینه های ساخت و ساز را ممکن می سازد.

مزایای طولانی مدت صرفه جویی در انرژی نمی تواند بیش از حد باشد. مقررات زیست محیطی در آینده سخت تر خواهد شد و با ساخت بلوک های پلی استایرن، شرکت ها می توانند اطمینان حاصل کنند که ساختمان هایشان شرایط مقررات زیست محیطی برای آلودگی صوتی، صرفه جویی در انرژی و ارزش مصرف مواد مورد استفاده را برآورده می کنند.

سقف سبک پلی استایرن

یونولیت

سقف سبک پلی استایرن

مادفوم به منظور صرفه جويي در مصرف انرژي جهت کاهش هزينه هاي ساخت، سقف سبک با EPS را توليد کرد. با این محصولات می توان سقف های زیبایی را به آسانی ایجاد کرد.

مزایای سقف پلی استایرن(EPS):

  • قابل شستشو
  • وزن سبک
  • تنوع رنگ
  • نصب سریع
  • عایق حرارت و سرما
  • قابل رنگ آمیزی با هزینه کم
  • پایدار در برابر رطوبتو ضد آب
  • قیمت مناسب در مقایسه با سایر سقف ها

قطعات یونولیت بسته بندی

یونولیت

قطعات یونولیت بسته بندی:

در صنایع مختلف امروزه کالاهای مختلف نیاز به بسته بندی قوی و ایمن دارند. بنابراین از پلی استایرن(EPS) به خاطر داشتن مزایایی از قبیل استحکام،وزن سبک،قیمت مقرون به صرفه استفاده می شود.

بلوکهای یونولیت سقفی و دیوارهای ICF

یونولیت

بلوکهای یونولیت سقفی و دیوارهای ICF

امروزه در سقف سازی به منظور سبک تر کردن ساختمان ها به جای بلوک های سیمانی از بلوک های EPS که از مواد پلیمری ساخته شده اند، استفاده می شود.

برخی از مزیتهای بلوکهای EPS:

  • وزن سبک
  • قیمت مقرون به صرفه
  • مقاوم در برابر زلزله
  • کاهش وزن نهایی ساختمان
  • استفاده بهینه از مواد
  • نصب سریع و آسان
  • صرفه جویی در استفاده از آهن،آب و بتن
  • عایق بندی آسان در برابر رطوبت، صدا، گرما و سرما
  • بدون نیاز به محافظت از اشعه و پرتو
  • بدون خطر سقوط مواد
  • امکان تعویض بلوک های EPS با 10 بلوک کاشی
  • گچ کاری آسان بدون نیاز به شبکه.
  • شیارها در بلوک های سقف به شکل ذوزنقه هستند و این موضوع موجب جلوگیری از ترک خوردن گچ می شود؛ چرا که گچ به داخل شیارهای ذوزنقه ایی وارد می شود. همچنین چگالی بلوکهای سقف موجب استحکام بیشتر می شود.