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 ۱۵Í۱۵ سانتیمتر و برای تعیین مقاومت کششی تعداد سه نمونه استوانهای ۱۵Í۳۰ 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 ۷ و ۲۸ و ۹۰ 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 ۵۲۰ کیلوگرم بر متر مکعب سیمان و میکروسیلیس تا ۲۰ درصد وزن سیمان میتوان به مقاومتی معادل ۵/۷۰ مگا پاسکال با وزن مخصوص ۱۸۶۰ کیلوگرم بر متر مکعب دست یافت. بررسی های آتیز و همکاران نشان داده است که با استفاده از دانه های بازالت- پومیس، ۴۵۰ کیلوگرم بر متر مکعب سیمان و ۱۰ درصد وزن سیمان میکروسیلیس بصورت جایگزین،میتوان به مقاومت فشاری۸/۴۳ مگا پاسکال و با وزن مخصوص خشک ۱۸۲۰ 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 ۶/۵۳ مگاپاسکال با وزن مخصوص خشک ۱۶۰۵ کیلوگرم بر متر مکعب دست یافت. در سال ۱۹۷۳ 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 ۸۰۰ تا ۱۸۰۰ 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 ۳۰۶/۰ متر مربع بر گرم میباشد، استفاده گردیده است. گیرش اولیه این سیمان ۱۷۵ و گیرش ثانویه آن ۲۳۰ دقیقه است و دارای مقاومت فشاری ۳ روزه ۴/۱۷ مگا پاسکال، ۷ روزه ۴/۲۱ مگاپاسکال و ۲۸ روزه ۱/۳۴ 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.
جمع آوری ضایعات یونولیت
دستگاه پودر کردن ضایعات و پلی استایرن بازیافتی
نتیچه گیری :
۱- از پلی استایرنهای بازیافتی حاصل از ضایعات کارخانجات و فوم سقفی 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.
