علوم و تکنولوژی محيط زيست ، دوره هفدهم، شماره سه، پاييز 94

تعيين درصد بهينه اختلاط پسماند مقواسازی در تهيه بتن سبک غيرباربر

داريوش يوسفی کبريا 1 *
[email protected] 2سيده فاطمه سيد عليپور
مهدی دهستانی3

تاريخ دريافت: 91/1/12 تاريخ پذيرش:92/99/12

چكيده
مقدمه و هدف: بیشتر صنایع کاغذ و مقواسازي براي دفع پسماندهاي تولیدي خود، صرف نظر از هزینههاي گزاف، از دو روش متداول سوزاندن و دفن در خاکچال استفاده میکنند. ترکیبات خطرناك موجود در این نوع پسماندها، سبب آلودگیهاي محیط زیست و بهخطر افتادن سلامت بشر میشود. بسیاري از مطالعات سالهاي اخیر نشان میدهد که بعضی از ضایعات حاصل از صنایع کاغذ و مقوا میتواند به عنوان مواد اولیه در صنعت ساختمان به کار رود. این تحقیق با هدف تعیین درصد بهینه اختلاط پسماند مقواسازي در تهیه بتن سبک غیر باربر انجام شد.
روش بررسی: در این تحقیق از دو نوع پسماند کارخانه مقواسازي )پسماند نوع1 حاوي مقوا و ماسه و پسماند نوع2 حاوي نایلون، یونولیت و مقوا( که بیشترین حجم پسماندها را تشكیل میدهند استفاده شد. مشخصات فیزیكی و میكروبی پسماندها مطابق ASTM اندازه گیري شد. همچنین ترکیبهاي مختلف شیمیایی پسماندها شامل عناصر مختلف با استفـاده از میكــروسكـوپ الكترونی اندازه گیري شد.
پس از آماده سازي نمونهها، آزمایشهاي مورد نظر براي تعیین درصد بهینه اختلاط پسماند در بتن در سنین 7، 11 و 22 روز انجام شد.
يافتهها: از آنجاییكه pH نمونه بتنهاي تازه حاوي پسماند بزرگتر از 12 میباشد، میتوان مطمئن شد که هـی گونـه مشـكل میكروبـیوجود نخواهد داشت. بهطورکلی استفاده از پسماند در تولید بتن سبب کاهش مقاومت فشاري نمونهها میشود .مقایسـه مقاومـت فشـاريبتنهاي حاوي پسماند نوع1 و نمونه بتنهاي حاوي هر دو نوع پسماند ،نشان میدهد با کاهش میزان پسماند نـوع 2 نسـبت بـه پسـماندنوع1 مقاومت فشاري بتن بهبود مییابد. نتایج حاصل از آزمایش چگالی خشک، نشان دهنده کاهش چگالی نمونههاي بتنی حاوي پسماند با افزایش درصد جایگزینی پسماند در بخش ماسه میباشد .همچنین استفاده از پسماند نوع2 باعث سبکتر شدن نمونههاي بتنی نسبت به نوع1 میشود .مقادیر بهینه درصدهاي جایگزینی پسماند بجاي بخش ماسه بتن براي نمونههاي حاوي پسماند نوع 1 و نـوع 2، بـه ترتیـب77 و 77 و همچنین براي نمونههاي حاوي هر دو نوع پسماند ،14 درصد پسماند نوع 1 و 21 درصد پسماند نوع 2 میباشد.

استادیارگروه مهندسی عمران-محیط زیست، دانشكده فنی مهندسی، دانشگاه صنعتی نوشیروانی بابل )مسوول مكاتبات(.
کارشناس ارشد مهندسی عمران-محیط زیست، دانشكده فنی مهندسی، دانشگاه صنعتی نوشیروانی بابل.
استادیارگروه مهندسی عمران-سازه، دانشكده فنی مهندسی، دانشگاه صنعتی نوشیروانی بابل.

بحث و نتيجهگيری: با توجه به نتایج بهدست آمده، استفاده از پسماند نوع1 در تولید بتن به لحاظ اقتصادي و زیست محیطـی بـهسـبباستفاده از سیمان کمتر رضایتبخشتر میباشد .استفاده از پسماندهاي کارخانههاي مقواسازي در تولیـد بـتن سـبب صـرفههـاي زیسـتمحیطی و اقتصادي) سودآوري و تولید اشتغال ،کاهش هزینههاي انتقال پسماندها به محل دفن، کاهش وزن سازه، استفاده از پسـماند بـهجاي خرید ماسه و کاهش آلودگیهاي زیست محیطی ناشی از سوزاندن و دفن پسماندهـا در خاکچال( میشود.
واژه های کليدی: پسماندهاي صنعتی، کارخانه بازیافتی مقواسازي، بتن سبک غیر باربر ،مقاومت فشاري.

مقدمه
گسترش و توسعه شهرها و ایجاد مراکز جمعیتی در کشورهاي مختلف و افزایش سطح کیفیت زندگی مردم که مصرف هر چه بیشتر انواع فرآورده هاي تولیدي را در پی داشته، تولید حجم انبوهی از زبالهها را در این شهرها نیز به دنبال داشته است. تولید و مصرف انبوه مواد که حاصل انقلاب صنعتی و تكنولوژي جدید می باشد الگو و شیوه زندگی انسانها را دگرگون کرده و علاوه بر افزایش تولید زباله، ترکیب و نوع زبالههاي تولیدي را نیز تغییر داده است و بر حجم انواع پسماندها نیز افزوده است )1(. حجم عظیمی از پسماندهاي سلولزي در سراسر جهان از منابع مختلفی از قبیل کشاورزي، ساختمانها، صنایع چوب ،مبلمان و کاغذ و مقوا تولید میشود )2(. بخشی از این ضایعات براي استفاده مجدد به کارخانههاي بازیافتی انتقال داده شده و سایر آنها سوزانده شده یا در خاکچالها دفن میگردند .فقدان عمومی کنترلهاي مهندسی در اکثر مراکز انتقال و دفن زباله موجود و این واقعیت که بسیاري از مراکز انتقال و دفن زباله در کشور از گذشته به صورت غیر مهندسی راهبري شده و هنوز هم مواد زاید خطرناك و صنعتی نیز در آنها دفن میگردد، پتانسیل انتشار مواد سمی را افزایش میدهد. این انتشار از سه طریق رخ می دهد: 1- حرکت شیرابه به سمت آبهاي زیر زمینی، 2- نفوذ شیرابه به رواناب و آبهاي سطحی و 3- انتشار گازهاي فرار به اتمسفر. در نتیجه غلظتهاي بالاي بسیاري از ترکیبات سمی مراکز انتقال ودفن، به واسطه پتانسیل آنها در آلوده نمودن آب میتواند تهدیدي براي سلامتی انسان باشد)3(.
فرآیند بازیافت زبالههاي سلولزي جهت تولید کاغذ و مقوا، همه ساله در حال افزایش میباشد و آمارهاي مربوطه نیزحاکی از آن است که طی سال هاي 1427 تا 1442 به بیش از دو برابر رسیده است. اگر چه میزان مصرف الیاف بازیافتی در حال افزایش است اما میزان مصرف در تولید محصولات کاغذي داراي محدودیت است و استفاده از صد درصد الیاف بازیافتی براي تولید کاغذ بسیار مشكل خواهد بود)1(. تولید کاغذ و مقوا از مواد بازیافتی نیز ضایعاتی را به همراه دارد که استفاده از آن-ها جهت تولید مجدد کاغذ و مقوا به دلیل پایین بودن کیفیت محصول، جالب توجه نیست. بنابراین به ناچار ضایعات حاصل از کارخانههاي بازیافتی کاغذ و مقوا سوزانده یا به محلهاي دفن زباله انتقال داده میشوند. اما با توجه به ترکیبات خطرناکی که در این نوع پسماندها وجود دارد، خطر آلودگی آبهاي سطحی- زیرزمینی، خاك و هوا را به دنبال خواهد داشت و این مسئله سبب نگرانیهاي زیست محیطی شده است. در چنین موقعیتی امكان استفاده از منابع بازیافتی براي تولید محصولات غیر کاغذي فراهم خواهد شد و گذشته ازآنها مصرف ضایعات کشاورزي که از آنها در تولید کاغذ نمی توان استفاده کرد یا باعث افت کیفیت کاغذ تولیدي می شود نیز می تواند براي مصارف تولیدي غیر کاغذ مورد استفاده قرار گیرد )1(.
از اوایل1417، محققین و موسسین شرکتها به دنبال شناسایی روشهاي مناسب براي مدیریت مواد زائد جامد صنعت کاغذ هستند. این تلاشها در حجم قابــل توجهی از تحقیـق و تجربههاي واقعی به طیف گستردهاي از تكنیکهاي مدیریت مواد زائد جامد منجر شده است. محصـول برخی از این تكنیکها، گونههاي مدیریت مواد زائد جامد بادوام و سازگار با محیط زیست میباشد )7(.
طبق آمار ارائه شده توسط CEPI1 در سال 2771، موارد استفاده از پسماند کاغذ و خمیر کاغذ در سالهاي 1447 تا
2772 مطابق نمودار 2 میباشد)6(.

1- Confederation of European Paper Industry

مطالعات اخیر نشان میدهد که بعضی از ضایعات حاصل از صنایع کاغذ و مقوا میتواند به عنوان مواد اولیه در صنعت ساختمان به کار رود )7(. براي مثال کارمن مارتینز1 و همكارانش )2( به بررسی تولید آجر با استفاده از دو نوع ضایعات حاصل از صنایع کاغذسازي شامل لجن حاصل از تصفیه فاضلاب و پسماند حاصل از تمیز کردن خمیر کاغذ پرداختند، با توجه به نتایج بهدست آمـده افزایش تخلخل نمونهها سبب کاهش مقاومت فشاري )مطابق قوانین( گردید .
موکاهیت سوتكو2 و همكارش)4( به بررسی تولید سرامیک متخلخل از مخلوط پسماند فرایند کاغذ سازي و سه خاك رس مختلف پرداختند و نتایج تناسب سه نوع مختلف رس؛ آلومینیوم سیلیكات، رس با مواد قلیایی و رس نسوز در ساخت آجرهاي نسوز عایق حرارتی با وزن سبک بر پایه آنورتایت را نشان داد. محمد اسماعیل3 و همكارانش) 17( به بررسی ساخت آجر از لجن کاغذ و خاکستر سوخت روغن خرما پرداختند .
اگرچه مقاومت نمونه آجر تهیه شده کمی بیشتر از کمترین مقدار لازم طبق آیین نامه 2772 :2BS 6773 Part )11( بدست آمد، اما چگالی نمونه آجر تهیه شده از لجن کاغذ و خاکستر سوخت روغن خرما1 حدود 1/26 درصد کاهش را

– Carmen Martinez
– Mucahit Sutcu
3- Mohammad Ismail
4 -Paper Sludge-POFA Brick
971

شكل9- کاربرد پسماند کاغذ و خمير کاغذ
نسبت به آجرهاي معمول نشان داد که مسئلهي مهم و قابل توجهی است.
با توجه به اهمیت موضوع و هدف استفاده حداکثر از پسماندها ،در این تحقیق درصدهاي مختلف استفاده از پسماند حاصل از چرخه بازیافت کارخانه مقواسازي در تولید بتن سبک جهت استفاده در پوششهاي غیر باربر مورد بررسی قرار گرفت.

مواد و روشها
مواد
2-9-9- سيمان
سیمان مورد استفاده در این تحقیق، سیمان پرتلند تیـ II )مقاوم به ترکیبات سولفاتی( میباشد که از کارخانه سـیمانمازندران )نكا( تهیه گردید. دانسیتة سیمان مذکور برابر با 17/3 بوده و سایر مشخصـات فیزیكـی و شـیمیایی آن بـه ترتیـب در جدولهاي 1 و2 نشان داده شده است.
971

جدول 9- خواص فيزيكی سيمان نكا تيپ 2
مقدار مشخصه فيزيكی مشخصات فيزيكی سيمان مازندران )نكا(
177 دقیقه زمان گیرش اولیه
127 دقیقه زمان گیرش نهایی
227kg/cm2 مقاومت 3 روزه
347kg/cm2 مقاومت 7 روزه
727kg/cm2 مقاومت 22 روزه

جدول 2- مشخصات شيميايی سيمان پرتلند تيپ 2 نكا
مقدار استاندارد ملی ايران 181 مقدار اجزای سيمان پرتلند
— 61/77 CaO
27> 21/27 SiO2
6< 1/47 Al2O3
6< 3/14 Fe2O3
7< 1/2 MgO
3< 2/71 SO3
— 7/63 K2O
— 7/32 Na2O
3< — L.O.I

2-9-2- آب
در این تحقیق از آب شرب شهرستان بابل بـه عنـوان آباختلاط براي ساخت بتن سبک غیر باربر استفاده گردید.

2-9-1- سنگدانه )شن و ماسه(
مصالح سنگی استفاده شده در بتن شامل مصالح سـنگیدرشت دانه )شن( و مصالح سنگی ریزدانه )ماسه( است. شن بـهعنوان درشت دانه نقش بسیار مهمی در تحمل بارهاي وارده بـربتن دارد. همچنین ماسه به عنـوان ریزدانـه جهـت پـر نمـودنفضاي خالی بین درشتدانهها بكار گرفته میشود. آزمایش دانـهبندي جهت تعیین نحوه توزیع اندازه دانـه هـاي سـنگی بكـار گرفته میشود که از طریق جـدایش بـه کمـک الـک براسـاس211 1ACI و اسـتاندارد 33ASTM2 C صـورت مـی گیـرد
)12(. شن مورد استفاده در ساخت بتن غیرباربر از نوع شكسته با حداکثر اندازه 7/12 میلی متر و چگالی ویژه 62/2 و همچنین ماسة شسته بـا مـدول نرمـی 1/3، چگـالی ویـژه 61/2 و وزن مخصوص تودهاي3kg/m 1177 از معدن رایج واقع در منطقـهگنج افروز تهیه گردید. منحنی دانه بنـدي شـن و ماسـه مـورداستفاده در این تحقیق مطابق شكل 2 میباشد.

American Concrete Institute
American Society for Testing and Materials
971

میزان

عبوري

از

الک

(
درصد
)

میزان

عبوري

از

الک

(

درصد

)

اندازه الک )میلیمتر(
شكل



قیمت: تومان


دیدگاهتان را بنویسید