نقش الیاف فلزی بازیافتی از لاستیک خودرو بر بتن حاوی سنگ‌دانه‌های بازیافتی ناشی از نخاله‌های ساختمانی

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 کارشناسی ارشد دانشکده عمران ومحیط زیست ،دانشگاه تربیت مدرس

2 استاد دانشکده عمران و محیط زیست ،دانشگاه تربیت مدرس

3 استادیار پژوهشکده حمل ونقل وزارت راه، مسکن و شهرسازی

چکیده

محدود بودن منابع و حفظ محیط زیست، لزوم بازیافت مواد و مصالح را اجتناب ناپذیر کرده است.نخاله­های حاصل از ساخت­وساز و تخریب پتانسیل مناسبی برای بازیافت دارند. این مواد معمولاً بدون استفاده در زمین رها شده و یا دفن می­شوند لذا،  بازیافت آن‌ها ضمن حل مشکلات زیست محیطی باعث حفظ منابع طبیعی محدود نیز می­گردد.  نخاله­های ساختمانی را می­توان پس از تفکیک و خرد کردن، سرند کرده و  به‌عنوان سنگدانه در ساخت بتن استفاده کرد. همچنین در صنعت بازیافت ، آنچه پس از بازیافت لاستیک­های فرسوده بجا می­ماند پودر لاستیک و سیم‌های فلزی است. لذا، استفاده از این سیم­های فلزی در بتن علاوه بر رفع مشکل زیست محیطی،  باعث بهبود خصوصیات مکانیکی بتن نیزمی­گردد.در این تحقیق به بررسی نقش الیاف فلزی بازیافتی در بتن حاوی سنگ‌دانه­های بازیافتی پرداخته شده است. درصد جایگزینی این نوع سنگدانه­ها با درشت­دانه­های طبیعی به میزان %0 ، % 50 و % 100  و میزان الیاف به‌کار رفته در طرح اختلاط­ها % 5/0  حجم بتن  می­باشد. نتایج  نشان داد که با افزودن الیاف فلزی  بازیافتی به بتن با سنگدانه­های بازیافتی،کمبود مقاومت  این نوع بتن­ها جبران می گردد.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Role of Recycled Steel Fibers from Tires on Concrete Containing Recycled Aggregate from Building Waste

نویسندگان [English]

  • M. Ahmadi 1
  • A. Hassani 2
  • M. Soleymani 3
1 M.S. Department of Civil Engineering and environment, University Of TarbiatModares
2 Professor, Department of Civil Engineering environment, University Of TarbiatModares
3 Assistant Professor, Institute of Transportation, Ministry of Roads and Urban Development
چکیده [English]

With limited material resources and fragile environment, the need to recycle materials is inevitable. Waste from construction and demolition has good potential for recycling. These materials are usually abandoned or buried in the ground without being efficiently used. Retrieve them, while solving environmental problems will also be conservation for limited natural resources. Construction waste can be separated after crushing, screening, and grading and then can be used as aggregate in concrete construction. In the recycling industry, what will be remained after recycling old tires are rubber powder and steel wires. Therefore, the use of steel wire in the concrete in addition to solving environmental problems, improve the mechanical properties of concrete too.In this study the role of recycled steel fibers in concrete containing recycled aggregates have been investigated.Rates of replacement of this type of aggregate with coarse natural aggregate are: 0%, 50% and 100%. The amount of fibers used in the mix design is 0.5%of concrete volume. The results showed that the addition of steel fibers in concrete with recycled aggregate, low resistance can be recovered.

کلیدواژه‌ها [English]

  • construction waste
  • concrete
  • recycled steel fiber

در تهران روزانه بیش از 42 هزار تن آوار ساختمانی دفع می‌شود]1[. این حجم زیاد آوار تولیدی در تهران و به تبع آن در سایر کلان شهرها پیامدهای زیستی نامطلوبی دارد]2[. یکی از راهکارها در مدیریت مصالح این گونه آوارها،  بازیافت و استفاده مجدد از آن­ها می­باشد. نخاله­ها را می‌توان بعد از جداسازی خرد نموده وبعد از سرند کردن به عنوان سنگدانه در بتن استفاده کرد.

سالانه در جهان حدود 1 میلیارد حلقه لاستیک فرسوده بر محیط زیست تحمیل می­شود که تنها 33%   آن به­طور کامل بازیافت می‌گردد و باقی­مانده آن یا در طبیعت رها شده و یا  سوزانده و دفن می شود که سهم کشورمان در این میان، مصرف سالانه 7 میلیون حلقه معادل 200 هزار تن می باشد]3[. یکی از راهکار­های ارائه شده برای کاهش میزان آلودگی این مواد به محیط زیست، بازیافت و استفاده مجدد از آنهاست.آنچه که پس از بازیافت لاستیک بجا می­ماند معمولاً پودر لاستیک ، سیم­های فلزی و دیگر مواد زائد است. پودر لاستیک مجدداً در صنایع دیگر مانند تولید لاستیک­های نو و یا قیر لاستیکی استفاده می­شود اما باقی‌مانده مواد بازیافتی بدون استفاده در طبیعت رها می­شوند. از سیم­های فلزی موجود در باقی‌مانده بازیافت لاستیک خودرو می‌توان به عنوان الیاف در بتن استفاده کرد، که استفاده از آنها علاوه بررفع مشکل زیست محیطی ، باعث افزایش مقاومت بتن می‌گردد.

استفاده از سنگ­دانه­های بازیافتی  ناشی از تخریب روسازی‌ها به عنوان جای­گزین سنگ‌دانه در بتن از سال 1942 در آمریکا شروع شد]4[. امروزه اکثر حجم نخاله­های ساختمانی در کشورهای صنعتی ترکیبی از بتن است اما، در ایران آمارها نشان می­دهند که بیشتر ساختمان­های ساخته شده در دهه 50 و قبل از آن در دست تخریب است که عمدتاً از نوع بنایی (آجری با سقف طاق ضربی) بوده و به ندرت با اسکلت بتنی می‌باشند]1[.نخاله­های موجود در کشور علاوه بر بتن مواد دیگری همچون آجر ، خرده سنگ و دیگر مواد نیز موجود می‌باشد.

افزایش و کاهش مقاومت بتن با استفاده از سنگدانه­های بازیافتی در گزارش­ها امده است،  به طوری که تغییر در مقاومت این نوع بتن به پارامترهایی همچون مقاومت سنگدانه­های بازیافتی،درصد جای­گزینی سنگدانه­ها، نسبت آب به سیمان و شرایط رطوبتی سنگدانه­های بازیافتی، وابسته است]5[.

 

2- مرور ادبیات

در مطالعه­ای کارنیرو و همکاران در خصوص بررسی جایگزنی مصالح بازیافتی با ترکیب از 55% ملات، 20% بتن و 25% آجر پرداختند. بتن با 25% سنگدانه­ای بازیافتی مقاومت بیشتری نسبت به بتن با سنگدانه­های طبیعی دارد. علت افزایش مقاومت بتن با این سنگدانه­ها تغییر در خرابی بتن (شکست سنگدانه­ها) به­علت چسبندگی  بهتر سنگدانه­های بازیافتی با خمیر سیمان می‌باشد]5[.مطالعات دبایب وکنای  بررسی جایگزینی خرده آجر به عنوان سنگدانه در بتن است. کاهش مقاومت فشاری بتن با جایگزینی خرده آجر به عنوان درشت­دانه، ریزدانه و هر دو به ترتیب 35 %، 30 %و 40 %در نظر گرفته شده است]6[.  وجیحو همکاران به بررسی درشت­دانه­ای بازیافتی بجای سنگدانه­های طبیعی پرداختند. میزان کاهش مقاومت فشاری بتن حاوی25 % ، 50%، 75 %و100سنگدانه­های بازیافتی به ترتیب 4 %، 12%، 22% و 27 %گزارش شده است . نتایج نشان داد که  درصد بهینه درشت‌دانه­های بازیافتی بین 25 تا 50 درصد می­باشد]7[. زیائو و همکاران به مطالعه­ی استفاده از درشت­دانه­های بازیافتی به میزان 30 %تا 100  %پرداختند و نتایج نشان داد که تا30  %جایگزینی این‌گونه مصالح کاهش مقاومت فشاری بتن ناچیز می­باشد]8[.

چوی و یان نشان دادند که استفاده همزمان از درشت­دانه و ریزدانه­ بازیافتی باعث افزایش مقاومت فشاری بتن می­شود. دلیل این افزایش مقاومت به چسبندگی بالاتردرشت­دانه­های بازیافتی و خمیر سیمان نسبت دادهشده است. افزایش چسبندگی بین سنگدانه­های بازیافتی و خمیر سیمان بعلت تیز­گوشه گی سنگدانه­ها و ملات چسبیده قدیمی به سطح سنگدانه­ها می­باشد. سطح زبر وناصاف سنگ‌دانه­ها باعث نفوذ خمیر سیمان به حفرات درشت­دانه­های بازیافتی می­شود که باعث گیرش بهتر خمیر سیمان و سنگ‌دانه می­شود]9[.

به طور کلی  سنگدانه­های بازیافتی مقاومت کمتری نسبت به سنگدانه­های طبیعی دارند و به­علت جذب آب بیشتر، بتن حاوی این­گونه سنگ‌دانه­ها مقاومت کمتری نسبت به بتن معمولی دارند. راهکارهای گوناگونی برای جبران این کاهش مقاومت پیشنهاد شده است.  افزودن خاکستر بادی ، میکروسیلیس، افزایش مقدار سیمان و استفاده از انواع الیاف ازجمله آن­ها می­باشد.

پراساد و همکارنش از خرده نخاله های ساختمانی و خرده بتن به عنوان سنگدانه های بازیافتی به میزان 50 %و 100 %و  همچنین از الیاف شیشه­ای و پلی پروییلن در بتن استفاده کردند. نتایج نشان داد که با افزایش سنگدانه­های بازیافتی مقاومت بتن کاهش می‌یابد اما با افزودن الیاف کاهش مقاومت جبران می­شود. همچنین الیاف شیشه ای نسبت به الیاف پلی پروپیلن عملکرد بهتری از خود نشان داده­اند]10[. در مطالعۀ دیگری ویتلاکیلاوا از نخاله‌های ساختمانی و خرده  بتن به­صورت جداگانه به عنوان سنگدانه های بازیافتی به میزان 100  %به‌همراه الیاف پلی پروپیلن استفاده کرد.  بر طبق گزارش ایشان سنگدانه های بازیافتی از خرده نخاله های ساختمانی نسبت به خرده بتن عملکرد بهتری از خود نشان داده اند]11[. آوچات و کانه از خرده بتن بهمراه الیاف فولادی و پلیمری در بتن استفاده کردند. بررسی­ها نشان داد  با افزایش الیاف در بتن با سنگدانه های بازیافتی مقاومت­های فشاری و خمشی افزایش می­یابد]12[. در مطالعه ی دیگری صدرممتازی و همکارانش از خرده بتن به میزان 25 %، 50 %، 75‌% و 100 % به‌همراه الیاف پلی پروپیلن در بتن استفاده کردند طبق گزارش ایشان با افزایش سنگدانه های بازیافتی مقاومت فشاری بتن کاهش می­یابد. همچنین با افزایش الیاف، مقاومت فشاری بتن به میزان ناچیزی کاهش می­یابد]13[. در مطالعه­ای که توسط جاگانادها رائو و همکاران بر روی الیاف شیشه ای در بتن با سنگدانه های بازیافتی انجام شد نتایج نشان داد که با افزایش الیاف تا % 03/0  حجم بتن مقاومت­های فشاری، کششی و خمشی افزایش می­باید]14[.

 

3- روش تحقیق

در این پژوهش سنگدانه­های بازیافتی به میزان 0 %، 50 % و 100‌% جایگزین درشت دانه­های طبیعی و همچنین از سیم­های فلزی بازیافتی از لاستیک خودروهای فرسوده به عنوان الیاف با درصد حجمی5/0 % استفاده شده است وبه منظور بررسی اثر  سنگدانه­ها بر مقاومت بتن از دانه­بندی یکسان برای مصالح طبیعی و بازیافتی استفاده شده است. پس از ساخت بتن و عمل آوری بعد از 28 روز، آزمون­های مقاومت فشاری، مقاومت کششی غیر مستقیم و مقاومت خمشی بر روی نمونه­ها انجام گرفت

 

4- مصالح مصرفی

4-1- سنگدانه­های طبیعی

سنگدانه­های طبیعی استفاده شده در این تحقیق از نوع رودخانه­ای سیلیسی می­باشد که از معادن اطراف شهر تهران تهیه شده است. مشخصات فیزیکی سنگدانه­ها ی مصرفی در جدول1 نشان داده شده است. در شکل ­های1و 2  دانه­بندی و محدوده مربوط به دانه­بندی شماره 2 نشریه 101 نشان داده شده است. همانطورکه نمودار‌ها نشان می­دهد دانه بندی مصالح طبیعی مذکور در محدوده­ی استاندارد قرار دارد.

 

4-2-  سنگدانه­های بازیافتی

سنگدانه های بازیافتی مورد استفاده فقط درشت­دانه  بوده که ترکیبی از 2/43 %خرده بتن، 6/28 %خرده سنگ­های ساختمانی، 2/14 % خرده سرامیک و0/14 % خرده آجر می­باشد. دانه­بندی این نوع سنگ‌دانه­ها مشابه با درشت­دانه­های  طبیعی می­باشد. همچنین مشخصات فیزیکی این نوع سنگدانه­ها در جدول 2 نشان داده شده است.

 

 4-3- سیمان

سیمان استفاده شده در این مطالعه از نوع پرتلند تیپ 2، تولید کارخانه آبیک، با توده ویژه­یgr/cm 11/3  و سطح ویژۀ gr/cm2 3027 است. در جدول 2 مشخصات شیمیایی این سیمان نشان داده شده است.

 

 4-4 -  الیاف

 الیاف فلزی  بهمراه دیگر مواد بازیافتی همچون  ذرات لاستیک خودرو از یک کارگاه واقع در ساوه تهیه شده و سپس الیاف با قظر 1 میلی‌متر از سایر مواد زائد تفکیک شده است. یکی از ویژگی­های مهم الیاف که تاثیر به سزایی در افزایش مقاومت بتن دارد، نسبت ظاهری یا نسبت طول به قطر آن است. معمولا نسبت ظاهری برای الیاف 30 تا 150 می­باشد]5[.به منظور بررسی تاثیر الیاف فولادی بازیافتی بر روی خواص مکانیکی بتن در طرح اختلاط­ها از الیاف فولادی با قطر 1 میلیمتر و با طول بین30 تا 70 میلیمترکه معادل با نسبت ظاهری30 تا 70 می­باشد، استفاده شده است. خصوصیات الیاف فلزی بازیافتی در جدول 3  نشان داده شده است.

 

 5- طرح اختلاط

طرح اختلاط استفاده شده در این تحقیق براساس ACI211.1-91 و به روش حجمی و با در نظر گرفتن مقاومت فشاری استوانه­ای  MPa 30 می­باشد. نتایج طرح اختلاط در  جدول4 آمده است. همچنین در جدول5 مقادیر مختلف  مصالح در واحد حجم بتن برای نمونه­های مختلف نشان داده شده است. در این تحقیق برای بررسی اثر سنگدانه­های بازیافتی و الیاف مقدار نسبت آب به سیمان ثابت نگه داشته  شده است.درشت­دانه­ های بازیافتی و طبیعی قبل از اختلاط به مدت 24 ساعت در آب غوطه ور شده­اند و فاقد هرگونه مواد نامطلوب می­باشند. همچنین این سنگدانه­ها قبل از اختلاط به حالت اشباع با سطح خشک رسیده اند بنابراین سنگدانه­های بازیافتی مخصوصاً خرده آجر هیچ مقدار از آب محاسبه شده در طرح اختلاط را جذب خود نمی­کنند. همچنین ریزدانه­های مصرفی چون در حالت خشک به مخلوط اضافه گردیده مقدار آب مورد نیاز برای رسیدن به حالت اشباع با سطح خشک به آب مورد نیاز برای اختلاط اضافه گردید.

 

6- روش­های آزمایش

بعد از اختلاط مصالح، آزمون روانی بتن توسط دستگاه اسلامپ طبق استاندارد ASTM C143 صورت گرفت. همچنین بعد از بتن­ریزی و عمل­آوری به مدت 28 روز، نمونه ها برای تعیین مقاومت­های فشاری، کششی غیر مستقیم و خمشی مورد آزمایش قرار گرفتند. آزمایش مقاومت فشاری بر روی نمونه­های مکعبی با ابعاد 150×150×150 میلیمتر و براساس  استاندارد  BS 1881-116  انجام گرفت. همچنین آزمایش مقاومت کششی غیر مستقیم بر روی نمونه­های استوانه­ای  با ابعاد 300×150  میلیمتر طبق استاندارد  ASTM C496-96  انجام گرفت. نمونه­های تیری شکل  با ابعاد 500×100×100 میلیمتر تحت آزمون خمشی 4 نقطه­ای براساس استاندارد ASTM C1018 انجام گردید.

7- نتایج وبحث

7-1- آزمایش مقاومت فشاری

نتایج آزمون مقاومت فشاری بر روی نمونه­های مکعبی در شکل 3 آمده است.با توجه به شکل مذکور مشاهده می­شود که با افزایش مصالح بازیافتی مقاومت فشاری بتن کاهش می­یابد. میانگین مقاومت فشاری در نمونه شاهد (بدون الیاف و مصالح بازیافتی)MPa 1/37 می­باشد.  با جایگزینی 50  % و100 % مصالح بازیافتی با درشت­دانه­های طبیعی مقاومت فشاری به ترتیب به MPa 9/34 و MPa 5 /33می­رسد . بنابراین مقاومت فشاری در هر دو نمونه نسبت به بتن شاهد بترتیب1/94%  و 4/90 % می­باشد.ا ین کاهش مقاومت با نتایجآقایان دبایب وکنای مطابقت دارد .طبق گزارش ایشان کاهش مقاومت فشاری بتن در سن 28 روز با جایگزینی درشت­دانه، ریزدانه و هر دو به ترتیب 35% ، 30% و 40% می­باشد]6[.این مقدار کاهش مشاهدهشده در مقاومت فشاری به علت مقاومت کم سنگدانه­های بازیافتی، مخصوصاً سرامیک و آجر نسبت به مصالح طبیعی می­باشد.مطابق با شکل3   با افزودن الیاف به میزان 5/0%  در بتن با 0%، 50 % و100‌% سنگ‌دانه‌های بازیافتی باعث می­شود که مقاومت فشاری بتن نسبت به حالت بدون الیاف  به ترتیب به میزان 2/3 % ، 3/10 % و9/3 % افزایش ­بابد. عامل اصلی بر مقاومت فشاری بتن مقاومت سنگ‌دانه‌ها،خمیر سیمان و اتصال بین این دو ناحیه می­باشد و افزودن الیاف در صورتی که نمونه­ها به خوبی متراکم شده باشند تاثیر اندکی بر بهبود مقاومت فشاری دارد.

 

7-2- مقاومت کششی غیر مستقیم

نتایج آزمون مقاومت کششی غیر مستقیم در شکل 4 آمده است.میانگین مقاومت کششی غیر مستقیم در نمونه شاهدMPa 29/3 می­باشد با جایگزینی50  % و100%  از مصالح بازیافتی با درشت­دانه­های طبیعی مقاومت کششی غیر مستقیم به ترتیب به MPa 04/3 و MPa 88/2 می­رسد. همانند مقاومت فشاری، افزودن سنگدانه های بازیافتی باعث کاهش مقاومت کششی غیر مستقیم می­­شود. این نتایج با نتایج دیگر محققان مطابقت دارد.  طبق گزارش وجیح و همکاران کاهش مقاومت کششی بتن با 50 و 100 % درشت­دانه­های بازیافتی به ترتیب 14% و 23% می‌باشد]7[.

همانطور که شکل 4نشان می­دهد با افزودن الیاف به میزان 5/0‌% در بتن با 0 %، 50  % و 100 % سنگ‌دانه­ های بازیافتی باعث می‌شود که مقاومت کششی بتن نسبت به حالت بدون الیاف  به ترتیب به میزان 4/0 %،  3%، 6/28%  و 2/30%  افزایش می‌یابد. افزودن الیاف فلزی به بتن  باعث کاهش رشد ترک­های بزرگ  بعلت اتصال ترک­ها توسط الیاف می­شود که خود باعث افزایش مقاومت بتن می­گردد]5[.

 

7-3- مقاومت خمشی

در شکل 5 میانگین مقاومت خمشی نمونه­ها با درصدهای مختلف سنگدانه­های بازیافتی بهمراه 0% و 5/0 % الیاف آمده است. میانگین مقاومت خمشی در نمونه شاهد MPa 05/3 می­باشد با جایگزینی 50 % و100% از درشت­دانه­های طبیعی با مصالح بازیافتی مقاومت خمشی به ترتیب به MPa 42/3 و MPa 51/3 می­رسد . بنابراین مقاومت خمشی بتن با %50% و %100 مصالح بازیافتی  نسبت به بتن شاهد %0/122  و %0/115می­باشد که  نشان می­دهد مقاومت خمشی بتن با درصدهای مختلف سنگدانه­های  بیش­تر از بتن با سنگدانه­های طبیعی می­باشد . عاملی که می­­تواند توجیهی بر این ادعا باشد  چسبندگی بهتر مصالح بازیافتی با خمیر سیمان نسبت به مصالح طبیعی می­باشد.مصالح طبیعی از شن رودخانه­ای با سطح صاف و گردگوشه می­باشد اما مصالح بازیافتی مصالحی شکسته شده و تیز گوشه با سطوح ناصاف می‌باشد افزایش چسبندگی بین سنگدانه­های بازیافتی و خمیر سیمان بعلت تیز­گوشگی این سنگدانه­ها و ملات چسبیده قدیمی سطح سنگ‌دانه­ها می­باشد. سطح زبر وناصاف سنگ‌دانه­ها باعث نفوذ خمیر سیمان به حفرات درشت­دانه­های بازیافتی می­شود و درگیری بهتری بین خمیر سیمان و سنگ‌دانه­ها بوجود می‌آید]5[.شکل­های 6 تا 8 سطح شکست نمونه­های بتنی با درصدهای مختلف سنگدانه­های بازیافتی را نشان می­دهد. شکل 6 مربوط به نمونۀ بتنی با 0% مصالح بازیافتی می­باشد که نشان می‌دهد در بعضی از قسمت­ها شکستگی بتن از وسط سنگ‌دانه­ها و در  بعضی از قسمت­ها از محل اتصال خمیر سیمان وسنگ‌دانه می‌باشد اما  با افزایش سنگ‌دانه­های بازیافتی  درصد شکستگی از وسط سنگ‌دانه­ها افزایش می­یابد به طوری که در نمونه بتنی با 100 % مصالح بازیافتی (شکل 8) محل شکستگی تماماً از وسط سنگ‌دانه ها عبور کرده است.مطابق با شکل 5 با افزودن 5/0 % الیاف فلزی بازیافتی به نمونه شاهد ، مقاومت خمشی به Mpa91/3  می­رسد که این مقدار الیاف باعث بهبود مقاومت خمشی به میزان 2/28 % می­شود. همچنین افزودن این مقدار الیاف به نمونه های با 50 % و 100 % سنگ‌دانه بازیافتی باعث افزایش مقاومت خمشی به ترتیب به میزان 0/14 % و 1/9 % می­شود . مقاومت خمشی در نمونه­های حاوی الیاف به درصد جایگزینی سنگ‌دانه های بازیافتی وابسته نیست به طوری که در نمونه­های حاوی درصدهای مختلف سنگ‌دانه های بازیافتی مقاومت خمشی تقریباً  Mpa9/3  می­باشد.

جدول 1- مشخصات فیزیکی سنگ‌دانه­های طبیعی و بازیافتی

مشخصات سنگ‌دانه‌ها

استاندارد مربوطه

نوع سنگ‌دانه­ها

درشت‌دانه طبیعی

درشت‌دانه بازیافتی

ریزدانه طبیعی

حداکثر اندازه­ی اسمی(mm)

ASTM C136

19

19

38/2

وزن مخصوص بالک(Kg/m3)

ASTM C127

2610

2580

2600

درصد جذب آّب در حالت اشباع با سطح خشک

ASTM C127

25/1

25/6

1/2

مدول نرمی

ASTM C136

-         

-         

03/3

 

 

شکل1- منحنی دانه‌بندی درشت‌دانه­های طبیعی و بازیافتی

 

شکل2- منحنی دانه بندی ریزدانه مصرفی

جدول2- ترکیبات شیمیایی سیمان پرتلند تیپ 2

SiO2

CaO

Al2O3

Fe2O3

MgO

SO3

21

64

4/5

9/3

4/3

3/2

 

جدول 3- مشخصات الیاف فلزی بازیافتی از لاستیک خودرو

مقاومت نهایی گسیختگی (kg/cm2)

مدول الاستیسیته (kg/cm2)

وزن مخصوص (kg/m3)

درصد افزایش طول هنگام پارگی

قطر الیاف

(mm)

20000-18000

106͓2

7800

10

1

جدول4- طرح اختلاطبکاررفته در تحقیق

مشخصات بتن

مقدار

مقاومت فشاری استوانه استاندارد ( ) (kg/cm2)

300

عیار سیمان(kg/m3)

352

w/c

54/0

مقدار شن مصرفی (kg/m3)

970

مقدار ماسه مصرفی (kg/m3)

831

مقدار الیاف بازیافتی (kg/m3)

39

جدول5- مقادیر مختلف مصالح در واحد حجم بتن

نام طرح اختلاط

سیمان

(kg)

ریزدانه

(kg)

درشت­دانه طبیعی

(kg)

درشت­دانه بازیافتی

(kg)

آب

(lits)

الیاف بازیافتی

(kg)

R0F0

352

831

970

0

190

0

R50F0

352

831

485

485

190

0

R100F0

352

831

0

970

190

0

R0F0/5

352

831

970

0

190

39

R50F0/5

352

831

485

485

190

39

R100F0/5

352

831

0

970

190

39

 

 

شکل 3- مقاومت فشاری بر حسب درصدهای مختلف سنگدانه بازیافتی و الیاف

شکل 4- مقاومت کششی غیر مستقیم بر حسب درصدهای مختلف سنگدانه بازیافتی و الیاف

 

شکل 5- مقاومت خمشی بر حسب درصدهای مختلف سنگدانه بازیافتی و الیاف

 

 

شکل 6-سطح شکست نمونۀ بتنی با %0 سنگ‌دانه­های بازیافتی

 

 

شکل 7- سطح شکست  نمونه­ی بتنی با 50 %سنگ‌دانه­های بازیافتی

 

 

شکل 8- سطح شکست نمونۀ بتنی با 100% سنگ‌دانه­های بازیافتی

 

8- نتیجه گیری

مخلوط­های حاوی بتن با سنگ‌دانه­های بازیافتی رفتار متفاوتی در مقاومت­های فشاری، کششی غیر مستقیم و خمشی از خود نشان می­دهد به طوری که با افزایش درصد جای­گزینی مصالح بازیافتی مقاومت­های فشاری و کششی غیر مستقیم کاهش ، اما مقاومت خمشی افزایش می­یابد.تغییرات مقاومت بتن با سنگدانه‌های بازیافتی نسبت به سنگ‌دانه­های طبیعی به میزانی اندکی است واین به علت خلل و فرج و همچنین شکستگی سنگ‌دانه­های بازیافتی می­باشد که این خلل و فرج باعث نفوذ خمیر سیمان به درون حفرات شده و درگیری بهتری خمیر سیمان با سنگ‌دانه­ها به­وجود می­آید لذا، کاهش مقاومت این­گونه سنگ‌دانه­ها مخصوصاً آجر و سرامیک را جبران می­کند. افزودن الیاف بازیافتی به میزان 5/0 % حجم بتن باعث افزایش خواص مکانیکی بتن می­شود اما این مقدار افزایش در مقاومت­های کششی غیرمستقیم و خمشی بسیار بیش­تر از مقاومت فشاری می‌باشد.به طور کلی می­توان عنوان کرد که با افزودن الیاف به بتن با سنگ‌دانه­های بازیافتی کاهش مقاومت بتن به دلیل مقاومت پایین این­گونه سنگ‌دانه­ها را می­توان جبران کرد.

 

9- مراجع

]1[. ماجدی م ح، تابش ح، "مطالعات مقدماتی بازیافت آوارهای ساختمانی (ایستگاه آبعلی)"  .مرکز تحقیقات راه مسکن وشهرسازی، 1386.

]2[. ماجدی م ح،  مدنی ه، "مروری بر مدیریت آوارهای ساختمانی"، مرکز تحقیقات راه مسکن وشهرسازی، 1391.

]3[. صمدیان م، "گزارش بازیافت لاستیک"، وزارت صنایع و معادن، معاونت امور تولید، 1385.

[4].M.N. James, W. Choi, T. Abu-Lebdeh, "use of recycledaggregate and fly ash in concrete pavement", American Journal of Engineering and Applied Sciences, Vol. 2 , No. 4, pp.201-208, 2011.

[5].C.A. Carneiro, P.R.L. Lima, M.B. Leite, R.D.T. Filho, “Compressive stress–strain behavior of steel fiber reinforced-recycled aggregate concrete”, Cement and Concrete Composites, Vol. 46, pp. 886-893, 2008. 2014.

[6].F. Debieb, S. Kenai, “The use of coarse and fine crushed bricks as aggregate in concrete”, Counstruction and Building Material, Vol. 22, pp. 886-893, 2008.

[7].A.M. Wagih, H.Z. El-Karmoty, M. Ebid, S.H. Okba, “Recycled construction and demolition concrete waste as aggregate for structural concrete”, Housing and Building National Research Center, Vol. 9, pp. 193-200, 2013.

 [8].J. Xiao, J. Li, J. Sun, X. Hao, “Study on compressive strength of recycled aggregate concrete”,  Journal of Tongji University, pp. 1558–61, 2004.

[9]. W.C. Choi, H.D. Yun, “Compressive behavior of reinforced concrete columns with recycled aggregate under uniaxial loading”, Engineering Structure, Vol. 41, pp. 285–293, 2012.

[10].M.L.V. Prasad, R. Kumar, “Mechanical Propertis of fiber Reinforced Concretes Produced from Building Demolished Waste”, Environmental Researh And Development, Vol. 2 No. 2, pp.180-187,2007.

[11].V. Vytlacilova, “Behaviour of the Sustainable Fiber Reinforced Concrete with Recycled Aggregate after Loading”, Mathematical Methods and Techniques in Engineering and Environmental Science, Vol. 2 No. 2, pp.299-304, 2010.

[12]. G.D. Awchat, N.M. Kanhe, “Experimental Studies on Polymer Modified Steel Fibre Reinforced Recycled AggregateConcrete”, International Journal of Application or Innovation in Engineering & Management, Vol. 2, pp. 126-134, 2013.

]13[.صدرممتازی ع، طهمورثی م ه، نصرتی ح، "ارزیابی خصوصیات بتن الیافی حاوی سنگ‌دانه­های بازیافتی بتنی با استفاده از روش­های غیر مخرب"، مجله تحقیقات بتن، سال ششم ،شماره اول،1393.

[14]. K. Jagannadha Rao, T. Ahmed Khan, “Suitabiltiy of Glass Fibers in High Strenght Recycled Aggregate Concrete-an Experimental Investigation”, Civil Engineering(Building and Housing), Vol .10, No.6, pp .681-689, 2009.