استفاده از خرده شیشه در بتن- مزایا و ویژگی های آن
بتن، متداولترین ماده مورد استفاده در بخش ساخت‌وساز محسوب می‌شود. مصرف سالانه سیمان در جهان که جزء اصلی کامپوزیت بتن است به حدود چهار میلیارد تن میرسد. فرآیند تولید سیمان، دیاکسیدکربن زیادی در هوا منتشر می‌کند. محققان دریافته‌اند که با مخلوط‌کردن ضایعات شیشه مانند خرده شیشه در بتن به عنوان افزودنی بتن می‌توان محصولی قوی‌تر، بادوام‌تر و مقاوم‌تر تولید کرد. علاوه بر این، استفاده از شیشه انتشار دیاکسیدکربن را کاهش خواهد داد.
کدام ویژگی شیشه، آن را به گزینه خوبی برای استفاده در بتن تبدیل می‌کند؟
شیشه ضایعاتی را بر اساس ترکیبات شیمیایی آن‌ها می‌توان به سه نوع شیشه آهکی، شیشه بوروسیلیکات و شیشه سربی طبقهبندی کرد. شیشه های آهکی که معمولا برای ساختن بطریهای نوشیدنی به کار میروند، بیشترین ضایعات شیشه را تشکیل می‌دهند. با نگاهی بر ترکیبات شیشه می‌توان دید که عنصر اصلی موجود در آن SiO2 (جزء فعال اصلی در واکنش پوزولانی) است. همین امر شیشه را به گزینه خوبی برای استفاده در بتن تبدیل می‌کند.
خرده شیشه در بتن را به چه اشکالی می‌توان به بتن اضافه کرد؟
ظروف شیشه‌ای از خاک سیلیکا، خاکستر سودا و سنگ‌آهک تشکیل شده‌اند. خاک سیلیکا جزء اصلی شیشه و همچنین منبع سیلیس آن محسوب می‌شود. به شکل کلی از شیشه در بتن به دو صورت می‌توان استفاده کرد:
1. استفاده از شیشه بصورت پودری به‌عنوان پوزولان
مواد سیمانی مانند پوزولانها به مخلوط بتن اضافه میشوند تا خواص مکانیکی و دوام آن‌ها افزایش یابد. اگر شیشه به‌صورت پودر در بیاید، به یکی از پوزولانهای طبیعی تبدیل خواهد شد که خواص بتن تازه و سخت‌شده را بهبود میبخشد. اندازه ذرات شیشه نقش مهمی در عملکرد پوزولانی پودر شیشه ایفا می‌کند. بتن حاوی ذرات شیشه ریزتر، عملکرد مکانیکی و دوام بهتری نسبت به بتن حاوی ذرات درشت‌تر نشان می‌دهد.
2. استفاده از سنگ‌دانه‌های شیشه‌ای در بتن
علاوه بر پودر، می‌توان از شیشههای باطله به‌عنوان سنگ‌دانه در بتن استفاده کرد. این سنگ‌دانه‌های شیشه‌ای ممکن است به شکل ریز یا درشت باشند. سنگ‌دانه‌ها تقریبا ۷۰ درصد ترکیب بتن را تشکیل می‌دهند، به همین دلیل استفاده از سنگ‌دانه‌های شیشه در بتن می‌تواند به کاهش ضایعات شیشه منجر شود. همچنین انرژی و زمان لازم را برای آسیاب‌کردن ذرات شیشه به پودر کاهش خواهد داد.
ژل ASR چیست و چگونه به وجود میآید؟
زمانی که از شیشه به‌عنوان سنگ‌دانه در بتن استفاده شود واکنشی با نام ASR اتفاق میافتد. در این واکنش عناصر قلیایی سیمان پرتلند و عناصر سیلیکا سنگ‌دانه‌های شیشه، ژل ASR را تولید می‌کنند. در صورت وجود رطوبت، ژل ASR منبسط می‌شود و باعث تخریب شدن بتن خواهد شد.
بتن حاوی شیشه سبزرنگ، به‌دلیل وجود کروم، کمتر در معرض تخریب قرار میگیرد. همچنین دوده سیلیس، سرباره و متا کائولین می‌تواند مشکل ASR را در بتن حاوی ضایعات شیشه‌ای کاهش دهد.
استفاده شیشه در بتن چه تأثیری بر خواص آن میگذارد؟
ضایعات شیشه را می‌توان به‌عنوان جایگزین سیمان یا به‌عنوان ماده پرکننده (سنگ‌دانه) در تولید بتن سیمانی استفاده کرد. با این حال، نتایج به‌اندازه ذرات ضایعات شیشه، نرخ جایگزینی و ترکیب شیمیایی بستگی دارد. این موارد باید در طول طراحی مخلوط در نظر گرفته شوند. در ادامه به بررسی تغییر خواص بتن تازه بعد از اضافه کردن شیشه می‌پردازیم:
کارپذیری بتن
کارپذیری بتن یک اصطلاح گسترده است که مهندسین از آن استفاده می‌کنند. این عبارت توصیف می‌کند که بتن تازه را چقدر می‌توان به‌راحتی مخلوط، در محل ریخته و پرداخت کرد. در عین حال همه این فعالیتها باید با حفظ یکنواختی صورت بگیرد. مطالعات نشان داده است که کارپذیری بتن با شیشه، به‌صورت پوزولان یا سنگ‌دانه‌های ریز افزایش می‌یابد.
این امر شاید به این دلیل باشد که ضایعات شیشه به یک پرکننده میکرو تبدیل میشوند. به این شکل فضای خالی بین اجزای بتن از بین می‌رود و شیشه به‌عنوان روان کننده عمل می‌کند.
تراکم بتن
اگر بتن جریان‌پذیری کمی داشته باشد، منافذ آن در هنگام خشک‌شدن زیاد خواهد شد و بنابراین تراکم کمتری پیدا می‌کند. این امر در نهایت باعث کاهش مقاومت فشاری بتن می‌شود. به همین دلیل تراکم، یکی از مهمترین عواملی است که باید آن را در طراحی مخلوط بتن در گرفت. مطالعات نشان می‌دهند که با جایگزین‌کردن ۱۰ درصد وزنی شیشه به‌جای پوزولان، تراکم بتن ۲۵/۱ درصد افزایش می‌یابد.
مقاومت فشاری بتن
مقاومت فشاری یکی از بارزترین ویژگیهای بتن است که کیفیت آن را بیان می‌کند. یک مطالعه با جایگزینی ۱۵ درصدی شیشه در بتن انجام شد. در این گزارش مقاومت فشاری بتن در عملآوری ۷ و ۲۸ روزه، حدود ۴-۳ درصد بیشتر از بتن معمولی بود.
مقاومت کششی بتن
مقاومت کششی یک آزمایش مهم برای یافتن ظرفیت کششی بتن است. مقاومت کششی کمتر بتن، باعث شکننده شدن (بدون هیچ هشداری) و تغییر شکل آن می‌شود. استحکام کششی حدود ۱۰ تا ۱۵ درصد مقاومت فشاری را به خود اختصاص می‌دهد. نتایج مطالعات نشان داد که با جایگزینی ضایعات شیشه به جای سیمان، مقاومت کششی بتن تا حدود ۱۰ درصد بهبود خواهد یافت.
ماندگاری بتن
برای تعیین ماندگاری بتن دو عامل را بررسی می‌کنند:
1. جذب آب
برای تعیین دوام بتن می‌توان از آزمایشهای جذب آب استفاده کرد. آب شامل یک ماده شیمیایی سمی است که وقتی با سایر مواد شیمیایی موجود در بتن سیمانی ترکیب شود احتمال تجزیه آن را به وجود می‌آورد. مطالعات نشان می‌دهد که استفاده شیشه در بتن جذب آب را به‌دلیل پر کردن میکرو و واکنشهای پوزولانی کاهش می‌دهد.
2. جمع شدگی بتن
انقباض یا جمع شدگی در نتیجه از دست رفتن آب جذب شده در ساختار خمیر سیمان از بتن میباشد. همان‌طور که بتن در حال انقباض است، افزایش تنش کششی را تجربه می‌کند. این امر قبل از هر بارگذاری باعث ترکخوردگی، تابخوردگی داخلی و انحراف خارجی آن می‌شود. طبق تحقیقات انجام شده توسط پژوهشگرها، بتن با ۲۰ درصد شیشه به‌عنوان جایگزین سیمان، جمع شدگی را ۵۰ درصد کمتر نشان می‌دهد.
مزایا استفاده از خرده شیشه در تولید بتن چیست؟
شیشه مادهای است که زمان زیادی برای تجزیه زیستی نیاز دارد. این ویژگی شیشه آن را به یک مشکل بزرگ در بخش مدیریت زباله در سراسر جهان تبدیل می‌کند. همچنین کارخانههای سیمان، منابع طبیعی را در ساخت آن به کار می‌برند. این امر بروز مشکلات زیستمحیطی بسیاری مانند تغییرات آب‌وهوایی و اثر گلخانهای را در پی دارد. همچنین مطالعات نشان می‌دهد که استفاده از شیشه در تولید بتن، خواص آن را بهبود میبخشد.
از بتنهای حاوی شیشه به‌عنوان جایگزین سنگ‌دانه، در چه مکانهایی می‌توان استفاده کرد؟
از بتن حاوی شیشه بازیافتی می‌توان برای کاربردهای داخلی (جایی که انتظار ندارید در معرض مواد مهاجم و رطوبت قرار بگیرد) استفاده کرد. همچنین می‌توان آن‌ها را برای پیادهروها و حاشیههای خیابان به کار برد که به استحکام کمتری نیاز دارند. استفاده از این نوع بتن در مصارف داخلی باعث از بین رفتن خطر نفوذ آب و در نتیجه تولید ژل ASR می‌شود. همان‌طور که گفتیم در صورت تشکیل این ماده، می‌تواند به تخریب بتن بیانجامد.
قیمت انواع روان کننده بتن چقدر است؟
روان کننده بتن موادی هستند که به‌عنوان مواد افزودنی در بتن برای بهبود سیالیت یا اثربخشی خمیر سیمان در بتن ترکیب می شوند. جهت خرید روان کننده بتن باکیفیت و اطلاع از قیمت روان کننده بتن می‌توانید از طریق شماره تماس ۰۲۱۸۹۳۳۱ با کارشناسان کپکو ارتباط برقرار کنید.
جمعبندی
فرایند تولید سیمان که جزء اصلی بتن است سالانه سبب انتشار مقدار زیادی گازهای مضر در هوا می‌شود. از طرفی دیگر ضایعات شیشه نیز در سطح جهان اثرات محیط‌زیستی مخربی بر جای می‌گذارند. استفاده از این مواد به‌صورت خرده شیشه در بتن می‌تواند یک راه‌حل امیدوارکننده برای این مشکلات باشد. در این مقاله که توسط شرکت تولید کننده مواد شیمیایی ساختمانی کپکو تهیه شده است توضیح دادیم که چگونه با جایگزین کردن شیشه در بتن چه در حالت پوزولانی چه به‌صورت سنگ‌دانه می‌توان خواص آن را بهبود بخشید.
