کاربرد انواع پسماندهای صنعتی در بتن به عنوان جایگزین بخشی از سیمان و تاثیر آن بر خصوصیات مکانیکی بتن
چکیده
پسماندهای صنعتی از جمله پسماندهای بسیار مهم در کشورهای پیشرفته یا در حال توسعه مانند ایـران میباشند که نیـازمند بـرنامـه ریزی و مدیریت بهینه در کاربری و دفع هستند. امروزه یکی از چالشهای مدیریتی و برنامه ریزی در بخشهای شهری، صنعتی و کشاورزی، مدیریت بهینه پسماندهای تولید شده در این بخشها است. به همین جهت در کشورهای مختلف، تمرکز برنامه ریزی های توسعه ای و اقتصادی بر پایه دستیابـی بـه توسعه پایدار استوار شده است. یکی از ارکان توسعه پایدار، تلاش در کاهش کاربرد منابع اولیه طبیعی و نیز بازیافت و استفاده مجدد از پسماندها در کاربری های مناسب میباشد. پسماندهای تولید شده در هر منطقه و صنعت را میتوان بر حسب منابع تولید آنها به سه گروه عمدهی پسماندهای صنعتی، پسماندهای کشاورزی و پسماندهای شهری طبقه بندی نمود. در این مطالعه، به بررسی پسماندهای صنعتی و ضایعات شهری و کشاورزی قابل استفاده در بتن به عنوان جایگزین سیمان پرداخته خواهد شد. استفاده از پسماندها و مواد ضایعاتی نه تنها باعث کاهش و بازیافت مناسب آنها میگردد، بلکه با کاهش مصرف سیمان نیز به اقتصاد ساخت و محیط زیست نیز کمک خواهد کرد. با توجه به موارد مذکور میتوان نتیجه گرفت که استفاده از این مواد خطرناک در صنعت سیمان و بتن اقدامی در جهت توسعه پایدار میباشد. از جمله پسماندهای صنعتی و مواد ضایعاتی مورد بحث در این پژوهش عبارتند از: لجن فاضلاب، پسماندهای شیشه، لاستیک و پلاستیک، سربارهها و غبارهای صنایع ذوب آهن و خاکستر پوسته برنج، که هر یک به تفصیل مورد بحث قرار خواهند گرفت.
بیان مساله
امروزه یکی از چالشهای مدیریتی و برنامهریزی در بخشهای شهری، صنعتی و کشاورزی، مدیریت بهینهی پسماندهای تولید شده در این بخشها است. به همین جهت در کشورهای مختلف، تمرکز برنامهریزیهای توسعهای و اقتصادی بر پایهی دستیابـی بـه توسعهی پایدار استوار شده است. یکی از ارکان توسعهی پایدار، تلاش در کاهش کاربرد منابع اولیهی طبیعی و نیز بازیافت و استفادهی مجدد از پسماندها در کاربریهای مناسب میباشد. پسماندهای تولید شده در هر منطقه و صنعت را میتوان بر حسب منابع تولید آنها به سه گروه عمدهی پسماندهای صنعتی، پسماندهای کشاورزی و پسماندهای شهری طبقهبندی نمود. از جمله پسماندهای بسیار مهم در کشورهای پیشرفته یا در حال توسعه مانند ایران که نیاز بسیار مبرم به برنامهریزی و مدیریت بهینه در کاربری و دفع را دارند، پسماندهای صنعتی میباشند. دفع مستقیم و نامناسب این پسماندها که بر حسب نوع صنعت و فرآیندهای بکارگرفته شده دارای کمیت و کیفیت بسیار متنوع میباشد، میتواند اثرات بسیار مخرب و زیانباری را به طبیعت و منابع آن وارد سازد. لذا انجام مطالعات و پژوهش در رابطه با شناسایی کمیت و کیفیت انواع پسماندهای صنعتی، اثرات احتمالی آنها بر طبیعت و نیز شناسایی و بررسی پتانسیل بازیافت، احیا و کاربرد مجدد این گونه پسماندها در تولید محصولات مختلف، از اهمیت ویژهای برخوردار است. پسماندهای جامد صنعتی از لحاظ اهمیت، بعد از پسماندهای شهری رتبه ی دوم را به خود اختصاص می دهد. با این وجود تحقیقات علمی اندکی در راستای کاهش، بازیافت، احیا و استفاده ی مجدد از آنها انجام شده است.
بازیافت پسماندهای صنعتی، همواره به عنوان یکی از راهکارهای مهم در مدیریت مواد زائد بایستی مورد توجه قرار گیرد. اکثر پسماندهای صنعتی تولید شده به صورت توده در کنار کارخانجات، در فضای آزاد و یا در بیابانها انباشته میشوند. بدین ترتیب مواد مضر موجود در پسماندهای صنعتی به مرور و به دلیل بارندگی به درون آبهای زیرزمینی منتقل و در صورت وجود ذرات بسیار ریز در ساختار آنها با وزش باد در هوا پراکنده میشوند. تمامی این نکات سبب شده است که در بسیاری از کشورهای جهان با هدف بازیافت پسماندهای صنعتی، تحقیقاتی پیرامون روشهای استفادهی مجدد از آنها به عنوان مثال در مصالح ساختمانی، تولیـد سیمانهای پوزولانی، دیرگدازها، شیشه، سرامیک، عایقهای ساختمانی و غیره صورت پذیرد.
در این مطالعه، به بررسی بخشی از پسماند صنعتی و ضایعات شهری و کشاورزی قابل استفاده در سیمان یا بتن به عنوان جایگزین سیمان پرداخته خواهد شد. استفاده از پسماندها و مواد ضایعاتی نه تنها باعث کاهش و بازیافت مناسب آنها میگردد، بلکه با کاهش مصرف سیمان نیز به اقتصاد ساخت و محیط زیست نیز کمک خواهد کرد. با توجه به موارد مذکور میتوان نتیجه گرفت که استفاده از این مواد خطرناک در صنعت سیمان و بتن اقدامی در جهت توسعه پایدار میباشد. از جمله پسماندهای صنعتی و مواد ضایعاتی مورد بحث در این پژوهش عبارتند از: انواع لجنها، پسماندهای شیشه، لاستیک و پلاستیک، انواع الیافها، سرباره ها و غبارهای صنایع ذوب آهن و خاکستر پوسته برنج، که هر یک به تفصیل مورد بحث قرار خواهند گرفت.
فهرست مطالب
۱- فصل اول: کلیات تحقیق
۱-۱- مقدمه
۱-۲- بیان مساله
۱-۳- اهمیت و ضرورت تحقیق
۱-۴- اهداف
۱-۴-۱- اهداف علمی
۱-۴-۲- اهداف کاربردی
۱-۵- سوالات تحقیق
۱-۶- فرضیه ها
۱-۷- محدوده تحقیق
۱-۸- تعاریف واژهها
۲- فصل دوم: مروری بر ادبیات تحقیق و پیشینه تحقیق
۲-۱- ادبیات تحقیق
۲-۲- پیشینه تحقیق
۳- فصل سوم: روش اجرای تحقیق
۳-۱- مقدمه
۳-۲- ترکیبات سیمان (مواد اولیه برای تولید سیمان)
۳-۲-۱- آهک زنده یا اکسید کلسیم CaO
۳-۲-۲- سیلیس SiO2
۳-۲-۳- آلومینا Al2O3
۳-۲-۴- اکسید آهن Fe2O3
۳-۲-۵- اکسید منیزیم MgO
۳-۳- مشخصات شیمیائی و فیزیکی سیمان
۳-۴- روشهای تولید سیمان
۳-۵- شرح مراحل تولید سیمان
۳-۵-۱- مواد اولیه
۳-۵-۲- سالن مواد
۳-۵-۳- آسیاب مواد
۳-۵-۴- غبارگیر
۳-۵-۵- سیلوهای ذخیره مواد
۳-۵-۶- کوره و پیش گرمکن
۳-۵-۷- خنک کن کلینکر
۳-۵-۸- خرد کن و قیف سنگ گچ
۳-۵-۹- آسیاب سیمان
۳-۵-۱۰- سیلوهای سیمان و بارگیرخانه
۳-۶- بتن
۳-۶-۱- مزایای استفاده از بتن
۳-۶-۱-۲- خواص مطلوب مهندسی
۳-۶-۱-۳- عمر مفید و طولانی
۳-۷- مواد تشکیل دهنده
۳-۷-۱- سنگدانه
۳-۷-۱-۱-اندازه دانههای سنگی
۳-۷-۱-۲- طبقهبندی بر اساس شکل ظاهری
۳-۷-۲- سیمان
۳-۷-۳- آب
۳-۷-۴- افزودنیها
۳-۷-۵- پوزولانها
۳-۸- اختلاط بتن
۳-۸-۱- اختلاط دستی
۳-۸-۲- مخلوط کنهای مکانیکی
۳-۸-۳- مدت مخلوط کردن
۳-۹- بتن شفاف
۳-۹-۱- موارد کاربرد
۳-۹-۲- ویژگیهای بتن شفاف
۳-۱۰- بتن خودتراکم
۳-۱۰-۱- ویژگیهای بتن خودتراکم
۳-۱۰-۲- مزایای بتن خودتراکم
۳-۱۱- بتن خود ترمیم شونده
۳-۱۱-۱- نگرش های امروزین در تولید مواد خود ترمیم کننده
۳-۱۱-۲- استفاده از نانو مواد خود ترمیم در شبکه مویرگی
۳-۱۲- بتن و آلایندگی محیط زیست
۳-۱۲-۱- روشهای کاهش اثرات زیست محیطی بتن
۳-۱۳- بتن سبز
۴- فصل چهارم: تجزیه و تحلیل داده ها
۴-۱- بتن و محیط زیست
۴-۲- پسماند
۴-۳- غبار کوره قوس الکتریکی
۴-۳-۱- فرآیند و تکنولوژی تولید فولاد
۴-۳-۲- ویژگیهای غبار کورههای قوس الکتریکی
۴-۳-۳- اسکن میکروسکوپ الکترونی
۴-۳-۴- مدیریت پسماند غبار کورههای قوس الکتریکی
۴-۳-۵- نقش غبار کوره قوس الکتریکی در بتن
۴-۳-۶- ویژگیهای شیمیایی غبار کوره قوس الکتریکی و سیمان پرتلند
۴-۴- خاکستر پوسته برنج
۴-۴-۱- مقدمه
۴-۴-۲- شرایط سوزاندن پوسته برنج برای تولید خاکستر ایده ال
۴-۴-۳- روشهای عمل آوری بتن حاوی خاکستر پوسته برنج
۴-۴-۴- استفاده از خاکستر پوسته برنج در تولید بتنهای عایق
۴-۴-۵- ساختار پوسته برنج
۴-۴-۶- دوام و مقاومت بتن حاوی خاکستر پوسته برنج
۴-۵- شیشه
۴-۵-۱- مقدمه
۴-۵-۲- ترکیب شیمیایی شیشه و خواص فیزیکی آن
۴-۵-۳- فرآیند بازیافت شیشه
۴-۵-۴- کاربرد خرده شیشه در بتن
۴-۵-۵- بتن حاوی پودر شیشه
۴-۶- لجن
۴-۶-۱- تصفیه لجن
۴-۶-۲- نقش لجن فاضلاب در بتن
۴-۷- پودر لاستیک
۴-۷-۱- بتن حاوی پودر لاستیک
۴-۸- خاکستر زباله
۴-۸-۱- خاکستر زباله شهری
۴-۸-۲- سنگدانهها
۴-۸-۳- روشها
۴-۸-۴- روش تعیین نسبت اختلاط بتن
۴-۸-۵- روش اختلاط بتن
۴-۸-۶- آماده سازی و عمل آوری نمونههای بتنی
۴-۸-۷- زمان گیرش
۴-۸-۸- اسلامپ
۴-۸-۹- مقاومت فشاری
۵- فصل پنجم: بحث و نتیجه گیری و ارائه پیشنهادات
۵-۱- مقدمه
۵-۲- نتیجه گیری
۵-۲-۱- غبار کوره قوس الکتریکی
۵-۲-۲- خاکستر پوسته برنج
۵-۲-۳- پودر شیشه
۵-۲-۴- خاکستر لجن فاضلاب
۵-۲-۵- پودر لاستیک
۵-۲-۶- آزمون فرضیات
۵-۳- پیشنهادات
فهرست منابع و مآخذ
چکیده انگلیسی
هنوز بررسیای ثبت نشده است.