اثرات زیستی بتن و بازیافت آن در محیط زیست

بتن به عنوان یکی از پرمصرف ترین و شناخته شده ترین مواد در جهان می باشد که تأثیرات زیادی بر انسان و محیط زیست گذاشته است. امروزه محیط زیست به موضوعی مهم در جوامع بشری تبدیل شده و دارای جایگاه ویژه ای است و صنعت بتن یکی از صنایع تأثیر گذار بر محیط زیست می باشد.

اخیراً برای تولید بتن راهکارهایی ارائه شده که سازگاری مناسبی با محیط زیست و مبانی توسعه پایدار داشته باشد و درکشور های صنعتی با تحول اساسی که در ارتقا سطح تکنولوژی بتن به وجود آمده است ، گام های موثری در این ارتباط برداشته شده است.

بتن پس از آب یکی از پرمصرف ترین مصالح ساختمانی است که از دیدگاه حفظ محیط زیست ، جا دارد تولید و مصرف و چگونگی تخریب بتن و بازگشت مواد حاصل از تخریب آن به طبیعت و محیط، مورد بررسی قرار گیرد.

طی دهه گذشته محیط زیست به نگرانی اصلی جوامع بشری تبدیل شده است.

صنعت ساختمان یکی از بزرگ ترین مصرف کننده مصالح و برداشت کننده مواد از زمین و در عین حال بزرگ ترین تولید کننده زواید، نخاله و زباله هایی است که به محیط زیست وارد می شوند. بتن به عنوان ماده ساختمانی قرن پر مصرف ترین مصالح ساختمانی است و از دیدگاه حفظ محیط زیست ، جا دارد که تولید و مصرف بتن و مواد تشکیل شده از آن ، تعامل بتن با محیط زیست در طول عمر مفید آن و چگونگی تخریب بتن و بازگشت مواد حاصل از تخریب آن به طبیعت و محیط مورد بررسی قرار گیرند.

تأثیرات زیست محیطی تولید بتن :

7 ٪ از دی اکسید کربن موجود در اتمسفر به دلیل تولید سالانه 6/9 میلیارد تن سیمان در جهان می باشد. سیمان پرتلند که از مهم ترین سیمان هیدرولیک مورد مصرف است نه تنها یکی از مصالح ساختمانی است که با توجه به حجم زیاد تولید آن، انرژی زیادی صرف آن می شود بلکه یکی از موجبات اصلی ایجاد گازهای گلخانه ای به مقدار زیاد می باشد.

برای ساخت بتن از سیمان پرتلند استفاده می شود.

بتن در کارهای اجرایی با تولید سالیانه حدود 99 میلیارد تن ، بیشترین استفاده را در جهان دارد.

مصرف انرژی در تهیه سیمان و بتن مهم ترین تأثیر تولید این مواد بر محیط زیست محسوب می شود به طوری که تولید یک تن سیمان پرتلند نیاز به 4 گیگا ژول انرژی دارد و برای تولید این مقدار کلینگر سیمان تقریباً 9 تن دی اکسید کربن به سوی اتمسفر روانه می کند. علاوه بر آن استخراج مواد خام نظیر سنگ آهک و سنگ رس برای تولید سیمان و همچنین زغال سنگ برای تأمین سوخت موجب تشدید جنگل زدائی و باعث از بین رفتن قسمت رویی خاک ها می شود. در بتن معمولی ، مصالح سنگی 10٪ و سیمان 90٪ وزن آن را تشکیل می دهد ، این مسئله به این معناست که سالیانه حدود 90 تا 99 میلیارد تن مصالح سنگی شامل ماسه ، سنگ ریزه و مصالح شکسته برای ساخت بتن استفاده می شود.

سازه های بتن آرمه پیشرفته در 10 تا 90 سالگی شروع به خراب شدن می کنند ، بنابراین مشکل بزرگ سازه های بتنی داشتن دوام آن هاست. در این راستا نوع جدیدی از بتن به دست آمده که با استفاده از بازیافت نخاله های بتنی برای پایداری صنعت ساختمان کمک خواهد کرد. در صنعت ساخت بتن در سال حدود 9 تریلیون لیتر آب شیرین مصرف می شود ، اگر چه آمار قابل اعتمادی وجود ندارد ولی احجام آب شیرین نیز برای شستشوی میکسرهای بتن همچنین برای عمل آوری مرطوب بتن به مصرف می رسد. علاوه بر سه جزء اصلی بتن شامل مصالح سنگی ، سیمان و آب ، در تهیه آن برخی افزودنی های شیمیایی و معدنی نیز ممکن است مورد استفاده قرار گیرند. تولید این مواد نیز مستلزم مصرف انرژی و همچنین مواد اولیه زیادی می باشد.

عملیات بچینگ ، حمل ، ریختن تراکم و پرداخت سطح نیز انرژی زیادی را مصرف می نماید.

درنهایت فقدان مصالح پایا عواقب وخیم زیست محیطی را به همراه دارد. افزودن طول عمر مفید محصولات یک راه حل ساده و دراز مدت برای حفظ منابع طبیعی کره زمین می باشد.

اثر بتن بر محیط زیست

بتن و توسعه پایدار :

در طراحی و ساخت بناها ، اصل توجیه اقتصادی یکی از اصول اساسی در مهندسی عمران است.

در طول پنجاه سال گذشته اقتصاد جهانی شامل تحولات زیادی بوده است ، عواملی از قبیل ارتقا و فن آوری های مخابرات ، کاهش موانع تجاری و کاهش موانع بر سر راه سرمایه گذاری های خارجی از دلایل مهم این تغییرات می باشند.

رشد اقتصاد جهانی در کنار خود مشکلاتی را نیز به وجود آورده که از آن میان می توان به اثرات زیست محیطی ناشی از آن اشاره کرد. همچنین نبود ساختار های قانونی مناسب در جهت حمایت از محیط زیست ، توسـط نظام های چند جانبه تجاری از جمله عوامل مهم در عـدم توجـه کشورها بـه مسائل محیط زیست بوده است.

عمل ساخت و ساز ناپایدار تصور می شد برای این که علاوه بر مصرف زیاد سنگ و شن و ماسه و آب آشامیدنی ، مقدار زیادی سیمان نیز در آن استفاده می شود. با توجه به پیشرفت های حاصل در زمینه صنعت بتن به طور قطع بتن های آینده دارای دوام بیشتری خواهند بود و برای رفع نیازهای اجتماعی و اقتصادی با داشتن اثرات زیست محیطی کمتری توسعه خواهند یافت ، لذا در راستای توسعه پایدار هزینه های یک پروژه در آینده تنها بر اساس هزینه های فعلی تنظیم نخواهد شد ، بلکه هزینه های اجتماعی و زیست محیطی نیز از مرحله استخراج مواد خام گرفته تا آماده سازی آن و همچنین احیا و بازیافت آن ها در پایان چرخه عمر سازه ، به آن افزوده خواهد شد. لذا ضرورت دارد به صنایع سیمان و بتن جهت داده شود تا کلیۀ طرح های عمرانی آن ها در مسیر توسعه پایدار قرار گیرند.

صنایع سیمان و یا حتی سایر چسباننده های هیدرولیکی در قرن حاضر باید به صنایعی سبز بدل گردند و این مسأله به وسیله آموزش در سطوح مختلف محقق خواهد شد.

علاوه بر آموزش و مهم تر از آن مدون شدن قوانینی در این زمینه و اصلاح قوانین موجود نیز ضرورت دارد.

تخریب بتن و اثرات آن در محیط زیست :

یک سازه بتن مسلح در طول دوره عمر مفید خود پیوسته با اثرات مختلف تهاجمی و زیست محیطی که می تواند باعث آسیب دیدن آن شود روبرو می باشد. این تاثیرات می تواند از محیط زیست سرچشمه بگیرد و یا مربوط به استفاده از آن سازه در گذر زمان باشد.

عوامل موثر در طول عمر مفید یک سازه را می توان در سه گروه عمومی طبقه بندی نمود :

  • اثرات فیزیکی
  • زیستی
  • شیمیایی
اثرات زیست محیطی بتن

اثرهای مثبت و منفی بتن بر انسان و محیط زیست :

طبق بررسی های انجام شده به ویژه در کشور آلمان ، حاکی از آن می باشد که بتن در تماس با آب و خاک آب دار، شسته شده، ذراتی از آن خارج شده و در محیط رها می شوند که به طور عمده مواد معدنی و غیر آلی اند. خروج این مواد می تواند از همان شروع ساخت و به صورت پیوسته و در کلیه مراحل تولید ، کاربرد ، بهره برداری ، تخریب ، انباشت در محیط زیست یا باز مصرف ادامه داشته باشد. شسته شدن و بیرون آمدن ذراتی که ممکن است برای محیط زیست زیان بار باشند می تواند به طریق مختلف اتفاق بیافتد.

شسته شدن مواد سطحی بتن یعنی شسته شدن مواد قابل انحلال در آب با مایع حلال و شوینده که به تدریج این مایعات مواد قابل حل را در خود حل کرده و به داخل بتن پیش می روند. توجه داشته باشید که تهیه بتن چه در کارگاه و چه در کارخانه های تهیه بتن آماده ، با آلودگی صوتی همراه است و این مسأله می تواند برای کارگران و سایر افراد نزدیک به محل کار، مزاحمت و ناراحتی به دنبال داشته باشد.

عوامل زیادی در تخریب زود هنگام بتن موثر هستند مانند :

  • تخریب بتن در اثر یخ زدگی
  • تخریب بتن در اثر ریشه گیاهان و پوشش گیاهی
  • تخریب بتن در اثر یخ زدایی توسط نمک
  • تخریب بتن در اثر حوادث طبیعی
  • تخریب بتن در اثر عوامل فیزیکی مانند کاویتاسیون

در صورت تخریب بتن توسط پدیده کاویتاسیون در سرریز سدها علاوه بر تغییر در پایین دست رودخانه ، باعث تغییر در ریخت شناسی رودخانه از بابت کاهش جریان و انباشته شدن نخاله های بتنی در بستر رودخانه می شود.

بازیافت نخاله های بتنی :

بازیافت عبارت است از انجام فرآیند مجدد بر روی مصالح احیا شده و تبدیل آن به مصالح جدید و قابل استفاده.

کارخانه های تولید بتن 1٪ تا 90٪ در افزایش دی اکسید کربن در جهان نقش دارند.

این کار با تابیدن نوری شبیه به رعد و برق امکان پذیر می باشد.

صاعقه در زمان برخورد با آوار بتن با کمترین مقاومت از درون سنگ و شن عبور کرده و باعث جدا شدن بتن به اجزای سازنده آن می شود که حداکثر بازیافت را به دنبال دارد.

محققان با استفاده از صاعقه تولید در آزمایشگاه می توانند در هر ساعت یک تن بتن را بازیافت کنند.

حداکثر بهره وری برای این سیستم بازیافت 10 تن بتن در هر ساعت است.

امروزه با توجه به تحقیقات و پژوهش های انجام شده اثبات گردیده که بازیافت مصالح سنگی بتن در بسیاری از مواقع با شناخت خواص و پتانسیل آن قابلیت استفاده در بتن جدید را دارد. افزایش روز افزون بهای مصالح اولیه و نیز خسارت های غیر قابل جبران زیست محیطی بلند مدت ، موضوع بازیافت نخاله های ساختمانی به ویژه مصالح بتنی بسیار حائز اهمیت نموده است. بتن های تخریب شده می توانند به جای ریزدانه ها استفاده شوند و تکه های بتن بازیافتی به طور کامل می تواند جایگزین سنگ دانه های طبیعی شوند.

بتن نیز همانند سایر مصالح ساختمانی ممکن است با گذشت زمان در اثر عواملی نظیر تغییرات آب و هوایی مقاومت خود را از دست داده و تخریب شود، به همین دلیل در حال حاضر با پیشرفت علم و تکنولوژی انواع جدیدی از بتن نظیر بتن خود ترمیم شونده و بتن با مقاومت بالا تولید می شوند. این بتن ها مقاومت و طول عمر بسیار بالایی دارند و با گذشت زمان تخریب نخواهند شد، اما سایر بتن ها ممکن است دچار تَرَک خوردگی و فرسایش شوند و به مرور کارایی و استحکام خود را از دست دهند ، در این صورت بتن تخریب شده را می توان مجدداً بازیافت نمود و مورد استفاده قرار داد.

قابلیت بازیافت یکی از ویژگی های منحصر به فرد بتن است که میزان ضایعات محیطی و زباله های صنعتی را به حداقل می رساند. تخریب بتن با استفاده از بیل و کلنگ ، ماشین آلات و یا ضربه زدن با گوی فولادی صورت می گیرد که پس از آن ضایعات ناشی از تخریب جمع آوری شده و به محل بازیافت انتقال داده می شوند.

روش های تخریب بتن :

  • تخریب بتن با استفاده از فشار هیدرولیکی یا همان منفجر کردن
  • تخریب دستی با پتک و کلنگ
  • تخریب با چکش های بادی
  • تخریب با ماشین آلات مانند دستگاه برش

 

مراحل بازیافت بتن :

عملیات بازیافت بتن توسط دستگاه هایی صورت می گیرد که مجهز به چکش های خرد کننده و بخش های تفکیک کننده می باشند. در مرحله اول بتن با ضرباتی که به آن وارد می شود خرد شده و سپس وارد مرحله بعدی که غربال نام دارد می شود. در این مرحله ذرات ریز و سبک توسط یک غربال و سنگ دانه های درشت توسط غربالی دیگر جدا می شوند و در مرحله آخر نیز با استفاده از جریان آب و دستگاه های تفکیک کننده و مکش ، ذرات اضافی از بتن پاک خواهد شد.

با توجه به پروسه ای که در حال انجام است پودر کردن بتن راهکار مناسبی نیست چون اینکار تکمیل پروسه جدا سازی را سخت می کند.

مزایای بتن بازیافتی :

استحکام بتن بازیافتی در مقایسه با بتن تازه کمتر است اما با اضافه نمودن افزودنی های مختلف و استفاده از طرح اختلاط مناسب می توان مقاومت آن را به میزان قابل قبول بالا برد.

بتن بازیافتی از نظر مقاومت و کارایی می تواند همانند بتن تازه عمل کند و دارای مزایای زیر باشد :

  • استفاده از منابع تجدید پذیر
  • عدم آسیب به طبیعت
  • کاهش هزینه های حمل و نقل ضایعات و دفع آن ها
  • استفاده مجدد با کمترین هزینه
  • مقاومت و استحکام بالا

کاربرد های بتن بازیافتی :

از بتن معمولی در ساخت تونل ها ، سدها ، لوله های آب و فاضلاب ، راه ها ، سازه ها و … استفاده می شود اما بتن بازیافتی را می توان به عنوان پر کننده ، بتن غلطکی و بتن غیر مسلح به کار برد.

موارد استفاده از بتن بازیافتی به شرح زیر می باشد :

  • بتن های قدیمی قابل بازیافت هستند و بعد از این که خرد و فرآوری شدند به سنگ دانه تبدیل می شوند؛ سنگ دانه های بازیافتی را می توان با سنگ دانه های معمولی در ساخت بتن جدید استفاده کرد.
  • بتن را می توان در جا خرد کرد و طی پروسه تخریب از آن به عنوان ماده ای اصلی در آسفالت خیابان ها استفاده کرد.
  • بتن بازیافتی را می توان در فونداسیون کف استفاده کرد، جایی که تجهیزات آب و برق زیرزمینی قرار گرفته اند.
  • بتن بازیافتی از ساختمان به عنوان ماده ای برای احداث زیستگاه های صخره ای کاربرد دارد.

نتیجه ‌:

بتن به عنوان پر مصرف ترین مصالح ساختمانی نقش اساسی در ساخت و سازها و توسعه کشورها داشته و مهندسی بتن به عنوان شاخه ای از مهندسی عمران از اهمیت زیادی بر خوردار است و با توجه به تاثیرات جدی بتن بر محیط زیست ، موثر ترین روش کاهش اثرات زیست محیطی نخاله های ساختمانی ، جلوگیری از تولید نخاله و کاهش آن تا حد ممکن می باشد. بنابراین کاهش تولید نخاله منجر به صرفه جویی اقتصادی و حفظ محیط زیست خواهد شد.

تولید زیاد نخاله به معنای استخراج بیشتر مواد اولیه می باشد ، از طرفی برداشت و استخراج هرگونه مصالح از طبیعت ، همراه با تخریب محیط زیست و آلودگی زیست محیطی می باشد.

با توجه به شناسایی خطرات و آسیب هایی که ممکن است اتفاق بیفتد ، باز هم شاهد وقوع حوادث و آسیب های شدید تخریب بتن می باشیم لذا بر این اساس ، بازیافت بتن و استفاده مجدد از آن باید از اهمیت ویژه ای برخوردار باشد چرا که باعث کاهش استخراج مواد اولیه و مصالح از طبیعت و در نهایت کاهش تخریب و آلودگی های محیط زیست خواهد شد.

با توجه به آن که بیشتر حجم بتن را مواد سنگی و سنگ دانه ها تشکیل می دهند و این مواد از منابع طبیعی و یا از رودخانه ها و معادن به صورت مستقیم استفاده می شوند چرا که بازیافت آن ها از لحاظ اقتصادی و حفظ منابع به صرفه خواهد بود، بنابراین باید تعادلی بین کیفیت ، هزینه و اثرات زیست محیطی ایجاد کنیم که توجیهی برای بازیافت نخاله های بتنی و استفاده مجدد از آن ها و کاهش استخراج مصالح از طبیعت و تخریب محیط زیست باشد. بنابراین عملیات بازیافت باعث کاهش افت منابع طبیعی، سنگ دانه های رودخانه ای و مواد معدنی و کاهش انتشار آلاینده های مرتبط با تولید و حمل و نقل و کاهش گازهای گلخانه ای می شود زیرا در صورت عملیاتی شدن کامل بازیافت و استفاده مجدد از نخاله های بتنی گامی موثر در جهت توسعه پایدار برداشته خواهد شد.

مطالعه مقالات مربوطه

الیاف بتن
دیوار پیش ساخته بتنی

انواع الیاف بتن

انواع الیاف بتن الیاف بتن در اشکال و اندازه های مختلفی تولید می شوند که عبارتند از الیاف شیشه ای ، الیاف پلاستیکی ، الیاف

ادامه مطلب »
اشتراک گذاری در facebook
Facebook
اشتراک گذاری در twitter
Twitter
اشتراک گذاری در linkedin
LinkedIn

بسیار باعث دلگرمی ماست اگر نظرتان را در پایین همین صفحه بنویسید. سپاسگزاریم.

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *