تاثیر دمای تولید بر خواص حرارتی و مکانیکی کامپوزیت های پلی استایرن – خاکستر بادی
این مطالعه به منظور تولید یک مصالح ساختمانی جدید با استفاده از دو نوع ماده پسماند مختلف متشکل از خاکستر بادی و پلی پروپیلن (PP) تکه ای انجام شد. این دو ماده با نسبت های مختلف مخلوط شدند و نمونه هایی با سطح صاف به دست آمد که با کمک فشرده سازی در وزن 50 کیلوگرم پس از حرارت دادن در دمای 225، 250 و 275 درجه سانتیگراد در قالب ها ریخته شدند. آزمایشات حرارتی و مکانیکی بر روی نمونه ها انجام شد. در نتیجه، با ارزیابی دو نوع ماده پسماند:
(الف) از بروز آلودگی ناشی از مواد پسماند جلوگیری خواهد شد؛
(ب) با افزایش سرعت خاکستر بادی، خواص حرارتی نمونه های تولید شده در دمای 225 درجه سانتیگراد افزایش خواهد یافت؛
(پ) با افزایش سرعت خاکستر بادی، خواص حرارتی نمونه های تولید شده در دمای زیر 225 درجه سانتیگراد افزایش یافته و نسبت PP و همچنین دمای تولید به منظور بهبود خواص مکانیکی افزایش می یابد؛
(ت) مواد کامپوزیتی تولید شده از خواص عایق حرارتی، آکوستیک و عایق آب برخوردار هستند؛ با این وجود، امکان استفاده از آنها به عنوان دیوارپوش و کاشی در صنعت ساختمان نیز وجود خواهد داشت.
ضایعات خاکستر بادی و پلی پروپیلن (PP) دو پسماند صنعتی هستند که باعث آلودگی محیط زیست در دنیای امروز می شوند. این ضایعات نیز مانند سایر پسماندهای صنعتی بر تعادل طبیعت تأثیر منفی می گذارند. از این رو، ارزیابی مجدد ضایعات صنعتی به منظور کاهش آلودگی محیطی بسیار مهم است. خاکستر مورد استفاده در این مطالعه خاکستر بادی تولید شده در نیروگاه حرارتی سوما (غرب ترکیه) است. بخش زیادی از خاکستر بادی در نیروگاه حرارتی در فضاهای خالی ریخته می شود. امروزه استفاده از پلاستیک افزایش یافته و تقاضا برای این مواد رو به افزایش است. پلاستیک ها جایگزین بسیاری از مواد شده اند، در درجه اول فلزات، و به یک ماده ضروری در صنعت بسته بندی تبدیل شده اند. استفاده گسترده از مواد پلاستیکی منجر به افزایش سهم پلاستیک به عنوان مواد پسماند شده است. یکی از مواد پلاستیکی مهم که به پسماند در دو بخش صنعتی و بسته بندی تبدیل شده است، PP است. مطالعات انجام شده در مورد این دو ماده ضایعاتی به دو گروه طبقه بندی می شوند. گروه اول شامل مطالعات استفاده از خاکستر بادی به طور جزئی یا کامل به جای سنگدانه های کلاسیک و برخی از موارد ذکر شده در ادامه می شود. نوردین و همکارانش پتانسیل صد هزار تن ضایعات تولید شده در مالزی را به منظور تولید خاکستر بادی مورد بررسی قرار دادند. بیسر خواص حرارتی و مکانیکی کامپوزیت های خاکستر بادی-سیمان و همچنین، قابلیت استفاده از آنها به عنوان مصالح ساختمانی را بررسی کردند. رافیزون و همکارانش نیز به بررسی خواص فیزیکی بتن تهیه شده از خاکستر بادی پرداختند که در آن به جای 0، 20، 50 و 100 درصد ماسه و 20 درصد بتن به ترتیب از خاکستر ته نشین شده و خاکستر بادی استفاده شده است. ترومال و هریش به بررسی عملکرد بالای بتن پرداختند که بدون هیچ ارتعاش مکانیکی در وزن پایین با تولید بتن خود متراکم و افزودن خاکستر بادی یا فوم سیلیس یا هر دو به بتن در نسبت های 10 و 30 درصد به منظور کاهش هزینه های بتن عملکرد خوبی داشت. بیسر و همکارانش خواص حرارتی و مکانیکی بتن با افزودن 5، 10، 15 و 20 درصد خاکستر پوسته برنج را مطالعه کرده و به این نتیجه رسیدند که افزودن 15 درصد خاکستر پوسته برنج باعث بهبود خواص مکانیکی بتن می شود. اریف در مطالعه تاثیر افزودن موادی مانند خاکستر بادی، سیمان، بتن و کلینکر بر تغییر دسته بندی "مواد زائد" به"منبع تولید" تاکید کرد.
علاوه براین، ترزیک و همکارانش استفاده از خاکستر بادی که به عنوان ضایعات در نیروگاه های صربستان که زغال سنگ لیگنیت می سوزانند، را در تولید سیمان، بتن، کلینکر و کاشی بررسی کرده اند. یوشیتاکه و همکاران نیز تاثیر افزودن خاکستر بادی (40 درصد) بر مقاومت سایشی و لغزشی در روسازی بتن را بررسی کردند. همچنین ریورا و همکارانش مقاومت فشاری بالاتر از 30 مگاپاسکال با استفاده از سیمان و سنگدانه در بتن ارزیابی کردند. ویرچارت و همکاران اثر قطر ذرات خاکستر بر مقاومت فشاری، استحکام کششی و مدول الاستیک بتن با افزودن خاکستر بادی به بتن بررسی کردند. کاراس و دوگ رویول به این واقعیت دست یافتند که با افزودن 20 درصد خاکستر بادی به بتن هیچ تغییری در مقادیر مقاومت بتن رخ نمی دهد. علاوه براین، صدیق خواص مکانیکی بتن های تهیه شده را با مقادیر 10، 20، 30، 40 و 50 درصد خاکستر بادی به سنگدانه های ریز (ماسه) در بتن بررسی کرد. شفیق و همکارانش خواص مکانیکی بتن کم چگالی متشکل از مقادیر زیادی خاکستر بادی (50 و 70 درصد) را بررسی کردند.
گروه دوم شامل مخلوط های خاکستر بادی و مواد پلاستیکی می شود که برخی از آنها در زیر توضیح داده شده است. بابو و همکارانش خواص مکانیکی بتن سبک حاوی خاکستر بادی (50 درصد) با پلی استایرن منبسط (از 0 تا 66.5 درصد) به جای سنگدانه معمولی را بررسی کرده و نتایج به دست آمده را با دیگر مقالات مقایسه کردند. محسنی و همکارانش خواص مکانیکی کامپوزیت های حاوی خاکستر پوسته برنج تقویت شده با الیاف PP، نانو آلومینیوم و سیمان را بررسی کردند.
نتیجه گیری
در این مطالعه، خاکستر بادی متخلخل و PP به عنوان بایندر در تولیدات مختلف در دماهای 225، 250 و 275 درجه سانتیگراد و مواد جدید با دو جزء تولید شد. با وجود دو نوع ضایعات استفاده شده، هدف اصلی این مطالعه قابلیت استفاده از مواد تشکیل شده جدید توسط این ضایعات در صنعت ساختمان است. نتایج به دست آمده نشان داد که هیچ واکنش شیمیایی بین ترکیبات در حین تولید کامپوزیت خاکستر بادی/PP وجود ندارد و افزایش دما، افزایش ضریب هدایت حرارتی، بهبود خواص مکانیکی و در نهایت، کاهش تخلخل در هنگام تولید اتفاق افتاد. ضریب هدایت حرارتی نمونه های PP تولید شده در دمای 225 درجه سانتیگراد و دارای نسبت خاکستر بادی بالا کمتر از ضرایب هدایت حرارتی سایر نمونه ها بود. ذخیره انرژی نیز با استفاده از این مواد به عنوان عایق صدا، دما و رطوبت به شکل دیوارپوش، سقف کاذب حاصل خواهد شد. مخلوط حاصل شده باید طوری تنظیم شود که نسبت PP و دمای تولید (275 درجه سانتیگراد) باید در نقاط مستحکم بالا باشد. نسبت جذب آب نمونه ها کمتر از مقدار بحرانی بود. از چنین موادی می توان بدون خطر یخ زدگی در مکان هایی که تماس مستقیم با آب دارند مانند سایدینگ، استفاده کرد. در نتیجه ماده حاوی خاکستر بادی و PP یک مصالح ساختمانی بالقوه است که می تواند به حل مشکلات زیست محیطی ناشی از بازیافت پسماند خاکستر بادی کمک کند.
