استفاده از PET در بلوک های بتنی ساختمان

استفاده از نوارهای حلقوی حاصل از بطری های بازیافتی PET در بلوک های بتنی توخالی

زباله های جامد درحال تبدیل شدن به یک معضل جهانی هستند که بایستی برای به حداقل رساندن مصرف منابع و مقابله با آلودگی آنها را مدیریت کرد. یکی از اجزای اصلی زباله های جامد پلاستیک است. سالانه تولید زباله پلاستیک به طور قابل ملاحظه ای روبه افزایش است. باوجود افزایش مشکلات بهداشتی ناشی از زباله های پلاستیکی، رویکردهای متعددی برای بازیافت معرفی شده است. استفاده از زباله های پلاستیکی در مخلوط بتن یکی از رویکردهای بازیافت پلاستیک است که در سطح جهانی مورد توجه بیشتری قرار گرفته است. در عراق که روزانه مقادیر زیادی زباله پلاستیکی تولید می شود، نیاز به این رویکرد بسیار حیاتی است. در عراق، از بلوک های بتنی توخالی بیشتر از آجرهای ساختمانی استفاده می شود. هدف از این مقاله بررسی چگونگی تاثیر پذیری مقاومت فشاری، مقاومت خمشی، جذب آب و چگالی خشک بلوک های بتنی توخالی ساخته شده از پلاستیک های ضایعاتی و پردازش شده به صورت نوارهای حلقه ای است. پس از برش و چیدمان، قلاب های حلقه ای PET در مقادیر مختلف (3، 4، 6، و 8) مخلوط شده و به بلوک های توخالی با ابعاد 360 در 200 میلی متر افزوده شدند. پس از ریخته‌گری بتن و پخت بلوک‌ها به مدت 28 روز، خواص فیزیکی آنها مورد آزمایش قرار گرفت. اکثر خواص فیزیکی مهم این بلوک های توخالی شناسایی و در این مطالعه ارائه شده اند. نتایج به دست آمده نشان داد که قبل از افزودن نوارهای حلقوی، کاهش قابل توجهی در چگالی تازه بتن مشاهده نشد. با افزایش محتوای زباله پلاستیکی PET، مقاومت فشاری با افزایش تعداد گیره های PET به 6 و سپس کاهش آنها به 8 حلقه افزایش یافت. افزایش مقاومت خمشی در نمونه های دارای نوارهای حلقوی PET به خوبی مشاهده شد. جذب آب با افزایش تعداد گیره های به 3 افزایش می یابد و پس از آن، جذب آب با افزایش تعداد بست های PET کاهش می یابد. چگالی خشک نیز با افزایش تعداد حلقه ها به 3 کاهش یافته و پس از آن با افزایش تعداد گیره ها شروع به افزایش می کند. در اینجا مشاهده شد که با افزودن 6 حلقه PET (2.4 کیلوگرم پلاستیک / مترمکعب بتن) خواص بتن بهبود می یابد.

اخیرا تولید پلاستیک در سراسر جهان به دلیل نقش ضروری آن در فعالیت های روزمره ما افزایش چشمگیری داشته است. سالانه حدود 11 میلیون تن زباله پلاستیکی در ایالات متحده و حدود 3 میلیون تن در بریتانیا تولید می شود. پلیمرهای اولیه ازجمله پلی اتیلن ترفتالات (PET)، پلی اتیلن سنگین (HDPE)، پلی اتیلن سبک (LDPE) و پلی پروپیلن (PP) در صنعت بسته بندی استفاده می شود. مدیریت زباله های پلاستیکی معمولا شامل دفن زباله، بازیافت، سوزاندن و یا بازیابی انرژی آنها می شود. نکته مهم این است که بازیافت پلاستیک ها پس از مصرف می تواند به شکل سیستم های حلقه بسته یا حلقه باز انجام شود که زباله به محصولی از نوع مشابه تغییر کاربری داده و یا به محصولی کاملا متفاوت تبدیل می شود. امروزه با افزایش تولید کالاهای یکبار مصرف، مدیریت پسماند به یک نگرانی عمده زیست محیطی در سطح جهان تبدیل شده است. وجود روش‌های نامناسب دفع زباله به آلودگی محیط‌ زیست کمک کرده و اثرات مضری بر روی خاک، هوا و آب های زیرزمینی و سطحی به همراه دارد. مواد پلاستیکی که به راحتی تجزیه نمی شوند، در محل دفن یا تخلیه زباله انباشته می شوند. درحال حاضر، بطری های خالی آب و نوشیدنی ساخته شده از PET به دلیل دشوار بودن تفکیک آنها و یا نبود بازار داخلی کافی برای آنها بازیافت نمی شوند. در نتیجه، این اقلام صرفا در سایت‌های دفع زباله سوزانده یا دور ریخته می‌شوند. PET یک پلیمر نیمه کریستالی است که دارای استحکام مکانیکی بالا، دوام و مقاومت در برابر مواد شیمیایی هیدرولیز و حلال ها است. کاربردهای گسترده PET شامل صنایع بسته بندی همچون محصولات غذایی و دارویی و تولید بطری های نوشیدنی است. همچنین در ساخت قالب برای تولید لوازم خانگی و اداری، دستگاه های الکترونیکی و قطعات خودرو استفاده می شود.

پلاستیک حاوی مواد شیمیایی خطرناکی است که منجر به آلودگی هوا، آب و خاک می شود. با سوزاندن زباله های پلاستیکی، طیف وسیعی از مواد شیمیایی مضر ازجمله دیوکسین ها در جو منتشر می شود که یکی از سمی ترین مواد شناخته شده است. یکی از راه حل های بالقوه استفاده مجدد از ضایعات پلاستیکی PET به عنوان تقویت کننده الیاف کوتاه در بتن سازه ای است. این کاربرد نه تنها ترک خوردگی بتن را به خوبی کنترل می کند، بلکه شکل پذیری شبه شکننده بتن را افزایش می دهد. ازطرفی، جایگزین مناسبی برای مصارف در مقیاس بزرگ که فاکتور مهمی در بازیافت رباله به شمار می رود، محسوب می شود. اخیرا، یکپارچه سازی ضایعات پلاستیک در صنعت بتن بسیار مورد توجه قرار گرفته است. بازیافت یا استفاده مجدد از زباله های پلاستیکی در تولید مصالح ساختمانی مانند بتن از مزایای بی شماری ازجمله کاهش هزینه تولید بتن و تهیه ابزار موثر در دفع زباله های پلاستیکی برخوردار است. ادغام پلاستیک در بتن می تواند به طور قابل توجهی برخی از خواص آن را بهبود بخشد؛ باتوجه به اینکه پلاستیک دارای چقرمگی بالا، مقاومت سایشی بالا، ظرفیت حرارتی بالا و رسانش حرارتی کم است. امروزه در صنعت ساخت و ساز، از پلاستیک بازیافتی به طرق مختلفی ازجمله رزین بتن پلیمری و سنگدانه درشت مصنوعی برای تولید بتن سبک استفاده می شود. بنابراین، بخشی از ابتکارات را باهدف بازیافت زباله از بطری های پلاستیکی تشکیل می دهد؛ پلاستیک ماده ای که در مقادیر قابل توجهی تولید شده و تجزیه آن دشوار است. در بسیاری از مطالعات به بررسی کاربرد الیاف PET در بتن پرداخته شده است.

نتیجه گیری

یافته‌های تجربی ارائه‌شده در این مطالعه پتانسیل استفاده از مواد پلاستیکی ضایعات PET را در تولید بلوک های بتنی توخالی به عنوان یک راه حل مناسبی برای کاهش اثرات زیست محیطی ناشی از دفع نامناسب زباله های پلاستیکی در عراق بیان می کند. این رویکرد یک راه جایگزین برای بازیافت و استفاده مجدد از زباله های پلاستیکی و کمک به پایداری محیط زیست است. زباله های پلاستیکی PET تشکیل شده در (3، 4، 6 و 8 حلقه حلقه) به هر بلوک توخالی افزوده شده و خواص فیزیکی آن بررسی شد. یافته های حاصل از این مطالعه عبارتند از:

- در مقایسه با مخلوط کنترل، در اینجا مقاومت فشاری نمونه‌های بتنی توخالی حاوی نوارهای حلقوی با افزایش تعداد قلاب های PET به 3، 4 و 6 به ترتیب تا 5.52، 7.37 و 15.58 درصد افزایش می یابد. با این حال، با افزایش تعداد حلقه ها به 8، مقاومت فشاری تا 14.87 درصد کاهش یافت.

- محاسبات نشان داد که ترکیب نمونه ها با 6 حلقه باعث افزایش مقاومت فشاری و خمشی بلوک های بتنی توخالی به ترتیب تا 15.58 و 11.45 درصد می شود و همچنین با ساخت این بلوک ها 2.4 کیلوگرم تولید زباله های پلاستیکی در کشور (معادل حدود 88 بطری 1.5 لیتری) در هر متر مکعب کاهش می یابد.

- آزمایشات انجام شده برای تعیین مقاومت فشاری و جذب نشان داد که نوع A و B اعمال شده در بلوک های بتنی توخالی به ترتیب با افزودن (3، 6) و (4، 8) نوار حلقوی قابل دستیابی است. تولیدکنندگان همچنان قادر به تولید بلوک های بتنی با افزودن تمام دوزهای PET هستند.

- افزودن این نوارهای حلقوی با تمام درصدهای آزمایش شده باعث افزایش مقاومت خمشی بلوک های بتنی توخالی می شود.

- شواهد به دست آمده نشان می دهد که چگالی خشک و سرعت جذب به وضوح تحت تاثیر تعداد ارتعاشات بتن در قالب حاوی (4، 6، 8) نوار حلقه ای است. نتایج این آزمایشات ترکیبی اثرات نوارهای حلقه ای PET و تعداد ارتعاشات مخلوط بتن در قالب را درمقایسه با مخلوط کنترل نشان داد.