آجرهای خشتی خاک-سیمان حاوی ضایعات پلی استایرن منبسط و الیاف پلی اتیلن
در این مطالعه نجات و بهبود تکنیک های ساخت و ساز به عنوان یک راهکار جالب در توسعه پایدار صنعت ساختمان، نه تنها باهدف کاهش تولید پسماند درطی ساخت و ساز، بلکه به منظور امکان استفاده مجدد از نخاله های ساختمانی و دیگر ضایعات صنعتی بیان شده است. در همین راستا، مطالعه فعلی ارزیابی آجرهای خشتی خاک سیمانی حاوی ضایعات پلی استایرن منبسط شده و تقویت شده با الیاف پلی اتیلن را با بررسی مقاومت فشاری، انقباض و ترک خوردگی مخلوط ها به مدت 7 روز پیشنهاد می کند. آجرهای به دست آمده حاوی 0.5، 0.75 و 1.00 درصد ضایعات پلی اتیلن و 0.125، 0.25 و 0.50 درصد ضایعات پلی استایرن منبسط شده هستند. به طور کلی، هدف از این مطالعه تجزیه و تحلیل اثرات هر افزودنی و ارتباط نتایج به دست آمده با خواص فیزیکی مواد پیشنهادی است. افزودن ضایعات پلی استایرن منبسط شده به ماتریس خاک-سیمان باعث کاهش مقاومت مواد به فشرده سازی ساده (تک محوری) می شود درحالی که افزودن الیاف پلی اتیلن موجب افزایش استحکام مواد شده می شود و انبساط و ترک خوردگی مخلوط خاک و سیمان را به حداقل می رساند. اختلاط همزمان دو پسماند که از مزایای خوبی برخوردار هستند، موجب ساخت آجر سبک تر و مقاوم تر با پتانسیل جمع شوندگی کمتر می شود.
صنعت کلان ساختمان مولد اصلی زباله در جامعه است. براساس داده های انجمن شرکت های خدمات عمومی و پسماند برزیل، در این کشور در سال 2021 بیش از 48 میلیون تن نخاله های ساختمانی (CDW) جمع آوری شده است. علیرغم بازیافت بخش قابل توجهی از این مواد، حجم زیادی از آنها در محیط زیست تجزیه یا دفن شده و با انتشار دی اکسید کربن (CO₂) موجب آلودگی رودخانه ها و دریاها شده اند. با این حال، برخی از زباله ها مواد مضری را منتشر می کنند که سلامت انسان را تهدید می کند. صنعت ساختمان مصرف کننده اصلی مواد اولیه طبیعی است. این احتمال وجود دارد که حدود 50 درصد از کل منابع طبیعی مصرف شده در جامعه به صنعت ساختمان اختصاص داشته باشد. این امر اثرات زیست محیطی قابل توجهی به همراه دارد به طوری که چندین کشور را به اتخاذ سیاست های محیطی خاصی ازجمله استفاده مجدد از منابع، استفاده از منابع تجدید پذیر، کاهش مصرف منابع و حفاظت از محیط زیست سوق داده است. افزودن ضایعات صنعتی به مواد تولیدی مصرف انرژی و هزینه های حمل مواد اولیه را کاهش می دهد. همچنین امکان تولید مواد با بهبود خواص فنی در زمینه های مختلف را فراهم می کند. دفع نهایی زباله یکی از مشکلات عمده جهان امروز به شمار می رود. به طور کلی، یافتن راه حل هایی برای استفاده از ضایعات در فرایند ساخت و ساز، باهدف نه تنها کاهش اثرات صنعت ساختمان بلکه به منظور رسیدگی به مسائل مربوط به تولید زباله جامد ضرورت دارد. الگوهای مصرف فعلی باعث افزایش بیش از حد تولید زباله می شود که مشکلات اجتماعی و زیست محیطی ایجاد می کند. جهانی شدن یکی از عواملی است که بیشترین تاثیر را بر مصرف کنندگان برای خرید بیش از حد دارد. با هر خرید، یک بسته جدید وارد چرخه می شود و اگر به درستی دور ریخته نشود، منجر به انباشتگی و اثرات منفی بر محیط زیست خواهد شد.
کیسه های پلاستیکی به راحتی در محیط زیست پراکنده شده و باعث ایجاد یک سری مشکلات می شوند. شبکه فاضلاب یکی از اصلی ترین راه های انتقال زباله همراه با الگوهای مصرف ناپایدار است که خود نیز موجب تجمع این کیسه ها در مسیرهای فاضلاب (فاضلاب های می شود که درنتیجه، منجر به سیلاب و مشکلات جامعه و منظره شهری خواهد شد. میزان زباله های پلاستیکی موجود در پسماند شهری از 7 تا 30 درصد متغیر است. دفع زباله های پلاستیکی در محیط زیست یا محل های دفن زباله علاوه بر اثرات منفی بصری، می تواند مواد سمی مانند نرم کننده ها و دیگر مواد افزودنی را آزاد کند. پس از دفع، دیگر راهکارهایی مانند دفن زباله، استفاده مجدد، بازیافت و سوزاندن گزینه های مناسبی هستند. دفع مناسب اگرچه شامل سوزاندن و از بین بردن ویژگی های زباله می شود اما حجم آنها را به میزان قابل توجهی کاهش می دهد. با این حال، این فرایند که به سرمایه گذاری بالایی نیاز دارد، از احتراق زباله گاز تولید می کند که به علت دارا بودن اثرات بالقوه خطرناک گلخانه ای برای سلامت انسان مضر است. باتوجه به یافته های واناپالی و همکارانش، سوزاندن زباله های پلاستیکی گازهای سمی و سرطان زا تولید می کند. مناسب ترین راه برای استفاده مجدد از پلاستیک بازیافت است؛ بازیافت مکانیکی پرکاربردترین روش در سراسر جهان است.
پلی استایرن منبسط شده (EPS) ماده ای است که از 98 درصد هوا و تنها 2 درصد کربن و هیدروژن تشکیل شده است. اگرچه خاک، آب یا هوا را ازنظر شیمیایی آلوده نمی کند اما اگر به درستی بازیافت نشود، مواد شیمیایی بی اثر و غیرقابل تجزیه زیستی که در آن موجود است محیط زیست را تهدید خواهد کرد. بنابراین، استفاده مجدد از پلی استایرن منبسط شده آن را به یک ماده پایدار تبدیل می کند. توسعه پایدار به تامین نیازهای امروزی بدون به خطر انداختن نسل های آینده برای رفع نیازهای خود گفته می شود. با این حال، دستیابی به توسعه پایدار مستلزم تغییرات دگرگون کننده در صنعت ساختمان است. صنعت ساختمان به دلیل مصرف بالای منابع طبیعی و انرژی در تولید و انتقال مواد و همچنین دفع نامناسب زباله و بسته بندی در این صنعت که اغلب نامناسب است، دارای اثرات زیست محیطی زیادی است. مقدار زباله تولید شده در صنعت ساختمان باتوجه به مشکلات متعدد ناشی از تجمع نخاله های ساختمانی، به یک نگرانی روزافزون تبدیل شده است. در تلاش برای ترویج توسعه پایدار، برخی از متخصصان و شرکت های ساختمانی به دنبال استفاده از تکنیک های ساخت و ساز پایدار باهدف کاهش اثرات زیست محیطی ناشی از این صنعت هستند. درهمین راستا، از آجرهای خشتی که به عنوان آجر خاک خام نیز شناخته می شوند، استفاده می کنند تا امکان استفاده مجدد از این مواد را فراهم نموده و ازنظر اقتصادی نیز هزینه ها را به دلیل فراوانی و کم هزینه بودن مواد خام کاهش دهند. آجرهای خشتی چون از خاک خام تولید می شوند، تطبیق پذیری زیادی در ترکیب خود دارند و با افزودن سایر مواد می توان برخی ویژگی های آنها ازجمله افزایش استحکام، وزن سبک و کاهش جمع شوندگی را بهبود بخشید.
جمع بندی و نتیجه گیری
در این مطالعه، در ساخت آجرهای خشتی از ضایعات پلی استایرن منبسط شده باهدف کاهش وزن خشت استفاده شد. با این حال، این ترکیب منجر به کاهش 85 درصدی مقاومت فشاری مخلوط حاوی 0.50 درصد ضایعات و همچنین کاهش ترک خوردگی در تست انقباض شد. ازسوی دیگر، ترکیب الیاف پلی اتیلن در وهله اول ترک خوردگی ماتریس خاک-سیمان در تست انقباض را مهار می کند. ترکیب این الیاف نه تنها انقباض مخلوط خاک سیمان را مهار می کند بلکه مقاومت فشاری را نیز افزایش می دهد. از دیدگاه هنجاری، مقاومت فشاری مخلوط های حاوی 0.125، 0.25 و 0.50 درصد E در یک دوره پخت 7 روزه برابر یا بیشتر از 1.5 مگاپاسکال بود. باوجود سایر مخلوط هایی که این معیار را دارند، بر روش ارزیابی مقاومت فشاری تاکید می شود که در استاندارد برزیل با آنچه در توسعه این مطالعه استفاده شده است، متفاوت است. نتایج حاصل از آزمایشات آجرهای خشتی خاک-سیمان حاوی ضایعات EPS و تقویت شده با الیاف پلی اتیلن مقاومت فشاری و جمع شوندگی رضایت بخشی را نشان داد. آجرهای تولید شده با ترکیب ضایعات، علاوه بر سبکتر بودن، از میانگین مقاومت فشاری 59 درصد بالاتر از آجر خاک-سیمان مرجع برخوردار هستند و درطول تست انقباض، ترک یا شکافی در آنها مشاهده نشد.
