استفاده از ضایعات PET به عنوان جایگزین بایندر در سنگ فرش

استفاده از ضایعات پلی اتیلن ترفتالات به عنوان جایگزین بایندر در کامپوزیت سنگ فرش

هدف از این مطالعه یافتن رویکرد مدیریت پایدار ضایعات پلی اتیلن ترفتالات (PET) است که از این نوع ضایعات به عنوان جایگزینی کامل بایندر در تولید سنگ فرش استفاده می کند. ضایعات PET شسته شده، ذوب شده و با شن و ماسه رودخانه مخلوط شده تا کامپوزیت های سنگ فرش (PSCs) با نسبت مخلوط 1:3 (10، 20، 30، 40 و 50 درصد PET) و ماتریس ماسه-سیمان حاوی 0 درصد PET به عنوان نمونه کنترل تشکیل شود. در قالب 200×100×50 میلیمتر، 3 تکرار از PSCs در هر نسبت مخلوط و کنترل قالب گیری شده و در آب در دمای محیط (27 درجه سانتیگراد) به مدت 28 روز نگهداری شدند. میانگین مقادیر تکرارها ازنظر چگالی، جذب آب، دمای خنک کننده و استحکام فشاری مورد بررسی قرار گرفتند. نتایج به دست آمده نشان می دهد که نمونه کنترل دارای بالاترین مقدار میانگین 2160 کیلوگرم بر مترمکعب است و میانگین چگالی PSC از 1860 تا 1670 کیلوگرم بر مترمکعب متغیر خواهد بود. PSC از خواص جذب آب بهتری از 6.98 تا 3.59 درصد است درحالی که این رقم در نمونه کنترل 11.11 درصد مشاهده شد. علاوه براین، نمونه کنترل در دمای خنک کننده 29 درجه به مدت 180 دقیقه، درمقایسه با PSCs در دمای 40 تا 31 درجه سانتیگراد، عملکرد بهتری داشت. به طور غیرمنتظره، همه PSC ها دارای مقاومت فشاری قابل ملاحظه ای هستند؛ به طوری که 30 درصد PET و نمونه کنترل به ترتیب دارای بیشترین و کمترین مقدار میانگین 20.59 و 8.63 نیوتن بر میلیمتر مربع هستند. به استثنای متوسط دمای خنک کننده، تحلیل واریانس نشان می دهد که در سطح اطمینان 95 درصد اختلاف معناداری بین چگالی، جذب آب و مقاومت فشاری PSCs مشاهده شد که نمونه کنترل عملکرد مطلوبی داشت. این به آن معناست که PET می تواند به عنوان جایگزین کامل بایندر در تولید سنگ فرش باهدف کاهش قیمت تمام شده تولید و دستیابی به یک روش پایدار در مدیریت PET استفاده شود.

در سراسر جهان از پلی اتیلن ترفتالات (PET) به طور گسترده در صنعت بسته بندی و سایر مصارف مرتبط استفاده می شود. پلی اتیلن ترفتالات معمولا پس از استفاده به زباله تبدیل شده و دور انداخته می شوند. برخلاف سایر ضایعات آلی، این ترکیبات به زمان زیادی نیاز دارند تا به طور کامل در طبیعت تجزیه شوند. درنتیجه، به وفور در محیط زیست انباشته شده و به دلیل کاهش دفن زباله و کمبود ظرفیت حمل منجر به مشکلات زیست محیطی می شود. اما کیفیت زیست تخریب ناپذیری این مواد آنها را به طرز باورنکردنی قابلیت بازیافت آسان، تغییر کاربری و کاربرد مثبت آنها را افزایش می دهد. با این حال، امکان برگرداندن ضایعات به چرخه استفاده و درعین حال، بهبود ایمنی محیطی فراهم می شود. در تلاش برای مدیریت ضایعات PET و استفاده از آن به عنوان مصالح ساختمانی، برخی محققان استفاده از آن را به عنوان جایگزین نسبی برای سنگدانه‌های ریز، سنگدانه‌های درشت و سیمان پیشنهاد می کنند. مزیت اصلی استفاده از پلاستیک کاهش تراکم کامپوزیت سنگ فرش است که نه تنها هزینه، حمل و نقل و بهره وری را به حداقل می‌رساند بلکه روش پایداری نیز برای مدیریت ضایعات PET ارائه می‌دهد. سنگ فرش باید قادر به تحمل بارهای وسیله نقلیه باشد و همچنین بتواند در برابر لغزش به خوبی مقاومت کند؛ به ویژه در چهارراه که در آن نیروی کشش ناشی از چرخ‌های وسیله نقلیه، چه با نیروی ترمز یا شتاب، تشدید می شود و وضعیت بلوک سنگفرش به سرعت آسیب می‌بیند یا فرسوده می‌شود. سنگ فرش را براساس نوع استفاده می‌توان:

الف) آجر بتنی با کیفیت برای جاده؛

ب) آجر بتنی با کیفیت مورد استفاده برای پارکینگ؛

پ) آجر بتنی برای عابران پیاده؛

ج) آجر بتنی برای پارک ها و سایر کاربران تعیین کرد.

این تحقیق باهدف توسعه پایدار، یک رویکرد عملی برای مدیریت پتانسیل آلودگی ضایعات پلی اتیلن ترفتالات (PET) ازطریق استفاده از آن در تولید سنگ‌های روسازی ارائه می دهد که شاید از آنجایی که به عنوان یک منبع در خدمت صنعت ساخت و ساز خواهد بود، بتواند به مدیریت ضایعات PET کمک کند. به طور کلی، هدف از این پژوهش تولید کامپوزیت‌های سنگ فرش حاوی ماسه و ضایعات PET به عنوان جایگزین بایندر در نسبت‌های مختلف مخلوط است که برخی از خواص کامپوزیت ها را تعیین کرده و نتایج به دست آمده را ازنظر آماری با سنگ فرش حاوی ماسه و سیمان معمولی مقایسه می کند.

جدول زیر میانگین چگالی کامپوزیت‌های سنگ فرش (PSCs) و کنترل (حاوی 0 درصد PET) در 28 روز را نشان می دهد.

جدول 1:

نمونه کنترل دارای بالاترین میانگین 2160 کیلوگرم بر مترمکعب و چگالی متوسط PSCs از 1860 تا 1670 کیلوگرم بر مترمکعب بود. روند کاهشی میانگین چگالی PSCs با افزایش درصد PET مشاهده شد . این را می توان به این واقعیت نسبت داد که سیمان متراکم تر از PET است. نتایج حاصل از تست Anova بین ميانگين تراكم كنترل و PSDs  ازنظر آماري با استفاده از MS اکسل تحلیل شد که در جدول زیر آمده است.

جدول 2:

با این حال، PSDs سبک تر هستند و به راحتی قابل حمل بوده و عملکرد بهتری درمقایسه با سنگ فرش‌های معمولی دارند. این امر موجب کاهش هزینه حمل و سنگفرش می شود. نتایج به دست آمده از میزان جذب آب PSCs و کنترل نشان می دهد که نمونه کنترل دارای میانگین جذب آب بالاتری تا 11.11 درصد است درحالی که این میزان در PSCs از 6.98 تا 3.59 متغیر است. میانگین جذب آب با افزایش مقدار PET کاهش می یابد که آن را می‌توان به کاهش نسبت خالی همزمان با افزایش PET نسبت داد.

و در پایان

نتایج حاصل از این مطالعه را می توان به این صورت بیان کرد که:

1) PSCs ازنظر چگالی سبک تر بودند و چگالی نیز با افزایش نسبت PET سبک تر می شد.

2) خواص جذب آب PSCs بهتر از نمونه کنترل است.

3) نمونه کنترل هنگامی که درمعرض دمای بالا قرار می گیرد، سریع تر از PSCs خنک می شود.

4) در آزمایش مقاومت فشاری، PSCs مقاومت بیشتری از نمونه کنترل داشت.

5) بنابراین ثابت شد که ضایعات PET انتخاب مناسبی برای جایگزینی کامل سیمان در تولید سنگ فرش است و همچنین، روش پایداری در مدیریت PET نیز به شمار خواهد رفت.

6) از PSCs به دلیل پایین بودن ظرفیت جذب آب می توان در مناطق پرباران استفاده کرد.

7) نمونه PSCs تولید شده حاوی 40-20 درصد PET در ساخت جاده ها، مناظر و پارک ها که به حداقل مقاومت کششی نیاز است مناسب است.

8) به مطالعات بیشتری جهت بررسی خواص شیمیایی باهدف تعیین عملکرد سنگ فرش در برابر آسیب های شیمیایی ازجمله سولفات و کلرید نیاز است.

9) در این رویکرد از برخی آزمایشات همچون تست خمشی، مقاومت ضربه ای و دوام پذیری نیز باید استفاده کرد.