بلوک‌ بدون بار سبک با گرانول‌ EPS

ساخت بلوک‌های بدون بار سبک با گرانول‌های پلی استایرن منبسط شده

بلوک‌های سبک می توانند زمان و هزینه ساخت دیوارهای بنایی را کاهش دهند. تحقیقات متعددی برای ساخت بلوک های سیمانی سبک درحال انجام است. بعضی از این تحقیقات از بتن هوادهی اتوکلاو شده، سنگدانه‌های سبک، خاکستر بادی وغیره استفاده می‌کنند. به طور کلی بلوک‌های سیمانی عناصر غیرسازه ای هستند که باری را تحمل نمی‌کنند. در این پروژه تحقیقاتی، تلاش شده است تا از پلیمرها، به ویژه پلی استایرن منبسط شده، در بین سنگدانه های بتن به منظور ساخت بلوک های غیر باربر استفاده شود. جایگزین کردن سنگدانه ها با پلی استایرن منبسط شده می تواند وزن بلوک ها را کاهش دهد. بلوک ها باید حداقل 1.2 نیوتن بر میلیمتر مربع را تحمل کرده و چگالی آنها کمتر از 1000 کیلوگرم بر متر مکعب باشد تا به راحتی جابجا شود. جذب آب نیز باید کمتر از 12 درصد باشد. سپس این بلوک ها ازنظر چگالی، تراکم و جذب آب آزمایش می شوند تا اطمینان حاصل شود که به فاکتورهای مورد نیاز یک واحد بنایی غیرباربر رسیده اند. بلوک های جامد در ابعاد 390 × 100 × 190 میلی متر با استفاده از طرح های مخلوط اصلاح شده باتوجه به یافته های حاصل از مطالعات تحقیقاتی قبل ساخته شده اند. آزمایشات انجام شده بر روی بلوک های توسعه یافته با نمونه های کنترل به دست آمده از تولید کنندگان بلوک سیمانی تایید شده مقایسه شد. نتایج به دست آمده نشان داد که بلوک های حاوی مخلوط EPS دارای مقاومت فشاری 28 روزه 3.7 نیوتن بر میلی متر مربع، چگالی خشک 940 کیلوگرم بر متر مکعب و جذب آب 0.7 درصد بودند. این مقادیر الزامات حداقل مقاومت فشاری، چگالی و جذب آب را فراهم می کند. این مطالعه نشان می‌دهد که بلوک‌های سبک غیرباربر پتانسیل جایگزینی بلوک‌های سنتی را دارند.

بلوک های بتنی عناصر مهمی در زیرساخت های عمرانی هستند و به دلایل متعددی در پارتیشن بندی ساختمان ها، دیوارهای محوطه زمین و ساخت و سازهای دیوار داخلی استفاده می شوند. استفاده از بلوک‌های بتنی همچنین برای حفظ حریم خصوصی ساختمان، سرپناه و محافظت در برابر نیروها یا مسائل خارجی برای سکنان آن ضروری است. دو نوع بلوک بتنی وجود دارد: بلوک های باربر و بلوک های غیرباربر. بلوک های باربر می توانند بارهایی را حمل کنند که از عناصر بالای آن مانند تیرها و/یا اسلب ها علاوه بر وزن خود منتقل می شوند. با این حال بلوک های غیرباربر هیچ بار خارجی، به جز وزن خود را تحمل نمی کنند. این پروژه تحقیقاتی چگونگی ساخت بلوک غیرباربر سبک را بررسی می کند. در ساخت هر سازه، زمان یک عامل مهم است. باید از این که تمام مراحل به طور موثر انجام می شود تا از تاخیر جلوگیری شود اطمینان حاصل شود. یکی از زمان برترین فعالیت ها مراحل ساخت دیوارهای جداکننده در یک ساختمان می باشد. کارگران مجبور هستند بلوک هایی با وزن نزدیک به 15 کیلوگرم را بلند کنند و این وزن سرعت عمل کارگران را کاهش می دهد. این سنگینی همچنین باعث خستگی مکرر آنها می شود که بر بهره وری کار تاثیر می گذارد. به عنوان یک کل بنابراین ساخت دیوار بیشتر طول می کشد. با این حال، هم زمان و هم هزینه های انجام شده برای کار افزایش می یابد. حمل بلوک ها به صورت دستی یا با کمک وسایل نقلیه از یک مکان به مکان دیگر همچنین دشوار، وقت گیر و پرهزینه است. فرایند ساخت و تهیه ماشین آلات حمل مانند جرثقیل‌ها زمان بیشتری را می طلبد و به انرژی زیادی برای جابجایی بلوک‌ها از انبار به مکان دیگر نیاز است. از وسایل نقلیه همچنین برای انتقال بلوک‌ها از تامین کننده به سر پروژه ساخت و ساز استفاده می‌شود که به زمان و پول نیاز دارد.

برای تولید تمام محصولات مصنوعی ساخت بشر، منابع محدود زمین درحال مصرف هستند. سنگدانه های موجود در خاک یکی از همین منابع به شمار می رود. از آنجایی که بتن امروزه کاربرد گسترده ای در بسیاری از سازه ها دارد و برای نسل های آینده نیز باقی می ماند، به تدریج کاهش می یابد. سنگدانه ها از سایت های معدن استخراج می شوند و برای این کار کوه ها شکسته و خُرد می شوند. این امر موجب اثرات منفی عظیمی بر اقلیم شده و الگوهای آب زیرزمینی در خاک را به شدت تغییر می دهد و درنهایت انسان، گیاهان و جانوران را به طور یکسان تحت تاثیر قرار می‌دهد. ازسوی دیگر، پلی استایرن منبسط شده (EPS) یک محصول تجاری موجود است؛ همچنین بسیار راحت تر از سایر سنگدانه‌های ساخت بشر قابل دسترسی است. EPS یک محصول زیست تخریب ناپذیر است؛ به این معنی که اگر در محیط زیست رها شود، طبیعت نمی‌تواند آن را تجزیه کند. بنابراین استفاده مجدد از EPS تا حد امکان برای جلوگیری از پایان یافتن محل‌های دفن زباله مهم است. امروزه استفاده اصلی از EPS در بسته بندی کالاهای شکستنی است اما به هیچ وجه در این موارد مورد استفاده قرار نمی گیرد و به عنوان ضایعات دور ریخته می شود. استفاده از EPS در محصولی مانند بلوک بتنی می تواند به کاهش حجم EPS رها شده در محل های دفن زباله کمک کند. همچنین مقدار و نوع معینی از ضایعات را کاهش داده و شیوه های پایدار را بهبود می بخشد. به همین دلیل، اگر بلوک‌های بتنی سبک‌تر باشند، به دلیل دارا بودن وزن سبک EPS و سنگدانه ها ارزش صنعتی بالایی دارند. راه های مختلفی برای سبک تر کردن بلوک ها وجود دارد. این تحقیق به بررسی چگونگی استفاده از یک ماده پلیمری انتخاب شده در بتن با جایگزینی EPS می پردازد.

نتیجه گیری

بلوک های سبک یک ضرورت جدی و مهم در صنعت مهندسی عمران به شمار می روند. بلوک های سنگین دارای معایب متعددی ازجمله اتلاف وقت، مصرف بیش از حد سوخت، مصرف انرژی و هزینه های انجام شده برای صنعت ساخت و ساز و حمل و نقل هستند. به همین دلیل، ساخت بلوک های سبک تر می تواند علاوه بر کاهش هزینه ها، سرعت ساخت و عملکرد کارگران را به طور کلی افزایش دهد. وزن بلوک ها را می توان به روش های مختلف کاهش داد. این مطالعه به بررسی استفاده از EPS به عنوان یک سنگدانه درشت در ساخت بلوک غیرباربر می پردازد. از EPS بیشتر در بسته بندی کالاهای شکستنی استفاده می شود که پس از یک بار استفاده دور ریخته می شوند. با این حال با استفاده از EPS به عنوان سنگدانه به یک محصول پایدار و مفیدی می‌توان دست یافت. باتوجه به تحقیقات گذشته، پلیمر مناسب برای جایگزینی سنگدانه درشت در بتن انتخاب شده است. پلیمر انتخابی EPS بود؛ با خاصیت آبدوست که به عنوان مناسب ترین پلیمر به منظور جایگزینی سنگدانه انتخاب شده است. ترکیب اولیه با اشاره به تحقیقات گذشته از EPS با سیمان و ماسه تهیه شد. از آنجایی که این ترکیب ازنظر پراکندگی EPS در دوغاب مناسب نبود، نسبت آب به سیمان تا یافتن یک مخلوط مناسب تغییر کرد. با تثبیت شدن مخلوط، آزمایش جذب آب بر روی بلوک ها با مخلوط مناسب انجام شد. تراکم تمام عناصر نیز اندازه گیری شد. مقاومت فشاری 28 روزه در مخلوط های 1، 2، 3 و 4 به ترتیب 1.38، 0.17، 4.19 و 3.71 نیوتن بر میلی متر مربع بود در حالی که این رقم در گروه کنترل 6.56 نیوتن بر میلی متر مربع ثبت شد.

همچنین مخلوط 3 بالاترین مقاومت فشاری را داشت درحالی که مخلوط های 1، 3 و 4 بالاتر از 1.2 نیوتن بر میلی متر مربع بودند. با این حال، از میان این ترکیبات تنها 4 مورد دارای پراکندگی مناسب EPS بین دوغاب بودند. مخلوط های 1 و 3 دارای توده های دوغاب در EPS بودند درحالی که مخلوط 2 بیشتر دوغاب را در یک لایه پایین هر بلوک داشت. مخلوط 4 از پراکندگی خوب EPS در دوغاب برخوردار بود و همچنین بتن تازه به راحتی قابل حمل بود. با مخلوط 4، آزمایش جذب آب بر روی بلوک های مخلوط 4 انجام شد. جذب آب در 30 دقیقه 0.143 درصد بود که کیفیت خوب بتن و جذب نهایی آب تا 0.67 درصد را نشان می داد. به طور کلی، نشان داد که بلوک قابلیت استفاده به عنوان بلوک غیر باربر را دارد. درنهایت، تجزیه و تحلیل هزینه نشان داد که بلوک سبک وزن 62.00 گرانتر از بلوک معمولی است اما این تفاوت را می توان با صرفه جویی در هزینه های نیروی کار، حمل و نقل و استفاده از ماشین آلات، مصرف سوخت و انرژی جبران کرد. علاوه براین، این نوع بلوک با ذخیره کرده سنگدانه، ماسه و مواد خام در مقادیر زیاد یک محصول سازگار با محیط زیست محسوب می شود.