به سایت پارسمان شیمی خوش آمدید

زیر مجموعه گروه پارسمان
بتن سبز

بتن سبز

بتن سبز موضوع انقلابی در تاریخ صنعت بتن است، این بتن برای اولین بار در سال 1998 در دانمارک اختراع شد. بتن سبز هیچ ربطی به رنگ ندارد. بتن سبز نوعی بتن است که شباهت زیادی به بتن معمولی دارد امّا تولید چنین بتنی به حداقل انرژی نیاز دارد و کمترین آسیب را به محیط زیست وارد می‌کند. مفهوم بتن سبز یعنی استفاده از مواد سازگار با محیط زیست در بتن است تا سیستم را پایدارتر کند. تولید بتن سبز اغلب ارزان است، زیرا به‌عنوان مثال، محصولات زائد به‌عنوان جایگزین جزئی برای سیمان استفاده می‌شود. صنعت ساخت و ساز در سراسر جهان با سرعت زیادی در حال رشد است. رشد عظیم ساخت و ساز باعث افزایش تقاضا برای مصالح ساختمانی می‌شود. سنگدانه‌ها از اجزای اصلی بتن هستند. اخیراً با توجه به استخراج مداوم و در دسترس بودن سنگدانه‌ها، مشکلات زیادی به‌وجود آمده است. امروزه برای این مشکل تا حدودی راه‌حلی وجود دارد و راه‌حل آن به «بتن سبز» معروف است. به‌دلیل مفهومی از بتن که در ذهن‌ها شکل گرفته است، همه جوانب، از تولید مواد خام در طراحی مخلوط گرفته تا طراحی سازه، ساخت و ساز و عمر مفید سازه، در نظر گرفته می‌شود.

بتن سبز چیست؟

بتن‌هایی که از ضایعات بتن که سازگار با محیط زیست هستند، ساخته می‌شوند، بتن سبز نامیده می‌شوند.

بتنی که در تولید خود انرژی کمتری مصرف می‌کند و دی‌اکسید‌کربن کمتری نسبت به بتن معمولی تولید می‌کند، بتن سبز است. نام دیگر بتن سبز، “سازه‌های صرفه‌جویی در منابع با کاهش اثرات زیست محیطی” است. همچنین اصطلاح بتن سبز به بتنی اطلاق می‌شود که مراحل اضافی در طراحی اختلاط بتن و بتن‌ریزی برداشته شده است تا ساختار پایدار و چرخه عمر طولانی با سطح نگهداری کم را تضمین کند.

بتن سبز

بتن سبز نوعی بتن است که دارای حداقل یک جزء از ضایعات است، فرآیند تولیدی که به محیط زیست آسیب نمی‌رساند، عملکرد بالا و پایداری چرخه حیات را دارد. بتن سبز نوعی بتن است که با مصالح پایدار ساخته می‌شود و برای کاهش اثرات زیست محیطی پروژه‌های ساختمانی طراحی شده است. این ماده با انواع مواد پایدار و ضایعاتی همچون ضایعات بتن، سرباره کوره بلند، فلای اش (خاکستر بادی)، ضایعات نیروگاهی، بتن بازیافتی، ضایعات معادن و استخراج، ضایعات شیشه، پسماندهای کوره زباله سوز، گل قرمز، خاک رس سوخته، خاک اره، خاکستر احتراق و ماسه ریخته‌گری ساخته شده است. بتن سبز را می‌توان با سیمان‌های جایگزین مانند سیمان‌های ساخته شده از پوسته برنج یا سایر مواد زائد کشاورزی نیز ساخت.

هدف بتن سبز کاهش اثرات زیست محیطی بتن است. برای ساخت بتن سبز، فناوری جدیدی توسعه یافته است.

این فناوری تمام مراحل چرخه عمر ساخت و ساز بتن، یعنی طراحی سازه، مشخصات فنی، ساخت و تعمیر و نگهداری را در نظر می‌گیرد.

استفاده از بتن سبز می‌تواند به کاهش ردپای کربن پروژه‌های ساختمانی کمک و آنها را پایدارتر کند. بتن سبز مزایای دیگری از جمله بهبود دوام و مقاومت در برابر عوامل جوی را نیز دارد. بتن سبز همچنین می‌تواند سفارشی‌سازی شود، به این معنی که می‌توان آن را برای نیازهای خاص یک پروژه خاص، به‌صورت سفارشی ساخت.

 

برخی از مواد مورد استفاده در بتن سبز

  • فلای اش (خاکستر بادی): رایج‌ترین روش استفاده از فلای اش برای تولید بتن سبز، استفاده از آن به‌عنوان ماده چسباننده یا بایندر برای بتن است. فلای اش از دهه 1960 به‌عنوان بایندر یا ماده چسباننده استفاده شده است و امروزه همچنان در بین سازندگان محبوبیت دارد زیرا به تولیدکنندگان این اجازه را می‌دهد که محصولاتی با مقاومت و دوام بالاتر نسبت به بتن سنتی تولید کنند. راه‌های دیگری نیز وجود دارد که سازندگان می‌توانند فلای اش را در پروژه‌های خود استفاده کنند، از جمله استفاده از آن به‌عنوان ماده متشکله پرکننده یا بسته به نیاز پروژه در دسترس قرار دادن آن به‌عنوان یک افزودنی با درصدهای معین. استفاده از فلای اش در مصالح ساختمانی سبز محبوبیت زیادی پیدا کرده است زیرا به کاهش ردپای کربن در ساختمان‌های جدید و موجود کمک می‌کند. این به‌دلیل توانایی آن در جذب آب هنگام مخلوط شدن با سیمان و ایجاد پیوند قوی‌تر بین ذرات سنگدانه نسبت به سنگدانه‌های طبیعی مانند ماسه یا شن است.

 

اینفوگراف مرتبط: فلای اش-خاکستر بادی

 

بتن سبز
  • سرباره کوره بلند: سرباره کوره بلند محصول فرعی فرآیند فولادسازی است. سرباره کوره بلند ماده‌ای ریزدانه، با سیلیس و آهکی بالاست که حاوی مقدار زیادی اکسید آهن است. استفاده از سرباره کوره بلند در بتن، با پیشرفت تکنولوژی ساخت بتن سبز رایج‌تر می‌شود. سرباره کوره بلند یک بتن بسیار قوی، بادوام و سازگار با محیط زیست تولید می‌کند که می‌تواند برای جاده‌ها، ساختمان‌ها و پل‌ها استفاده شود.
 
  • دوده سیلیس: دوده سیلیس یک پودر سیلیس با خلوص بالا است که برای تولید بتن استفاده می‌شود. دوده سیلیس از تقطیر خشک مواد خام زغال سنگ، نفت یا سنگ رس (شیل) تولید می‌شود. دوده سیلیس خلوص بالاتری نسبت به سیلیس صنعتی دارد و می‌توان از آن برای تولید بتن‌هایی استفاده کرد که ارزش CEC کمتری دارند. فرآیند دوده سیلیس شامل حرارت دادن مواد خام تحت فشار، برای تولید یک جامد بسیار خالص است که می‌تواند در تولید بتن استفاده شود. دوده سیلیس اتصال بهتری بین سیمان و ماسه ایجاد می‌کند و استحکام و دوام محصول نهایی بتنی را بهبود می‌بخشد.

Cation-exchange capacity (CEC): ظرفیت تبادل کاتیونی (CEC) معیاری است که نشان می دهد چند کاتیون را می توان روی سطوح ذرات خاک حفظ کرد. بارهای منفی روی سطوح ذرات خاک به اتم ها یا مولکول های دارای بار مثبت (کاتیون ها) متصل می شوند، اما به آنها اجازه می دهد تا با دیگر ذرات باردار مثبت در آب خاک اطراف مبادله شوند.

  • خاکستر پوسته برنج: خاکستر پوسته برنج محصولی اکولوژیکی و اقتصادی با ارزش بالا است. یک مصالح ساختمانی سبز با هزینه تولید پایین است و می‌تواند در پروژه‌های ساختمانی استفاده شود. از خاکستر پوسته برنج می‌توان برای تولید بتن، آجر و کاشی استفاده کرد. خاکستر پوسته برنج خواص حرارتی خوبی دارد و قابل احتراق نیست. خاکستر پوسته برنج زمانی که با مواد دیگری مانند سیمان، ماسه، شن و آب مخلوط شود، می‌تواند اثر عایق خوبی را ایجاد کند.
  • بازیافت سنگدانه بتن: بازیافت بتن فرآیندی است که بتن ضایعاتی را از محل‌های تخریب و سایر منابع بازیابی می‌کند تا آن را به مصالح ساختمانی جدید تبدیل کند.‌ بازیافت سنگدانه‌های بتنی روشی است که به خوبی در صنعت ساختمان شناخته شده است، امّا به‌طور گسترده برای کاهش انتشار دی‌اکسیدکربن از تولید سیمان استفاده نشده است. این به این‌دلیل است که زنجیره تامین مصالح بازیافتی هنوز به‌طور کامل توسعه نیافته است. با این‌حال، با افزایش تقاضا برای مصالح ساختمانی پایدار، در حال‌حاضر انگیزه بیشتری برای تولیدکنندگان برای یافتن راه‌هایی برای بازیافت سنگدانه‌ها وجود دارد.

 

مقاله مرتبط: آیا بازیافت بتن امکان پذیر است؟

بتن سبز
  • زباله‌های پلاستیکی: زباله پلاستیک تجزیه‌ناپذیر زیستی است و می‌تواند تا 20 درصد از سنگدانه‌های معمول در بتن را جایگزین کند و در عین حال آن را سبک‌تر کند. با این‌حال، بتن با سنگدانه‌های پلاستیکی نسوز و شکنندگی کمتری خواهد داشت. علیرغم استحکام کمتری که نسبت به بتن معمولی دارد، این امکان وجود دارد که از این بتن با این جایگزین  برای کاربردهای غیرسازه‌ای از جمله پیاده‌روها، میانه‌های بزرگراه و زیرپایه‌های روسازی بزرگراه، مورد استفاده قرار گیرد. علاوه بر این، ذرات PET را می‌توان به جای شن و ماسه استفاده کرد.

 

Polyethylene terephthalate: پلی اتیلن ترفتالات که به آن PET نیز می گویند، نام نوعی پلاستیک شفاف، قوی، سبک و 100% قابل بازیافت است.

 
 
بتن سبز

مهندسان چگونه می‌توانند از بتن سبز استفاده کنند؟

مهندسان می‌توانند از بتن سبز به روش‌های مختلف برای پایدارتر ساختن پروژه‌های ساختمانی استفاده کنند.

یکی از راه‌های انجام این کار استفاده از بتن سبز به‌عنوان جایگزینی برای بتن سنتی در پروژه‌های ساختمانی است. این کار هم در پروژه‌های ساخت و ساز جدید و هم در پروژه‌های نوسازی قابل انجام است. استفاده از بتن سبز در ساخت و ساز می‌تواند به کاهش ردپای کربن کلی پروژه و سازگاری بیشتر با محیط زیست کمک کند.

اجزای اصلی بتن سبز مواد بازیافتی، خاکستر بادی (فلای اش) و سیمان است. این مواد با آب مخلوط می‌شوند تا یک مخلوط بتن که دارای استحکام و دوام مشابه مخلوط‌های بتن سنتی ایجاد شود. از آنجایی که بتن سبز را می‌توان به جای بتن سنتی استفاده کرد، برای پروژه‌های ساختمانی موجود و ساخته‌شده ایده‌آل است.

بتن سبز همچنین سبک‌تر از بتن سنتی است بنابراین بتن‌ریزی بتن سبز بر روی پشت‌بام‌ها یا مکان‌هایی که انتقال یا جابجایی بارهای سنگین دشوار است را آسان می‌کند. استفاده از این نوع مصالح برای پروژه‌های زیرساختی ایده خوبی است زیرا امروزه اکثر کشورها با خشکسالی مواجه هستند و کاهش میزان آب مورد نیاز برای ساخت و ساز به حفظ منابع طبیعی کمک می‌کند. بتن سبز یک فناوری در حال ظهور است که می‌تواند دنیای ساخت و ساز را متحول کند. همانطور که از نام آن پیداست، با استفاده از مواد بازیافتی مانند تایرهای لاستیکی یا بطری‌های پلاستیکی ساخته شده است.

استفاده از این مواد نه تنها ضایعات را کاهش می‌دهد، بلکه سیمان حاصل را قوی‌تر و بادوام‌تر از بتن سنتی می‌کند. بتن یکی از محبوب‌ترین مصالح ساختمانی است. زیرا این مصالح ارزان، به‌طور گسترده در دسترس و کار با آن آسان است. امّا متاسفانه بتن یکی از مصالح ساختمانی کمتر سازگار با محیط زیست است. تولید آن مقدار زیادی دی‌اکسید‌کربن در جو آزاد می‌کند. در واقع، تولید تنها یک تن سیمان تقریباً 1/7 تن CO2 تولید می‌کند.

بتن سبز می‌تواند به ما کمک کند تا تأثیر خود را بر محیط زیست کاهش دهیم زیرا در طول فرآیند تولید بتن سبز از سوخت‌های فسیلی کمتری استفاده می‌کند. همچنین آلودگی هوا را کاهش ‌دهد زیرا در طول فرآیند اختلاط بتن سبز به هیچ افزودنی شیمیایی مضری نیاز ندارد.

راه‌های زیادی برای مهندسان وجود دارد که از بتن سبز در پروژه‌های خود استفاده کنند. در اینجا چند نمونه بیان شده است:

    • سیمان هیدرولیک که بیشتر به‌عنوان بتن شناخته می‌شود، ماده‌ای است که در ساخت و ساز برای ساخت ساختمان‌های بزرگ و سازه‌های دیگر استفاده می‌شود.
    • تولید سیمان معمولی مقادیر زیادی دی‌اکسید‌کربن (CO2) تولید می‌کند، گازهای گلخانه‌ای که در تغییرات آب و هوایی جهانی سهیم هستند.
    • بتن سبز می‌تواند مقدار CO2 آزاد شده در جو را در طول تولید کاهش دهد زیرا از جایگزین‌هایی مانند خاکستر بادی (فلای اش)- زباله‌های تولید شده توسط نیروگاه‌های زغال سنگ – برای جایگزینی سیمان سنتی استفاده می‌شود.
    • هدف بتن سبز نه تنها کاهش مقدار CO2 منتشر شده است بلکه ایجاد یک محصول سازگار با محیط زیست است که می‌توان به همان روش بتن معمولی استفاده کرد.
    • بتن سبز اغلب هم در پروژه‌های ساختمانی جدید و هم در مقاوم‌سازی سازه‌های موجود و ساخته شده، استفاده می‌شود. یکی از دلایل اصلی این امر این است که یک ماده عایق عالی را ایجاد می‌کند که به کاهش هزینه‌های گرمایش و سرمایش کمک می‌کند.
    • بتن سبز همچنین دارای ردپای کربن بسیار کمتری نسبت به بتن سنتی است. به هیچ حرارتی از فرآیند تولید نیاز ندارد و دارای بافت متخلخلی است که متخلخل بودن آن این اجازه را می‌دهد که رطوبت به جای محبوس شدن در زمین پخش شود.
بتن سبز
بتن سبز

مزایا

  • یک مصالح ساختمانی پایدار است و ردپای کربن را کاهش می‌دهد.
  • حداقل آلودگی را دارد.
  • هدر رفت مواد را کاهش می‌دهد.
  • برای تهیه بتن سبز نسبت به تهیه بتن معمولی تغییرات زیادی لازم نیست.
  • آلودگی محیط زیست را کاهش می‌دهد.
  • مقاومت حرارتی و اسیدی خوبی دارند.
  • مقاومت کششی بتن سبز با برخی مصالح در مقایسه با بتن معمولی بهتر است.
  • مصرف سیمان را به‌طور کلی کاهش می‌دهد.
  • بتن سبز در مقایسه با بتن معمولی مقرون به‌صرفه است.
  • بتن سبز کارایی بهتری نسبت به بتن معمولی دارد.

معایب

  • دارای مقاومت فشاری پایین.
  • سازه‌های ساخته شده با بتن سبز نسبت به سازه‌های ساخته شده با بتن معمولی عمر کمتری دارند.
  • جذب آب بالا.
  • یافتن مقادیر مورد نیاز مواد مشکل است.
  • بر اساس نوع مواد استفاده شده ممکن است به تلاش بیشتری نیاز باشد.

نتیجه

پتانسیل قابل‌توجهی در مواد زائد برای تولید بتن سبز وجود دارد. جایگزینی مواد سنتی بتن با مواد زائد و فرآورده‌ها، فرصتی مناسب برای تولید بتن اقتصادی و سازگار با محیط زیست ایجاد می‌کند. جایگزینی جزئی مواد با استفاده از مواد زائد و مواد افزودنی استحکام فشاری و کششی بهتر، بهبود مقاومت در برابر سولفات‌ها، کاهش نفوذپذیری و بهبود کارایی را نشان می‌دهد. هزینه هر واحد حجم بتن با مواد زائد مانند نرمه معدن کمتر از مخلوط بتن کنترل شده مربوطه است. تجزیه و تحلیل دقیق چرخه عمر بتن سبز با در نظر گرفتن پارامترهای مختلف، برای درک خواص بتن حاصل بسیار ضروری است.

 Quarry dust: نرمه معدن محصول جانبی فرآیند خرد کردن است که یک ماده متراکم و قوی برای استفاده به‌عنوان سنگدانه برای اهداف بتن‌ریزی، به‌ویژه به‌عنوان سنگدانه‌های ریز می‌باشد.

 

M.Gh.