افزایش استحکام بتن با تفاله قهوه! - سفر به کیش

به گزارش خبرآنلاین، پژوهشگران دریافته اند که می توان بتن را با جایگزینی درصدی از شن و ماسه تشکیل دهنده آن با تفاله های قهوه مصرف شده، 30 درصد قوی تر کرد.

تفاله قهوه یک محصول زائد آلی است که در مقادیر زیادی فراوری می گردد و معمولاً به محل دفن زباله راه می یابد.

این روش تازه بعلاوه استفاده از منابع طبیعی مانند شن و ماسه را کاهش می دهد و بیشتر به رویکرد اقتصاد سبزتر در ساخت و ساز یاری می نماید.

تخمین زده می گردد که در سرتاسر دنیا سالانه 60 میلیون تن تفاله قهوه مصرف شده (SCG) فراوری می گردد. به طور سنتی، بیشتر این تفاله های قهوه به محل های دفن زباله ختم می شوند.

اکنون پژوهشگران دانشگاه RMIT یک کاربرد عملی و در نوع خود منحصر به فرد را برای این نوع خاص از زباله پیدا نموده اند که ترکیب آن در بتن است.

راجیو رویچاند، نویسنده اصلی این مطالعه می گوید: منبع الهام کار ما یافتن روشی نوآورانه برای استفاده از مقادیر زیادی ضایعات قهوه در پروژه های ساختمانی به جای رفتن به محل های دفن زباله بود تا به قهوه یک زندگی دوباره بدهیم.

تفاله قهوه به علت مقدار ریز ذرات خود به عنوان یک جزء مفید در کاربرد های عمرانی و ساختمانی پیشنهاد شده است؛ بنابراین پژوهشگران تصمیم گرفتند این موضوع را مورد آزمایش قرار دهند. آن ها ابتدا SCG را از کافه های مختلف در اطراف ملبورن استرالیا جمع آوری کردند و برای از بین بردن رطوبت، آن ها را خشک کردند. سپس مواد آلی خشک شده در دو دمای مختلف منفی 350 درجه سانتی گراد یا 500 درجه سانتی گراد با استفاده از فرآیندی کم انرژی و بدون اکسیژن به نام پیرولیز برای ایجاد بیوچار (زغال تهیه شده از زیست توده های گیاهی و ضایعات کشاورزی) دمادهی شدند.

سپس تاثیر 12 مخلوط با نسبت های متفاوت برای مقایسه اثرات SCG بر رفتار مکانیکی و ریزساختاری بتن مورد استفاده نهاده شد. SCG های مختلف در سیمان معمولی با حجم 0، 5، 10، 15 و 20 درصد به عنوان جایگزینی برای سنگدانه های ریز (ماسه طبیعی) استفاده شدند.

این بتن تازه در قالب ها ریخته شد و برای حذف حفره های هوا تکان داده شد. سپس در دمای اتاق به مدت 24 ساعت استراحت کرد، قالب گیری شد و در یک مخزن آب نهاده شد شد تا اینکه برای سنجش استحکام در فشار یا مقاومت فشار آزمایش شد و با استفاده از پراش پرتو ایکس (XRD) و میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) تجزیه و تحلیل شد. لازم به ذکر است که مقاومت فشاری حداکثر تنش فشاری است که یک ماده جامد می تواند بدون شکستگی تحمل کند.

پژوهشگران دریافتند که از بین تمام کامپوزیت های بتن مورد آزمایش، کامپوزیت هایی که 15 درصد از شن و ماسه آن ها با تفاله قهوه جایگزین شده و در دمای 350 درجه سانتی گراد پخته شده بود، منجر به بهبود قابل توجهی در خواص آن شد که موجب افزایش 29.3 درصدی در مقاومت فشاری این بتن شد.

در حالی که تحقیقات حول این موضوع هنوز در مراحل اولیه است، پژوهشگران می گویند که نتایج آن امیدوارنماینده است و با توجه به فراگیر بودن قهوه، این راه حل به طور بالقوه می تواند در ساخت و ساز در سراسر دنیا مورد بهره برداری قرار گیرد.

شانون کیلمارتین-لینچ یکی از نویسندگان این مقاله می گوید: صنعت بتن پتانسیل یاری قابل توجهی به افزایش بازیافت زباله های آلی مانند قهوه مصرف شده دارد. تحقیق ما در مراحل اولیه است، اما این یافته های هیجان انگیز روشی نوآورانه برای کاهش قابل توجه مقدار زباله های آلی را که به محل دفن زباله می روند، ارائه می دهد.

این روش تازه فراوری بتن علاوه بر صرفه جویی در فضا و ایجاد فضا در محل های دفن زباله، به موضوع زیست محیطی دیگری نیز یاری می نماید و آن، حفظ منابع طبیعی محدود است. چرا که ما سالانه تقریباً 40 تا 50 میلیارد تن شن و ماسه را برای استفاده در ساخت و ساز استخراج می کنیم.

جی لی یکی از نویسندگان این مطالعه می گوید: استخراج مداوم شن و ماسه طبیعی در سراسر دنیا که معمولاً از بستر و سواحل رودخانه ها گرفته می گردد، برای برآورده کردن احتیاج های رو به رشد صنعت ساختمان تأثیر زیادی بر محیط زیست دارد. ما با رویکرد اقتصاد چرخشی می توانیم زباله های ارگانیک را از محل دفن زباله دور نگه داریم و بعلاوه منابع طبیعی خود مانند شن و ماسه را بهتر حفظ کنیم.

پژوهشگران قصد دارند آزمایش های مکانیکی و دوام طولانی مدت را بر روی بیوچار قهوه با حرارت 350 درجه برای کاربرد های بالقوه آن در صنعت ساخت و ساز انجام دهند و تأثیر استفاده از دما های مختلف پیرولیز بر عملکرد این ماده را بیشتر آنالیز نمایند.

منبع: newcivilengineer