شیشه و لاستیک از جمله مواد بسیار پر مصرف در دنیا هستند که با توجه به ماهیت و نوع مصرفشان دارای ضایعات بسیاری می باشند. تغییرشکل و استفاده مجدد از این ضایعات یکی از راهکارهای بهبود وضعیت پایدار محیط زیست می باشد. کاربرد مصالح بازیافتی در صنایع مختلفی از جمله صنعت ساختمان رواج بسیاری یافته است. از طرف دیگر، بتن یکی از مصالح بسیار کاربردی در صنعت ساختمان است و اضافه کردن خرده های لاستیک و شیشه در بتن می تواند باعث بهبود برخی از خصوصیات مکانیکی و دینامیکی آن شود. همچنین، مقاومت بتن در برابر حرارت نیز بسیار حائز اهمیت می باشد که با اضافه کردن لاستیک و شیشه ضایعاتی می توان آن را ارتقا داد. در این تحقیق اثر جایگزینی لاستیک با درصدی از سنگدانه‎های ریز و درشت بتن و پودر شیشه با درصدی از سیمان بتن تحت دمای بالا مورد مطالعه قرار گرفته است. به این ترتیب که نمونه های بتنی حاوی لاستیک و شیشه با درصدهای مختلف جایگزینی، ساخته شده است. سپس تعدادی از نمونه ها بدون قرار گرفتن تحت حرارت و تعدادی دیگر پس از قرار گرفتن تحت دمای 600 درجه سانتی گراد، مورد آزمایش مقاومت فشاری و کششی پسماند قرار گرفتند. بررسی ریزساختار بتن حاوی شیشه و لاستیک، توسط میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) انجام شده است. نتایج این تحقیق نشان داد اضافه کردن لاستیک و شیشه به بتن باعث کاهش مقاومت فشاری و افزایش مقاومت کششی می شود. با مقایسه مجموع نمونه های حرارت ندیده و حرارت دیده می توان نتیجه گرفت که حرارت 600 درجه سانتی گراد، به طور متوسط حدود 33 درصد از مقاومت فشاری کاسته است. به طور کلی بتن های ساخته شده با 10 درصد جایگزینی لاستیک به جای درشت دانه و 15 درصد شیشه به جای سیمان عملکرد بهتری در دمای محیط و دمای بالا نشان دادند. همچنین در بررسی ریزساختار بتن، چسبندگی بین لاستیک و بتن مناسب بود.

یکی از راهکارهای بازیافت مواد ضایعاتی مانند لاستیک تایر و شیشه، استفاده از آن ها در بتن می باشد که علاوه بر کمک به پاک سازی محیط زیست، باعث برداشت کمتر از معادن طبیعی و کاهش آلودگی حاصل از تولید سیمان می شود. در این مقاله تاثیر جایگزینی همزمان ذرات لاستیک ضایعاتی به جای بخشی از سنگدانه ریز و پودر شیشه به جای بخشی از سیمان، بر کارایی و مشخصات مکانیکی بتن، در دمای محیط و پس از اعمال حرارت °C600، مورد بررسی قرار گرفت. برای تعیین میزان تاثیر اندازه ذرات لاستیک بر کارایی و مشخصات مکانیکی، پیش و پس از اعمال حرارت، از دو اندازه متفاوت ذرات لاستیک mm 1–0/15 و mm 5–3 استفاده شد. در کل 13 طرح اختلاط ساخته شد، که جز طرح مرجع، باقی دارای ترکیب ذرات لاستیک جایگزین ماسه در مقادیر حجمی 5% و 10%، در دو اندازه ذرات لاستیک و پودر شیشه جایگزین سیمان در مقادیر وزنی 10%، 15% و 20% بوده اند. برای بررسی کارایی بتن های دارای لاستیک و پودر شیشه از آزمایش اسلامپ استفاده شد، همچنین مقاومت های فشاری، کششی، نسبت مقاومت کششی به فشاری، پیش و پس از اعمال حرارت و افت وزن ناشی از اعمال حرارت، مورد بررسی قرار گرفت. برای درک رفتار مواد ضایعاتی از تصاویر میکروسکوپ الکترونی و طیف سنجی استفاده گردید. نتایج در هر دو حالت حرارتی نشان داد 5% لاستیک و 10% پودر شیشه، همچنین اندازه mm 5–3 ذرات لاستیک، بهترین نتایج را از نظر مقاومت های فشاری و کششی، در بین طرح های اختلاط دارای لاستیک و پودر شیشه، ارائه داده اند.

لاستیک خودروها و شیشه های ضایعاتی از جمله مواد آلاینده در طبیعت با ماندگاری بالا هستند. یکی از راه های بازیافت شیشه و لاستیک ضایعاتی، استفاده از آن در بتن می باشد که حداقل برداشت از معادن طبیعی را به همراه خواهد داشت. از طرفی دیگر بسیاری از سازه های مهندسی در طول عمر خود در معرض خطرات آتش سوزی قرار دارند و از این رو شناخت خواص مکانیکی مصالح بتن در دماهای بالا ضروری است. در این تحقیق از شیشه و لاستیک ضایعاتی به عنوان جایگزین بخشی از ریزدانه طبیعی (ماسه) استفاده شد. اندازه ذرات شیشه بین mm85/0-2 بصورت وزنی و با درصدهای 5%،10% و 15% و اندازه ذرات لاستیک بین mm 3-5 بصورت حجمی و با درصدهای 5% و 10% جایگزین ریزدانه بتن شده است. در مجموع 12 طرح اختلاط و از هر طرح اختلاط 3 نمونه مکعبی و استوانه ای با درصد های متفاوت شیشه و لاستیک ساخته شد. مقاومت فشاری و کششی، روانی، افت وزنی، نسبت مقاومت پسماند فشاری و کششی نمونه ها در دمای محیط و تحت دمای°^C 600 اندازه گیری و متوسط مقادیر مورد ارزیابی قرار گرفت. از نظر ظاهری بعد از اعمال حرارت، رنگ نمونه ها تیره تر گردید و ترک های مویی بصورت گسترده در سطوح بتن قابل مشاهده بود. همانطور که انتظار می رفت، با افزایش مقادیر لاستیک، مقاومت فشاری نمونه ها کاهش یافت. بعد از اعمال حرارت، افت مقاومتی تمامی نمونه ها نسبت به حالت دمای محیط بیشتر بود. با افزایش مقدار درصد لاستیک، کاهش مقاومت بیشتر شد که دلیل آن را میتوان به سوختن و از بین رفتن ذرات لاستیک و پدیدار شدن حفرات ریز و ایجاد تخلخل در بتن نسبت داد. با افزایش مقدار درصد شیشه، روند مقاومت فشاری کمی بهبود داشت. نتایج نشان داد طرح ترکیبی 5 % شیشه و 5 % لاستیک طرح بهینه بوده و عملکرد مناسب تر و مطلوب تری را نسبت به سایر طرحها دارد.

یکی از مواردی که به عنوان مواد غیرقابل بازیافت وارد محیط زیست می شود، لاستیک های مستعمل خودرو است. تحقیقات انجام شده نشان می دهد لاستیک های مستعمل از موادی تشکیل شده اند که به دلیل تجزیه نشدن آن ها در شرایط معمول، سبب ایجاد آلودگی و آسیب به محیط زیست شده است. بر اساس تحقیقات صورت گرفته، یکی از راه های حذف این مواد، استفاده از ضایعات لاستیکی در بتن است. لذا در این تحقیق، با جایگزینی ذرات لاستیکی ضایعاتی به جای سنگ دانه ها و تخمین مقاومت فشاری بتن توسط شبکه عصبی مصنوعی با استفاده از پارامترهای ورودی (نسبت آب به سیمان، ماده افزودنی فوق روان کننده و ترکیب وزنی دانه بندی) پرداخته شده است. نتایج حاصل از این پژوهش با پژوهش های مرتبط محققان مورد مقایسه قرار گرفت که حاکی از برتری و دقت بالای شبکه عصبی مصنوعی حاصله در این پژوهش است. شاخص مهندسی a-20 برای شبکه عصبی برابر یک به دست آمده و خطای 99 درصد از داده ها، کمتر از 15 درصد به دست آمده که نشان از تقریب مناسب مقاومت فشاری بتن حاوی ذرات لاستیکی ضایعاتی توسط شبکه عصبی مصنوعی است. همچنین نتایج آنالیز حساسیت با استفاده از روش میلن حاکی از تاثیر 40 درصدی مقدار وزنی ماده افزودنی فوق روان کننده به عنوان پارامتر حساس در این نوع از بتن است.

به طور کلی لاستیک های بسیار زیادی در جهان تولید می شود و امکان دفع این زباله ها در محیط زیست وجود ندارد؛ زیرا تایر با سرعت بسیار کمی تجزیه می شود؛ و آلودگی های زیادی تولید می نماید؛ بنابراین استفاده بهینه از این ضایعات به یک ضرورت تبدیل شده است. از ضایعات می توان برای بهبود برخی خواص مکانیکی بتن استفاده نمود. در همین راستا در تحقیق حاضر، خواص مقاومت فشاری 7 روزه و 28 روزه خرده لاستیک و پودر لاستیک به همراه نانوسیلیس مورد بررسی قرار گرفته است. نسبت آب به سیمان در طرح ها ثابت بوده و از خرده لاستیک به ابعاد 9.5 - 4.75 میلی متر و پودر لاستیک به ابعاد 0.6 میلی متر استفاده شده است. در این مقاله مقدار لاستیک به صورت درصد وزنی سیمان %5، %10 و %15 استفاده شده و نانوسیلیس به میزان %2 و %3 به مخلوط های دارای لاستیک اضافه شده است که شاهد بهبود نحوه شکست و افزایش مقاومت فشاری در این نوع بتن هستیم.

در سال های اخیر بکارگیری از منابع معدنی فرآوری شده در علم مهندسی عمران چشم اندازه گسترده ای را به خود اختصاص داده است. برخی از این مصالح مانند سرباره کوره آهنگدازی به دلیل دارا بودن مواد سیلیسی آلومیناتی فرآوان در خود می توانند موجب بهبود چسبندگی و پرکنندگی در ساختار بتن شوند. در این پژوهش آزمایشگاهی، یک طرح اختلاط از بتن معمولی با عیار سیمان 450 کیلوگرم بر متر مکعب ساخته شد. یک طرح اختلاط نیز از بتن قلیافعال بر پایه سرباره کوره آهنگدازی ساخته شد تا میزان مقاومت کششی بتن تحت دمای محیط و حرارت 500 درجه سلسیوس، در سن عمل آوری 90 روزه مورد مقایسه و ارزیابی قرار گیرد. در ادامه آزمون های طیف سنجی پراش اشعه ایکس (XRD) و تصاویر میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) در سن عمل آوری 90 روزه در دمای محیط و تحت حرارت 500 درجه سلسیوس، به منظور بررسی بیشتر و راستی آزمایی نتایج حاصل از آزمون مقاومت کششی، بر روی نمونه های بتنی انجام گرفت. نتایج حاصله حاکی از کسب مقاومت کششی در دمای محیط، برای بتن معمولی به مقدار 048/5 مگاپاسکال و برای بتن قلیافعال به مقدار 41/4 مگاپاسکال است، که اختلاف 63/12 درصدی را دارا بود. با اعمال حرارت بالا به نمونه های بتنی، میزان افت مقاومت کششی در بتن معمولی به مقدار 51 درصد و در بتن قلیافعال به میزان 21 درصد، رسید. نتایج حاصل از آزمون های XRD و SEM ضمن هماهنگی با یکدیگر، در همپوشانی با نتایج حاصل از آزمون مقاومت کششی قرار داشتند.

تولید بتن نیازمند مصالح طبیعی و مصنوعی گوناگونی است. تولید سیمان به عنوان اصلی ترین ماده ساخت بتن، باعث تولید گاز دیاکسیدکربن و اثرات زیان بار آن بر لایه ازن می شود. لذا محققین را به یافتن راه حلی جهت کاهش در سهم مصالح طبیعی و تولید گازهای گلخانه ای در تولید بتن واداشت. حجم زیاد شیشه های ضایعاتی بازیافت ناپذیر، به عنوان جایگزین مصالح مذکور در بتن اخیرا مورد توجه قرار گرفته است. در تحقیقات قبلی، جایگزینی ماسه با خرده شیشه در نسبت های بالا، کاهش قابل ملاحظه خواص مکانیکی را نتیجه داد. در این تحقیق پس از ساخت طرح اختلاط مرجع، ماسه با خرده شیشه ضایعاتی با نسبت های 5%، 8%و 12% جایگزین و 3 طرح اختلاط ساخته شد. 3 طرح با جایگزینی پودر شیشه با سیمان در 4%، 8%و 12% نیز ساخته شدند. پس از بررسی نتایج 7طرح مذکور، طرح های ترکیبی با جایگزینی ثابت 8% خرده شیشه با ماسه و سیمان با پودر شیشه در نسبت های 4%، 8%و 12% نیز ساخته شدند. در هر آزمایش سه نمونه و در مجموع 230نمونه گیری انجام شد. مقاومت فشاری نمونه های مکعبی استاندارد در سنین 7، 28، 56و 91روزه، تعیین گردید. مقاومت کششی به روش دونیم شدن نمونه ها، اندازه گیری شدند. آزمایش ضریب ارتجاعی استاتیکی نیز بر روی نمونه های استاندارد استوانه ای، انجام گردید. مقاومت فشاری، ضریب ارتجاعی، مقاومت کششی، اسلامپ، وزن مخصوص بتن های تازه و سختشده طرح های اختلاط حاوی خرده شیشه و پودر شیشه به صورت همزمان، نسبت به طرح های اختلاط حاوی فقط پودر شیشه، کاهش را نشان داد، که این امر، عملکرد نامطلوب شیشه به صورت ذرات درشتتر (خرده شیشه) در ساختار بتن و افزایش فعالیت قلیایی-سیلیسی را نشان می دهد. عملکرد نامطلوب خرده شیشه در خواص مکانیکی بتن از طریق جایگزینی سیمان با پودر شیشه، تا حدود بسیار زیادی بهبود یافت. نتایج نشان داد که جایگزینی همزمان سیمان با پودر شیشه در نسبت های پایین در طرح های حاوی 8% ثابت جایگزینی ماسه با خرده شیشه، باعث کاهش شدید کارایی و بهبود خواص مکانیکی بتن ها نسبت به طرح مرجع، گردید.

امروزه از معضلات اصلی بشر حفظ محیط زیست در برابر وجود مواد ضایعاتی است. استفاده مجدد این مواد همچون لاستیک تایر ضایعاتی به عنوان جایگزینی بخشی از مصالح در ساخت بتن به عنوان یک استراتژی اساسی جهت دستیابی به توسعه پایدار محسوب می شود. در این پژوهش به کارگیری همزمان پودر و خرده لاستیک و سیم و الیاف فولادی بازیافت شده از تایر ضایعاتی در مخلوط بتن، مورد بررسی مقاومت های سایشی و فشاری و وزن واحد حجم بتن قرار گرفته است. در پژوهش حاضر در 12 طرح اختلاط از جایگزینی پودر و خرده لاستیک با ماسه به مقدار 9، 13/5، 18، 22/5 و 27 درصد حجمی ماسه و افزودن سیم و الیاف فولادی بازیافتی از تایر به مقدار 0/5 درصد حجمی استفاده شده است. نتایج آزمایشات نشان می دهد افزودن 0/5 درصد الیاف فولادی بازیافتی به بتن حاوی 9 درصد پودر و خرده لاستیک، کاهش مقاومت فشاری را بهبود می بخشد و باعث افزایش مقاومت سایشی می شود. با افزایش درصد های جایگزینی پودر و خرده لاستیک با ماسه در مخلوط بتن همراه با 0/5 درصد الیاف فولادی بازیافتی، مقاومت سایشی بتن افزایش اما مقاومت فشاری و وزن واحد حجم بتن کاهش می یابد. مقاومت سایشی این نوع بتن های حاوی مواد ضایعاتی نسبت به بتن شاهد تا 37/5 درصد افزایش داشته است.

رفتار بتن تحت بارهای دینامیکی همانند ضربه، در مقایسه با رفتار بتن تحت بارهای استاتیکی متفاوت است. یک برنامه آزمایشگاهی به منظور تعیین خصوصیات استاتیکی و دینامیکی بتن حاوی ذرات لاستیک در نظر گرفته شده است. بدین منظور ذرات لاستیک تایر ضایعاتی در سه اندازه 1-0، 3-1 و 5-3 میلیمتر جانشین حجمی 10، 0، 20، 30، 40 و 50 درصد ریزدانه در مخلوط بتن شده اند. آزمون های استاتیکی و دینامیکی به وسیله دستگاه های هیدرولیکی و وزنه پرتابی انجام شده و مقاومت فشاری و خمشی، سرعت عبور امواج التراسونیک، مدول الاستیسیته، کرنش و جذب انرژی استاتیکی و دینامیکی برای بتن تعیین شده است. نتایج حاکی از آن است که، ذرات لاستیک تایر ضایعاتی در اندازه بزرگتر به عنوان جانشین ریزدانه، خصوصیات بهتری از خود نشان داده اند. همچنین افزایش محتوای لاستیک، وزن مخصوص، مقاومت فشاری و مدول الاستیسیته استاتیکی و دینامیکی بتن را کاهش داده است. همچنین انعطاف پذیری بتن با افزودن ذرات لاستیک به مخلوط بتن افزایش یافته است. به علاوه در این تحقیق به کمک مدل جرم-فنر، معادله حرکت برای تیرهای بتنی حاوی ذرات لاستیک تایر ضایعاتی به دست آمده است.

بتن مهمترین مصالح ساختمانی است که بیشترین کاربرد را در ساخت سازه های مختلف از جمله ساختمان های مسکونی، سازه های زیربنایی مانند پل، سد، راه، ابنیه، اسکله، بند و سایر سازه ها دارد. بطور کلی بتن از ترکیب سیمان با آب و سنگدانه های درشت و ریز که در عمل به آنها شن و ماسه اطلاق می شود، ساخته می شود. تعیین مقدار و وزن هر کدام از این مصالح که برای ساخت یک بتن برای کسب مقاومت مشخصه تحت عنوان طرح اختلاط بتن مطرح است. دراین تحقیق به بررسی تاثیر میکروسیلیس و پودرلاستیک برروی بتن های سیمانی پلیمری ازنوع استایرنبوتادین (SBR) بوده که بانام تجاری لاتکس دربازار یافت می شود و برای ساخت نمونه ها ازدرصد های وزنی پلیمر 10، 15 و 20 نسبت به سیمان همراه با جایگزین 5، 10 و 15 درصدی میکروسیلیس و پودر لاستیک جایگزین سیمان استفاده شده است. نتایج نشان می دهد که ﺟ ﺎ ﯾ ﮕ ﺰ ﯾ ﻨ ﯽ ﻣ ﯿ ﮑ ﺮ وﺳ ﯿ ﻠ ﯿ ﺲ با اﻓ ﺰ اﯾ ﺶ ﺳ ﻦ ﻧ ﻤ ﻮ ﻧ ﻪ ﻫ ﺎ ﺑ ﺎ ﻋ ﺚ افزایش اﺧ ﺘ ﻼ ف ﻣ ﻘ ﺎ وﻣ ﺖ ﺑ ﺎ ﺑ ﺘ ﻦ ﺷ ﺎ ﻫ ﺪ ﻣ ﯽ ﺷ ﻮ د و در ﺳ ﻨ ﯿ ﻦ 42 و 28 روز این نمونه ها دارای ﻣ ﻘ ﺎ وﻣ ﺘ ﯽ ﺑ ﯿ ﺶ از ﻧ ﻤ ﻮ ﻧ ﻪ ﺷ ﺎ ﻫ ﺪ اﺳ ﺖ . بهترین مقاومت در ترکیب میکروسیلیس و پودرلاستیک بین 6 و 5/7 درصد از هرکدام به دست آمده است که مقاومت 28 روزه افزایش 15 درصد نسبت به نمونه شاهد را داراست.