بازیافت نخاله ‏های ساختمانی و تولید مصالح سنگدانه ‏ای بازیافتی در حال حاضر به عنوان رویکردی نوین به حل معضلات زیست‏محیطی مانند کمبود منابع سنگدانه‏ای طبیعی، تخریب معادن و زیست بوم‏ها و کمبود مراکز دفن نخاله کمک شایانی نموده است. به‏طورکلی سنگدانه‏های بازیافتی بتنی به مراتب کیفیت و مقاومت مکانیکی کمتری نسبت به سنگدانه ‏ای طبیعی دارند. با این حال باتوجه به محدودیت‏های موجود استفاده از این نوع مصالح بازیافتی در عملیات‏های عمرانی مانند راه‏سازی الزامی می‏نماید. در این مقاله مجموعاً 9 نمونه شن (3 نمونه شن بازیافتی بتنی و 6 نمونه شن طبیعی) به‏منظور ارزیابی عملکرد فیزیکی و مکانیکی سنگدانه درنظر گرفته شد. شن‏های طبیعی از مناطق مختلف شهر تهران جمع آوری شد و شن‏های بازیافتی بتنی نیز از خردایش بتن های معمولی، خودتراکم و بتن مخلوط تولید شد. دلیل این موضوع امکان بررسی کیفیت و نوع بتن اولیه برروی رفتار عملکردی شن‏های بازیافتی بتنی بود. آزمایش‏های جذب آب، چگالی، سایش در دستگاه لوس آنجلس، خردشدگی و ضربه بر روی نمونه ها اعمال شد. سپس با استفاده از الزامات آیین‏نامه‏ای مصالح سنگدانه‏ای مصرفی در راه‏سازی امکان‏سنجی کاربرد سنگدانه‏های مورد آزمون بحث و بررسی شد. نتایج نشان داد که مجموعاً شن‏های بازیافتی بتنی امکان استفاده در لایه‏های روسازی آسفالتی مانند رویه، آستر و آسفالت ماستیک را ندارند اما در سایر لایه‏های راهسازی مانند زیر اساس، اساس، رویه بتنی و شانه راه باتوجه به معیارهای مکانیکی مندرج در آیین‏نامه‏های راه‏سازی می‏توانند استفاده شوند. بررسی نوع بتن اولیه شن‏های بازیافتی بتنی نیز نشان داد که بتن اولیه برروی عملکرد مکانیکی شن‏های بازیافتی بتنی فاقد تأثیر است.

در این تحقیق خصوصیات بتن های ساخته شده با سنگدانه های بازیافتی از نخاله های بتنی (Recycled steel fiber) و مسلح شده به الیاف های فولادی بازیافتی از لاستیک های خودرو (Natural aggregate) بررسی شد. در تولید سنگدانه های بازیافتی (RCA) از 3 نوع نخاله بتنی با رده های مقاومتی اولیه 20، 40 و 80 مگاپاسکال استفاده شد. نتایج آزمایش های مربوط به سنگدانه ها نشان داد که افزایش مقاومت اولیه RCA موجب افزایش چگالی و مقاومت سائیدگی و کاهش جذب آب و ملات چسبیده به سطح این سنگدانه ها می شود. در ساخت نمونه ها، RCA به میزان 0، 50 و 100 درصد جایگزین سنگدانه های طبیعی شد. علاوه بر این، نمونه ها با استفاده از 0، 0/5 و 1 درصد حجمی RSF مسلح شدند. در مجموع بر روی 21 طرح اختلاط آزمایش های متنوعی همچون اسلامپ، UPV[1]، جذب آب، مقاومت فشاری، مقاومت کششی و مقاومت خمشی انجام شد. نتایج آزمایش ها بیان کننده ی آن بود که استفاده از RCA بر روانی، کیفیت و خصوصیات مکانیکی بتن تاثیر منفی دارد که با افزایش مقاومت اولیه RCA و همچنین استفاده از RSF می توان از این تاثیر منفی جلوگیری کرد. در نهایت با انجام آنالیز اقتصادی و بهینه یابی چند متغیره مشخص شد که استفاده از RSF و 50 درصد RCA با مقاومت اولیه 40 و 80 مگاپاسکال از لحاظ اقتصادی، مقاومتی، روانی و کیفیت توجیه پذیر است.

حفظ محیط زیست و کاهش میزان مصالح دورریز در طبیعت از موضوعات بسیار مهم است. امروزه مسیله استفاده از مصالح بازیافتی حاصل از تخریب ساختمان های فرسوده و استفاده مجدد از این مصالح در ساخت بتن مورد توجه قرار گرفته است. در این بررسی اثر افزودن مصالح حاصل از تخریب ساختمان ها به عنوان سنگدانه در تهیه مخلوط بتن مطالعه شده است. در این بررسی 9 عدد تیر بتن مسلح به عرض مقطع 150 میلیمتر، ارتفاع 200 میلیمتر و طول 1500 میلیمتر ساخته شد. در ساخت نمونه ها از سنگدانه بازیافتی به ترتیب با مقدار 0%، 50 % و 100% جایگزین سنگدانه طبیعی استفاده شده است. نمونه ها تحت انجام آزمایش خمش چهارنقطه ای استاتیکی بررسی شدند. هدف از انجام این آزمایش، بررسی رفتار برشی تیرهای ساخته شده از درصد مختلف سنگدانه بازیافتی با در نظر گرفتن اثر فاصله آرماتور عرضی است. تغییر مکان وسط تیر، نیروی برشی-تغییر مکان، نیروی برشی-کرنش و گسترش ترک های برشی از موارد مورد بررسی بوده است. از این رو، با بررسی نتایج به دست آمده از مطالعات آزمایشگاهی به بررسی رفتار برشی تیرهای بتن مسلح دارای سنگدانه بازیافتی پرداخته شده است. افزون بر این نتایج به دست آمده از ظرفیت برشی نمونه ها با روابط ارایه شده در آیین نامه CSA-A23، ACI318-08 و Eurocode 2 مقایسه شد. نتایج به دست آمده از این بررسی نشان می دهد که اختلاف قابل ملاحظه ای در رفتار برشی تیرهای ساخته شده از سنگدانه بازیافتی و طبیعی وجود دارد.

در این بررسی اثر افزودن سنگدانه ی بدست آمده از تخریب ساختمان قدیمی در تهیه مخلوط بتن مطالعه شده است. هدف از انجام این بررسی تعیین رفتار خمشی، ظرفیت خمشی در تیرهای بتن مسلح ساخته شده از سنگدانه بازیافتی است. در ساخت نمونه های مورد نظر از سنگدانه بازیافتی به ترتیب با مقدار 0درصد، 50 درصد و 100 درصد جایگزین سنگدانه طبیعی استفاده شده است. نمونه ها تحت انجام آزمایش خمش چهارنقطه ای استاتیکی بررسی شدند و بعد از 28 روز عمل آوری آزمایش شدند. از این رو، با بررسی نتایج بدست آمده از مطالعات آزمایشگاهی به بررسی رفتار خمشی تیرهای بتن مسلح دارای سنگدانه بازیافتی پرداخته شده است. افزون بر این نتایج بدست آمده با روابط ارائه شده توسط آیین نامه ACI318، CSA و EuroCode2 مورد مقایسه قرار گرفته است. نتایج بدست آمده از این بررسی نشان می دهد. با افزودن نسبت جایگزین سنگدانه بازیافتی مقدار عرض ترک خوردگی خمشی در وسط دهانه افزایش یافته و با گسترش امتداد ترک تا محل اعمال بار تیر بصورت خمشی گسیخته می شود. افزون بر این استفاده از 100 درصد سنگدانه بازیافتی سبب افزایش تغییر شکل و ظرفیت خمشی تیرهای بتن مسلح می شود.

در این تحقیق، چقرمگی و دوام بتن با سنگدانه بازیافتی و آب مغناطیسی در برابر چرخه های ذوب و انجماد و خواص مکانیکی نظیر مقاومت های فشاری و کششی بررسی می شود. متغیرها شامل تعداد چرخه های مختلف آب در میدان مغناطیسی، مقدارهای مختلف فوق روان کننده، الیاف فولادی و میکروسیلیس می باشند. مجموعا 242 نمونه در 11 طرح مختلف ساخته شد. لازم به ذکر است که نیمی از نمونه های ذکر شده دارای الیاف فولادی می باشند. نتایج اغلب آزمایشات نشان داد که آب مغناطیسی با اینکه تاثیر زیادی در خواص مکانیکی بتن داشته اما نباید از آن به تنهایی به عنوان عامل جبران کننده ی نقص های ناشی از سنگدانه های بازیافتی استفاده کرد. استفاده از افزودنی معدنی میکروسیلیس به همراه آب مغناطیسی، خواص بتن را به مقدار زیادی بهبود می بخشد. شاخص های چقرمگی توسط استاندارد هایASTM C1018، JSCE و روشPCS و آزمایش دوام بتن توسط استانداردBS EN 140: 2003 انجام شد. از بین بتن های دارای سنگدانه بازیافتی، بهترین نتایج چقرمگی مربوط به نمونه های حاوی میکروسیلیس و الیاف فولادی بود. همچنین، ده دور مغناطیسی کردن آب طرح اختلاط منجر به افزایش دوام بتن سنگدانه بازیافتی حدود 25% در مقایسه با یک دور آن شد.

در این تحقیق برخی از خصوصیات مکانیکی بتن غلتکی حاوی سنگدانه های به دست آمده از بتن ضایعاتی مورد مطالعه قرار گرفته است. ترکیبات مختلفی از بتن غلتکی که در آنها بخش ریزدانه، درشت دانه یا تمام سنگدانه های ریز و درشت طبیعی بتن غلتکی با سنگدانه های به دست آمده از بتن ضایعاتی جایگزین گردیدT ساخته شده و مقاومت فشاری و خمشی، مدول الاستیسیته و قابلیت جذب انرژی آنها ارزیابی شده است. مقاومت فشاری و خمشی ترکیبات در عمرهای مختلف 7، 28 و 91 روز و مدول الاستیسیته و جذب انرژی در عمر 28 روز اندازه گیری شده است. نتایج نشان می دهد که بتن غلتکی حاوی مصالح بازیافتی دارای مقاومت فشاری کمتری نسبت به بتن حاوی سنگدانه های طبیعی بوده ولی این تفاوت قابل توجه نیست. مخلوطی حاوی بخش درشت دانه بازیافتی و ریز دانه طبیعی بیشترین مقاومت فشاری را در بین مخلوطهای حاوی مصالح بازیافتی دارد. همچنین، مخلوطهای حاوی مصالح بازیافتی دارای مقاومت خمشی بیشتری از مخلوط کنترل با مصالح طبیعی هستند و بیشترین مقاومت خمشی مربوط به ترکیبی است که حاوی درشت دانه بازیافتی و ریزدانه طبیعی است. نتایج همچنین نشان دهنده این است که نسبت مقاومت خمشی به فشاری، که به عنوان نشانه ای از جذب انرژی است، در مخلوطهای حاوی مصالح بازیافتی بیشتر از مخلوط کنترل است و بیشترین مقدار این نسبت مربوط به مخلوطی است که حاوی بخش ریزدانه و درشت دانه بازیافتی است. نتایج آزمایش مدول الاستیسیته نیز نشان دهنده قابلیت جذب انرژی بالاتر مخلوطهای حاوی مصالح بازیافتی بوده، ولی مدول الاستیسیته این ترکیبات کمتر از مخلوط کنترل بوده و کمترین مدول الاستیسیته مربوط به مخلوطی است که حاوی درشت دانه و ریزدانه بازیافتی است. نتیجه گیری کلی این تحقیق بیانگر قابل استفاده بودن سنگدانه های بازیافتی به دست آمده از بتن سازه ای در بتن غلتکی است.

در سال های اخیر توسعه فناوری بتن این امکان را فراهم نموده تا بتوان بتن های توانمندی تولید نمود که کارایی و مقاومت آن فراتر از بتن معمولی باشد. امروزه استفاده از مواد بازیافتی و پوزولان ها در راستای کاهش هزینه های جاری و همچنین کاهش یا حذف مشکلات زیست محیطی به یکی از مباحث مورد علاقه اکثر محققین تبدیل شده است. در این پژوهش امکان استفاده از میکروسیلیس و همچنین بتن بازیافتی به عنوان سنگدانه بازیافتی در بتن مطالعه شده است. برای این منظور از 6 طرح اختلاط استفاده گردید و نقش جایگزینی درصدهای مختلف سنگدانه بازیافتی درشت دانه(20 و 50 درصد) در بتن همراه با 6 درصد میکروسیلیس بر روی مقاومت فشاری و کششی بتن برای نمونه های بتن 7، 28 و 56 روزه مورد ارزیابی قرار گرفت. بر اساس نتایج به دست آمده، بتن حاوی سنگدانه درشت دانه بتن بازیافتی و میکروسیلیس مقاومت فشاری و کششی بهتری نسبت به بتن شاهد نشان دادند. به عنوان نمونه مقاومت فشاری بتن حاوی 6 درصد میکروسیلیس و 20 درصد سنگدانه بتن بازیافتی در سن 56 روز در مقایسه با بتن مرجع 14 درصد افزایش می یابد در حالیکه با افزایش درصد سنگدانه بتن بازیافتی به میزان 50 درصد، این پارامتر به میزان 4 درصد افزایش می یابد که این موضوع تاثیر معکوس افزایش میزان سنگدانه بتن بازیافتی بر مقاومت فشاری را نشان می دهد. در نهایت نتایج حاصل از آزمایشات تحقیق حاضر با روابط آیین نامه ای و تجربی مختلف و همچنین داده های آزمایشگاهی محققین قبلی مورد مقایسه قرار گرفته است.

در سال های اخیر همزمان با افزایش نرخ ساخت و ساز و همچنین تخریب سازه های قدیمی، معضلات زیست محیطی مختلفی پدیدار شده است. از جمله این معضلات می توان به کمبود منابع طبیعی مانند سنگدانه و کمبود مراکز دفن اشاره کرد. راه حلی که محققین مهندسی عمران اخیرا پیشنهاد کرده اند، بازیافت نخاله های ساخت و تخریب و استفاده مجدد از آن به عنوان مصالح سنگدانه ای در تولید بتن است. سنگدانه های بازیافتی بتنی به مراتب کیفیت کمتری نسبت به سنگدانه های طبیعی دارند. لذا عموما انتظار می رود بتن ساخته شده با سنگدانه بازیافتی بتنی (بتن بازیافتی) دارای خواص مهندسی ضعیف تری نسبت به بتن معمولی باشد. هر چند که این موضوع به شدت تحت تاثیر کیفیت و کمیت سنگدانه بازیافتی مصرفی در بتن است. در این مقاله باتوجه به اهمیت موضوع، تاثیر بتن اولیه سنگدانه های بازیافتی بتنی برروی خواص مهندسی سنگدانه بازیافتی بتنی و همچنین بتن بازیافتی تحقیق و بررسی شده است. برای این منظور سه نوع شن بازیافتی بتنی تهیه و تولید شد. سپس مشخصات عملکردی سنگدانه های تولیدی با استفاده از آزمایش های جذب آب، چگالی، سایش لوس آنجلس و دوام در برابر چرخه های ذوب و یخبندان تعیین شد. در ادامه با استفاده از مصالح تولیدی، مجموعا 8 طرح اختلاط بتن ساخته شد و با انجام آزمایش های درصد جذب آب، مقاومت فشاری و همچنین دوام در برابر پوسته شدگی، عملکرد نمونه های بتنی ارزیابی گردید. نتایج نشان داد که در حیطه این پژوهش، نوع بتن اولیه چندان برروی عملکرد بتن های بازیافتی تاثیرگذار نیست. همچنین در خصوص دوام بتن های بازیافتی در برابر پوسته شدگی که با اعمال چرخه های مختلف ذوب و یخبندان صورت گرفت، با افزایش نسبت جایگزینی، حجم تخریب سطح نمونه های بتنی افزایش یافت. با این وجود، کماکان بتن های بازیافتی از عملکرد قابل قبولی در برابر پوسته شدگی برخوردار بودند.

در این تحقیق از سنگدانه های بتنی بازیافتی به جای سنگدانه های طبیعی در بتن استفاده می شود و سپس بتن بازیافتی به وسیله الیاف تقویت می گردد. هدف از این مطالعه در ابتدا بررسی تاثیر ابعاد و همچنین میزان جایگزینی سنگدانه های بتنی بازیافتی بر خواص مکانیکی بتن و سپس بررسی تاثیر الیاف پلی پروپیلن و فولادی در بهبود خواص مکانیکی بتن بازیافتی است. نتایج نشان می دهد که با افزایش درصد جایگزینی مصالح بازیافتی به جای مصالح طبیعی، مقاومت فشاری بتن کاسته می شود. همچنین جایگزینی ماسه بازیافتی تا میزان 30 درصد، کاهش چندانی بر مقاومت فشاری بتن ندارد و می تواند به عنوان طرح اختلاط بهینه بتن بازیافتی مدنظر قرار گیرد. علاوه بر این در صورت استفاده از الیاف، مقاومت کششی و خمشی بتن بازیافتی به طور قابل توجهی افزایش می یابد که در این میان، الیاف فولادی نسبت به الیاف پلی پروپیلن از کارایی بالاتری در بهبود مقاومت کششی و خمشی بتن برخوردار است. همچنین بتن تقویت شده با الیاف پس از شکسته شدن، خرد و از هم گسیخته نمی شود و الیاف در حفظ پیوستگی بتن و جلوگیری از گسترش ترک ها نقش مهمی ایفا می کند.