بهینه‏سازی طرح اختلاط بتن سیمانی حاوی درصدهای مختلفی از مواد بازیافتی و ضایعاتی گرانول لاستیک تایر و تراشه آسفالت بازیافتی (رپ)

نویسندگان

1 دانشکده مهندسی صنایع، دانشگاه علم و صنعت ایران، تهران، ایران

doi
10.22075/jtie.2025.37190.1720
چکیده

بتن یکی از مواد بسیار متداول جهت ساخت سازه‌های عمرانی می‌باشد و در سرتاسر جهان هر ساله مقادیر زیادی از این ماده مورد استفاده قرار می‌گیرد. استفاده از مواد بازیافتی و ضایعاتی در طرح اختلاط مخلوط بتن‏ها یکی از روش‏های مناسب و اقتصادی جهت تولید بتن‏های سبز و با صرفه اقتصادی می‌باشد که می‌تواند مشکلات زیست‏محیطی مربوط به امحا و انبارش ضایعات صنعتی را نیز کاهش دهد. گرانول لاستیک تایرهای بازیافتی و نیز تراشه‌های آسفالت بازیافتی و ضایعاتی است که در حجم‌های زیاد قابل تولید است و جایگزینی این دو ماده با سنگدانه‌های طبیعی می‌تواند به تولید بتن‏های سیمانی سبز و ارزان قیمت کمک نماید. با این وجود لازم است که بتن ساخته شده با این مواد بازیافتی به لحاظ استحکام و خواص مکانیکی نیز عملکرد مناسب داشته باشد. یکی از شاخص‌های تعیین کننده عملکرد دوام و عمر سازه‌های بتنی میزان مقاومت در برابر ترک­خوردگی مخلوط بتنی می‌باشد که با پارامتری به نام چقرمگی شکست اندازه‌گیری و سنجیده می‌شود. در این مقاله، به بررسی رفتار رشد ترک مخلوط‌های بتن سیمانی مختلف حاوی درصدهای مختلفی از گرانول لاستیک و RAP (رپ) در طرح اختلاط آنها پرداخته می‌شود. بدین منظور، با استفاده از روش طراحی آزمایش تاگوچی، محدوده افزودنی گرانول از صفر درصد حجمی تا ۹ درصد حجمی و محدوده افزودنی رپ از صفر درصد تا ۴۰ درصد حجمی تغییر داده شده و ۱۶ ترکیب مختلف از بتن حاوی درصدهای مختلف سنگدانه گرانول و رپ مورد ارزیابی قرار گرفت. تست‌های چقرمگی شکست با استفاده از نمونه دیسک ترک‌دار خمشی روی مخلوط‌های مختلف بتنی انجام شد. نتایج تست‌ها نشان­دهنده تأثیر قابل ملاحظه نوع و درصد افزودنی­ها بر میزان مقاومت ترک­خوردگی بتن‏های سیمانی است. برای بررسی اثرگذاری رپ و گرانول بر مقدار شاخص چقرمگی شکست از آزمون‏های آماری استفاده شد. در ابتدا از آنالیز واریانس (ANOVA) جهت بررسی تأثیرگذاری عامل استفاده شد و سپس این تأثیرگذاری با استفاده از نمودار پارتو نشان داده شد. بر اساس تحلیل­های آماری، هر دو افزودنی تأثیر معنادار و قابل توجهی بر رفتار شکست بتن‏های سیمانی دارند؛ اما تأثیر افزودنی رپ از افزودنی گرانول لاستیک تایر بیشتر است. همچنین، بر اساس بهینه‏سازی انجام شده، طرح اختلاط حاوی 30 درصد رپ، 70 درصد سنگدانه آهکی و صفر درصد گرانول لاستیک، بیشترین مقدار چقرمگی شکست بتن را به‏دست می‏دهد.