چکیده
این پژوهش به بررسی امکانسنجی استفاده از سرباره کوره قوس الکتریکی (EAF) به عنوان جایگزینی برای سنگدانه طبیعی در بتن میپردازد. یافتههای این مطالعه نشان میدهد که بتن ساخته شده با سنگدانه سربارهای، در مقایسه با بتن معمولی (شاهد)، از مقاومت فشاری، کششی و خمشی بالاتری برخوردار است. با این حال، نتایج مربوط به دوام، تصویر پیچیدهتری را نشان میدهند؛ در حالی که این بتن عملکرد بهتری در برابر سایش دارد، اما ممکن است به دلیل وجود اکسیدهای آهن و ناپایداری حجمی بالقوه، در برابر حملات یون کلرید و کربناسیون آسیبپذیرتر باشد. این مقاله نتیجه میگیرد که با وجود بهبود خواص مکانیکی، استفاده از سرباره EAF نیاز به ارزیابی دقیق و تدابیر کنترلی برای اطمینان از دوام بلندمدت دارد.
مقدمه: ضرورت بازیافت و چالشهای آن
صنعت فولاد، مقادیر عظیمی سرباره به عنوان محصول جانبی تولید میکند که دفن آن مشکلات زیستمحیطی و اقتصادی به همراه دارد. از سوی دیگر، استخراج بیرویه سنگدانههای طبیعی نیز باعث تخریب محیط زیست میشود. بنابراین، استفاده از سرباره به عنوان مصالح ساختمانی راه حلی پایدار به نظر میرسد. اما سرباره EAF به دلیل فرآیند تولید و ترکیب شیمیایی خاص، دارای ویژگیهای فیزیکی و شیمیایی منحصر به فردی است که میتواند بر خواص بتن تأثیر بگذارد. این تحقیق به طور سیستماتیک این تأثیرات را بر روی خواص مکانیکی و دوام بتن بررسی میکند.
1) ویژگیهای مکانیکی برتر
- مقایسه بتن شاهد (با سنگدانه طبیعی) و بتن سربارهای (با جایگزینی کامل سنگدانه درشت و ریز با سرباره EAF) نتایج قابل توجهی را نشان داد:
- مقاومت فشاری: بتن سربارهای مقاومت فشاری بالاتری را ثبت کرد. این بهبود عمدتاً به دلیل بافت سطحی زبرتر، شکل زاویهای و چسبندگی بهتر خمیر سیمان به ذرات سرباره نسبت داده میشود.
- مقاومت کششی و خمشی: این مقاومتها نیز در بتن حاوی سرباره به طور محسوسی افزایش یافت. این امر نشاندهنده بهبود رفتار بتن در برابر بارهای کششی و خمشی است که برای عملکرد ترکها و دوام سازه حائز اهمیت است.
- وزن مخصوص: به دلیل چگالی بالاتر سرباره، بتن تولید شده سنگینتر از بتن معمولی بود
2) ارزیابی دوام: نقاط قوت و ضعف
بررسی دوام بتن سربارهای نتایج دوگانهای را به همراه داشت:
• مقاومت سایشی (Abrasion Resistance): بتن سربارهای مقاومت بسیار بالایی در برابر سایش از خود نشان داد. این ویژگی، آن را به گزینهای ایدهآل برای روسازي کفهای صنعتی، پیادهروها و مناطقی با ترافیک سنگین تبدیل میکند.
• نفوذپذیری در برابر کلرید: نتایج آزمایش نفوذ یون کلرید نشان داد که بتن سربارهای نفوذپذیری بیشتری نسبت به بتن شاهد دارد. این مسئله میتواند ناشی از تخلخل بیشتر سرباره یا وجود ترکیبات رسانا باشد که خطر خوردگی آرماتورها را افزایش میدهد و برای سازههای دریایی یا Bridges در معرض نمک، یک نگرانی جدی است.
• مقاومت در برابر کربناسیون: عمق کربناسیون (واکنش دیاکسیدکربن با بتن که منجر به خوردگی آرماتور میشود) در بتن سربارهای بیشتر بود. این امر ممکن است به دلیل تخلخل یا ترکیب شیمیایی سرباره باشد که ظرفیت خنثیسازی اسید را کاهش میدهد.
• پتانسیل انبساط: یکی از ریسکهای اصلی استفاده از سرباره، امکان انبساط حجمی ناشی از هیدراته شدن اکسیدهای آهن و آهک آزاد موجود در آن است. این پژوهش احتمال چنین واکنشهایی راhighlight کرده و بر لزوم کهنهسازی (Aging) یا پردازش مناسب سرباره قبل از مصرف تأکید میکند.
نتیجهگیری و جمعبندی نهایی
این مطالعه به وضوح نشان میدهد که سرباره EAF میتواند یک جایگزین امیدوارکننده برای سنگدانه طبیعی باشد که منجر به تولید بتنی با خواص مکانیکی برتر و مقاومت عالی در برابر سایش میشود. این ویژگیها، کاربرد آن را در پروژههای خاصی مانند pavementها و کفهای صنعتی بسیار توجیهپذیر میکند.
