بازیافت بتن؛ چرا و چگونه؟

صنعت بازیافت توانسته نقطه عطفی برای ادامه حیات بسیاری از صنایع دیگر باشد؛ در صنعت ساخت‌وساز نیز فرایند بازیافت بتن به‌عنوان بخشی جدایی‌ناپذیر شناخته می‌شود که توانسته نخاله‌های حاصل از سازه‌های تخریب شده را به مواد قابل استفاده تبدیل کند. پردازش مجدد قلوه سنگ‌های بتنی از سازه‌های تخریب شده، هم در زمینه اقتصادی و هم در زمینه زیست‌محیطی تاثیر بسیار مثبتی داشته است؛ به همین دلیل در این مقاله از مجله تخصصی کیان برنا به چگونگی بازیافت بتن (Concrete Recycling) خواهیم پرداخت و تمامی جوانب این فرایند را بررسی خواهیم کرد.

بازیافت بتن چیست؟

همانطور که از نام این فرایند پیداست، بازیافت بتن به‌معنی بازفرآوری قلوه‌سنگ‌های بتنی از ساختمان‌های تخریب شده به مواد بتنی قابل استفاده مجدد برای پروژه ساخت‌وسازی جدید است. برای انجام این فرایند ابتدا به جمع‌آوری و آماده‌سازی ضایعات بتنی نیاز خواهد بود؛ این ضایعات می‌توانند برای هر نوع سازه و هر نوع بتن (بتن کف، بتن نما و …) باشند که جمع‌آوری شده و به محل بازیافت بتن انتقال داده می‌شوند. در محل بازیافت، ضایعات بتنی با تجهیزات خردکننده به قطعات کوچک‌تر تقسیم شده و قطعه‌های ریز و درشت را از یکدیگر جدا می‌کنند. همچنین آرماتورهای فولادی در بتن مسلح را برای بازیافت از بتن‌ها جدا خواهند کرد.

آیا بتن قابل بازیافت است؟

بله، بتن را می‌توان بازیافت کرد و به‌طور کامل از آن برای تولید بتن جدید استفاده کرد. در حال حاضر اقتصاد چرخه‌ای در صنعت ساخت‌وساز در تلاش است تا هیچ نخاله و ضایعاتی در فرآیند تولید و بازیافت بتن وجود نداشته باشد. برای درک بهتر رویکرد این نوع اقتصاد، توضیح و تصویر زیر را مشاهده کنید:

• اقتصاد خطی (Linear economy): مصالح دارای هدف مشخصی است و دیگر نمی‌توان آن را به استفاده اصلی خود در تولید بتن جدید بازگرداند.
• اقتصاد چرخه‌ای (Circular economy): در اقتصاد چرخه‌ای هیچ زباله‌ای در فرآیند تولید و بازیافت بتن تولید نخواهد شد.
• اقتصاد بازیافت (Recycling economy): در اقتصاد بازیافت، بتن قدیمی ممکن است بازیافت شود و در تولید بتن جدید مورد استفاده مجدد قرار بگیرد (این رویکرد در حال حاضر در صنعت بتن انجام می‌شود).

آیا می‌توان بتن را برای بازیافت خرد کرد؟

بله، بتن را می‌توان خرد و به قطعات بسیار کوچک تبدیل کرد و سپس آن را به فرآیند بازیافت سپرد؛ اما از آنجایی که بتن تخریب شده حاوی سنگدانه و سنگ سیمان است، استفاده مجدد از آن دارای محدودیت‌هایی نیز می‌باشد. با فرآیندهایی نظیر reCO2ver، قطعات بتنی به اجزای سازنده خود یعنی پودر ریز، شن و ماسه و سنگدانه‌ها تجزیه می‌شوند. این فناوری‌ها مسیر تحقق اقتصاد چرخه‌ای در صنعت بتن را هموار می‌کنند. در فیلم زیر می‌توانید با این فرآیند بازیافت بتن آشنا شوید.

چرا بازیافت بتن اهمیت ویژه‌ای دارد؟

بتن یکی از پرکاربردترین مصالح ساختمانی در سطح جهان شناخته می‌شود (برای اطلاعات بیشتر، مقاله تاریخچه بتن را مطالعه کنید). این ماده با مصرف سالانه بالای 5 گیگاتن در جهان، نقش مهمی را در سلامت یا تخریب محیط زیست نیز ایفا می‌کند؛ چراکه فرآیند تولید بتن علاوه‌بر مصرف بالای انرژی و منابع، آلودگی زیادی نیز تولید می‌کند. بازیافت بتن می‌تواند کاهش استفاده از گازهای گلخانه‌ای برای تولید بتن، کاهش استخراج منابع طبیعی و کاهش تاثیرات فعالیت‌های ساختمانی به‌همراه داشته باشد.

مزایای بازیافت بتن چیست؟

توجه داشته باشید که محصول نهایی بازیافت بتن از بتن‌های تازه استحکام کمتری دارد؛ در نتیجه باید مواد افزودنی را به بتن بازیافت شده اضافه کرد تا استحکام آن افزایش یابد. محصول نهایی می‌تواند استحکامی معادل با بتن تازه داشته باشد. همین امر را می‌توان به‌عنوان یکی از مزایای بتن بازیافتی شمرد. از دیگر مزیت‌های بتن بازیافتی می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:

• عدم آسیب به محیط زیست
• استفاده از منابع تجدیدپذیر
• استفاده از بتن استفاده شده با کمترین هزینه و با استحکام بالا
• کاهش هزینه‌های مرتبط با ضایعات بتنی مانند حمل‌ونقل و دفع آن‌ها

با بازیافت بتن می‌توان تا 40% در مصرف آب و تا 25% مصرف سیمان برای تولید بتن صرفه‌جویی کرد.

معایب بازیافت بتن چیست؟

شرایطی وجود دارد که هزینه‌های بازیافت بتن از استفاده از سنگدانه‌های طبیعی بیشتر می‌شود یا اینکه زمان بیشتری برای بازیافت بتن نسبت به ساخت بتن تازه نیاز است. در این شرایط می‌توان گفت که بازیافت بتن با مشکلات و محدودیت‌هایی مواجه می‌شود. همچنین ممکن است بتن بازیافتی کیفیت مناسب برای ساخت سازه و کاربرد جدید را نداشته باشد. درنهایت تمامی این موارد می‌تواند نشان‌دهنده معایب و چالش‌های بازیافت بتن و محصول نهایی آن باشد؛ البته که می‌توان با مدیریت و برنامه‌ریزی برای بازیافت بتن از تمامی این موارد جلوگیری کرد.

چالش‌های ضایعات بتنی

بتن‌های فرآوری شده بسته به نوع خود می‌توانند در فرایند بازیافت بتن تاثیرگذار باشند. این امر باعث به‌وجود آمدن چالش‌هایی در فرایند بازیافت بتن می‌شود. در واقع بیشترین چالشی که فرایند بازیافت را درگیر خود می‌کند، کیفیت و ترکیب بتن اصلی و اولیه است.

برای مثال بتن‌هایی با ترکیبات قدیمی کاملاً متفاوت با بتن‌های مدرن هستند و در زمان بازیافت می‌تواند بر کیفیت محصول بازیافتی تاثیر بگذارد. به‌علاوه اینکه بتن‌‌هایی با آلاینده‌های مختلف یا مواد مخلوط نیز ممکن است فرایند بازیافت بتن را پیچیده کند. در این مواقع به مراحل اضافی برای پاکسازی و جداسازی ضایعات بتنی یا محصول نهایی نیاز خواهد بود. همین مراحل اضافی می‌تواند روی مقرون‌به‌صرفه بودن بازیافت بتن و کیفیت محصول نهایی تاثیر بگذارد.

یکی دیگر از چالش‌های ضایعات بتنی که بر هزینه، کیفیت و زمان تاثیر می‌گذارد، بتن مسلح است. میله‌های فولادی در بتن‌های مسلح قبل از تمامی مراحل بازیافت باید حذف شوند. این مرحله به‌صورت دستی و با استفاده از آهن‌ربای الکتریکی انجام می‌شود. البته که فناوری‌های جدید توانسته روش‌های بهتری را برای جداسازی بتن‌های مسلح ارائه دهد.

انواع ضایعات بتنی

برای بازیافت بتن بهتر است با ابتدا با انواع ضایعات بتنی آشنا شویم. این امر باعث می‌‌شود تا برای بازیافت بتن برنامه‌ریزی بهتری داشته باشیم و در صورت بروز مشکل متناسب با نوع هر نخاله بتنی، مشکل را برطرف کنیم. انواع ضایعات بتنی به شرح زیر هستند:

• بتن پاک (Clean Concrete Waste): این بتن‌ها بدون هیچ‌گون آلودگی یا پیچیدگی خاص هستند.
• بتن مسلح (Reinforced Concrete): به بتن‌هایی که آرماتور فولادی دارند، بتن مسلح می‌گویند. این بتن نیز برخلاف باور عموم بازیافت می‌شود و عموماً در فرایند آن به‌صورت دستی استخراج خواهد شد.
• بتن آلوده (Contaminated Concrete): این نوع بتن دارای آلاینده‌های مختلفی است. البته که در مراحل بازیافت این بتن را می‌توان به موادی به‌غیر از بتن نیز بازیافت کرد.
• بتن‌های ساختمانی (Construction Concrete): این بتن نیز به‌طور تقریبی بسیار شبیه به نوع بتن پاک است و از ضایعات ساختمانی بدست می‌آید.
• مخلوط بتن ویژه (Specialized Concrete Mixtures): بتن‌های ویژه، مخلوط‌های پیچیده بتنی هستند که تا چند سال قبل توانایی بازیافت آن وجود نداشت، اما امروزه با پیشرفت تکنولوژی شاهد بازیافت این نوع بتن‌ها نیز هستیم.

بیشتر بخوانید: بتن سبز چیست؟

نحوه بازیافت بتن و مراحل انجام آن

بعد از دسته‌بندی ضایعات بتنی به مرحله اصلی بازیافت بتن می‌رسیم. این فرایند ابتدا با تجهیزات خرد کن صنعتی با استفاده از آرواره‌ها و ضربات قوی صورت می‌پذیرد. به زبان ساده، فرایند بازیافت بتن به خرد کردن بتن‌های شکل گرفته در سازه‌ها گفته می‌شود تا به حالت اولیه یعنی قلوه‌سنگ‌های بتنی در بیاید. فرایند خرد کردن بتن می‌تواند در چندین مرحله انجام شود؛ در نتیجه قلوه‌سنگ‌های بتنی کوچک و بزرگی به‌وجود خواهند آمد که می‌توان آن‌ها را با استفاده از روش‌های مختلف مانند شناورسازی در آب، جداکننده‌ها و آهن‌ربا جدا کنیم. به‌طور خلاصه، مراحل بازیافت بتن شامل زیر می‌شود:

1. ضایعات بتن جمع‌آوری و در قیف دستگاه اضافه می‌شود: ضایعات تخریب بتن ازپیش‌خردشده در قیف پر می‌شود. سپس به محفظه بالایی، جایی که قلب دستگاه قرار دارد، منتقل می‌شود.
2. چرخنده، سنگ سیمان و سنگدانه‌ها را جدا می‌کند و افزودنی‌های لازم را به آن اضافه می شود: در اثر چرخش، سنگ سیمان گازدار از سطح و از سنگدانه‌ها جدا می‌شود. در انتهای محفظه، سنگدانه‌های تمیز شده می‌ریزند. افزودنی‌های دیگری برای بهینه‌سازی فرآیند و مواد خروجی اضافه می‌شوند.
3. ذرات ریز حذف می‌شوند: ذرات ریز سنگ سیمان با یک سیستم فیلتر جدا می‌شوند. بسته به شرایط مورد نیاز می‌توان هوا را گرم یا رطوبت زد.
4. مواد جدا شده جمع‌آوری و برای استفاده مجدد آماده می‌شوند: در پایان فرآیند، مواد جدا شده جمع‌آوری می‌شوند. پودر گازدار و سنگدانه‌های تمیز شده به‌طور جداگانه جمع‌آوری می شوند. سنگدانه‌های تمیز شده در یک الک جدا شده و سپس پودر در یک کیسه بزرگ جمع‌آوری می‌شود.

تجهیزات بازیافت بتن

اکثر تجهیزاتی که برای بازیافت بتن استفاده می‌شوند، ماهیت خردکنندگی دارند. برای مثال دستگاه سنگ‌شکن یکی از این تجهیزات است که می‌تواند قابل حمل نیز باشد. ارزیابی ویژگی تجهیزات می‌تواند برنامه‌ریزی پروژه را تحت تاثیر قرار دهد. در این مثال شما می‌توانید با سنگ‌شکن‌های قابل حمل در محلی نزدیک به پروژه، فرایند بازیافت بتن را انجام دهید. در نظر داشته باشید که تجهیزات خردکننده بهتر است ویژگی‌های زیر را داشته باشند:

• تجهیزات بهتر است دارای شناور آب، آهن‌ربا یا سیستم جداکننده هوا باشد تا بتواند ضایعات بتنی را تفکیک کند.
• داشتن پایه‌های هیدرولیکی می‌تواند برای تنظیم تجهیزات سرعت شما را بالا ببرد.
• سیستم‌های کنترل از راه دور در پروژه‌های سنگین بهترین گزینه هستند.
• تجهیزاتی که دارای نوار نقاله، فک و مخروط هستند، این امکان را به شما می‌دهند که فرایند بازیافت بتن را به‌صورت کامل و به‌راحتی انجام دهید.

بازیافت بتن‌های مخلوط ویژه

بتن‌هایی با مخلوط‌های پیچیده، افزودنی‌های متعدد یا ترکیبات غیر عادی از چالش‌های بازیافت بتن به‌حساب می‌آیند. اگر بخواهیم این ضایعات بتنی را به روش‌های عادی بازیافت کنیم، ممکن است که محصول نهایی، کاربردهای خود را از دست بدهد؛ در نتیجه به فناوری‌های جدید برای بازیافت این نوع بتن‌ها نیاز خواهد بود. از این فناوری‌‌های نوین می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:

• خردکن‌های پیشرفته: فناوری‌های خردکننده پیشرفته‌ای برای این بتن‌ها طراحی شده‌اند که می‌توانند ضایعات بتنی را به ذرات ریزتری نسبت به حالت عادی تجهیزات خردکننده تبدیل کنند؛ در نتیجه تجزیه محصول نهایی راحت‌تر بوده و اندازه‌های یکنواختی دارند.
• حذف آلاینده‌های داخل ضایعات بتنی: با استفاده از فناوری‌های جدید می‌توان آلاینده‌های موجود در ضایعات بتنی پیچیده را حذف کرد.
• پردازش ضایعات بتنی: می‌توان با پردازش‌های حرارتی و مکانیکی، انواع ضایعات بتنی را تصفیه کرد. این امر تاثیر مستقیمی روی کیفیت کلی سنگ‌دانه‌های بتنی بعد از بازیافت خواهد گذاشت.
• افزودنی‌های شیمیایی: مواد شیمیایی می‌توانند فرایند تجزیه بتن را بهبود ببخشند. همچنین می‌توانی ضایعات بتنی پیچیده را برای فرایند بازیافت بتن سازگار کنند.

این پیشرفت‌ها می‌تواند دامنه بتن‌های قابل بازیافت را افزایش دهد. این امر فقط برای بالا بردن کارایی بازیافت بتنی نیست، بلکه می‌تواند کیفیت بالای محصول نهایی را نیز تضمین کند. در نتیجه تمامی این فناوری‌ها می‌توان گفت که در حال حاضر بالای 90 درصد از ضایعات بتنی قابل بازیافت هستند.

بیشتر بخوانید: نوآوری‌های صنعت بتن جهان

کاربرد بتن بازیافتی

محصول نهایی بازیافت بتن از استانداردهای مشخصی برخوردار است. پس از خرد کردن بتن، فرآیند به سنگدانه‌هایی برای استفاده مجدد می‌رسد که باید آن‌ها در استفاده‌‌های خاص و مشخص شده با استاندارد به‌کار برده شوند. به‌عنوان مثال در بعضی از کشور‌ها این استاندارد به‌گونه‌ای تعیین شده که از بتن بازیافتی در مکان‌هایی با احتمال یخ‌زدگی، ذوب شدن یا فشار زیاد نمی‌توان استفاده کرد. برخی از کاربردهای عمومی این بتن‌ها می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:

• استفاده برای روسازی آسفالت: می‌توان از سنگفرش بتنی بازیافتی با فرایند سایش برای روسازی آسفالت جدید استفاده کرد.
• سیستم آب زیرزمینی: در بعضی از مناطق باید از بتن‌هایی استفاده کرد که توانایی عبور آب داشته باشند. برای مثال در مکان‌هایی که نیاز است آب به داخل زمین نفوذ کند تا ذخایر آب زیرزمینی پر شود، اما نیازمند روسازی محکمی نیز می‌باشد.
• استفاده به‌عنوان مالچ: بتن بازیافتی گزینه مناسبی برای پوشاندن کف رودخانه‌ها و یا مالچ‌پاشی است.

سخن پایانی

شاید به‌جرات بتوان گفت که بازیافت بتن توانسته ساخت‌وساز پایدار را به نفع محیط زیست انجام دهد. در این شاخه از صنعت با استفاده از ضایعات بتنی که از ساختمان‌ها و سازه‌های تخریب شده بدست می‌آید می‌توان قلوه‌سنگ‌های بتنی را بازیافت کرد. این امر نیازمند مدیریت درست است تا درنهایت بتوان مقاومت و استحکام بالا را در کنار صرفه‌جویی در هزینه و زمان به‌دست آورد. در این مقاله سعی کردیم به تمامی جوانب بازیافت بتن به‌طور خلاصه بپردازیم که امیدواریم برای شما عزیزان نیز مفید بوده باشد.

منابع: azobuild.com | utilitiesone.com | sika.com