بتن سبز؛ مصالح ساختمانی سازگار با محیط زیست

8 تا 10 درصد از انتشار گاز CO2 و دخیل در گرمایش جهانی، حاصل از تولید سیمان می‌باشد. این گاز در اثر خرد شدن سنگ آهک و خاک رس آزاد و در دمای بالا گرم می‌شود. برای غلبه بر این مشکل، نیاز شدیدی به یافتن جایگزینی برای سیمان و بتن معمولی احساس شد که خوشبختانه این موضوع، راه‌حل خود را تا حدودی در «بتن سبز» پیدا کرد. در تاریخ صنعت ساختمان، بتن سبز (Green Concrete) موضوعی پیشرفته محسوب می‌شود که اولین بار در دانمارک در سال 1998 مطرح شد و توسعه یافت. در این مقاله از مجله ساختمانی کیان برنا، شما را با این نوع بتن دوست‌دار محیط زیست آشنا می‌کنیم.

جایگزین‌های سازگار با محیط زیست برای بتن سنتی

بتن مخلوطی از سیمان، شن، ماسه، آب و طیف وسیعی از سنگدانه‌ها است. هر ساله در حدود 10 میلیارد تن بتن در جهان تولید می‌شود و به همین دلیل پس از آب، پرمصرف‌ترین ماده در جهان محسوب می‌شود. در صنعت ساخت‌وساز هم بتن پرمصرف‌ترین مصالح جهان است که در انواع سازه‌ها نظیر پل، تونل، ساختمان‌های کوچک و بزرگ، نما، کفپوش و … استفاده می‌شود. طبق تخمین‌ها، بیش از 70 درصد جمعیت جهان در سازه‌های بتنی زندگی می‌کنند که نشان از دوام، استحکام و فراگیری آن در ساخت‌وساز می‌باشد.

با این حال، علیرغم تولید و مصرف انبوه بتن در سراسر جهان، تحقیق‌ها و تخمین‌های زیادی هم پیرامون سهم بالای آن در انتشار گازهای گلخانه‌ای شکل گرفته است.

با در نظر گرفتن شرایط اقلیمی کنونی و پدیده گرمایش جهانی، به یک انقلاب سبز در صنایع مختلف از جمله ساخت‌وساز نیاز مبرمی وجود دارد؛ به عبارت دیگر، صنایع باید استفاده و عرضه مواد سازگار با محیط زیست را در دستور کار خود قرار دهند. به همین دلیل صنعت بتن، جایگزین‌های پایدار و سازگار با محیط زیست برای بتن پیدا کرده است که به بتن سبز شناخته می‌شوند.

بتن سبز چیست؟

بتن سبز شکلی از بتن دوست‌دار محیط زیست است که با استفاده از مواد زائد یا باقیمانده از صنایع مختلف تولید می‌شود و برای تولید، به انرژی کمتری نیاز دارد. در مقایسه با بتن سنتی، دی‌اکسید کربن کمتری تولید می‌کند و ارزان‌‍تر و بادوام‌تر است.

هدف از استفاده از بتن سبز، کاهش بار منابع طبیعی و افزایش وابستگی به مواد قابل بازیافت است. از بین استراتژی‌های متعددی که برای دستیابی به پایداری از طریق بتن دوست‌دار محیط زیست استفاده می‌شود، استفاده مجدد از آب مصرف شده در فرایند شستشو به منظور کاهش مصرف آب یک رویکرد مناسب به‌شمار می‌رود.

اهداف بتن سبز

سه هدف اصلی بتن سبز عبارتند از:

• کاهش انتشار گازهای گلخانه‌ای مخصوصاً انتشار دی‌اکسید کربن
• کاهش استفاده از منابع طبیعی مانند آب، سنگ آهک، خاک رس، ماسه رودخانه‌ای طبیعی و سنگ‌دانه‌ها
• کاهش استفاده از مواد زائد در بتن و موثر در آلودگی هوا، زمین و آب

چرا بتن سبز؟

همانطور که از نام این نوع بتن مشخص است، بتن سبز دوست‌دار محیط زیست است و با استفاده از زباله‌های صنعتی به عنوان جایگزینی برای سیمان، ماسه طبیعی و سنگدانه‌های درشت، به حفظ محیط زیست کمک می‌کند.

بتن سبز استحکام و دوام قابل توجهی نسبت به بتن معمولی دارد و در برابر خوردگی و همچنین باران‌های اسیدی به شکلی موثر مقاومت می‌کند. ساختمان‌هایی که با بتن سبز ساخته می‌شوند در برابر تغییرات دما مقاوم‌تر هستند و انرژی کمتری مصرف می‌کنند؛ بنابراین در هزینه‌های گرمایش و سرمایش آنها صرفه‌جویی خواهد شد. ختم کلام آنکه اثرات گرمایش جهانی با تغییر کامل ساخت‌وسازها از بتن سنتی به بتن سبز تا حدودی کاهش می‌یابد.

مزایای بتن سبز

اقدامات مورد نیاز برای تهیه بتن سبز در مقایسه با بتن معمولی کمتر است، مقاومت حرارتی و اسیدی بهتری دارد و همچنین دارای مقاومت کششی‌فشاری و شکافی نیز می‌باشد. در تولید بتن سبز سیمان کمتری مصرف می‌شود و در نتیجه انتشار دی‌اکسید کربن را کاهش می‌دهد. از نظر اقتصادی نیز تولید آن به صرفه است و نسبت به بتن معمولی، کارایی بهتری دارد.

معایب بتن سبز

سازه‌های بتنی سبز در مقایسه با سازه‌های بتنی معمولی طول عمر کمتری دارند. همچنین مقاومت فشاری و مقاومت خمشی آن کمتر و جذب آب و جمع‌شدگی آن زیاد است. استفاده بیشتر از فولاد ضد زنگ هم هزینه تقویت استحکام بتن مسلح را افزایش می‌دهد.

انواع بتن سبز

جایگزینی سیمان مصرف‌کننده انرژی با مواد قابل استفاده مجدد، یکی از بهترین استراتژی‌های مورد استفاده برای دستیابی به مصالح ساختمانی سازگار با محیط زیست تحت نام «بتن سبز» است. به عنوان مثال، سیمان را می‌توان با خاکستر بادی، دود سیلیس و خاکستر چوب و غیره جایگزین و به بتن دوست‌دار محیط زیست تبدیل کرد.

خاکستر بادی (ASHCRETE)

خاکستر بادی محصول جانبی احتراق زغال‌سنگ است که قبلاً در محل دفن زباله دور ریخته می‌شد، اما اکنون برای تولید بتن سبز از آن استفاده می‌شود.

Ashcrete جایگزینی برای بتن سنتی است که به شدت از خاکستر بازیافتی استفاده می‌کند. خاکستر بادی با آهک و آب مخلوط می‌شود تا مانند سیمان معمولی قوی و بادوام شود.

استفاده از خاکستر بادی در Ashcrete، این متریال را به جایگزین سازگار با محیط زیست برای سیمان تبدیل می‌کند؛ به نوبه خود منجر به کاهش انتشار CO2 می‌شود و 25 درصد سیمان را می‌توان با استفاده از بتن خاکستر بادی با حجم بالا جایگزین کرد.

از دیگر مزایای خاکستر بادی می‌توان به افزایش مقاومت بتن و کاهش انقباض در مقایسه با بتن سنتی اشاره کرد. همچنین خاکستر بادی علاوه‌بر سازگاری با محیط زیست، بتن را در برابر واکنش قلیایی-سیلیس مقاوم می‌کند.

سرباره کوره‌بلند (BLAST FURNACE SLAG)

درست مانند خاکستر بادی، سرباره کوره‌بلند یک محصول جانبی است که می‌تواند بازیافت شود و از آن برای ایجاد یک جایگزین سازگار با محیط زیست برای بتن استفاده گردد. این ماده گرانول شیشه‌ای با فرونشاندن سرباره آهن مذاب از کوره‌بلند به آب یا بخار تولید می‌شود و می‌تواند حدود 70 تا 80 درصد سیمان را جایگزین کرده و دوام بتن را بهبود ببخشد. مزیت دیگر سرباره کوره‌بلند این است که در فرآیند تولید، مقدار کمتری گرما برای هیدراتاسیون ساطع می‌کند.

میکرو سیلیس (MICRO SILICA)

میکرو سیلیس که با نام “Silica Fumes” نیز شناخته می‌شود، یک پودر بسیار ریز است که محصول جانبی آلیاژ فروسیلیکون و تولید سیلیکون از تراکم دی‌اکسید سیلیکون است. این ماده می‌تواند جایگزین 7 تا 12 درصد سیمان در بتن شود.

میکروسیلیکا با کاهش نفوذپذیری بتن و افزایش مقاومت فشاری آن باعث بهبود دوام بتن می‌شود. بتن ساخته شده با دود سیلیس به‌طور خاص برای سازه‌هایی که در معرض مواد شیمیایی هستند استفاده می‌شود.

جایگزینی سنگ‌دانه‌ها (AGGREGATE REPLACEMENT)

به غیر از یافتن جایگزین‌هایی برای سیمان، جایگزینی مواد سنگدانه با منابع قابل بازیافت و قابل استفاده مجدد، استراتژی موثر دیگری است که برای به حداقل رساندن انتشار گازهای گلخانه‌ای ناشی از تولید بتن سنتی استفاده می‌شود. برخی از جایگزین‌های سنگدانه عبارتند از کاغذ/الیاف، زباله پلاستیکی، شیشه مصرف شده و بقایای بتن.

بتن کاغذی/الیافی

بتن کاغذی با استفاده از کاغذهای باطله ساخته می‌شود. این کاغذها بازیافت شده و سپس به عنوان سنگدانه در تولید بتن مورد استفاده قرار می‌گیرد. در حالی که به‌طور کامل جایگزین سیمان در مخلوط بتن نمی‌شوند اما حتی مقادیر کمی از آن هم برای مبارزه با برخی از اثرات نامطلوب تولید بتن کافی خواهد بود.

بقایای بتنی

استفاده از بقایای بتنی (بتن بازیافت شده) روشی هوشمندانه برای استفاده از مواد زائد بتن و کاهش مصرف منابع در فرآیند تولید بتن است. این فرآیند باعث صرفه‌جویی در فضای ارزشمند دفن نخاله می‌شود و استفاده مجدد از نخاله‌های بتنی، استفاده از مواد خام بکر را کاهش داده و در نتیجه به محیط زیست کمک می‌کند.

شیشه مصرف شده

شیشه به عنوان یک ماده بی‌اثر همه‌کاره، جایگزین مناسبی برای اجزای بتن است. از آنجایی که می‌توان شیشه را چندین بار بدون تغییر در خواص شیمیایی آن بازیافت و استفاده کرد، شیشه‌های استفاده شده می‌توانند دوام بتن را افزایش داده و به کاهش ضایعات دفن زباله مصرفی هم کمک کند.

زباله‌های پلاستیکی

استفاده از پلاستیک زباله یک حرکت هوشمندانه در حفظ محیط زیست است، زیرا پلاستیک یک ماده غیر قابل تجزیه زیستی است. زباله‌های پلاستیکی به راحتی بازیافت می‌شوند و می‌توانند تا 20 درصد جایگزین مواد سنتی شوند. اگرچه بتن تولید شده با استفاده از ضایعات پلاستیکی استحکام مشخصی ایجاد می‌کند، اما بدون تردید جایگزینی سازگار با محیط زیست برای بتن سنتی محسوب می‌شود.

بیشتر بخوانید: نوآوری‌های صنعت بتن جهان

سیمان کامپوزیت (COMPOSITE CEMENT)

با استفاده از مواد کامپوزیت و دانه‌های فوم، سیستم دیواری Buatex یک جایگزین قوی و کم‌انرژی برای بتن سنتی خواهد بود. این سیستم یک روش بهبودیافته برای ساخت دیوارهایی است که می‌توانند نسوز، مقاوم در برابر طوفان و عایق جذب صدا باشند.

جمع‌بندی و سوالات متداول

در سرتاسر جهان تلاش‌های زیادی برای یافتن جایگزین‌های سبز سیمان و بتن انجام شده است که بتوانند به‌طور قابل‌توجهی مصرف انرژی بالا و اثرات زیست‌محیطی را در طول فرآیند ساخت سیمان کاهش دهند. محققان دریافته‌اند که استفاده از بتن سبز راه حلی است که تا حدودی از محیط زیست محافظت کرده و پایداری چرخه زندگی را بهبود می‌بخشد. قطعاً تولید گسترده و استفاده فراگیر از بتن سبز به زمان و سرمایه‌گذاری بیشتری نیاز خواهد داشت.

منابع: specifyconcrete.org | buildersmart.in