آشنایی با توسعه پایدار در صنعت ساختمان

در این پست تصمیم داریم به بحث توسعه پایدار در صنعت ساختمان و ساخت و ساز بپردازیم. اگر بخواهیم توسعه پایدار را در یک جمله ساده تعریف کنیم می‌توان گفت توسعه پایدار یعنی برآوردن احتیاجات امروز بدون فدا کردن حقوق نسل‌های آینده. توسعه‌ای که احتیاجات امروزی ما را برآورده می‌کند بدون آنکه قدرت نسل‌های آتی برای برآورده نمودن احتیاجات را به خطر اندازد. بنابراین بر ما واجب است در ساخت و ساز‌هایمان این موضوع را در نظر بگیریم تا حق نسل‌های آینده را از بهره‌مندی این آب و خاک محفوظ بداریم.

راهکارهای دستیابی به توسعه پایدار در صنعت سیمان و بتن

1- روش‌های شناخته شده فعلی :

• هم گام نمودن صنعت سیمان با توسعه پایدار
• ساخت سازه‌های بتنی هم گام با توسعه پایدار
• تولید محصولات بتنی هم گام با توسعه پایدار
• تدوین استانداردهای هم گام با توسعه پایدار

2- روش های پیشنهادی :

• تولید بتن با کربن کم یا کربن منفی
• گسترش تحقیقات برای کاهش گازهای گلخانه‌ای

صنعت سیمان و توسعه پایدار

برای گسترش زیر ساخت های اقتصادی کشور نیاز به تولید بیشتر سیمان پرتلند می‌باشد در واقع چنانچه کلیه پروژه‌ها فعال شوند تولید فعلی حدود ۸۰ میلیون تن سیمان پرتلند در سال کفاف نیاز پروژه‌های عمرانی کشور را نمی‌دهد و تمام سیمان تولید شده باید در داخل کشور مصرف شود و نیاز به صادرات سیمان پرتلند نخواهد بود از طرف دیگر در صنعت سیمان به ازای هر تن کلینکر یک تن گاز کربنیک که گاز گلخانه‌ای می‌باشد ایجاد می‌ گردد و حدود ۱/۵ تن سنگ آهک و ۰/۶بشکه نفت مصرف می‌شود. گاز کربنیک تولید شده در صنعت سیمان حدود ۷ درصد گازهای گلخانه‌ای تولید شده در سطح جهان می‌ باشد.

چنانچه روند مصرف سیمان و بتن کاهش نیابد مسلماً این صنایع مسئولیت قسمتی از مشکل گرم شدن کره زمین را بعهده خواهند داشت. بنابراین صنعت سیمان و بتن در حال حاضر با از بین بردن منابع طبیعی و ایجاد آلودگی محیط زیست در خلاف جهت توسعه پایدار عمل می‌کنند با توجه به نیاز شدید کشور به سیمان و مشکلات محیط زیست، صنعت سیمان بر سر دو راهی تولید بیشتر یا کمتر قرار دارد کشورهای مختلف جهان براساس معاهده Kyoto متعهد شده‌اند که تدابیری بیندیشند که از سال ۲۰۱۰تا ۲۰۳۰ میزان CO۲ تولید شده در کشور خود به را شدت کاهش دهند و آن را به سطح سال ۱۹۹۰ برسانند. کشور ایران یکی از کشورهای امضاء کننده پیمان Kyoto بوده و متعهد به انجام آن است.

روش های تحقق توسعه پایدار در صنعت سیمان

هریک از کشورهای جهان روشی را برای کاهش گاز دی اکسید کربن، مصرف انرژی کمتر و کاهش مصرف مواد اولیه در صنعت سیمان خود پیشنهاد نموده و به کار می‌ گیرند. در حال حاضر عمدتا روش های زیر توصیه شده‌اند تا صنعت سیمان در جهت توصیه پایدار قرار گیرد:

• کاهش مصرف سیمان
• کاهش تولید کلینکر
• کاهش تولید بتن

روش اول: مصرف سیمان کمتر

مصرف سیمان کمتر در مخلوط های بتن از طریق:

• تجدید نظر در روش های طرح مخلوط بتن

• در صورت امکان مقاومت بتن به جای ۲۸ روز در ۵۶ یا ۹۰ روز مشخص شود. (در بتن با مقاومت تا ۳۰۰-۴۰۰ کیلوگرم بر سانتی متر مربع بین ۲۰ تا ۲۵ درصد صرفه جویی می‌شود)

• استفاده از مواد افزودنی روان کننده یا فوق روان کننده برای حصول روانی لازم ( ۲۵ تا ۲۰ درصد صرفه جوئی در میزان آب و سیمان حاصل می‌شود)

• بهینه نمودن دانه بندی سنگدانه‌ها که باعث کاهش حجم خمیر سیمان در مخلوط بتن می‌شود.

روش دوم: تولید کلینکر کمتر

مصرف کلینکر کمتر برای تولید سیمان پرتلند از طریق تولید سیمان های آمیخته، با به کارگرفتن مواد زیر حاصل می شود:

• مواد پوزولان طبیعی

• سرباره کوره‌های آهن گدازی

• دوده سیلیسی

• پودرسنگ آهک

• خاکستر بادی

در اروپا بیش از نیم قرن است که از سیمان های آمیخته استفاده می‌شود و در برخی از کشور‌ها سیمان های آمیخته ۵۰ درصد از کل تولید سیمان را تشکیل می‌دهد. برای آنکه راه برای توسعه سیمان های آمیخته باز شود لازم است استاندارد های جدید جایگزین استاندارد ۳۸۹ فعلی که بر اساس ASTM C۱۵۰ قرار دارد گردد و استاندارد‌ های جدید که براساس عملکرد تدوین شده‌اند، مانند استاندارد ASTM C۱۱۵۷ هرچه سریع تر بکار گرفته شوند.

یکی از پروژه هائی که سیمان پرتلند با مقادیر زیادی حدود %۸۰ سرباره کوره اهن گدازی جایگزین گردید؛ ساخت فونداسیون پایه های پل معلق Akashi kioko بوده است. و لیکن در این بتن ترک‌ های زیادی به عرض 0.05 تا 0.5 میلی‌متر در فواصل ۳ تا ۵ متری از یکدیگر بوجود آمدند که در اثر جمع شدگی خودزا، مقاومت کم در برابر ترک خوردن و کند بودن توسعه مقاومت اولیه بوده است. این ترک‌ها با بکار گرفتن مخلوطی شامل حداکثر ۲۰ درصد خاکستر بادی و ۲۰ درصد سیمان پرتلند آهن گدازی به جای سیمان تعمیر شدند.

Akashi Kaikyo Bridge
بزرگ‌ترین پل معلق دنیا

روش سوم: کاهش مصرف بتن

مصرف بتن کمتر با روش های زیر امکان پذیر است:

• ابداع طرح‌های معماری و سازه‌ای جدید و بکار گرفتن روش های نوین برای بازسازی ساختمان های قدیمی

• در ساختمان های پیش ساخته از ستون‌ها و تیرهایی استفاده شود که به آسانی نصب و برچیده می‌شوند

• ایجاد دوام بیشتر در سازه‌های بتنی

• بازیافت بتن

آئین نامه‌ها و استانداردهای سیمان و بتن کشور باید تجدید نظر شوند و به جای دید مقاومت که در حال حاضر مطرح است دید عملکرد و دوام بتن در نظر گرفته شود. به عنوان مثال مشخصات فنی آیین نامه ساختمانی سال ۲۰۱۳ کشور کره جنوبی از سازندگان ساختمان‌ها می‌خواهد که طرح های مدیریت محیط زیست برای ساختمان خود را ارائه نمایند که شامل:

1. افزایش مقادیر بازیافتی مصالح تخریب شده فرآورده‌های جنبی صنعتی
2. مدیریت محیط زیست در کارگاه
3. کاهش انتشار گازهای گلخانه‌ای
4. مدیریت منابع آبی
5. کاهش مصرف منابع طبیعی

بند 1 و 2 اجباری و مابقی اختیاری می‌باشند.

روش های پیشنهادی و تحقیقاتی جدید برای رسیدن به توسعه پایدار

علیرغم اینکه آزاد سازی گاز کربنیک در صنعت بتن بصورت تصاعدی و نمایی رشد یافته است ولی هنوز هیچگونه تغییر اساسی و چشمگیری در مقررات ملی ساختمان‌ها در کشورهای توسعه یافته و در حال توسعه دیده نمی‌شود. علاوه بر روش های متعارف و معمول یاد شده لازم است روش های مبتنی بر احتمالات و خطر پذیر نیز معرفی شوند. باید بصورت کمی بررسی نمود که با تغییر ضرایب اطمینان در ساختمان چه تاثیری به لحاظ اقتصادی، زیست محیطی و اجتماعی ایجاد خواهد شد.

بخش مهم از حصول اطمینان در رسیدن به سازه‌های انعطاف پذیر و با دوام، ایجاد فرهنگ و آموزش به کارفرمایان در اهمیت دادن به سازه‌های با دوام است. واضح است که تمام این مشکلات از عدم وجود فناوری‌ها و سیستم‌های هماهنگ با توسعه پایدار ناشی می‌ شود؛ بنابراین صنعت بتن باید برای توسعه فناوری‌های نوین و سیستم‌های قابل اطمینان راهکار‌های مناسب پیدا کند. باید توجه داشت که صرفه جوئی چند هفته‌ای در برنامه ساخت یک سازه‌ای که باید صد‌ها سال دوام داشته باشد قابل اهمیت نمی‌باشد.

اخیرا تحقیقاتی در یکی از مراکز دانشگاهی دنیا صورت گرفته با که استفاده از انرژی خورشیدی و روش الکترولیز توانسته‌اند سنگ آهک را به آهک که در صنعت سیمان بکار برده می‌شود تبدیل نمایند؛ بدون آنکه دی اکسید کربن که یک گاز گلخانه ای است ایجاد گردد.

امروزه با همکاری یک شرکت ژاپنی بنام Kajima و یک شرکت تولید برق (Chugoku) و یک شرکت تولید سیمانبنام اختصاری DENKA سیمانی را به نام CO۲-Suicom توسعه داده‌اند که با محیط زیست سازگار است و به اسم بتن با CO۲ منفی نامگذاری شده است.

مقدار CO۲ جذب شده توسط بتن حاوی سیمان CO۲- Suicom بیش از مقدار CO۲ انتشار یافته در هنگام تولید سیمان پرتلند در کوره است. در نتیجه با استفاده از این نوع سیمان در تولید بتن مقدار CO۲ انتشار یافته به محیط زیست در مقایسه با سیمان معمولی کمتر خواهد بود.

در یک آزمایش مقدار CO۲ از بین رفته در بتن حاوی این نوع سیمان از طریق عمل آوری بتن در محفظه ای از‌ گازهای خروجی که غلظت CO۲ آن ۲۰ تا ۱۵ درصد بود اندازه گیری شد نتیجه آزمایش نشان داد که مقدار CO۲ ناشی از مواد تولید کننده بتن 90.6 کیلوگرم بر متر مکعب بود و مقدار CO۲ جذب شده در محفظه گازهای خروجی  ۱۰۴.۵kg/m۳ بود. این بدان معنی است که کل مقدار CO۲ ایجاد شده منفی خواهد بود.

از این بتن برای ساخت بلوک‌های بتنی پوشش پیاده رو استفاده می شود. مقاومت فشاری و جمع شدگی ناشی از خشک شدن و ایجاد سفیدک روی سطح بتن اندازه گیری شده است و نتایج رضایت بخشی حاصل شده است. این نوع بتن را امروز به صورت تجاری تولید و عرضه می‌ کنند.

تاثیر به کار گرفتن وسیله‌های پیشنهاد شده بر صنعت بتن و میزان تولید گاز CO۲ آزاد شده توسط این صنعت

جدول 1- پیش بینی مصرف سیمان کلینکر و انتشار گاز CO۲ برای فاصله زمانی ۲۰۱۰ تا ۲۰۳۰ میـلادی

نمودار مصرف سیمان و کلینکر در گذشته و تخمین میزان مصرف آن در آینده

نتیجه گیری

• برای توسعه پروژه‌ های عمرانی کشور نیاز به تولید سیمان بیشتر می‌باشد.
• صنعت سیمان پرتلند در تولید گازهای گلخانه‌ای و مصرف مواد خام و انرژی سهم موثری دارد.
• چهار روش برای دستیابی به توسعه پایدار در صنعت بتن و سیمان از طریق کاهش مصرف بتن، سیمان، کلینکر و گاز کربنیک پیشنهاد شده‌اند.
• پیش بینی می‌شود با بکارگرفتن چهار روش پیشنهادی تولید گاز CO۲ صنعت سیمان تا سال ۲۰۳۰ به نصف، یعنی‌‌ همان مقدار تولید سال ۱۹۹۰ برسد و توسعه در صنعت بتن و سیمان پایدار بماند.
• جهت دستیابی به توسعه پایدار در کشور نیاز به گسترش تحقیقات در این زمینه است.

منبع:

• جزوه بتن و توسعه پایدار از دکتر هرمز فامیلی