خواص مقاومة الخرسانة

تاثير مفروم الاطارات المطاطية على بعض خواص الخرسانة+
 دراسة تأثير اضافة مفروم الإطارات المطاطية المستهلكة وبنسب وزنيه (10% ،20%، 30%) الى الخرسانة على شكل قطع صغيرة بأبعاد (7×7×10)ملم كجزء مستبدل من وزن الركام الخشن (الحصى) وتم اجراء الفحوصات التالية :
1-               مقاومة الانضغاط .
2-               الامتصاص .
3-               الكثافة                                                                                                 
     ومن خلال دراسة نتائج الفحوصات تبين ان اضافة مفروم الاطارات المطاطية المستهلكة يؤثر بشكل سلبي في                                              مقاومة الانضغاط نسبة الى الخرسانة المرجعية بعمر 28 يـوم هي (15% ،22% ،31%)  للخرسانة المستبـدلة بـ    (10% ،20%، 30%) من مفروم الاطارات المطاطية المـستهلكة كنسبة وزنية من الركام الخشن (الحصى) على التوالي وكذلك زيادة في نسبة الامتصاص الكلي نسبة الى الخرسانة المرجعية بعمر 28 يوم هي (33%،63%،72%) للخرسانة المستبدلة بـ (10% ،20%، 30%) من مفروم الاطارات المستهلكة على التوالي .
كما ان هناك انخفاض في الكثافة الرطبة نسبة الى الخرسانة المرجعية بعمر 28 يوم هي (3% ،7%، 15%) و       (3%،8% ،16%) للكثافة الجافة نسبة الى الخرسانة المرجعية لنفس العمـر للخرسانة المستبـدلة بـ (10% ،20% ، 30%)
من مفروم الاطارات المطاطية المستهلكة على التوالي وهذا يؤدي الى تقليل في الوزن للاحمال الميتة وبالتالي على الاسس ونوعيتها .
وقد كان لاضافة مفروم الاطارات المستهلكة اثر كبير ومهم على خواص هذه الخلطات الخرسانة مما يشير بفائدة كبيرة في الصناعة الانشائية اذ يمكن انتاج خرسانة مطاطية خفيفة الوزن وعازلة .

     ان للتطور الكبير في النقل والزيادة الهائلة في اعداد السيارات بشكل كبير ولد مشاكل مختلفة اهمها التلوث البيئي.خلف احتراق ملايين الاطنان من نفايات الاطارات مشاكل خطيرة جداً [1] على سبيل المثال في سنة 1990 اكثر من 240  مليون اطار مستهلك تم رميها في الولايات المتحدة ، وفي العراق خمن مليونا اطار يرمى الى البيئـة في السنة [2] ان بلدان مثل الولايات المتحدة وبريطانيا تبنيا طريقة دفن الاطارات المستهلكة تحت الارض للتخلص منها لتفادي التلوث الاخر الذي قد ينتج من احتراق هذة المواد [3] لتفادي التاثير الخطر لذلك من الغازات الكيميائية الذي ينتج من عملية الاحتراق مثل ثاني اوكسيد الكبريت وتوزيع جزئيات الكاربون في الهواء . سعت العديد من البحوث لاستعمال الكميات الهائلة من نفايات مطاط الاطارات ولتقليل التلوث البيئي بمزجها مع الاسفلت لانتاج خلطات تستعمل في تبليط الطرق لما لها من مرونة عالية لامتصاص الصدمات ، من الناحية الاخرى تستعمل بعض البلدان هذه الاطارات المستهلكة لصناعة طبقات حماية الصدمة للارصفة.
ان فكرة استعمال مادة الاطارات المستهلكة المقطعة في صناعة مواد البناء لما تتمتع به من خصائص مناسبة مثل المقاومة العالية للاحوال الجوية من درجة حرارة ورطوبة ووزن خفيف مقارنة بالمواد الاخرى ، وقدرتهاالعالية للعزل
ان استعمال الاطارات المستهلكة المقطعة في اعمال الخرسانة والبناء له عدة منافع اقتصادية مثل [4،5]
1-               تقليل التلوث البيئي ومنع تراكم الاطارات المستهلكة دون الحاجة الى حرقها .
2-               تصنيع خرسانة عازلة ذات وزن خفيف .
3-                ان تصنيع طابوق من الخرسانة الخفيفة له تاثير اقتصادي على الكلفة الكلية للبناء ، اذ يقلل من وزن الاحمال الميتة (Dead Load) على الاسس وزمن الانجاز وتوفير في كلف النقل والبناء .
4-                توفير عزل حراري عالي دون الحاجة الى استخدام اجهزة تبريد وتدفئة .

     ويتبلور موضوع البحث :-
    سبب اعتماد البحث                                   
        ولدت الزيادة الهائلة في اعداد السيارات مشاكل مختلفة كان أهمها التلوث البيئي الناجم من احتراق ملايين الاطنان من نفايات الاطارات المستهلكة والتي ولدت العديد من الغازات الكيمياوية السامة .
   فرضية البحث    
       كلما امكن الاستفادة من اطارات السيارات المستهلكة في الصناعة الانشائية كان ايجاد الحلول الناجعة ممكنا لمعالجة  التلوث البيئي والتقليل من الكلف الكلية للبناء .

هدف البحث:
  يهدف البحث الى :-
1-     بيان تأثير مفروم الاطارات المطاطية المستهلكة المضاف الى الخلطات الخرسانية بنسب  (10، 20، 30) % من وزن الركام الخشن (الحصى) على خواص الخرسانة في مقاومة الانضغاط (Compressive strength ) ، والامتصاص الكلي (Total Absorpition) والكثافة (Density) .
2-      استعمال مادة الاطارات المستهلكة في صناعة مواد البناء لانتاج خرسانة خفيفة لما تتمتع به من خصائص مناسبة مثل المقاومة العالية للاحوال الجوية وامتصاص منخفض للماء ووزن خفيف .
     3-  تخليص البيئة من هذة النفايات (الاطارات المستهلكة) ولتفادي التأثير الخطر من الغازات الكيميائية السامة التي تنتج  من عملية احتراقها مثل غاز ثاني اوكسيد الكبريت (2SO) السام والملوثة  للبيئة.

هيكلية البحث :
 
يتكون البحث من المقدمة مع محورين تليها الاستنتاجات والتوصيات النهائية له وكما يلي :-
المحور الاول / الجانب النظري
المحور الثاني /الجانب العملي

الجانب النظري :- 
مع الزيادة في الوعي البيئي اتجه النظر لاستعمال منتجات النفايات الصناعية مثل نفايات الاطارات كمضاف الى الخرسانة ، ففي احد البحوث[6[  تم استعمال مفروم الاطارات المستهلكة بنسب (10،20،30،40)%
وبحجم (10-19) ملم كبديل عن جزء من الركام الخشن (الحصى) باستعمال (0.55=C/W) لجميع النماذج الخرسانية وتم استعمال نسبة خلط للخرسانة (3:1.5:1)واظهرت النتائج ان هناك انخفاض في قوة الانضغاط والكثافة في الخرسانة الحاوية على مفروم الاطارات حيث بلغت نسبة الفقدان في قوة الانضغاط لعمر ( 28 ) يوم
(12،21،30،39) %للخرسانة المستبدلة بـ (10،20،30،40 )%من مفروم الاطارات المطاطية المستهلكة كنسبة من وزن الركام الخشن (الحصى) على التوالي .
وقد توصلت دراسة علمية بحثية عربية الى امكانية الاستفادة من الاطارات المستهلكة في تنفيذ خرسانة مطاطية  باحلال اربع نسب من اطارات السيارات بدلا من الرمل كنسب حجمية لانتاج اربع خلطات من خرسانة المحتوية على مخلفات المطاط بنسب (15،30،50،100 )%بالاضافة الى خلطة الاساسية بدون مطاط وكان الغرض الاساسي هو دراسة سلوك الخرسانة المطاطية ومقاومتها للتوصيل الحراري بالاضافة الى دراسة سلوك هذة الخرسانةفي العزل الصوتي وبيان امكانية استخدامها في الاجواء الحارة . وقد اظهرت النتائج كفاءة مذهلة في استخدام الخرسانة المطاطية للعزل الصوتي والحراري . [7،6]
الجانب العملي        Experimental Work    
المواد المستعملة
1-                السمنت
  تم استعمال السمنت البورتلاندي وهو مطابق للمواصفات العراقية رقم (5) لسنة 1984 وتم خزنه بصورة جيدة للحفاظ علية من تأثير الرطوبة .
        *  اجري الفحص بواسطة المركز الوطني للمختبرات والبحوث الانشائية (NCCLR)                        
    
2-                  الركام الناعم Fine Aggregate  :- 
          تم استعمال رمل الاخيضر المطابق للمواصفات العراقية رقم (45) لسنة1984 [8[ وبوزن نوعي ونسبة        
املاح  وامتصاص مساوي الى ( 2.64، 0.08 ، 0.17 ) على التوالي . 


3-                الركام الخشن Coarse Aggregate  :-
تم استعمال حصى نهري من منطقة النباعي بمقاس اكبر لايزيد عن (10) ملم ومطابق للمواصفة العراقية رقم (45)
لسنة 1984 [8] .
4- مطاط الاطارات المستهلكة.
                 استعمل مطاط الاطارات المستهلكة للسيارات الصغيرة ( اطارات بابل ) . الاطارات تم قطعها بواسطة             
           اليد ، ثم قطعها الى قطع صغيرة بقياس (7×7×10) ملم . 
5- الماء water :

          تم استعمال الماء الصالح للشرب لجميع الخلطات الخرسانية والانضاج .
                                                                                                                             
الخلطات الخرسانية:

     الجدول التالي يبين المكونات الاساسية للخلطات المرجعية المستعملة في البحث وعند احلال مفروم الاطارات بنسب مختلفة (10،20،30)% وبديلا عن جزء من الركام الخشن .
حيث تمثل كل مما ياتي الى
      * C0      :  خلطة مرجعية                                                                                               
    **   C10 :  خلطة تحتوي على نسبة 10% من مفروم الاطارات المستهلكة
***     C20 :  خلطة تحتوي على نسبة 20% من مفروم الاطارات المستهلكة
****    C30:  خلطة تحتوي على نسبة 30% من مفروم الاطارات المستهلكة


خطوات الخلطات الخرسانية :

تم خلط المواد التالية (السمنت ، الرمل ، الحصى ، مفروم الاطارات ) ثم اضيف الماء الى الخلاطة بعد ذلك واستمر الخلط لمدة (5) دقائق تقريباحتى اصبحت الخرسانة متجانسة ، بعدها تم الرص للقوالب بعد ان تم تزييت القوالب المعدنية بالزيت ووضع الخرسانة بعدة طبقات واستعمال الهزاز لمدة ( 15-30 )ثانية للتخلص من فقاعات الهواء ثم تم تعديل السطح للخرسانة وتركت النماذج في المختبر لمدة (24) ساعة تقريبا وبعدها تم وزنها وغمرها في الماء حتى عمر الاختبار.
النماذج اختبرت حسب الاعمار (7،14،28) يوم .

فحص مقاومة الانضغاط Compressive Strength Test   :

تم استعمال قوالب حديدية بابعاد (100×100×100) ملم وحسب المواصفة  BS 1881 Part 116 - 83  [10]
وتم دهن القوالب لكل مجموعة نماذج قبل عملية الصب ولمعدل ثلاث مكعبات لكل نموذج بالاعمار (7،14،28)
يوم .
فحص الامتصاص الكلي Total Absorption Test:

باستعمـال مكعبـات (100×100×100) ملم واعتمادا على المواصـفة 1989- 122 part  ,1881، BS [11] .
تم فحص الامتصاص الكلي لجميع النماذج الخرسانية بالاعمار (7،14،28) يوم وكمعدل لثلاث قراءات لكل نموذج ومن المعادلة التالية حصلنا على الامتصاص الكلي .

                                                                W1  - W2
         - - - - - -      100%  *                      ـــــــــــــــــــــــــــــــــــــ             % Total  Absorption =       
                                                                     W1                                                                     
حيث : -
Total Absorption = الامتصاص الكلي
              W2    = معدل الوزن الرطب للنموذج (gm)
                   W1= معدل الوزن الجاف للنموذج (gm)
ايجاد الكثافة  Density :

 تم ايجاد الكثافة الطرية والكثافة الرطبة لجميع النماذج الخرسانية بالاعمار (7 ،14،28) يوم ومن المعادلة التالية حصلنا على الكثافة .  
                  الوزن (W ) كغم
     الكثافة = ـــــــــــــــــــــــــــــــــــــ      
                        الحجم (V)³
النتائج والمناقشة:

 1- تأثير مفروم الاطارات المطاطية المستهلكة على مقاومة انضغاط الخرسانة
  يوضح الشكل والجدول رقم (1) تأثير النـسب المختلفة من مفروم الاطارات على مقاومة الانضغاط للخـرسانةبعمــر   (7،14،28) يـوم ،واظهرت النتائج حدوث انخفاض في مقـاومة الانضغاط للخـرسانة المضاف اليها مفـروم الاطارات  مقارنة بالخلطة المرجعية ولكافة الاعمار ،وان نسبة الانخفاض تزداد مع زيادة مفـروم الاطـارات وهذا يعود الى ان جزيئات مفروم الاطارات ضعيفة ومضغوطة وان قوة الانضغاط للخرسانة سوف تقل وذلك لتأثيرها  بقوة المكونات الاخرى للخرسانة. كما ان الفراغات تزداد بالخلطات التي تحتوي على مفروم الاطارات وهذا يؤثر على قوة الانضغاط للخرسانة بشكل سـلبي.

2- تأثير مفروم الاطارات على نسبة امتصاص الخرسانة للماء
 ان الزيادة في نسبة الامتصاص الكلي نسبةالى الخـرسانة المرجعية بعمـر (28) يــوم هـي (33،63،72)%    للخرسانة المستبدلة بـ (10،20،30)% من مفروم الاطارات المطاطية المستهلكة على التـوالي . وتزداد هذه النسبة مع زيادة نسبة مفروم الاطارات وهذا يعود الى ان قابلية التشغيل للخرسانة المضاف اليها مفروم الاطارات قليلة. ويوضح الشكل (2) تأثير النسب المختلفة من مفروم الاطارات على نسبة الامتصاص للخرسانة.

3-تأثير مفروم الاطارات على كثافة الخرسانة
 ان الانخفاض في الكثافة الرطبة نسبة الى الخـرسانة المرجعية بعـمر(28) يوم يبـلغ (3،7،15)%، و(3،8،16)% للكثافة الجافة نسبة الى الخرسانة المرجعية لنفس العمـر للخرسانة المستبدلة بـ (10،20،30) % من مفـروم الاطارات   المطاطية المستهلكة على التوالي وان هذا الانخفاض يزداد مع زيادة نسبة مفروم الاطارات حيث يؤدي مفروم الاطـارات
 الى جعل الخرسانة المطاطية خفيفة الوزن وذلك لاحلال مادة مفروم الاطارات التي وزنها النوعي يبلغ (0.95) والذي هو أقل من الوزن النوعي للركام الخشن (الحصى) والبالغ (2.68).وهذا يؤدي الى تقليل في الوزن للاحمال الميتة وبالتالي على نوعية الاسس. والجدول (8) والشكلين (3،4) يوضحان تأثير النسب المختلفة لمفروم الاطارات على كثافة الخرسانة.

الاستنتاجات:

1-ان اضافة مفروم الاطارات المطاطية المستهكة يؤثر بشكل سلبي في مقاومة الانضغاط حيث كانت نسبة النقصان       في مقاومة الانضغاط نسبة الى الخرسانة المرجعية بعمر (28) يوم هي (15%، 22% 31%) للخرسانة المستبدلة بـ       (10 ،20، 30)% من مفروم الاطارات المطاطية المستهلكة كنسبة وزنية من الركام الخشن (الحصى) على التوالي .
2-  زيادة في نسبة الامتصاص الكلي نسبة الى الخرسانة المرجعية بعـمر (28) يـوم هي (33 ،63 ،72 ) %                      
للخرسانة المستبدلة بـ(10 ،20 ،30 ) % من مفروم الاطارات المطاطية المستهلكة على التوالي.                                                                         
3- انخفاض في الكثافة الرطبة نسبةالى الخرسانة المرجعية بعـمر (28) يوم يبلغ (3،7، 15)%، (3،8،16)%   للكثافة الجافة نـسبة الى الخرسـانة المرجعية لنفس العمر للخـرسانة المسـتبدلة بـ(10 ،20 ،30 ) % مـن مفــروم الاطارات المطاطية المستهلكة على التوالي وهذا يودي الى تقليل في الوزن للاحمال الميتة وبالتالي على نوعية الاسس.

التوصيات:
من خلال نتائج البحث والاطلاع على الدراسات والبحوث التي تخص الموضوع نوصي بمايلي .
1-     اجراء بحوث مستقبلية باضافة نسب اخرى من مفروم الاطارات المستهلكة وباحجام مختلفة الى الخرسانة كبديل عن الركام الخشن والناعم .
2-     اجراء بحوث مستقبلية لغرض اجراء فحوصات اخرى التي لم يتم اجرائها على الخرسانة المطاطية لضيق الوقت مثل (فحص الشد Tensile strength) ، (مقاومة الانفلاق) ، (مقاومة الانحناء ) ، (التوصيل الحراري ) وغيرها من الفحوصات .
3-     يمكن استخدام لخرسانة المضاف اليها مفروم الاطارات في الارصفة والقواطع والارضيات ، واذا اريد تحسين قوة الانضغاط للخرسانة فينبغي التفكير بالمضافات الكيمياوية والمعدنية .
4-              استخدام هذه الخرسانة المطاطية للعزل الصوتي والحراري .


+ تاريخ استلام البحث  3/5/2010 ,تاريخ قبول النشر 23/2/2011 .