صنعت ساخت و ساز یکی از بزرگترین صنایع در جهان است و سیمان و بتن به معنای واقعی کلمه بلوک های موفقیت آن هستند. سازه های بتنی که از غارهای ماقبل تاریخ تا آسمان خراش های سر به فلک کشیده امروزی تکامل یافته اند، اجزای حیاتی تمدن مدرن بوده و خواهند بود، چرا که بتن پشتیبانی طولانی مدت و قابل اعتماد برای ساختمان ها، جاده ها، پل ها، تونل ها و سدها فراهم می کند. بتنپرمصرف ترین ماده روی زمین، پس از آب است، در حالی که فولادی که برای تقویت آن استفاده می شود با اختلاف زیاد متداول ترین فلز مورد استفاده است. اما این مصرف بدون هزینه های زیست محیطی بالا نخواهد بود: بتن عامل 8 درصد از انتشار CO2 جهانی استکه بخش عمده آن به علت استخراج و حمل و نقل مواد سنگدانه مانند ماسه، شن و سنگ خرد شده حاصل می شود.
بخش بزرگی از ساخت شهرهای سالم‌تر، پایدارتر کردن بتن است، اما این امر با چالش‌های زیادی همراه است. توقف تولید بتن امکان پذیر نیست و جایگزینی کامل آن بیشتر یک رویکرد بلند مدت است که هنوز دور از دسترس به نظر می رسد. بنابراین، امروزه بیشتر در راستای یافتن راه هایی برای کاهش اثرات زیست محیطی بتن بدون به خطر انداختن عملکرد بالای آن تلاش می شود. اما این کار چگونه امکان پذیر است؟ تحقیقات اخیر نشان می دهد که ممکن است یک راه حل استفاده از ضایعات صنعتی بازیافتی، به ویژه یکی از محصولات جانبی فولادسازی به نام سرباره فولاد باشد. در ادامه در خصوص پتانسیل امیدوارکننده این محصول در صنعت معماری و ساختمان بحث خواهیم کرد.

جایگزینی سنگدانه های طبیعی با زباله های صنعتی
سنگدانه ها یکی از مهم ترین اجزای بتن هستند. حدود سه چهارم حجم بتن از سنگدانه های ریز و درشت تشکیل شده است که با سیمان به هم چسبیده اند. این بدان معناست که تمام خصوصیات اساسی بتن – دوام، مقاومت مکانیکی، قابلیت سرویس دهی و غیره – به شدت با کیفیت و نوع سنگدانه مرتبط است. اکثر سنگدانه های طبیعی که برای چندین دهه در بتن مورد استفاده بوده اند کمیات هستند، در دوام مشکل دارند و استخراج آنها حجم بالایی از آلودگی را به همراه دارد. طبق تحقیقی که در سال 2021 انجام شد، "استفاده کنترل نشده از منابع طبیعی سبب مشکلات جدی زیست محیطی در طول سالیان دراز شده است. برای مثال، برداشت نامحدود شن و ماسه از بستر رودخانه ها به محیط زیست آسیب رسانده است." بنابراین جایگزینی سنگدانه های طبیعی به یک راه حل جایگزین برای مقابله با این مشکل تبدیل می شود.
سرباره فولادی می تواند آینده امیدوارکننده ای در صنعت ساخت و ساز به عنوان جایگزینی جزئی برای سیمان یا سنگدانه داشته باشد، اگرچه پتانسیل معماری آن در مقیاس بزرگ هنوز در حال مطالعه و آزمایش است. تحقیقات متعددی در طول سالها این موضوع را مورد بررسی قرار داده اند وبسیاری از محققان و مهندسان در حال حاضر استفاده از سرباره فولاد را به عنوان یک جایگیزن مناسب برای سنگدانه بتن ممکن می دانند.. سرباره فولادی که یکی از نویدبخش ترین مواد زاید محسوب می‌شود، محصول جانبی اجتناب‌ناپذیر تولید فولاد است. این ماده در هنگام جداسازی فولاد مذاب از ناخالصی ها در کوره های فولادسازی به مقدار زیاد تولید می شود. سرباره به صورت مایع مذاب به وجود می آید و محلول پیچیده ای از سیلیکات ها و اکسیدها است که پس از سرد شدن جامد می شود و در نتیجه ماده ای شیشه ای و دانه ای شکل می گیرد که سپس به اندازه مناسب خرد می شود تا به عنوان سنگدانه در بتن استفاده شود (یا برای تولید سایر محصولات بیشتر پردازش شود).
 

سرباره هم فراوان و هم به صورت بالقوه ارزشمند است. Biplob Pramanik، مهندس آب از دانشگاه RMIT ملبورن می گوید: «صنعت جهانی فولادسازی سالانه بیش از 130 میلیون تن سرباره فولادی تولید می کند." بر اساس داده های اتحادیه جهانی فولاد ، 15.7 میلیون تن از این سرباره فولادی تنها در اروپا به عنوان محصول جانبی ظاهر می شود که 11.5 میلیون تن از آن بازیافت می شود.. مقدار انبوه سرباره فولادی تولید شده توسط کارخانه های فولاد در سراسر جهان، انگیزه اصلی برای بازیافت این ماده است، به خصوص اگر بدانیم در صورت عدم بازیافت این ماده دور ریخته می شود.
 

استحکام، دوام و پایداری زیست محیطی بهبود یافته است
استفاده از سرباره فولاد در بتن در نهایت میزان ضایعات تولید شده توسط صنعت فولاد را کاهش می دهد. زباله های صنعتی بسیار آلوده کننده هستند، بنابراین دادن ارزش جدید به آنها راهی عالی برای کمک به اقتصاد چرخشی است. همچنین، کاربرد سرباره فولادی در بتن نیاز به مصالح بکر سنگدانه را کاهش می دهد، از استخراج منابع محدود و طبیعی جلوگیری می کند و انتشار 2CO را کاهش می دهد و در عین حال کیفیت فیزیکی برجسته بتن را حفظ می کند.
دلیل دیگری که بتن سرباره فولادی در سال های اخیر توجه زیادی را به خود جلب کرده است این است که مزایایی فراتر از پایداری زیست محیطی دارد. هنگامی که بتن ریخته و عمل آوری می شود، ذرات سرباره فولادی جزء لاینفک ماتریس بتن می شوند و به عنوان پرکننده عمل می کنند و به بهبود چگالی بتن کمک می کنند - که به نوبه خود استحکام و دوام آن را بهبود می بخشد.

از آنجایی که سرباره فولادی یک ماده بسیار متراکم و سخت است، در برابر هوا و پارگی مقاوم است و می تواند بار و فشار بیشتری را نسبت به سنگدانه های سنتی مانند شن و سنگ آهک خرد شده تحمل کند. در واقع، دانشمندان استرالیایی بتن جدیدی با ضایعات فولاد ساختند که 17% قوی تر از بتن معمولی بود. سایر محققین دریافتند که نمونه های بتن با سرباره فولادی نسبت به نمونه ها با سنگ آهک خرد شده مقاومت فشاری بسیار بالاتری دارند و حجم حفره های قابل نفوذ با افزایش میزان سرباره فولاد کاهش می یابد که کارپذیری بتن را بالا می برد و عملیات ریختن و پرداخت آن را تسهیل می کند. این ماده همچنین نسبت به سنگدانه های سنتی ضریب انبساط حرارتی کمتری دارد، به این معنی که می تواند ترک خوردگی ناشی از انقباض را در سازه های بتنی کاهش دهد.
یک ماده مخرب با پتانسیل فوق العاده
به دلیل استحکام مکانیکی، تخلخل، مقاومت سایشی و جذب آب، سرباره فولاد در حال حاضر به جای سنگدانه ریز و درشت برای مخلوط آسفالت جاده، و همچنین به عنوان یک ماده خام برای کلینکر، به عنوان بالاست برای راه آهن، و به عنوان ماده پرکننده در حفاری های مختلف استفاده می شود. به لطف تحقیقات و آزمایشات پیشرفته، استفاده از سرباره فولاد در بتن به دلیل خواص زیست محیطی و فیزیکی آن بیش از پیش شناخته شده است، که احتمالاً به این معنی است که به زودی کاربرد آن در سایر موارد  نیز گسترش می یابد. به عنوان مثال، به عنوان یک ماده مناسب برای سازه های بتنی با مقاومت بالا مانند عرشه پل ها و آسمان خراش ها، یا برای هر ساختمان دیگری که به طور سنتی با بتن معمولی ساخته می شود اما می تواند از دوام و پایداری بیشتری بهره مند شود. مهندسان، معماران و طراحان می‌توانند از این ویژگی‌های امیدوارکننده بهره ببرند و از این مصالح در راستای احداث ساختمان‌های سالم‌تر و بهتر به‌خوبی استفاده کنند.

با این حال، توجه به این نکته مهم است که بتن با سرباره فولادی به اندازه بتن سنتی به خوبی مورد مطالعه قرار نگرفته است، و روش توسعه آن در حال حاضر هنوز دارای محدودیت هایی است - از جمله، پتانسیل انبساط به دلیل وجود آهن فلزی در سرباره و سایر واکنش ها با اجزای بتن که ممکن است در دراز مدت نامطلوب باشند. اما حتی به عنوان یک ماده مخرب، بتن با سرباره فولادی پتانسیل فوق العاده ای دارد. و از آنجایی که جهان در حال گرمتر شدن است، مصالح نوآورانه از این نوع همیشه ارزش کاوش را دارند.

افراد دارای مهارت در این زمینه

در صورتی که در این زمینه تخصص یا مهارتی دارید، پس از ثبت نام در سایت و تکمیل فرم مشخصات شخصی ، پروفایل خود را به لیست زیر اضافه نمایید .