خلاصه اختراع

ساختمان فعاليت هاي تخريبي فعاليت هايي اند كه در طي آن يك سازه يا بناي موجود همانند ساختمان، راه، تاسيسات و نظاير آن تخريب مي شود و كل يا قسمتي از اجزاي آن به دور ريخته مي شود. در فعاليت هاي ساخت، سازه اي جديد به وجود مي آيد كه در اين ميان زايدات حاصل از مصرف اين مواد اوليه به دور ريخته مي شود. حجم اين نخاله ها با توجه به تعداد پروژه ها و ابعاد آن ها متفاوت است. تنوع و كيفيت اين نخاله ها نيز متناسب با نوع پروژه در حال اجرا تغيير مي كند. يكي از مشكلات سيستم مديريت مواد زائد شهري به ويژه در كلان شهر ها توليد روزانه چندين هزار تن خاك و نخاله مي باشد كه دفع اين مواد علاوه بر مسائل اقتصادي باعث آلودگي هاي زيست محيطي مي شود. رشد و گسترش شهرها بر روي نواحي دفن نخاله هاي ساختماني باعث بروز مشكلات زيادي از قبيل نشست ساختمان ها ، تركيدگي شبكه آب رساني و فاضلاب، مشكلات بهداشتي از قبيل شيوع بيماري سالك مي شود و متاسفانه هيچگونه اطلاعات رسمي از محدوده هاي پرشده با خاك دستي و نخاله ساختماني در اكثر شهر هاي ايران موجود نمي باشد. حدود 95 درصد وزني مخلوط هاي آسفالتي را بخش سنگ دانه ي مخلوط هاي آسفالتي تشكيل مي دهد، امروزه به منظور تامين اين سنگ دانه ها در كشور از مصالح بكر به دست آمده از معادن استفاده مي شود. اساس اين اختراع جايگزيني مصالح سنگي به دست آمده از نخاله هاي ساختماني با مصالح بكر به صورت درصد وزني بر روي هر الك مي باشد. نخاله هاي ساختماني انتخاب شده شامل كليه ي مصالح دور ريز از قبيل بتن، آجر، سراميك، شيشه و چوب است. همچنين نحوه ي تركيب اجزاي مختلف نخاله هاي ساختماني با يكديگر به گونه اي انتخاب شده است تا علاوه بر اين كه بتواند حداقل مقاومت مورد نياز را تامين نمايد قادر باشد بر اساس تكنولوژي ساخت و ساز موجود در كشور تمام بخش هاي نخاله هاي ساختماني را پوشش دهد، اين موضوع موجب استفاده ي حداكثري از نخاله هاي توليدي مي گردد. جايگزيني نخاله هاي ساختماني موجب بهبود خواص عملكردي آسفالت تهيه شده مي گردد، به طوري كه مقاومت مارشال، نسبت مقاومت كششي غير مستقيم، مدول برجهندگي و تعداد سيكل در آزمايش خزش ديناميكي به ترتيب 30درصد، 10 درصد، 48درصد و 40 درصد افزايش نسبت به نمونه هاي مرسوم ساخته شده از خود نشان مي دهند. كاربرد اين اختراع به منظور ساخت راه هاي درون شهري و برون شهري در كليه مناطق كشور و با سطح ترافيك كم، متوسط و زياد مي باشد.

حوزه کاربرد (زمینه فنی)

این اختراع در انجام عملیات مختلف، حمل و نقل و ترابری مورد استفاده قرار می گیرد.

مشکل فنی موجود و هدف از این اختراع:

وجود فعالیت های عمرانی در هر جامعه ای امری اجتناب ناپذیر است و میزان انجام این فعالیت ها با وضعیت اقتصادی، سیاسی، اجتماعی آن منطقه رابطه ی مستقیم دارد. این فعالیت ها را به طور کلی می توان به دو دسته فعالیت های تخریبی و فعالیت های ساخت تقسیم نمود. فعالیت های تخریبی فعالیت هایی اند که در طی آن یک سازه یا بنای موجود همانند ساختمان، راه، تاسیسات و نظایر آن تخریب می شود و کل یا قسمتی از اجزای آن به دور ریخته می شود. در فعالیت های ساخت، سازه ای جدید به وجود می آید که در این میان زایدات حاصل از مصرف این مواد اولیه به دور ریخته می شود. حجم این نخاله ها با توجه به تعداد پروژه ها و ابعاد آن ها متفاوت است. تنوع و کیفیت این نخاله ها نیز متناسب با نوع پروژه در حال اجرا تغییر می کند. یکی از مشکلات سیستم مدیریت مواد زائد شهری به ویژه در کلان شهر ها تولید روزانه چندین هزار تن خاک و نخاله می باشد که دفع این مواد علاوه بر مسائل اقتصادی باعث آلودگی های زیست محیطی می شود. رشد و گسترش شهرها بر روی نواحی دفن نخاله های ساختمانی باعث بروز مشکلات زیادی از قبیل نشست ساختمان ها ، ترکیدگی شبکه آب رسانی و فاضلاب، مشکلات بهداشتی از قبیل شیوع بیماری سالک می شود و متاسفانه هیچگونه اطلاعات رسمی از محدوده های پرشده با خاک دستی و نخاله ساختمانی در اکثر شهر های ایران موجود نمی باشد. نخاله های ساختمانی شامل مواد زائد جامدی که از تغییر وضع، تعمیر و از نو بنا کردن سازه ها از قبیل راه ها و یا ساختمان های مسکونی و تجاری و اداری و … در شهرها حاصل می شود که شامل کلیه مصالح از قبیل سنگ ها، آجرها، بلوک ها، فولاد، شیشه، الوار و … می باشد که این مواد یا بوسیله خطرات زیست محیطی تولید شده اند (نظیر حوادث طبیعی، زلزله ها، توفان ها، گردبادها، سیلاب هاو…) و یا حاصل عملیات ساخت و تخریب می باشند. به عنوان مثال شهر مشهد به عنوان مرکز استان دارای بافتی قدیمی است. توسعه و گسترش شهر و جایگزینی بافت قدیم و جدید سبب تولید انبوه نخاله های ساختمانی در سطح شهر می شودکه میزان تولید آن در سال 91 روزانه حدود 20 هزار تن بوده است. تولید نخاله های ساختمانی طی سال های 91-86 روند افزایشی شدیدی داشته و مدیریت صحیح این حجم بالای ضایعات نیازمند آگاهی از چگونگی جمع آوری، بازیافت و دفع و همچنین شناخت ترکیب نخاله های ساختمانی است. در تهران روزانه بیش از 50 هزار تن نخاله ساختمانی تولید می شود که دارای کیفیتی ناهمگون و نامطلوب است. از طرف دیگر با اتمام رسیدن ظرفیت محل های دفن موجود نیاز به تدارک دیدن محل های جدید و به دور از شهر ها می باشد که این موضوع خود نیز باعث ایجاد هزینه های حمل و سوخت اضافی شده و به آلودگی هوا دامن می زند. همان طور که می دانیم، بخش سنگ دانه مخلوط های آسفالتی نقش اساسی در تحمل بار ایفا می کند. مقدار تولید آسفالت در ایران بسیار زیاد است به طوری که تنها در دو استان تهران و البرز روزانه حدود 30 هزار تن آسفالت تولید می شود، با فرض مقدار 5 درصد قیر می توان این گونه برداشت کرد که 28500 تن آن روزانه مربوط به بخش سنگ دانه ی آن است و هزینه ی زیادی صرف تهیه ی آن از مصالح بکر می شود.حال اگر بتوان به جای بخشی از این سنگ دانه های بکر از نخاله های ساختمانی با ترکیب مشخص که مقاومت مخلوط حاصل را زیاد تحت تاثیر قرار ندهد استفاده کرد، نه تنها هزینه ی زیادی به منظور ساخت آسفالت صرفه جویی می گردد بلکه از حجم دپوهای نخاله های ساختمانی نیز کم شده و مشکلات محیط زیستی آن کاهش می یابد.

ارایه راه حل برای مشکل فنی موجود همراه با شرح دقیق و کافی و یکپارچه اختراع

 حال اگر بتوان از نخاله های ساختمانی به عنوان جایگزین بخشی از سنگ دانه های طبیعی مورد استفاده در آسفالت گرم استفاده کرد عملا هم هزینه ی تامین اولیه مصالح بکر را نداده ایم و هم به خالی شدن دپو های نخاله های ساختمانی و حفظ محیط زیست و بازگرداندن ضایعات به چرخه تولید قدم بزرگی برداشته ایم و در مقیاس کلان می توان ادعا کرد که هزینه ی بسیار زیادی در ساخت آسفالت صرفه جویی خواهد شد. در این طرح ابتدا به منظور جایگزینی نخاله های ساختمانی با سنگ دانه های بکر، ترکیب مناسب مخلوط شدن اجزای مختلف نخاله با یکدیگر با توجه به دو فاکتور، میزان موجود بودن هر ترکیب نخاله و حفظ کردن حداقل مقاومت ترکیب حاصل به منظور جایگزینی با سنگ دانه ی بکر انتخاب گردیده است که با بررسی های فراوان ترکیب جدول1 به منظور ساخت نمونه ها انتخاب شد. سپس نخاله های موجود را با درصد ترکیب با هم ترکیب کرده و سپس به کمک سنگ شکن خورد می کنیم. حال ترکیب حاصل را با توجه به دانه بندی آیین نامه روسازی آسفالتی راه های ایران، قسمت دانه بندی پیوسته مخلوط های آسفالتی، دانه بندی شماره 4، الک کرده و سپس مقدار های مانده بر روی هر الک را به صورت جداگانه ذخیره میکنیم. در مرحله بعد مصالح بکر را الک کرده و آن ها را هم به صورت جداگانه ذخیره می کنیم. حال سنگ دانه های به دست آمده از نخاله های ساختمانی را با مصالح بکر به صورت وزنی جایگزین می کنیم، درصد جایگزینی های مورد استفاده 10%،20%%،30% و 40% می باشد. سپس نمونه های به دست آمده را در گرم خانه با دمای 180 درجه سانتیگراد قرار داده و بعد از مدت 24 ساعت نمونه ها را با درصدهای قیر 4، 5/4، 5، 5/5و 6، که تا دمای 140 درجه سانتی گراد به کمک قیر گرم کن گرم شده است با هم مخلوط می کنیم. حال ترکیب به دست آمده را به کمک مخلوط کن به طور یک دست مخلوط می نماییم تا قیر تمامی سنگ دانه ها را پوشش دهد سپس ترکیب حاصل را داخل قالب های مارشال ریخته و آن را زیر دستگاه چکش مارشال قرار داده و با تعداد 75 ضربه چکش مارشال به هر طرف نمونه آن را متراکم می نماییم. پس از سرد شدن نمونه ها، نمونه های ساخته شده را به کمک جک مارشال از داخل قالب خارج می کنیم. ارتفاع نمونه های به دست آمده را به کمک کولیس به دقت تعین می کنیم سپس وزن نمونه ها در هوا و آب را به دست آورده و وزن مخصوص نمونه ها محاسبه می گردد. به منظور تعیین مقاومت و روانی مارشال نمونه های ساخته شده ابتدا نمونه ها را به مدت 30 دقیقه در آب 60 درجه ساتی گراد قرار داده و سپس در بین فک های دستگاه مارشال قرار داده شده و در لحظه ی شکست نمونه ها، مقدار مقاومت مارشال و روانی نمونه هارا یادداشت می نماییم که مطابق نمودار 2 و نمودار3 می باشند. به کمک آزمایش رایس درصد فضای خالی مصالح سنگی را محاسبه می نماییم. با داشتن وزن نمونه ها در آب و هوا مقدار فضای خالی مخلوط نیز محاسبه می گردد. سپس با داشتن نمودار های پارامترهای آزمایش مارشال درصد قیر بهینه نمونه های حاوی درصد های متفاومت نخاله های ساختمانی به دست می آید. به منظور انجام آزمایشات حساسیت رطوبتی، مدول برجهندگی، خزش دینامیکی و ویل تراک از درصد قیر بهینه نمونه ها استفاده شده است. نمونه های آزمایش مقاومت کششی غیر مستقیم را به کمک دستگاه ژیراتوری با تعیین مقدار مشخص فضای خالی در محدوده ی 6 تا 8 درصد می سازیم. تعداد نمونه های ساخته شده از هر درصد ترکیب نخاله ساختمانی 6 عدد می باشد. 3 عدد از نمونه ها را به مدت 24 ساعت در آب 60 درجه قرار داده تا اشباع گردند و 30 دقیقه قبل آزمایش دمای آب را با اضافه کردن مقداری آب سرد به 25 درجه سانتی گراد می رسانیم و سپس نمونه های خشک و اشباع را به وسیله دستگاه کشش غیر مستقیم مورد ارزیابی قرار داده و مقاومت کششی نمونه ها را در حالت خشک و تر را محاسبه کرده که برای حالت خشک و  برای حالت مرطوب می باشد. نسبت مقاومت کششی غیر مستقیم می باشد. سپس به منظور بررسی عملکرد مخلوط های آسفالتی ساخته شده تحت بارهای دینامیکی آزمایش مدول برجهندگی بر روی نمونه ها در دمای 25 درجه سانتی گراد انجام می پذیرد.