بررسی نقش مصرف نانوسیلیس در بتن بر عملکرد زیست محیطی و اقتصادی آن

نوع مقاله : پژوهشی

نویسندگان

• محمدرضا صبور ¹
• مینا یکه لر ¹
• مرتضی نیکروان ²

¹ دانشگاه صنعتی خواجه نصیر طوسی

² دانشگاه صنعتی امیرکبیر

10.22067/civil.v25i2.40623

چکیده

بتن از پر مصرف ترین مصالح ساختمانی در جهان محسوب می‌شود و نانوسیلیس به‌علت طبیعت پوزولانی بالا، برای استفاده در بتن مورد توجه قرار گرفته است. از این رو، مطالعه‌ی عملکرد زیست‌محیطی آن ضروری به نظر می‌رسد. در این مطالعه برای بررسی کارآمدی بتن حاوی نانو‌سیلیس و مقایسه‌ی آن با بتن متعارف از روش ارزیابی زیست‌محیطی چرخه‌ی عمر استفاده شده است. هم‌چنین طبق توصیه‌ی ASTM از روش ارزیابی اقتصادی چرخه‌ی عمر به‌منظور ارزیابی اقتصادی بهره گرفته شده است. در پایان نیز با استفاده از روش تصمیم‌گیری چند شاخصه، نتایج ارزیابی زیست‌محیطی و اقتصادی به‌منظور نتیجه‌گیری تلفیق شده‌اند. در این مطالعه کاهش اثرات زیست‌محیطی در شاخص گرمایش جهانی و مصرف سوخت‌های فسیلی در صورت جایگزینی 5/1% نانوسیلیس با سیمان، به‌ترتیب به‌میزان 05/26 و 88/10 درصد به‌دست آمد. نتایج ارزیابی اقتصادی نیز نشان داد که جایگزینی 5/1% نانوسیلیس در بتن، هزینه‌ی چرخه‌ی عمر بتن را در حدود 10 درصد کاهش می‌دهد. نمرات ارزیابی تلفیقی دو سناریو نیز به‌ترتیب 8/52 و 6/47 به‌دست آمد.

کلیدواژه‌ها

• بتن
• l نانو‌سیلیس
• ارزیابی زیست‌محیطی چرخه‌ی عمر
• شاخص گرمایش جهانی
• شاخص مصرف سوخت فسیلی
• ارزیابی اقتصادی چرخه‌ی عمر

---

عنوان مقاله [English]

Investigation of Effect of Nano-SiO2Consumption in Concrete on its Environmental and Economic Functions

نویسندگان [English]

• M.R. Sabour ¹
• M. Yekkalar ¹
• M. Nikravan ²

چکیده [English]

Concrete is one of the most utilized construction materials in the world. Nowadays, Nano silicate usage due to its special property attracted considerable attention. On this basis, studying its environmental functions is an essential issue. Accordingly, the behavior of normal concrete and the one with Nano silicate were compared via taking advantage of Life Cycle Assessment (LCA) method in this investigation. In addition, due to ASTM recommendation, the abovementioned method was utilized to compare these two concrete mixtures economically, too. Concluding the outcomes, the economic and environmental assessments were mixed via multi-criteria decision-making method. Reducing environmental impacts via substitution of cement with 1.5% Nano silicate, global warming criterion and fossil fuel consumption have been reduced 26.5 and 10.88 percent, respectively. Having the same substitution in concrete production, economic assessment indicates 10% reduction in life cycle expenses for this mixture. The mixture assessments for both normal and mixture with Nano silicate concrete ranked them 47.6 and 52.8, respectively.

کلیدواژه‌ها [English]

• concrete
• Nano silicate
• Environmental Life Cycle Assessment
• Global Warming Criterion
• Fossil Fuel Consumption Criterion
• Economical Life Cycle Assessment

مراجع

1- قالیبافیان،م.، "توسعه‌ی پایدار و رسالت صنعت بتن و سیمان"، نشریه‌ی انجمن بتن ایران، شماره 23، صفحه 11، ( 1385).

2- پیدایش،منصور، "بتن و تعامل آن با محیط‌زیست‌"، دومین کنفرانس بین‌المللی بتن و توسعه ،تهران، (1384).

3- اردستانی،پیمان، "اثرات زیست‌محیطی استفاده از نانوسیلیس در بتن"،پایان‌نامه‌ی کارشناسی ارشد، دانشگاه صنعتی خواجه نصیرالدین طوسی، تهران، (1387).

4- رمضانیانپور، ع.، فیروزمکان، ش.، عبادی، ت.، بهرامی، ح.، "تأثیر نانوسیلیس بر خواص مکانیکی و دوام بتن"، ششمین کنگره‌ی مهندسی عمران، سمنان، (1390).

5- Sobolve, K., Flores, I., Hermosillo, R., Torres-Martinez, L., "Nanomaterials and Nanotechnology for High-Performance Cement Composites", Journal of American Concrete Institute, No. 254, pp. 93-129, (2006).

6- Tobon, J. L., Restrepo, O. J., Paya, J. ,"Comparative Analysis of Performance of Portland Cement Blended with Nano Silica and Silica Fume", Dyna Magazine, No.163, pp.37-48, (2010).

7- Karn, B., Woodrow, W., Aguar, P., "Nanotechnology and Life Cycle Assessment", US Environmental Protection Agency, Washington, D.C., (2007).

8- Rebitzer, G., Ekvall, T., Frischknecht, R., Hunkeler, D., Norris, G.Rydberg,T., Schmidt, W.P., Suh, S., Weidema, B.P., Pennington, D.W., "Life Cycle Assessment Part 1: Framework, Goal, Scope Definition, Inventory Analysis, and Applications", Environment International, No. 20, pp. 701-720, (2004).

9- Pennington, D.W., Potting, J., Finnveden, G., Lindeijer, E., Jolliet, O., Rydberg, T., Rebitzer, G., "Life Cycle Assessment Part 2: Current Impact Assessment Practice", Environment International, No.30, pp. 721–739, (2004).

10- Bement, A. L. "BEES3.0 Technical Manual and User Guide, Building for Environmental and Economic Sustainability", National institute of Standards & Technology, Technology Administration, US Department of Commerce, Gaithersburg, MD 20899-8603,(2002).

11- Lippiatt, B, "BEES4.0 Technical Manual and User Guide, Building for Environmental and Economic Sustainability", National institute of Standards & Technology, Technology Administration, U.S. Department of Commerce, Gaithersburg, MD 20899-8603,(2002).

12- عرب، گلناز، "تهیه‌ی فهرست چرخه‌ی عمر بازیافت سرباره‌ی کارخانجات ذوب آهن به‌منظور جایگزینی سیمان از نقطه نظر مصرف انرژی و انتشار گازهای گلخانه‌ای"، پایان‌نامه‌ی کارشناسی ارشد، دانشگاه صنعتی خواجه نصیرالدین طوسی، تهران،(1389).

13-"AkzoNobel Report-Environmental", Adopted from: http://www.akzonobel.com/eka. Access Date: (2009).

14- Barbara Karn, Woodrow Wilson, Pilar Aguar, "Nanotechnology and Life Cycle Assessment", US Environmental Protection Agency, Washington D.C., (2007).