تولید سنگ مصنوعی از ضایعات سنگ تزئینی / نتایج و بحث
۱- مقاومت سنگ
شکل ۳ و شکل ۴ تغییرات مقاومت فشاری، کششی و خمشی اسلبهای تولیدی را با تغییر ترکیب سنگ نشان می دهند.مشاهده می شود با افزایش مقدار رزین و به تبع آن کاهش مقدار ضایعات، مقاومت فشاری کاهش می یابد اما مقاومتهای کششی و خمشی افزایش یافته است. در اسلبهای مرمریتی با افزایش مقدار رزین از ۷ به ۱۲ درصد مقاومت فشاری از ۱۴۳.۲ به ۱۱۸.۹ مگاپاسکال کاهش (۱۷ درصد کاهش) ، مقاومت کششی از ۲۵.۱۶ به ۳۷.۴۲ مگاپاسکال افزایش (۴۹ درصد افزایش ) و مقاومت خمشی از ۲۱.۴۳ به ۴۲.۱۲ مگاپاسکال افزایش یافته (۹۶ درصد افزایش) است. در اسلبهای گرانیتی با افزایش مقدار رزین از ۱۰ به ۱۳ درصد مقاومت فشاری از ۱۶۷.۱ به ۱۲۸.۳ مگاپاسکال کاهش، مقاومت کششی از ۳۱.۸۵ به ۴۲.۲۸ مگاپاسکال افزایش (۳۳ درصد افزایش ) و مقاومت خمشی از ۳۱.۱۸ به ۴۷.۲۱ مگاپاسکال افزایش یافته (۵۱ درصد افزایش) است.
بطور کلی برای هر دوسری اسلبهای گرانیتی و مرمریتی افزایش مقدار رزین (کاهش مقدار ضایعات) بیشترین تاثیر را به ترتیب بر مقاومتهای خمشی، کششی و فشاری داشته است. با افزایش مقدار رزین اسلبهای تولیدی حالت لاستیکی پیدا کرده و در نتیجه مقاومت خمشی و کششی آنها افزایش پیدا می‌کند. بطور کلی نتایج نشان می‌دهد رابطه معکوسی بین مقاومت فشاری و مقاومت کششی و خمشی وجود دارد. در تمام نمونه‌های تولید شده مقاومت خمشی و کششی تقریبا به هم نزدیک بوده و کمتر از مقاومت فشاری هستند. مقاومت فشاری سنگ به وضعیت دانه‌بندی سنگ بستگی دارد. در مقاومت فشاری، مقدار و نوع رزین و نحوه اتصال دانه ها اهمیت زیاد دارد. بطور کلی هرچه ذرات سنگ دانه ریزتر باشند مقاومت فشاری تک محوره سنگ بیشتر است. در اسلبهای تولیدی نیز مشاهده می‌شود که با افزایش مقدار ذرات دانه ریز و پودر پساب، مقاومت فشاری افزایش یافته است.
در مقایسه اسلبهای تولیدی از ضایعات مرمریتی و گرانیتی، مقاومت نوع گرانیتی بیشتر است که این به امر مقاومت ذرات و کانی‌های موجود در گرانیت مربوط می‌شود. همانطور که نتایج مطالعات XRD و XRF نشان داد محتوی اصلی ضایعات گرانیتی، کانی و کوارتز است که دارای مقاومت و سختی بیشتری است و همچنین در مقایسه با کانی کلسیت که مهمترین کانی موجود در ضایعات مرمریتی است، چسبندگی بیشتر با رزین پیدا می کند.
۲- ضریب جذب آب و وزن مخصوص
شکل ۵ و شکل ۶ تغییرات ضریب جذب آب اسلبهای تولیدی را با تغییر ترکیب سنگ نشان می دهند. مشاهده می شود که هرچه مقدار رزین افزایش یافته است ضریب جذب آب کاهش یافته است. وظیفه رزین نفوذ در بین خلل و فرج ذرات و پر کردن این فضاها می باشد. با افزایش مقدار رزین فضای بین دانه ها بخوبی پر شده و ضریب جذب کاهش می یابد. همچنین رزین یک ماده ابران است که باعث ابرانی سطح اسلب و ذرات می شود و به تبع آن ضریب جذب آب کاهش می یابد. البته برای بررسی بیشتر این موضوع بهتر است میزان ابرانی سطح با آزمایش های مربوطه مانند تعیین زاویه تماس قطره آب با سطح اندازه گیری شود.
شکل ۷ و شکل ۸ تغییرات وزن مخصوص اسلبهای تولیدی را با تغییر ترکیب سنگ نشان می دهند. مشاهده می شود که با افزایش مقدار رزین، وزن مخصوص حقیقی و ظاهری کاهش یافته است. وزن مخصوص حقیقی رزین بین ۱.۱-۱.۲ گرم بر سانتی متر مکعب است، در حالیکه وزن مخصوص ضایعات سنگی بین ۲.۶ تا ۲.۷ گرم بر سانتی متر مکعب است. لذا درصد حجمی رزین به مراتب بیشتر از درصد وزنی آن است. برای مثال، ۷ درصد وزنی رزین معادل ۳۴ درصد حجمی آن در ترکیب سنگ است. بنابراین حتی اضافه شدن مقدار کم رزین باعث کاهش وزن مخصوص حقیقی و ظاهری مخلوط و اسلبهای تولیدی می شود.
وزن مخصوص ظاهری سنگ عبارتست از وزن واحد حجم سنگ کاملا خشک با روزنه و درزهای موجود در آن. وزن مخصوص ظاهری سنگ اصولا کمی از وزن حقیقی آن کمتر است و هرچه این اختلاف بیشتر باشد نشانه وجود روزنه و درزه بیشتر است. اختلاف وزن مخصوص حقیقی و ظاهری برای اسلبهای مرمریتی به طور متوسط نزدیک به ۱.۸ درصد است درصورتیکه این اختلاف برای اسلبهای گرانیتی بطور متوسط نزدیک به ۱.۱ درصد است و این بدین معناست که اسلبهای گرانیتی بهتر متراکم شده اند و نتایج آزمایشهای ضریب جذب آب نیز این امر را تایید می کند زیرا هرچه جسم تخلخل موثر بیشتری داشته باشد میزان جذب آب نیز بیشتر خواهد بود. ضریب جذب آب اسلبهای مرمریتی بطور میانگین ۰.۶۸ و اسلبهای گرانیتی ۰.۴۶ است.
۳- مقایسه نتایج با شرایط استاندارد و سایر سنگهای طبیعی
هدف از این تحقیق استفاده هرچه بیشتر از ضایعات سنگ می باشد. بر این اساس آزمایش‌هایی که در آنها بیشتر مقدار ضایعات مورد استفاده قرار گرفته است بعنوان شرایط بهینه انتخاب و در جدول زیر مشخصات فیزیکی و مکانیکی آنها با شرایط استاندارد و چندین نمونه از سنگهای طبیعی تجاری که در صنعت ساختمان مورد استفاده قرار می گیرند، مقایسه شده است.
اطلاعات جدول ۴ نشان می دهد که اسلب تولیدی از ضایعات گرانیت که شامل ۹۰ درصد ضایعات است (آزمایش ۶ جدول ۳) همه شرایط استاندارد ملی ایران برای سنگ گرانیت بجز درصد جذب آب را دارد. اسلب تولیدی از ضایعات مرمریتی که شامل ۹۳ درصد ضایعات است (آزمایش ۶ جدول ۲) نیز همه شرایط استاندارد ملی ایران برای سنگ مرمریت را به جز درصد جذب آب دارد. مقایسه مشخصات فیزیکی و مکانیکی با نمونه های سنگهای طبیعی تجاری در بازار نظیر گوهره خرم آباد، چینی ازنا و گرانیت بروجرد نشان می دهد که نمونه های تولیدی دارای شرایط بهتری هستند و در نمونه های تجاری یاد شده نیز مقدار درصد جذب آب بیشتر از شرایط استاندارد است.
مقایسه نتایج با تحقیقات قبلی محققان که تنها از پودر پساب در ترکیب سنگ استفاده شده است، نشان داد با ترکیب مناسبی از پودر پساب و ضایعات درشت، بطور متوسط مصرف رزین بیش از ۵۰ درصد کاهش یافته و مقاومت اسلبهای تولیدی نیز افزایش یافته است.
نتیجه گیری:
با ترکیبی مناسب از ضایعات درشت و پودر پساب کارخانجات سنگبری، اسلبهای سنگ مصنوعی تولید شده است که دارای مشخصات فیزیکی و شیمیایی مطابق با استانداردهای ملی ایران برای سنگ ساختمانی می باشند. محصول تولید شده در این تحقیق را می توان به عنوان کانتر آشپزخانه، سینک، ظرفشویی و روشویی، وان حمام، پوش داخلی کف ساختمان و پله های داخلی ساختمان استفاده کرد. با توجه به اینکه این اسلبها در مقیاس صنعتی تولید و در مقایسه با تولیدات معمول سنگ مصنوعی صنعتی مصرف رزین بیشتر نیست و بخش زیادی از مواد اولیه با ضایعات ارزان قیمت جایگزین می شود لذا تولید در مقیاس صنعتی اقتصادی خواهد بود. اما به هر حال تولید در سطح صنعتی با توجه به مشکلات بازار و بازاریابی نیازمند مشوق‌های لازم از طرف سازمانهایی نظیر صنعت، معدن و تجارت، محیط زیست و شهرداری ها می باشد. تولید سنگ مصنوعی از ضایعات سنگ نه تنها موجب ارزش افزوده می شود همچنین به حل معضل زیست محیطی این پسماندها کمک خواهد کرد.
محققان: زهرا سپهوند و کیانوش بارانی
مطالب مرتبط:
تولید سنگ مصنوعی از ضایعات سنگ تزئینی/ مواد و روشها
دیدگاهتان را بنویسید