Wakati uzalishaji wa saruji unahusishwa na matumizi makubwa ya nishati na utoaji wa kaboni, sekta ya mafuta ya mawese pia huzalisha kiasi kikubwa cha majivu ya biomasi. Utafiti huu unachunguza ikiwa majivu ya chini yanayotokana na kuchoma biomasi ya mawese yanaweza kutumika kuchukua nafasi ya sehemu ya saruji katika zege la povu.

Watafiti walitumia majivu ya chini ya mawese kuchukua nafasi ya saruji kwa viwango vya asilimia 0, 10, 20, 30 na 40; sampuli zilitunzwa ndani ya maji kwa siku 7, 14 na 28. Mgawo wa ufyonzaji sauti wa zege la povu lililotayarishwa ulipimwa katika masafa ya 200–5000 Hz kwa bomba la impedansi lenye maikrofoni mbili; nguvu ya kubana pamoja na moduli za elastisiti za awali, tangenti na sekanti ziliamuliwa kwa mashine ya upimaji wa jumla. Muundo wa kemikali na madini wa majivu ulichunguzwa kwa XRF na XRD, ukubwa wa chembe kwa utofautishaji wa leza, na muundo wa vinyweleo kwa darubini ya macho.

Matokeo yanaonyesha kwamba kiwango cha majivu hakibadilishi utendaji wa akustiki na wa mitambo katika mwelekeo mmoja. Kiwango kikubwa cha majivu kiliunda vinyweleo vikubwa na vilivyounganishwa, hivyo kuruhusu nishati ya sauti kusambaa zaidi ndani ya nyenzo. Kulingana na tathmini ya jumla ya utafiti, asilimia 40 ya majivu na siku 28 za utunzaji ndilo mchanganyiko unaofaa zaidi kwa akustiki, ukiwa na mgawo wa kupunguza kelele wa takribani 0,38. Kwa upande mwingine, eneo la utendaji bora wa mitambo ni asilimia 10–20 ya majivu. Nguvu kubwa zaidi ya kubana, takribani 2,44 MPa, ilipimwa katika hali ya asilimia 20 ya majivu na siku 7 za utunzaji.

Katika sampuli zenye asilimia 30 na 40 ya majivu, nguvu ya kubana ilishuka hadi takribani 0,64 na 0,19 MPa mtawalia. Kwa sababu hiyo, michanganyiko yenye majivu mengi inapendekezwa si kwa vipengele vya kubeba mizigo bali kwa paneli zisizobeba mizigo za kufyonza sauti. Utafiti unaonyesha kwamba taka ya kilimo inaweza kubadilishwa kuwa nyenzo ya ujenzi, huku pia ukibainisha ubadilishanaji wa wazi wa usanifu kati ya utendaji wa akustiki na nguvu ya mitambo.

Zege la povu ni nyenzo ya msingi wa saruji yenye msongamano mdogo na vinyweleo, inayotengenezwa kwa kuongeza viputo vya hewa kwa namna inayodhibitiwa. Ni nyepesi kuliko zege la kawaida na lina faida kama insulation ya joto, uwekaji rahisi na ufyonzaji sauti. Hata hivyo, nguvu ndogo ya kubana, kuvunjika kwa urahisi na utendaji wa akustiki unaobadilika hupunguza maeneo yake ya matumizi.

Tatizo la pili linalolengwa na utafiti ni majivu ya biomasi yanayotokana na uzalishaji wa mafuta ya mawese. Maganda, nyuzi, mashina na mabaki mengine ya biomasi ya mawese yanapochomwa kwa ajili ya uzalishaji wa nishati, kiasi kikubwa cha majivu ya chini huzalishwa. Utafiti unaeleza kwamba sekta ya mafuta ya mawese nchini Thailand pekee huzalisha takribani tani milioni 0,46 za majivu ya mafuta ya mawese kwa mwaka. Majivu haya mara nyingi hutupwa karibu na viwanda na hayabadilishwi kuwa nyenzo yenye thamani ya ziada.

Watafiti waliunganisha matatizo haya mawili katika usanifu mmoja wa nyenzo: ikiwa majivu ya chini ya mawese yatatumika kuchukua nafasi ya sehemu ya saruji katika zege la povu, je, taka inaweza kupunguzwa, matumizi ya saruji yakapungua na wakati huo huo muundo wa vinyweleo wa nyenzo ukaboreshwa kwa ajili ya ufyonzaji sauti?

Utafiti unajibu pengo gani la kisayansi?

Athari za kiufundi za bidhaa za ziada za viwandani kama majivu yanayoruka na majivu ya chini ya makaa ya mawe katika zege la kawaida na zege la povu zimewahi kuchunguzwa. Vivyo hivyo, tafiti zimefanywa kuhusu sifa za ufyonzaji sauti za zege lenye vinyweleo. Hata hivyo, athari ya majivu ya chini yanayotokana na biomasi ya mawese ndani ya zege la povu haijachunguzwa vya kutosha, hasa katika kutathmini sifa za akustiki na za mitambo kwa pamoja ndani ya programu moja ya majaribio.

Jambo la kipekee la utafiti huu ni kwamba unachunguza kiwango cha majivu si kwa nguvu ya kubana pekee, bali pia kwa jiometri ya vinyweleo, mgawo wa ufyonzaji sauti unaotegemea masafa, mgawo wa kupunguza kelele na moduli tofauti za elastisiti katika mfumo mmoja. Hivyo inaonyeshwa wazi kwamba “mchanganyiko wenye nguvu zaidi” si sawa na “mchanganyiko unaofyonza sauti vizuri zaidi”.

Majivu ya chini ya mawese ni nini?

Majivu ya chini ya mawese yaliyotumiwa katika utafiti yalichukuliwa kutoka kiwanda cha usindikaji wa mawese katika jimbo la Satun, Thailand. Nyenzo hii inaweza kufafanuliwa kama mabaki magumu, makubwa kiasi na yasiyo na umbo la kawaida yanayobaki chini ya boiler au tanuru baada ya biomasi kuchomwa.

Majivu si unga laini wa madini wenye mchanganyiko sawa. Uchambuzi wa ukubwa wa chembe ulionyesha kuwepo kwa makundi mawili tofauti ya chembe:

• Kundi la chembe ndogo linalojikita karibu na 10–15 µm
• Kundi la chembe kubwa au zilizogandamana linalojikita karibu na 885 µm

Vipenyo bainifu vya chembe ni hivi:

• D₁₀ = 2,5 µm: Asilimia 10 kwa ujazo ya chembe ni ndogo kuliko ukubwa huu.
• D₅₀ = 15,4 µm: Ni ukubwa wa kati wa chembe; nusu ya ujazo wa chembe ni ndogo kuliko thamani hii.
• D₉₀ = 999,4 µm: Asilimia 90 ya ujazo wa chembe ni ndogo kuliko ukubwa huu.

Masafa haya mapana sana ya ukubwa yanafanya majivu yawe na majukumu mawili tofauti. Katika viwango vidogo, chembe laini zinaweza kujaza nafasi tupu ndani ya tope la saruji. Katika viwango vikubwa, chembe kubwa na zisizo za kawaida zinaweza kuvuruga kuta za seli za povu na kuunda vinyweleo vikubwa, visivyo vya kawaida na vilivyounganishwa.

Muundo wa kemikali wa majivu

Kulingana na uchambuzi wa XRF, elementi kuu za majivu ni hizi:

Kwa upande wa muundo wa oksidi, silicon dioksidi ni asilimia 48,6. Kalsiamu oksidi imeripotiwa kuwa asilimia 12,4, potasiamu oksidi asilimia 11,1, fosforasi pentoksidi asilimia 6,9, magnesiamu oksidi asilimia 4,3 na oksidi ya chuma asilimia 2,3.

Uchambuzi wa XRD unaonyesha kwamba sehemu kubwa ya silika iko katika muundo wa kioo wa quartz na cristobalite. Tofauti hii ni muhimu. Wakati silika isiyo na muundo wa kioo inaweza kuitikia kwa urahisi zaidi na uhaidreshaji wa saruji na kutoa mchango wa pozzolanic, quartz na cristobalite ni awamu thabiti kiasi na zenye utendakazi mdogo katika hali ya kutunza ndani ya maji kwenye joto la kawaida. Kwa hiyo, utafiti ulitathmini kwamba mchango wa majivu katika nguvu unatokana hasa na athari ya kujaza na kuimarisha chembe kimwili, si mmenyuko wa kemikali.

Majivu pia yalionekana kuwa na calcite, yaani CaCO₃, na awamu ya Ca₉MgK(PO₄)₇ inayoelezwa kama fosfeti ya kalsiamu-magnesiamu-potasiamu. Imejadiliwa kwamba calcite inaweza kutoa uso wa kuanzisha bidhaa za uhaidreshaji na kusaidia nguvu ya awali, huku awamu zenye fosfeti zinaweza kushikamana na uso wa chembe za saruji na kuchelewesha uhaidreshaji.

Sampuli ziliandaliwaje?

Katika mchanganyiko wa udhibiti, uwiano wa uzito wa mchanga, saruji ya Portland na majivu uliwekwa kuwa 100:100:0. Sehemu ya saruji ilibadilishwa na majivu kwa viwango vinavyoongezeka:

Uwiano wa maji-kifungaji uliwekwa kuwa 0,46 katika michanganyiko yote. Hapa kifungaji ni jumla ya saruji na OPBA:

\[ w/b = \frac{m_{su}}{m_{çimento}+m_{OPBA}} = 0{,}46 \]

Hapa:

• w/b ni uwiano wa maji-kifungaji.
• m_su ni uzito wa maji katika mchanganyiko.
• m_çimento ni uzito wa saruji ya Portland.
• m_OPBA ni uzito wa majivu ya chini ya mawese.

Baada ya vifaa vikavu kuchanganywa, maji yaliongezwa; kisha povu lililotengenezwa kwa wakala wa povu wa kibiashara liliongezwa kwa kiasi kinacholingana na asilimia 50 ya ujazo wa vipengele vigumu vilivyochanganywa awali. Mchanganyiko ulimwagwa kwenye mouldi za silinda, ukaachwa kwa saa 48 katika hali ya chumba iliyodhibitiwa, kisha ukazamishwa kikamilifu ndani ya maji kwa siku 7, 14 au 28.

Muundo wa vinyweleo ulibadilikaje?

Picha za darubini ya macho zilitolewa tu kwa michanganyiko yenye majivu BA-10, BA-20, BA-30 na BA-40. Picha ya darubini ya mchanganyiko wa udhibiti haikutolewa katika utafiti.

Katika sampuli ya BA-10, vinyweleo ni vidogo na miunganisho kati yake ni michache zaidi. Kiwango cha majivu kinapoongezeka hadi asilimia 20, 30 na 40, nafasi kubwa zaidi na njia wazi zinazounganisha vinyweleo zinaonekana kwa uwazi zaidi. Katika picha ya BA-40, chembe nyeusi za majivu ambazo hazijaitikia ndani ya matriki ya saruji zinaonekana wazi zaidi.

Mabadiliko haya ndiyo matokeo makuu ya muundo mdogo yanayoeleza kwa nini sifa za akustiki na za mitambo hukua katika mwelekeo tofauti:

• Vinyweleo vikubwa na vilivyounganishwa huruhusu wimbi la sauti kusafiri kwa njia ndefu na tata zaidi ndani ya nyenzo, hivyo kuongeza upotevu wa nishati ya akustiki.
• Vinyweleo hivyo hivyo hudhoofisha mwendelezo wa kiunzi cha saruji kinachobeba mzigo na kupunguza nguvu ya kubana.

Msongamano ulibadilikaje?

Msongamano wa sampuli ulipimwa katika takribani 592–799 kg/m³. Msongamano mkubwa zaidi, takribani 757–799 kg/m³, ulionekana katika sampuli za udhibiti zisizo na majivu.

Kwa ujumla, msongamano ulipungua kadiri kiwango cha majivu kilivyoongezeka. Katika hali ya asilimia 30–40 ya majivu na siku 7 za utunzaji, msongamano ulishuka hadi takribani 592–633 kg/m³. Matokeo haya yalihusishwa na ukweli kwamba OPBA ni nyepesi na yenye vinyweleo zaidi kuliko saruji.

Katika viwango vya asilimia 0–10 ya majivu, utunzaji wa siku 28 uliongeza msongamano kidogo kutokana na kuendelea kwa uhaidreshaji. Katika asilimia 20 na zaidi, athari ya muda wa utunzaji ilidhoofika na kiwango cha majivu kikawa kigezo kikuu cha msongamano.

Ufyonzaji sauti ulipimwaje?

Mgawo wa ufyonzaji sauti kwa mwelekeo wa kawaida ulipimwa kwa bomba la impedansi lenye maikrofoni mbili kulingana na viwango vya ASTM E1050 na ISO 10534-2. Mfumo ulikuwa na vipengele vikuu vifuatavyo:

• Bomba lenye kipenyo cha ndani cha 28,6 mm na urefu wa 1000 mm
• Maikrofoni mbili za maabara GRAS 46BD-FV
• Kitengo cha ukusanyaji data NI-9230
• Moduli maalumu ya ukusanyaji na uchambuzi wa data inayotumia Python
• Sampuli ya silinda yenye kipenyo cha 28,6 mm na unene wa 40 mm

Masafa ya kipimo yalikuwa 200–5000 Hz. Mgawo wa ufyonzaji sauti huwakilisha kiasi cha nishati ya sauti inayofika kwenye uso wa nyenzo ambacho hakirudishwi bali hupotea ndani ya nyenzo:

\[ \alpha = 1 - |R|^2 \]

Uhusiano huu wa msingi umetolewa ili kueleza mantiki ya majaribio. Hapa:

• α ni mgawo wa ufyonzaji sauti.
• R ni mgawo wa urejeshaji wa shinikizo la sauti.
• |R|² huwakilisha uwiano wa nishati inayorejeshwa.

Thamani ya α inapokaribia 0, sehemu kubwa ya sauti hurudishwa; inapokaribia 1, sehemu kubwa ya nishati ya sauti hufyonzwa ndani ya nyenzo. Vipimo vya utafiti vinatumika kwa mawimbi ya sauti yanayokuja kutoka mwelekeo mmoja na kwa wima dhidi ya uso. Katika chumba halisi sauti hufika kwa pembe tofauti; kwa hiyo matokeo ya bomba la impedansi hayamaanishi moja kwa moja utendaji wa akustiki wa chumba.

Tabia ya ufyonzaji sauti kulingana na masafa

Katika michanganyiko yote, chini ya 1000 Hz mgawo wa ufyonzaji sauti kwa kawaida ulikaa katika kiwango cha takribani 0,1–0,2. Katika 1000–4000 Hz, migawo mara nyingi iliongezeka hadi 0,35–0,45, na katika baadhi ya sampuli zenye majivu mengi ilizidi 0,5.

Tabia hii inaendana na mwelekeo wa kifizikia unaotarajiwa kwa nyenzo zenye vinyweleo. Katika masafa ya chini, urefu wa wimbi la sauti ni mkubwa sana kuliko kipenyo cha vinyweleo. Wimbi haliingiliani kwa ufanisi na muundo wa vinyweleo vidogo wa nyenzo. Kadiri masafa yanavyoongezeka, urefu wa wimbi hupungua; sauti hugusana zaidi na kuta za vinyweleo na upotevu wa mnato na joto huongezeka.

Mchanganyiko wa BA-10 ulikuwa hali tofauti iliyo wazi. Utendaji wake wa wastani wa ufyonzaji sauti ulikuwa mdogo, huku kilele cha spektra kikihama kutoka takribani 1000 Hz katika michanganyiko yenye majivu mengi hadi takribani 1200 Hz. Watafiti walihusisha mabadiliko haya na vinyweleo vidogo vya BA-10.

Kwa nini NRC ilibadilika kwa umbo la U?

Mgawo wa Kupunguza Kelele (Noise Reduction Coefficient, NRC) ni kiashiria kimoja cha akustiki kinachotegemea wastani wa migawo ya ufyonzaji sauti katika masafa fulani ya kawaida. Utafiti uliona kwamba NRC haikuongezeka kwa mstari kulingana na kiwango cha majivu.

Karibu na asilimia 10 ya majivu, NRC ilishuka hadi takribani 0,16–0,23. Kwa upande mwingine, katika ncha za asilimia 0 na 40 iliongezeka tena. Utafiti unaeleza tabia hii kama uhusiano wenye umbo la U.

Utaratibu unaelezwa kama ifuatavyo:

1. Katika zege la povu lisilo na majivu, viputo vya hewa vilivyotengenezwa mapema huunda mtandao wa vinyweleo ulio sawa kiasi unaoweza kutawanya nishati ya sauti.
2. Asilimia 10 ya majivu inapoongezwa, chembe zisizo za kawaida za majivu huziba kwa sehemu miunganisho kati ya seli zilizopo za povu kabla ya kuunda njia mpya na zenye ufanisi za akustiki.
3. Kiwango cha majivu kinapozidi asilimia 20–30, vinyweleo vidogo vya majivu yenyewe na njia wazi kati ya chembe huanza kutawala.
4. Katika asilimia 40, mfumo wa vinyweleo uliopanuka na kuunganishwa huruhusu nishati ya sauti kupotea kwa msuguano na mtawanyiko mkubwa zaidi.

Hitimisho la jumla la utafiti linatambua asilimia 40 ya majivu na siku 28 za utunzaji kama hali bora ya akustiki yenye NRC takribani 0,38. Hata hivyo, katika jedwali la kulinganisha, sampuli ya siku 7 yenye asilimia 40 ya majivu pia imewekwa alama NRC = 0,38. Hii ni tofauti ya kuripoti kati ya maandishi na jedwali. Muhtasari, tafsiri kuu na sehemu ya hitimisho ya utafiti zinaonyesha hali bora ya akustiki kama asilimia 40 ya majivu / siku 28.

Matokeo ya masafa ya chini, kati na juu

Kiashiria cha ufyonzaji wa sauti wa masafa ya chini α_L kiliongezeka kwa utaratibu zaidi pamoja na kiwango cha majivu na kufikia takribani 0,32–0,35 katika asilimia 40 ya majivu / siku 28. Hili linaashiria kwamba mchango mkuu wa akustiki wa OPBA unaweza kuwa kuboresha tabia ya masafa ya chini kupitia vinyweleo vikubwa.

Kiashiria cha masafa ya kati α_M kilionyesha eneo lake la chini zaidi, takribani 0,33–0,38, katika asilimia 10–20 ya majivu na siku 7, na kiliongezeka hadi takribani 0,52–0,57 katika asilimia 40 ya majivu / siku 28.

Kiashiria cha masafa ya juu α_H kilibadilika katika masafa finyu zaidi ya takribani 0,40–0,52. Hali hii inaonyesha kwamba matriki ya zege la povu tayari ina ufanisi fulani katika masafa ya juu na kwamba usanifu wa mchanganyiko hauathiri utendaji wa masafa ya juu kwa nguvu kama unavyoathiri masafa ya chini.

Nguvu ya kubana ilipimwaje?

Kwa kila mchanganyiko na muda wa utunzaji, sampuli tatu za silinda zilijaribiwa kwa kubanwa katika mashine ya upimaji wa jumla kwa kasi thabiti ya kichwa msalaba ya 3 mm/dak. Thamani za wastani zilitumiwa.

Nguvu ya kubana kimsingi huonyeshwa kwa uhusiano ufuatao:

\[ f_c = \frac{F_{max}}{A} \]

Uhusiano huu wa msingi umetolewa kueleza mantiki ya kiufundi ya jaribio. Hapa:

• f_c ni nguvu ya kubana.
• F_max ni nguvu kubwa zaidi ya kubana iliyobebwa na sampuli.
• A ni eneo la sehemu linalobebeshwa mzigo.

Nguvu ya kubana huonyesha mzigo wa juu zaidi wa kubana ambao nyenzo inaweza kubeba kwa kila eneo la sehemu. Hata hivyo, peke yake haithibitishi kwamba nyenzo ni salama kama kipengele cha ujenzi; viwango vya usanifu, vigawo vya usalama, tabia ya muda mrefu na hali za uwanjani lazima pia zitathminiwe.

Matokeo makuu ya sifa za mitambo

Nguvu kubwa zaidi ya kubana, takribani 2,44 MPa, ilipimwa katika asilimia 20 ya majivu na siku 7 za utunzaji. Katika asilimia 10 ya majivu na siku 7, nguvu ilikuwa takribani 1,54–1,99 MPa. Mchanganyiko wa udhibiti usio na majivu na uliotunzwa kwa siku 28 ulionyesha nguvu ya takribani 1,54 MPa.

Zaidi ya asilimia 20, utendaji wa mitambo ulipungua haraka:

Utafiti unarejelea takribani 0,7 MPa kama kikomo cha chini cha vitendo kinachotumiwa katika fasihi kwa matumizi mepesi ya zege la povu lisilobeba mzigo. Sampuli zenye asilimia 10 na 20 ya majivu zilibaki juu ya kikomo hiki, huku michanganyiko yenye asilimia 30 na 40 mara nyingi ikiwa chini yake.

Moduli za elastisiti zilionyesha nini?

Badala ya moduli moja ya elastisiti, watafiti walipima viashiria vitatu tofauti vya ugumu:

• Moduli ya awali: Huwakilisha ugumu katika sehemu ya mwanzo ya mkondo wa mkazo-mgeuko.
• Moduli tangenti: Katika utafiti iliamuliwa kutokana na mteremko katika nukta ya 0,5f_c.
• Moduli sekanti: Ni mteremko wa wastani kati ya nukta ya mwanzo na nukta ya 0,5f_c.

Moduli kubwa zaidi ya awali, takribani 24,35 MPa, ilipimwa katika asilimia 20 ya majivu / siku 7. Moduli tangenti ilifikia kilele cha takribani 109,75 MPa katika asilimia 10 ya majivu / siku 7. Moduli sekanti ilionyesha thamani kubwa zaidi ya takribani 50,10 MPa katika asilimia 10 ya majivu / siku 14.

Katika sampuli zenye asilimia 30 na 40 ya majivu, viashiria vyote vitatu vya ugumu vilishuka hadi viwango vya chini. Hali hii ilielezwa na ongezeko la ukubwa wa vinyweleo na kupungua kwa mwendelezo wa kiunzi cha tope la saruji kinachobeba mzigo.

Kwa nini utunzaji mrefu ndani ya maji haukuongeza sifa za mitambo?

Katika saruji ya kawaida ya Portland, utunzaji wa unyevunyevu kwa muda mrefu mara nyingi huongeza nguvu kwa sababu uhaidreshaji unaendelea. Katika utafiti huu, kwa zege la povu lenye OPBA, kuongeza muda wa kukaa ndani ya maji kutoka siku 7 hadi 28 kwa ujumla kulipunguza sifa za mitambo.

Watafiti wanaeleza matokeo haya yanayokwenda kinyume kwa taratibu tatu:

1. Kutoka kwa ioni za kalsiamu: Vinyweleo vingi vinaweza kuruhusu maji kupenya kwa urahisi kwenye tope la saruji na kuyeyusha na kuondoa vipengele vyenye kalsiamu.
2. Kulainika kwa eneo la mpito: Eneo la mpito kati ya chembe ya majivu na tope la saruji linaweza kudhoofika kwa kuathiriwa na maji kwa muda mrefu.
3. Kuyeyuka kwa chumvi za potasiamu: Kiwango kikubwa cha K₂O katika majivu kinaweza kusababisha awamu za potasiamu zinazoyeyuka majini kuondolewa na kuunda vinyweleo vya ziada.

Hata hivyo, taratibu hizi hazikuthibitishwa moja kwa moja kwa uchambuzi wa ioni au vipimo vya suluhisho la vinyweleo katika utafiti. Ni tafsiri zilizotolewa kwa msingi wa matokeo ya madini na fasihi ya awali ili kueleza mwenendo wa mitambo.

Kwa nini utendaji wa akustiki na wa mitambo unapingana?

Nyenzo nzuri ya kufyonza sauti inahitaji vinyweleo wazi na vilivyounganishwa ambamo wimbi la sauti linaweza kuingia. Sauti inaposafiri kupitia njia hizi, hupoteza nishati kwa sababu ya msuguano kati ya hewa na kuta za vinyweleo, mabadiliko ya joto na mtawanyiko.

Nyenzo nzuri ya saruji inayobeba mzigo, kwa upande mwingine, inahitaji kiunzi kigumu kinachoendelea, chenye msongamano na kasoro chache iwezekanavyo. Vinyweleo vikubwa na maeneo dhaifu ya muunganiko husababisha mkusanyiko wa mkazo.

Kwa hiyo, mchanganyiko bora wa kufyonza sauti na mchanganyiko wenye nguvu kubwa zaidi ya kubana katika utafiti ni tofauti:

• Hali bora ya akustiki: Asilimia 40 OPBA, siku 28 za utunzaji; takribani NRC 0,38
• Hali bora ya nguvu ya kubana: Asilimia 20 OPBA, siku 7 za utunzaji; takribani 2,44 MPa
• Hali bora ya ugumu wa tangenti: Asilimia 10 OPBA, siku 7 za utunzaji; takribani 109,75 MPa

Uchambuzi wa takwimu ulionyesha nini?

Utafiti ulitumia vigezo viwili huru:

• Uwiano wa OPBA: asilimia 0, 10, 20, 30 na 40
• Muda wa utunzaji: siku 7, 14 na 28

Uchambuzi wa tofauti wa njia mbili ulionyesha kwamba kiwango cha majivu ndicho kigezo kikuu cha matokeo ya akustiki na ya mitambo.

R² iliyorekebishwa ya modeli ya nguvu ya kubana ni 0,797, ya modeli ya ufyonzaji wa sauti wa masafa ya juu ni 0,702 na ya modeli ya NRC ni 0,668. Kwa upande mwingine, R² iliyorekebishwa kwa moduli ya awali ni 0,127 tu. Chini ya asilimia 13 ya mabadiliko katika moduli ya awali yaliweza kuelezwa na modeli.

Mgawo wa tofauti wa moduli ya awali ni asilimia 68,3, wa moduli tangenti asilimia 36,4 na wa moduli sekanti asilimia 43,2. Usambazaji huu mkubwa umehusishwa na muundo usio sawa wa vinyweleo wa zege la povu. Kwa hiyo, hasa matokeo ya moduli ya awali yanapaswa kusomwa kwa tahadhari kama ishara za majaribio, si kama mwenendo wa uhakika na wenye nguvu.

Kulinganisha na zege nyingine za akustiki

Utafiti uliripoti NRC ya takribani 0,38 kwa zege la povu lenye asilimia 40 OPBA na unene wa 40 mm. Baadhi ya nyenzo zilizolinganishwa ni hizi:

Ulinganisho huu unaashiria kwamba zege la povu lenye asilimia 40 OPBA linaweza kuonyesha utendaji wa akustiki unaoshindana na nyenzo nyingine za saruji zenye vinyweleo chini ya hali za maabara za bomba la impedansi. Hata hivyo, kwa kuwa unene wa sampuli, jiometri ya vinyweleo, kiwango cha kipimo na masafa ya mzunguko hutofautiana, thamani hizi hazipaswi kuchukuliwa kama orodha kamili ya ubora wa bidhaa.

Maana ya kimazingira na viwandani

Utafiti ulikadiria kwamba kila mita ya ujazo ya zege la povu la OPBA linalotengenezwa kwa kubadilisha asilimia 40 ya saruji linaweza kuzuia takribani 133–200 kg za majivu kwenda kwenye eneo la taka na kupunguza mahitaji ya saruji ya Portland kwa asilimia 40.

Nambari hizi si hesabu halisi ya kaboni ya mzunguko wa maisha. Utafiti haukufanya tathmini kamili ya mzunguko wa maisha ya kukausha, kusaga, kusafirisha, kuchambua majivu au matumizi yote ya nishati katika uzalishaji wa bidhaa. Kwa hiyo, hitimisho la moja kwa moja kama “alama ya kaboni imepungua kwa asilimia 40” haliwezi kutolewa. Kinachoweza kusemwa ni kwamba kuna uwezekano mkubwa wa kupunguza matumizi ya saruji na kiasi cha majivu yanayotupwa.

Athari zinazowezekana katika maisha ya kila siku na sekta ya ujenzi

Kulingana na matokeo ya utafiti, zege la povu lenye OPBA nyingi linaweza kuchunguzwa kwa matumizi yafuatayo yasiyobeba mzigo:

• Paneli za ukuta za akustiki za ndani
• Paneli za kelele katika vyumba vya mashine au maeneo ya viwandani
• Vipengele vya kugawanya visivyobeba mzigo
• Nyuso za kufyonza sauti kwa barabara na miundombinu ya usafiri
• Vipengele vyepesi vya akustiki vilivyotengenezwa kiwandani

Hata hivyo, utafiti haukuchunguza tabia ya moto, ustahimilivu wa mshtuko, uwezo wa viungio kubeba mzigo, uchakavu wa uso, ufyonzaji wa maji, kufungia-kuyeyuka, mizunguko ya unyevunyevu ya muda mrefu, ukuaji wa ukungu, kemia ya maji yanayotoka au utendaji wa akustiki katika chumba halisi. Bila data hizi, haiwezekani kuhitimisha moja kwa moja kwamba nyenzo ni salama kama bidhaa ya kibiashara ya jengo au kizuizi cha kelele cha nje.

Nguvu za utafiti

• Kutathmini sifa za akustiki na za mitambo katika programu moja ya majaribio
• Kutumia viwango vitano tofauti vya majivu na muda mitatu tofauti ya utunzaji
• Kutumia bomba la impedansi linaloendana na ASTM E1050 na ISO 10534-2
• Kuunganisha matokeo ya XRF, XRD, ukubwa wa chembe na darubini na utendaji
• Kuonyesha kwa nambari ubadilishanaji wa akustiki na mitambo
• Kutumia ANOVA ya njia mbili na uchambuzi wa Tukey HSD
• Kuonyesha kwamba majivu yana majukumu tofauti ya muundo mdogo katika viwango vya chini na vya juu
• Kutoa mbinu inayopimika ya kutumia taka ya kilimo katika nyenzo za ujenzi

Mapungufu ya utafiti

• Utafiti ni preprint ambayo haijapitiwa na wenzao.
• Katika vipimo vya mitambo, sampuli tatu pekee zilitumiwa kwa kila mchanganyiko.
• Picha za darubini ya macho zilitolewa tu kwa sampuli zenye majivu zilizotunzwa ndani ya maji kwa siku 7.
• Hakuna picha ya darubini ya sampuli ya udhibiti.
• Ukubwa wa vinyweleo na porosity wazi haukupimwa kwa uchambuzi wa kiasi wa picha.
• Vipimo vya sauti vilifanywa tu kwa sampuli zenye unene wa 40 mm.
• Bomba la impedansi hupima tu mawimbi ya sauti yanayoingia kwa wima dhidi ya uso.
• Hakuna kipimo cha uga uliotawanyika au akustiki ya chumba halisi kilichofanywa.
• Tabia ya masafa ya chini ya 200 Hz haikupimwa.
• Unyevunyevu wa muda mrefu, mizunguko ya kukauka-kulowa, kufungia-kuyeyuka na uimara wa nje havikuchunguzwa.
• Kutoka kwa ioni na kuyeyuka kwa potasiamu katika viwango vikubwa vya majivu hakukuthibitishwa moja kwa moja kwa uchambuzi wa kemikali.
• Tofauti ya majaribio katika moduli ya awali ni kubwa sana.
• Mwitikio wa moto na tabia katika joto la juu hazikupimwa.
• Hakuna uchambuzi kamili wa mzunguko wa maisha uliofanywa kwa faida ya mazingira.
• Tofauti za kemikali za majivu kulingana na chanzo hazikuchunguzwa.

Utafiti unasema nini, na hausimi nini?

Utafiti unasema: Uwiano wa OPBA hubadilisha kwa nguvu muundo wa vinyweleo, msongamano, ufyonzaji sauti na tabia ya mitambo ya zege la povu. Kiwango kikubwa cha majivu huboresha utendaji wa akustiki huku kikishusha sana nguvu ya mitambo. Asilimia 10–20 ya majivu inawakilisha eneo linalofaa zaidi kiufundi, ilhali asilimia 40 inawakilisha eneo linalofaa zaidi kwa paneli ya akustiki isiyobeba mzigo.

Utafiti hausimi: Haisemi kwamba zege la povu lenye asilimia 40 OPBA ni salama kama kipengele cha muundo kinachobeba mzigo. Haithibitishi kwamba paneli ya kibiashara inakidhi kanuni za majengo. Haitoi dhamana ya usalama wa moto, uimara wa muda mrefu au afya ya mazingira ya ndani. Haionyeshi kwamba matumizi ya majivu hupunguza kwa uhakika utoaji halisi wa kaboni kwa asilimia 40. Thamani za NRC kutoka bomba la impedansi la maabara hazimaanishi moja kwa moja muda wa mwangwi ndani ya jengo au kupungua kwa kelele katika mazingira ya nje.

Mbinu na Matokeo ya Utafiti

Vigezo vya majaribio

Mbinu za uchambuzi na vipimo

Matokeo makuu ya kiasi

Vikomo vinavyopendekezwa kwa matumizi

Utafiti wa baadaye

• Athari ya unene tofauti wa paneli katika ufyonzaji sauti
• Vipimo vya akustiki ya chumba halisi katika uga uliotawanyika
• Utendaji wa masafa ya chini ya 200 Hz
• Unyevunyevu wa muda mrefu na mizunguko ya kukauka-kulowa
• Kufungia-kuyeyuka na uimara wa mazingira ya nje
• Mwitikio wa moto na tabia ya moshi
• Vipimo vya kiasi vya porosity wazi na mgawanyo wa vinyweleo
• Uchambuzi wa moja kwa moja wa ioni za kalsiamu na potasiamu zilizoyeyuka
• Tofauti za kemikali za majivu kutoka viwanda tofauti vya mawese
• Uchambuzi kamili wa mzunguko wa maisha na alama ya kaboni

Maelezo ya Chanzo na Mbinu

Maudhui haya yanatokana na utafiti wa Kritsadi Thetpraphi, Sarawut Chulok, Nawarat Seetapong, Nasreen Dortha, Polphat Ruamcharoen na Purintorn Chanlert wenye kichwa “Acoustical and Mechanical Properties of Foam Concrete Incorporating Bottom Ash Filler Derived from Oil Palm Biomass”.

Utafiti ni jaribio la nyenzo katika kiwango cha maabara linalochunguza matumizi ya majivu ya chini ya biomasi ya mawese kama mbadala wa sehemu ya saruji katika zege la povu kwa viwango vya asilimia 0–40. Sampuli zilitunzwa ndani ya maji kwa siku 7, 14 na 28; XRF, XRD, uchambuzi wa ukubwa wa chembe kwa leza, darubini ya macho, kipimo cha kubana na vipimo vya bomba la impedansi lenye maikrofoni mbili vilitumika.

Maandishi yana kauli wazi “This preprint research paper has not been peer reviewed”. Utafiti ni preprint iliyochapishwa kwenye SSRN na haijapitiwa na wenzao. Kwa hiyo, mbinu, tafsiri za takwimu na mapendekezo ya matumizi yanaweza kubadilika baada ya mapitio huru ya wenzao.

Utafiti si matumizi ya uwanjani, uthibitishaji wa bidhaa ya kibiashara wala kipimo cha usalama wa muundo unaobeba mzigo. Matokeo ya akustiki yanategemea vipimo vya bomba la impedansi kwa sampuli ndogo za silinda zenye unene wa 40 mm katika masafa ya 200–5000 Hz kwa sauti inayoingia kwa wima. Utendaji halisi katika chumba, façade au mazingira ya wazi haukupimwa moja kwa moja.

Hali ya asilimia 40 OPBA / siku 28 imewasilishwa katika tafsiri ya jumla ya utafiti kama chaguo linalofaa zaidi kwa paneli za akustiki zisizobeba mzigo. Kwa sababu ya nguvu ndogo ya kubana ya sampuli zenye asilimia 30–40 ya majivu, haijahitimishwa kuwa zinafaa kwa matumizi ya muundo unaobeba mzigo. Kiwango cha asilimia 10–20 kinawakilisha tu eneo lenye nguvu zaidi kiufundi chini ya hali za majaribio ya utafiti; matokeo haya si uthibitisho wa kufuata kanuni za ujenzi wala dhamana ya usalama.

Maudhui yametayarishwa kwa kutegemea tu mpangilio wa majaribio, data, grafu, majedwali, fomula, tafsiri na mapungufu ya PDF. Hakuna madai yasiyopatikana katika utafiti kuhusu mafanikio ya kibiashara, utendaji halisi wa jengo, upunguzaji wa kaboni wa uhakika, uimara wa muda mrefu, usalama wa moto au kufaa kwa mfumo wa kubeba mzigo yaliyoongezwa.