الخرسانة الخضراء: تطبيقاتها، مزاياها وعيوبها

الخرسانة الخضراء هي ابتكار حديث في مجال صناعة البناء المستدامة. إنها مفهوم ثوري في تاريخ تكنولوجيا الخرسانة. تم تطوير الخرسانة الخضراء لأول مرة بواسطة Dr.WG. في الدنمارك عام ١٩٩٨.

في جميع أنحاء العالم، بلغت صناعة البناء ذروتها مع الهياكل الرائعة التي يكتمل إنجازها كل يوم. يُترجم هذا النمو الهائل في صناعة البناء إلى طلب كبير وضخم على مواد البناء، وتعتبر الخرسانة واحدة من أهم المواد المستخدمة في البناء. المكونات الرئيسية في إنتاج الخرسانة هي الأسمنت والرمل والركام.

كما نعلم، لكل عملة وجهان. يوفر تطوير البناء المرافق الفاخرة ولكنه يخلق أيضًا تأثيرًا سلبيًا على البيئة، مثل انبعاثات ثاني أكسيد الكربون واستنذاف الموارد الطبيعية.

دعونا نفهم كيف تؤثر صناعة البناء على البيئة

• انبعاثات ثاني أكسيد الكربون: وفقًا لـ “(Bambang Suhendro (2014” (نُشر في، Procedia Engineering)، تأتي نسبة ٨ إلى ١٠٪ من إجمالي انبعاثات ثاني أكسيد الكربون في العالم من تصنيع الأسمنت ويتم استخدام ٢٢٠ كجم من الفحم لتصنيع طن واحد من الأسمنت. يتم إطلاق غاز الاحتباس الحراري (CO2) عندما يتم سحق الحجر الجيري والطين وتسخينهما إلى درجات حرارة عالية.
• انخفاض الموارد الطبيعية: يتم استخراج الركام الخشن من مناجم الصخور والرمل من الأنهار. معدل إنتاج الخرسانة، لا بد أن يحدث انخفاض كبير في هذه المواد التي تحدث بشكل طبيعي.

منذ العقود القليلة الماضية، أصبحت مجتمعاتنا مدركًة للمشاكل المترسبة المرتبطة بالمنتجات المتاحة وزيادة الطلب عليها. ومن ثم فرضت بعض الحكومات أيضًا ضرائب وقيودًا للسيطرة علي هذه المشاكل. ومع ذلك، فإن القيود والضرائب ليست هي الحل. يكمن الحل المثالي في إيجاد بدائل اقتصادية وصديقة للبيئة. وبالتالي، تم استكشاف عدد قليل من البدائل وأحدها “الخرسانة الخضراء”.

ما هي الخرسانة الخضراء؟

الخرسانة الخضراء هي مفهوم بيئي جديد يركز أكثر على البيئة بنفس قدر التركيز في جودة الخرسانة. إنه يأخذ في الاعتبار كل جانب من الجوانب بدءًا من المواد الخام إلى التصنيع وتصميم الخلطة الخرسانية وفي النهاية التصميم الإنشائي والبناء وعمر الخدمة والتشغيل.

الخرسانة الخضراء مصنوعة باستخدام مواد المخلفات كأحد مكوناتها. وفقًا لـ “(Mannan and Ganapathy (2004” (نُشر في، Building and Environment) ، فإن استخدام النفايات الزراعية والصناعية كمواد بديلة في الخرسانة له مزايا مزدوجة تتمثل في طريقة أفضل للتخلص من النفايات وخفض التكاليف. أيضًا، لا تؤدي عملية إنتاج الخرسانة الخضراء إلى تدمير البيئة مثل استخدام الطاقة المفرطة في إنتاجها مما يؤدي إلى إنتاج كميات أقل من ثاني أكسيد الكربون مقارنة بالخرسانة التقليدية. وبالتالي، تُعرف الخرسانة الخضراء أيضًا باسم الخرسانة الصديقة للبيئة أو الخرسانة المستدامة.

ما هي المواد المستخدمة في إنتاج الخرسانة الخضراء؟

١- بدائل الأسمنت

المواد التي يمكن أن تحل محل محتوى الأسمنت إما جزئيًا أو كليًا في صناعة الخرسانة وتسمى بدائل الأسمنت. يتوفر نوعان من البدائل للأسمنت، أحدهما مشتق عادةً من النفايات الصناعية والثاني من النفايات الزراعية.

(أ) النفايات الصناعية:

هذه المواد هي المنتجات الثانوية التي يمكنك الحصول عليها من الصناعات مثل محطات الطاقة.

• خبث الأفران (GGBS): هو منتج ثانوي يمكن الحصول عليه من الأفران المستخدمة في صنع الحديد.
• الرماد المتطاير: يتم الحصول على الرماد المتطاير من حرق الفحم المسحوق في الغالب في محطات توليد الطاقة.
• غبار السيليكا: منتج ثانوي يتم إنتاجه أثناء تصنيع معدن السيليكون أو سبائك الحديدوزيليكون.
• الطين الأحمر: الطين الأحمر هو منتج ثانوي متوفر أثناء عملية إنتاج الألمنيوم لشركة Bayer.

(ب) النفايات الزراعية:

المواد التالية متوفرة كمنتج ثانوي للمنتجات الزراعية.

• رماد قش/قشر الأرز: رماد قشر الأرز هو منتج ثانوي للنفايات الزراعية التي يتم إنتاجه في مطاحن الأرز.
• رماد قشر جوز الهند: يتم الحصول على رماد قشر جوز الهند بعد حرق قشر جوز الهند في بيئة خاضعة للرقابة داخل فرن كهربائي عند ٥٠٠ و ٦٠٠ و ٧٠٠ درجة مئوية.
• رماد قشرة البندق/الفستق/الفول السوداني: يتم الحصول عليه من قشرة الفول السوداني والبندق والفستق.
• رماد تفل قصب السكر: تسمى البقايا الليفية لقصب السكر بعد سحقه واستخراج عصيره على أنها تفل، ويعاد استخدامها كوقود لتوليد الحرارة مما يترك وراءه رمادًا يسمى رماد تفل قصب السكر.

(ج) منتجات أخرى:

ميتاكولين: الميتاكولين ليس منتجًا ثانويًا ولا منتجًا طبيعيًا تمامًا. يتم إنتاجه عن طريق تكلسات طين الكاولينيت النقي أو المكرر عند درجة حرارة بين ٦٥٠ إلى ٨٥٠ مئوية.

٢- بدائل الركام الخشن:

المواد التي يمكن استخدامها كبديل للركام الطبيعي في إنتاج الخرسانة تسمى بدائل الركام. فيما يلي بعض المواد الخضراء التي يمكن استخدامها في نفس المكان والتطبيق.

(أ) الركام المعاد تدويره:

يتم تكوين الركام المعاد تدويره من نفايات هدم المباني الخرسانية. هناك نوعان من الركام المعاد تدويره:

• الركام الخرساني المعاد تدويره (RCA): يحتوي الركام الخرساني المعاد تدويره على جزيئات تنشأ بشكل أساسي من الخرسانة المكسرة المعاد تدويرها.
• الركام المختلط المعاد تدويره (MRA): يتم إنتاج MRA من مواد البناء المكسرة المعاد تدويرها وتشمل الطوب والمونة والخرسانة والأسفلت وجزيئات الجبس إلخ.

٣- بدائل الرمل (الركام الناعم):

تسمى المواد المستخدمة كبديل جزئي أو كامل للرمل الطبيعي بدائل للرمل. بعض المواد الصديقة للبيئة البديلة مذكورة أدناه:

• الرمل المُصنَّع: يتم إنتاج الرمل المُصنَّع أثناء تكسير الأحجار مثل حجر الجرانيت الصلب بواسطة العديد من معدات التكسير مثل الكسارة المخروطية والكسارة الدوارة وما إلى ذلك، وهو بديل أفضل لرمل النهر لصناعة الخرسانة.
• نفايات التعدين واستغلال المحاجر: غبار المحاجر هو منتج ثانوي ناتج عن عملية تكسير الصخور وهي مواد كثيفة يمكن استخدامها كركام لأغراض صب الخرسانة، وخاصة الركام الناعم.
• السرخى: يتم إنتاج السرخي عن طريق طحن الطوب المحترق جيدًا أو الطين المحروق. يتم جمعها وسحقها إلى حجم الرمل. يمكن استخدامه كمادة تكميلية مع الرمل الطبيعي كبديل جزئي.
• نشارة الخشب: نشارة الخشب عبارة عن جزيئات سائبة أو شظايا خشبية متوفرة كمنتج ثانوي من نشر الأخشاب إلى أحجام قياسية قابلة للاستخدام.

تستخدم هذه المواد في تصنيع الخرسانة الخضراء كبديل جزئي أو كامل للمكونات النسبية في إنتاج الخرسانة. كل هذه المواد الخرسانية الخضراء والتي تستخدم كبديل للأسمنت تسمى “المواد الأسمنتية التكميلية”. مثل غبار السيليكا والرماد المتطاير وما إلى ذلك. فهي تحسن قوة ومتانة الخرسانة أيضا.

تطبيقات الخرسانة الصديقة للبيئة (الخضراء)

• تستخدم الخرسانة الخضراء في مشاريع البناء الضخمة مثل الجسور والسدود والجدران الاستنادية وما إلى ذلك.
• تستخدم على نطاق واسع في تشييد المباني.
• تستخدم في بناء الطرق.

مزايا الخرسانة الخضراء

تتمتع الخرسانة الخضراء بالعديد من المزايا عن الخرسانة التقليدية مثل:

• تستخدم الخرسانة الخضراء مواد محلية ومعاد تدويرها مثل الرماد المتطاير، وخبث الأفران، والركام الاصطناعي، إلخ في صناعة الخرسانة.
• تقلل الخرسانة الخضراء من انبعاث ثاني أكسيد الكربون.
• تقلل من التلوث البيئي.
• تتميز بمقاومة حرارية جيدة ومقاومة للأحماض.
• تقلل الخرسانة الخضراء من استهلاك الاسمنت بشكل عام.
• اقتصادية مقارنة بالخرسانة العادية.
• لديها قابلية تشغيل أفضل من الخرسانة التقليدية.
• تساعد الخرسانة الصديقة للبيئة الخضراء في التخلص من النفايات الصناعية حيث تستخدم النفايات والمواد المعاد تدويرها من الصناعات في الخرسانة مثل الرماد المتطاير ورماد قش الأرز.
• لا تساعد الخرسانة الخضراء في إعادة تدوير النفايات الصناعية فحسب، بل تساعد أيضًا في حل مشكلة التخلص منها.
• الخرسانة الخضراء مناسبة للخرسانة الكتلية لأن حرارة تفاعل الإماهة في الخرسانة الخضراء أقل بكثير من الخرسانة العادية. هذا يؤدي إلى درجة حرارة أقل عند صب الخرسانة الكتلية.
• لا يوجد فرق كبير في طريقة تصنيع الخرسانة الخضراء الصديقة للبيئة مقارنة بالتقليدية.

عيوب الخرسانة الخضراء

• تمتلك الخرسانة الخضراء مقاومة شد أقل من الخرسانة العادية.
• في الخرسانة الصديقة للبيئة ، تزداد تكلفة التسليح مع استخدام الفولاذ المقاوم للصدأ.
• يجب إجراء تحليل تفصيلي لعمر الخرسانة الخضراء من خلال مراعاة المعايير المختلفة لفهم الخواص الخرسانية الناتجة.
• امتصاص الماء مرتفع مقارنة بالخرسانة التقليدية.

الخلاصة

باختصار، في تصنيع الخرسانة الخضراء، يتم استخدام مواد النفايات والمخلفات كبديل جزئي أو كامل للمواد الطبيعية مثل الرمل أو الركام. توفر إعادة استخدام هذه المواد مزايا عديدة مقارنة بالخرسانة التقليدية، مثل تقليل تكلفة إنشاء مدافن النفايات للتخلص من النفايات. كما أنها تساهم في الاقتصاد حيث أن هذه المواد أرخص من المواد الأصلية مع توفير تكلفة التخلص من النفايات. تقلل من انبعاثات ثاني أكسيد الكربون واستهلاك الطاقة الذي لا يقدر بثمن. بصرف النظر عن هذه الفوائد، فإن متانة الخرسانة الصديقة للبيئة تكون أيضًا أعلى في معظم الحالات. ومن ثم، فهي واحدة من أهم الأدوات في التنمية المستدامة في المستقبل عندما تكون الموارد الطبيعية على وشك النفاذ.

اقرأ أيضا: العمارة الخضراء وخطوة نحو تطويرات منزلية مستدامة