نحو بناء مستدام.. تحضير التربة المسالة المستقرة من طين البناء.. تقليل نفايات البناء والتأثير البيئي
مزج محلول منزوع الماء من جزيئات الطين الدقيقة مع الأسمنت البورتلاندي العادي
تعد صناعة البناء قطاعًا كثيف الاستخدام للموارد وملوثًا للغاية، مع استهلاك كبير للمياه ومساهمة ملحوظة في التدهور البيئي.
ووفقا لمسح أجرته وزارة الأراضي والبنية التحتية والنقل والسياحة في عام 2018، قام قطاع البناء الياباني بتصريف حوالي 74.4 مليون طن من منتجات البناء الثانوية، بما في ذلك 6.2 مليون طن من حمأة البناء.
في السنوات الأخيرة، بذلت صناعة البناء والتشييد جهودًا لتقليل تأثيرها البيئي واعتماد مواد وعمليات أكثر استدامة، يؤكد البناء المستدام على الاستخدام الفعال للموارد، وخاصة إدارة المياه؛ والدائرية، حيث يتم إعادة تدوير مخلفات البناء داخل الصناعة.
أحد الأمثلة على الدائرية في البناء هو التربة المسالة المستقرة (LSS)، والتي تشمل التربة الناتجة عن البناء أو حمأة البناء التي يتم خلطها مع مادة صلبة ومعالجتها بشكل وسيط.
يتم استخدام LSS بالفعل على نطاق واسع في مواقع البناء، خاصة لملء المساحات الطويلة والضيقة حيث يكون الضغط عن طريق أعمال الحفر أمرًا صعبًا.
تكمن فائدة LSS كمادة بناء في قابليتها للتدفق، مما يجعلها قابلة للصب بسهولة، وفي قوتها بعد التصلب.
يُظهر LSS نفاذية منخفضة وقوة تماسك عالية، مما يجعل هذه المادة مقاومة للتآكل بالمياه الجوفية، علاوة على ذلك، فهي لا تنكمش كثيرًا بعد الصب، كما أن التصاقها العالي يضمن المتانة أثناء الزلازل، ومع ذلك، على الرغم من هذه الخصائص المواتية، لا يزال هناك مجال لتحسين خصائص LSS لتوسيع نطاق استخداماته وتمكين ممارسات بناء أكثر كفاءة.
ولمعالجة هذه المشكلة، قام مجموعة من العلماء من معهد شيبورا للتكنولوجيا (SIT)، اليابان، وجامعة كاسيتسارت، تايلاند بتطوير LSS عالي التدفق (HFLSS) مصنوع من حمأة البناء (HFLSS من RCS) وفحصوا خصائصه الميكانيكية وقابلية التدفق من خلال النهج التجريبية.
تخفيف المخاوف البيئية بإعادة استخدام مخلفات البناء
قام الفريق بقيادة البروفيسور شينيا إينازومي، من قسم الهندسة المدنية فيSIT، في البحث الذي تم نشره في إعادة التدوير، بتطوير HFLSS ، باستخدام محلول منزوع الماء من جزيئات الطين الدقيقة جدًا التي تم استخلاصها بعد نزح المياه من حمأة البناء، تم مزج هذا المحلول منزوع الماء مع الأسمنت البورتلاندي العادي باعتباره مادة صلبة.
يقول البروفيسور إينازومي، “يمكن للتقدم في LSS أن يحول صناعة البناء والتشييد والتنمية الحضرية.
يؤدي التحضر إلى زيادة الطلب على حلول البناء الموفرة للمساحة، ويمكن أن يكون الحل LSS وHFLSS المصنوعين من RCS يمكن أن يؤدي تطبيقهما في المساحات الضيقة المليئة بالتحديات إلى المزيد من الكفاءة والفعالية مشاريع البنية التحتية المستدامة، مع تخفيف المخاوف البيئية من خلال إعادة استخدام مخلفات البناء”.
تظهر نتائج هذه الدراسة التجريبية أن HFLSS من RCS يُظهر خصائص أكثر ملاءمة من LSS التقليدي لأنشطة البناء.
تعد الخواص الميكانيكية لـ HFLSS من RCS أقل من تلك الخاصة بـ LSS التقليدي، في حين أن قيمة التدفق أو قابلية التدفق أعلى من LSS العادي (0.54 م مقابل 0.44 م)، نظرًا لانخفاض جاذبيته النوعية.
تؤدي قابلية التدفق العالية لـ HFLSS من RCS أيضًا إلى قوة ضغط غير محصورة أقل من LSS التقليدي (515 كيلو نيوتن / م 2 مقابل 1000 كيلو نيوتن / م 2 ).
عادة، قوة الضغط غير المحصورة المطلوبة للردم العادي هي ≥100-300 كيلو نيوتن/م 2 ، مما يشير إلى أن HFLSS من RCS يلبي أيضًا هذا المطلب.
تثبت هذه النتائج أن HFLSS من RCS هو شكل أكثر كفاءة وتقدمًا من LSS لتوسيع تطبيقاته إلى ما هو أبعد من عمليات الردم/الملء المعتادة وبناء الطرق.
بفضل قابليته العالية للتدفق، يمكن لـ HFLSS من RCS أن يملأ المساحات الضيقة، مثل أنابيب النفايات، مما يجعله أكثر ملاءمة للاستخدام داخل الهياكل المعقدة.
علاوة على ذلك، يمكن أيضًا ضخه لمسافات تصل إلى 500 متر وأكثر عند ضغوط أقل، مما يقلل من العمل المتوسط ووقت البناء.
يختتم البروفيسور إينازومي “هذه النتائج تضع HFLSS من RCS كمواد مستدامة واعدة لمشاريع الهندسة المدنية واسعة النطاق.
يمكن للأبحاث المستقبلية حول تحسين هذه المواد أن تحدث ثورة في صناعة البناء والتشييد، وبشكل عام، فإن آثارها واسعة النطاق – بدءًا من تقليل نفايات البناء والتأثير البيئي، إلى تقليل نفايات البناء والأثر البيئي بشكل أسرع، تنمية حضرية أكثر كفاءة، والتي من شأنها أن تفيد الاقتصادات وتعزز مستقبل مستدام للأجيال القادمة”.
