البناء المستدام.. ألياف نباتية من المخلفات الزراعية تُقوّي الملاط الطيني وتخفض تكاليف البناء
كيف يمكن للنفايات الزراعية تحسين خصائص الملاط الطيني تزيد من مرونته وقوته
أظهرت دراسة حديثة أجرتها كلية الهندسة المدنية والمساحة بجامعة بورتسموث أن إضافة ألياف نباتية من المخلفات الزراعية إلى الملاط الطيني يمكن أن يحسّن بشكل ملحوظ قوته ومرونته، مع خفض تكاليف البناء وتعزيز الاستدامة.
ونُشرت نتائج البحث في مجلة Journal of Building Engineering .
قال الدكتور محمد علي، أستاذ مشارك في المواد والابتكار البيئي بالجامعة: “زاد الاهتمام مؤخرًا بالبحث في البناء باستخدام الطين، استجابة للطلب المتنامي على مواد بناء منخفضة التكلفة ومستدامة.
ومع ذلك، فإن التركيز غالبًا ما كان على دراسة خصائص الطوب الطيني المضغوط، بينما لم تُدرس خصائص الملاط الطيني الطبيعي بنفس العمق، وهو مزيج بسيط من الماء والطين الطبيعي المكوّن من الرمل والطمي والطين.”
ويُستخدم البناء بالمواد التي يكون الطين فيها المكون الأساسي بشكل واسع في الدول متوسطة ومنخفضة الدخل حول العالم.
ويُعتمد على الملاط الطيني لربط الطوب الطيني المضغوط، نظرًا لتوافق المواد من الناحية الهيكلية، وقدرتها على السماح بمرور الهواء، ومساهمتها في الحفاظ على درجة حرارة داخلية مستقرة، سواء للدفء في الشتاء أو البرودة في الصيف. كما أن هذه المواد مستدامة، وتعطي المباني مظهرًا طبيعيًا وجماليًا.
يمتاز الملاط الطيني الطبيعي بانخفاض تأثيره البيئي، حيث يمكن الحصول على الطين بسهولة من الموارد المحلية، وتحتاج عملية تصنيعه إلى طاقة منخفضة مقارنة بالإسمنت التقليدي.
في المقابل، يتطلب استخدام الأسمنت في الملاط إنتاجًا عالي الطاقة، مما يزيد الأثر البيئي السلبي للمباني التقليدية.
أهداف البحث والمنهجية:
ركز الباحثون على دراسة الخصائص الطازجة والمصلبة لثلاث خلطات مختلفة من الملاط الطيني الطبيعي، بهدف تحديد مدى إمكانية استبدال محتوى الأسمنت بألياف نباتية من المخلفات الزراعية، بما يخلق مادة رابطة فعالة ومستدامة.
واستخدم الفريق البحثي مجموعة متنوعة من تقنيات الاختبار:
• اختبارات الضغط: لتقييم القدرة على تحمل القوى الرأسية دون تشقق أو انحناء.
• النمذجة العددية وتحليل العناصر المنتهية: لمحاكاة الأداء تحت الأحمال المختلفة وتوقع السلوك الميكانيكي طويل المدى.
• التحليل الإحصائي: للتأكد من صحة النتائج ومقارنتها بالمعايير الدولية.
وقد التزم الباحثون قدر الإمكان بالمعايير البريطانية (BS)، والمعايير الأوروبية (Eurocodes EN)، ومعايير الجمعية الأمريكية لاختبار المواد (ASTM).
وبحسب المعهد الألماني للتقييس (DIN)، يجب أن تتحمل الهياكل الحاملة المرتبطة بالملاط الطيني ضغطًا يعادل 2.00 ميغاباسكال على الأقل، وقوة قص 0.04 ميغاباسكال قبل الانزلاق.
النتائج العلمية :
-
-
أظهرت التجارب أن إضافة ألياف نباتية للملاط الطيني يساعد على:
• منع الانكماش والتشققات.
• زيادة مقاومة الضغط (Compressive Strength) بنسبة 12%، من 5.64 ميغاباسكال إلى 6.31 ميغاباسكال.
• تحسين مقاومة الانحناء والقص (Flexural/Shear Strength) بنسبة 20%، من 1.20 ميغاباسكال إلى 1.44 ميغاباسكال.
ولتحقيق هذه النتائج، استخدم الباحثون ألياف جوت بطول 20 ملم وبجرعة 0.25% من وزن التربة الجافة، وهو مستوى مناسب لتقليل التصدعات دون التأثير على قابلية الخلط والتطبيق.
الأهمية البيئية والاجتماعية:
أوضح الدكتور علي أن البحث يساهم في:
• تطوير مواد بناء منخفضة التكلفة وصديقة للبيئة.
• دعم إنشاء مجتمعات مستدامة حول العالم.
• تحقيق أهداف الأمم المتحدة للتنمية المستدامة، خصوصًا ضمان حصول الجميع على مساكن وخدمات أساسية آمنة وميسورة بحلول عام 2030.
وأشار الباحثون إلى أن مثل هذه الابتكارات قد تكون مفيدة بشكل خاص في الدول ذات الموارد المحدودة، حيث توفر المواد المحلية والبدائل الطبيعية حلولاً عملية ومستدامة للبنية التحتية الإسكانية.
وأضاف الدكتور علي: “من خلال فهم سلوك الملاط الطيني الطبيعي المعزز بالألياف، يمكننا تصميم هياكل أكثر متانة، وتقليل الاعتماد على الأسمنت التقليدي، وهو ما يحقق وفورات اقتصادية وبيئية في الوقت نفسه.”
