Skip to main content

مصدر: АrсhDаilу

ما هي الخرسانة الخبث الصلب؟

ما هي الخرسانة الخبث الصلب؟  - صورة 1 من 6

تعد صناعة البناء واحدة من أكبر الصناعات في العالم ، ويعتبر الأسمنت والخرسانة حرفياً اللبنات الأساسية لنجاحها. تتطور الهياكل الخرسانية من الكهوف التي تعود إلى عصور ما قبل التاريخ إلى ناطحات السحاب الشاهقة اليوم ، وستظل مكونات حيوية للحضارة الحديثة ، حيث توفر دعمًا طويل الأمد وموثوقًا للمباني والطرق والجسور والأنفاق والسدود. لدرجة أن الخرسانة هي أكثر المواد استهلاكًا على وجه الأرض ، وتأتي في المرتبة الثانية بعد الماء ، في حين أن الفولاذ المستخدم في تقويتها هو المعدن الأكثر استخدامًا. لكن هذا لا يأتي بدون تكاليف بيئية عالية: تمثل الخرسانة 8٪ من انبعاثات ثاني أكسيد الكربون العالمية ، ويأتي الكثير منها من استخراج ونقل المواد الإجمالية مثل الرمل والحصى والحجر المكسر.

جزء كبير من بناء مدن أكثر صحة هو جعل الخرسانة أكثر استدامة ، لكن هذا يأتي مع العديد من التحديات. إن إيقاف الإنتاج الملموس ببساطة غير ممكن ، واستبداله بالكامل يعد نهجًا طويل الأجل لا يزال بعيد المنال. لذلك ، يتعلق الأمر اليوم بإيجاد طرق لتقليل التأثيرات البيئية للمادة دون المساس بأدائها العالي. لكن أين تبحث؟ تشير الأبحاث الحديثة إلى أنه يمكن العثور على حل واحد في النفايات الصناعية المعاد تدويرها ، لا سيما في منتج ثانوي من صناعة الصلب يشار إليه باسم خبث الصلب. أدناه ، سوف نكشف عن إمكاناتها الواعدة في صناعة الهندسة المعمارية والتشييد.

ما هي الخرسانة الخبث الصلب؟  - صورة 2 من 6

استبدال الركام الطبيعي بالنفايات الصناعية

الركام هو أحد أهم مكونات الخرسانة. يتكون حوالي ثلاثة أرباع حجمه من ركام ناعم وخشن مرتبط مع الأسمنت. وهذا يعني أن جميع الخصائص الأساسية للخرسانة – المتانة ، والقوة الميكانيكية ، وإمكانية الخدمة ، وما إلى ذلك – ترتبط ارتباطًا وثيقًا بجودة ونوع الركام. تُستخدم بلا كلل لعقود من الزمن ، ومعظم الركام الطبيعي الذي يتم استخدامه تقليديًا لخلطات الخرسانة نادرة ، وتظهر مشاكل تتعلق بالمتانة ، وقد تسبب تعدينها في كميات هائلة من التلوث. كما تقترح دراسة 2021 ، “تسبب الاستخدام غير المنضبط للموارد الطبيعية في مشاكل بيئية خطيرة لسنوات عديدة. على سبيل المثال ، تسبب الرمل والحصى المأخوذ دون قيود من مجاري الأنهار في أضرار بيئية “. وبالتالي يصبح استبدال الركام الطبيعي حلاً بديلاً لمعالجة الاستدامة.

على الرغم من أن إمكاناته المعمارية واسعة النطاق لا تزال قيد الدراسة والاختبار ، إلا أن خبث الصلب يمكن أن يكون له مستقبل واعد في صناعة البناء كبديل جزئي للأسمنت أو الركام. لقد استكشفت العديد من التحقيقات هذا على مر السنين ، وقد وجد العديد من الباحثين والمهندسين بالفعل أنه من الممكن استخدام خبث الصلب كمواد خرسانية مناسبة. يعتبر خبث الصلب أحد أكثر مواد النفايات تشجيعًا ، وهو منتج ثانوي لا مفر منه لإنتاج الفولاذ. يتم إنتاجه بكميات كبيرة أثناء فصل الفولاذ المصهور عن الشوائب في أفران صناعة الصلب. يحدث الخبث على شكل سائل مصهور وهو عبارة عن محلول معقد من السيليكات والأكاسيد التي تتصلب عند التبريد ، مما ينتج عنه مادة حبيبية زجاجية يتم سحقها بعد ذلك إلى الحجم المناسب لاستخدامها كركام في الخرسانة (أو معالجتها لاحقًا لإنتاج منتجات اخرى).

ما هي الخرسانة الخبث الصلب؟  - صورة 3 من 6

الخبث وفير ويحتمل أن يكون ذا قيمة. يقول مهندس المياه بيبلوب برامانيك من جامعة RMIT في ملبورن: “تنتج صناعة الصلب العالمية أكثر من 130 مليون طن من خبث الصلب كل عام”. وفقًا لبيانات الاتحاد العالمي للصلب ، يظهر 15.7 مليون طن من خبث الفولاذ هذا كمنتج ثانوي في أوروبا وحدها ، منها 11.5 مليون طن يتم إعادة تدويرها. تعتبر الكمية الهائلة من خبث الصلب التي تنتجها مصانع الصلب في جميع أنحاء العالم حافزًا رئيسيًا لإعادة تدوير المواد ، مع العلم أنه سيتم التخلص منها بخلاف ذلك.

ما هي الخرسانة الخبث الصلب؟  - صورة 4 من 6

تحسين القوة والمتانة والاستدامة البيئية

يؤدي استخدام خبث الصلب في الخرسانة في النهاية إلى تقليل كمية النفايات الناتجة عن صناعة الصلب. تعتبر النفايات الصناعية ملوثة للغاية ، لذا فإن منحها قيمة جديدة يعد طريقة رائعة للمساهمة في الاقتصاد الدائري. في الوقت نفسه ، تقلل الخرسانة الخبثية الفولاذية من الحاجة إلى مواد الركام البكر ، مما يمنع استخراج الموارد الطبيعية المحدودة ويقلل من انبعاثات ثاني أكسيد الكربون مع الحفاظ على الصفات الفيزيائية المتميزة للخرسانة.

ولأنه لا يمكن إيقاف إنتاج الأسمنت والخرسانة ، فمن الأفضل التوجه نحو إعادة تدوير المخلفات الصناعية ، وهي مشكلة بيئية أخرى ، كحل بديل للمشكلة الحالية. – جينسل وآخرون ، 2021

سبب آخر لجذب خبث الصلب الخرساني الكثير من الاهتمام في السنوات الأخيرة هو أنه يوفر سلسلة من الفوائد تتجاوز الاستدامة البيئية. عندما يتم صب الخرسانة ومعالجتها ، تصبح جزيئات الخبث الفولاذية جزءًا لا يتجزأ من مصفوفة الخرسانة ، حيث تعمل بمثابة حشو وتساعد على تحسين كثافة الخرسانة – مما يؤدي بدوره إلى تحسين قوتها ومتانتها.

ما هي الخرسانة الخبث الصلب؟  - صورة 5 من 6

نظرًا لأن خبث الصلب مادة شديدة الكثافة والصلبة ، فهو مقاوم للعوامل الجوية والتمزق ويمكنه تحمل المزيد من الأحمال والضغط من الركام التقليدي مثل الحصى والحجر الجيري المكسر. في الواقع ، صنع العلماء الأستراليون خرسانة جديدة باستخدام نفايات الصلب وكانت النتائج أقوى بنسبة 17٪. وجد آخرون أن العينات التي تحتوي على ركام الخبث الفولاذي تتمتع بقوة ضغط أعلى بكثير من العينات ذات الحجر الجيري المسحوق ، وأن حجم المسام المنفصلة انخفض مع زيادة معدل خبث الفولاذ ، مما يمنح قابلية تشغيل أفضل ويسهل وضعه وإنهاءه. كما أن لها أيضًا معامل تمدد حراري أقل من الركام التقليدي ، مما يعني أنه يمكن أن يقلل الانكماش في التشقق في الهياكل الخرسانية.

يمكن أن يوفر خبث الصلب فوائد كبيرة من حيث البيئة والاقتصاد والتنمية المستدامة. يمكن أن يحل محل الأسمنت البورتلاندي بنسب استبدال تصل إلى 45٪ بقيم مقاومة ضغط كبيرة. – جينسل وآخرون ، 2021

مادة تخريبية ذات إمكانات غير عادية

نظرًا لقوتها الميكانيكية ، والمسامية ، ومقاومة التآكل ، وامتصاص الماء ، يتم بالفعل استخدام خبث الفولاذ كركام ناعم وخشن لخلطات الطرق الإسفلتية ، وكذلك مادة خام للكلنكر ، وكوابح للسكك الحديدية ، وكمواد تعبئة في الحفريات المختلفة. بفضل البحث والاختبار المتقدمين ، أصبح استخدامه في الخرسانة معروفًا بشكل متزايد لخصائصه البيئية والفيزيائية ، مما يعني على الأرجح أنه يمكن أن يتوسع قريبًا ليشمل استخدامات أخرى. على سبيل المثال ، كمواد مناسبة للهياكل الخرسانية عالية القوة مثل أسطح الجسور وناطحات السحاب ، أو لأي مبنى آخر يتم بناؤه تقليديًا من الخرسانة العادية ويمكن أن يستخدم المتانة والاستدامة الإضافية. يمكن للمهندسين والمعماريين والمصممين الاستفادة من هذه الصفات الواعدة واستخدام المواد بشكل جيد حيث يهدفون إلى إنشاء مباني أكثر صحة وأفضل.

ما هي الخرسانة الخبث الصلب؟  - صورة 6 من 6

من المهم أن نلاحظ ، مع ذلك ، أن الخرسانة الخبثية الفولاذية ليست مدروسة جيدًا مثل الخرسانة التقليدية ، والطريقة التي تم تطويرها بها اليوم لا تزال بها بعض القيود – من بينها ، إمكانية التوسع بسبب وجود الحديد المعدني في الخبث والتفاعلات الأخرى مع المكونات الخرسانية التي قد تكون غير مرغوب فيها على المدى الطويل. ولكن حتى كمادة معطلة ، فإن الخرسانة المصنوعة من خبث الصلب تحمل إمكانات غير عادية. وبما أن العالم يزداد دفئًا ، فإن المواد المبتكرة من هذه الطبيعة تستحق الاستكشاف دائمًا.

مصدر: АrсhDаilу

Leave a Reply