الخرسانة التحفيزية ذاتية التنظيف

ما هي الخرسانة التحفيزية ذاتية التنظيف؟

يتم إنتاج خرسانة التنظيف الذاتي عن طريق إضافة مادة تحفيزية إلى خليط الخرسانة. إنّها مادة بناء جديدة تم تطويرها في العقود الثلاثة الماضية. أبرز خصائص نوع الخرسانة قدرة التنظيف الذاتي. فهي لا تحافظ فقط على مظهر الواجهة للهيكل، ولكنها تُحلّل أيضًا مُعظم الغازات المنبعثة من عوادم السيارات وتلك الناتجة عن الغازات المنبعثة من مياه الأمطار. يتم الحصول على خاصية التنظيف الذاتي عن طريق إضافة مادة مضافة إلى الخرسانة تُسمّى المادة الحفازة ذات اللون الأبيض.

مثال على المواد الحفازة هو أكسيد التيتانيوم. يبدأ التنظيف الذاتي عند تنشيط هذه المادة، وسيبدأ تنشيط المادة المحفزة بسبب الطاقة التي يتم تلقيها من ضوء الشمس، يمكن أيضًا تنشيطها باستخدام الأضواء الاصطناعية. عندما يُنشَّط أكسيد التيتانيوم، سيتم توليد شحنة من إلكترونات الفصل والتي ستنتشر على سطح الخرسانة المحفز ضوئيًا وتتحلّل المركّبات العضوية على سطح الخرسانة. نتيجة لقدراتها على التنظيف الذاتي، تحافظ الخرسانة على لونها لفترة أطول بكثير من مواد البناء التقليدية، لذلك لا تحتاج إلى الاستبدال كثيرًا، ولكن يمكنها أيضًا تقليل تلوث الهواء العام.

كيف تم اختراع الخرسانة التحفيزية ذاتية التنظيف؟

تم اختراع هذه التقنية عن طريق الصدفة إلى حد كبير، بواسطة (لويجي كاسار)، الكيميائي الإيطالي في شركة صناعة الأسمنت (Italcementi). كان يحاول إنشاء مادة بناء من شأنها أن تحافظ على اللون الأبيض الساطع حتى في الظروف الملوثة، واستخدم طريقة تُسمّى التحفيز الضوئي، والتي تستخدم طاقة الشمس لإزالة الأوساخ. ولدهشته، عندما تم اختبار الهواء المحيط بالخرسانة المعالجة، كان يحتوي على ما يصل إلى 80 في المائة أقل من أكسيد النيتروز، وكانت الخرسانة تنظف الهواء وكذلك نفسها.

طريقة عمل الخرسانة التحفيزية الذاتية التنظيف:

عندما نقوم بتنظيف الأشياء، فإنّنا نميل إلى استخدام مادة يمكنها تكسير الأوساخ بحيث يمكن غسلها من سطح الجسم، بالإضافة إلى القليل من الطاقة للتأكد من حدوث هذا التفاعل. عند فرك الطبق، على سبيل المثال، تستخدم الماء والصابون، بالإضافة إلى دهن الكوع لإزالة الأوساخ.

على سطح الأسمنت ذاتية التنظيف، يتم التنظيف دون الحاجة إلى عمل الخطوات السابقة، والسر هو قوة الشمس. عندما يضرب الضوء والحرارة سطح الخرسانة، تستخدم المحفزات (عادة أكاسيد التيتانيوم) تلك الطاقة لتفكيك الأوساخ إلى جزيئات مثل الأكسجين والماء وثاني أكسيد الكربون والنترات والكبريتات.

تطفو الغازات بعيدًا، بينما تترك السوائل أو المواد الصلبة على السطح ليتم غسلها بالمطر. من خلال عملية مماثلة، يمكن للخرسانة أيضًا أن تكسر الملوثات في الهواء المحيط بها، إذا اصطدمت مادة ملوثة بالسطح، يتفاعل أكسيد التيتانيوم معها بنفس الطريقة.

خصائص الخرسانة التحفيزية ذاتية التنظيف:

لن تنخفض خصائص الخرسانة في كل من المرحلة البلاستيك والصلبة بإضافة مواد التحفيز الضوئي. لا تُخفض مواد التحفيز الضوئي أي من خصائص الخرسانة التالية. مثل، الركود، محتوى الهواء ، وزن الوحدة، الوقت المحدد، قابلية التشغيل ،النفاذية ،قوة الانحناء والضغط هي مثل الخرسانة العادية بشرط استخدام إرشادات مناسبة.

مزايا الخرسانة التحفيزية ذاتية التنظيف:

ومن أبرز خصائص هذا النوع من الخرسانة هو التنظيف الذاتي. هذا يؤدي إلى الحفاظ على المظهر الجمالي للهياكل لفترة طويلة. ستساعد المواد التحفيزية الضوئية المستخدمة في إنتاج الخرسانة التحفيزية في تحلّل الغازات الضارة مثل الأوزون والغازات الضارة الأُخرى التي تنتج بسبب الغازات المنبعثة مع مياه الأمطار. هذا مهم بشكل خاص في المدن الكبيرة والمزدحمة. لذلك، سوف يُقلَّل التلوث البيئي بشكل كبير ويُنقذ أرواح العديد من الأجيال القادمة.

تعكس الخرسانة ذاتية التنظيف ذات التحفيز الضوئي غالبية الحرارة القادمة من الشمس. وبالتالي تساعد سطح الهيكل على الاحتفاظ بدرجة حرارته المنخفضة خلال فصل الصيف. تُقلّل من درجة حرارة الهواء في البيئة الحضرية وتُقلّل في النهاية من كمية الدخان.

مساوئ الخرسانة التحفيزية ذاتية التنظيف:

1. قد لا تكون مُناسبًة للتطبيقات الداخلية لأنها تحتاج إلى إضاءة ليتم تنشيطها. ومع ذلك، قد يُقلّل الضوء الاصطناعي من هذا العيب إلى حد ما.
   
2. لا يمكن تسمية الخرسانة ذاتية التنظيف ذات التحفيز الضوئي بأنها مقاومة للكتابة على الجدران لأن الدهانات المختلفة مقاومة للأشعة فوق البنفسجية وتصبح حاجزًا بين ضوء الشمس وسطح الخرسانة.
   

تطبيقات الخرسانة التحفيزية ذاتية التنظيف:

هناك العديد من التطبيقات للخرسانة التحفيزية الضوئية والتي تشمل:

1. يتم استخدامها في بناء الهياكل المختلفة.
   
2. يتم استخدامها في بناء الطرق. هذا مفيد للغاية لأنها تُحلل بعض الغازات أثناء انبعاثها من عوادم السيارات.
   
3. يتم استخدامها في بناء هيكل الجسر وتحافظ على مظهره الجميل.
   
4. يمكن استخدام الأسمنت التحفيزي الضوئي لإنتاج الملاط وجِبص الرصيف والعناصر سابقة الصب.
   
5. الأرصفة الخرسانية.
   
6. الألواح الخرسانية القابلة للإمالة.
   
7. حواجز الضوضاء للطرق والطرق السريعة.