الخرسانة منخفضة الكربون

ما هي الخرسانة منخفضة الكربون؟

اجتذبت الخرسانة منخفضة الكربون اهتمامًا كبيرًا بسبب كمية ثاني أكسيد الكربون التي تنبعث منها الخرسانة التقليدية. ومن الواضح أن الأسمنت له أكبر مساهمة في انبعاثات ثاني أكسيد الكربون بنسبة 75% من إجمالي انبعاثات ثاني أكسيد الكربون بواسطة الخرسانة، والركام هو المساهم الأكبر التالي بنسبة تقل عن 20%. كما يرجع ثاني أكسيد الكربون المنبعث من الركام بشكل أساسي إلى الكهرباء ويمتد بشكل أقل بسبب أعمال الحفر والنقل والتفجير والنقل.

يُعتبر إنتاج الأسمنت والخرسانة من أكثر الصناعات تلويثًا. من الصعب إزالة الكربون من إنتاج الأسمنت نظرًا لأن أكثر من نصف انبعاثات ثاني أكسيد الكربون مرتبطة بالعملية. ومع ذلك، فهي تمثل 5-8% من إجمالي انبعاثات ثاني أكسيد الكربون البشرية المنشأ. ويتم التحقيق في مواد وتقنيات جديدة لتقليل انبعاثات ثاني أكسيد الكربون لهذه الصناعة. ويشمل ذلك استخدام المواد المعاد تدويرها والأسمنت البديل وقذائف الهاون والخرسانة ذات انبعاثات ثاني أكسيد الكربون المنخفضة.

فضلاً عن التقنيات والمواد اللازمة لعزل الكربون. ومع ذلك، لا يزال من المتصور أن الأسمنت التقليدي القائم في بورتلاند سوف يهيمن على الاستخدام في البناء في السنوات والعقود القادمة. حيث قام الباحثون بمحاولات عديدة لإنتاج الخرسانة بأقل انبعاثات ممكنة من ثاني أكسيد الكربون. هذا لا يجعل الخرسانة أكثر ملاءمة للبيئة فحسب، بل يصنع أيضًا هياكل لتلبية المتطلّبات فيما يتعلّق بالمواصفات البيئية.

يبدأ إنتاج الخرسانة منخفضة الكربون من مقلع المواد الخام لإنتاج الأسمنت وإنتاج الخرسانة. هناك تقنيات معينة يمكن من خلالها تقليل كمية معينة من انبعاثات الكربون، على سبيل المثال استخدام مواد استبدال الأسمنت مثل الرماد المتطاير ودخان السيليكا وخبث الأفران العالية الحبيبية.

استخدام المواد الأسمنتية التكميلية:

يُذكر أن ثاني أكسيد الكربون المنبعث من الخلطات الخرسانية ذات القوة العادية النموذجية باستخدام الأسمنت البورتلاندي حيث يتراوح الرابط الوحيد بين 0.29 و 0.32 طن من ثاني أكسيد الكربون لكل م 3. حيث تنخفض كمية ثاني أكسيد الكربون المُنبعث بشكل كبير عندما يتم استبدال نسبة معينة من الأسمنت بمواد أسمنتية مثل خبث الفرن العالي الحبيبي والرماد المتطاير ودخان السيليكا.

تم إثبات أن تأثير مواد استبدال الأسمنت يرتفع إلى ما يقرب من 15-20%، وبعد ذلك تباطأ معدل الانخفاض تدريجيًا. وجد أن خبث الفرن العالي الحبيبي قادر على تقليل انبعاثات ثاني أكسيد الكربون بنسبة 22% في الخلطات الخرسانية النموذجية. وجد أن الرماد المتطاير قادر على تقليل انبعاثات ثاني أكسيد الكربون من الخرسانة بنسبة 13-15% في الخلطات الخرسانية النموذجية.

معالجة الخرسانة بثاني أكسيد الكربون:

يُمكن استخدام ثاني أكسيد الكربون لتقليل التأثير البيئي الضار للخرسانة. يستخدم ثاني أكسيد الكربون لتفعيل القوة المبكّرة، وفي نفس الوقت يتم عزل ثاني أكسيد الكربون في الخرسانة. كما ينتج عن تفاعل الكربنة بين ثاني أكسيد الكربون ومركّبات الكالسيوم المناسبة تثبيتًا دائمًا لثاني أكسيد الكربون في كربونات الكالسيوم المستقرة ديناميكيًا.

إعادة التدوير لمخلفات البناء والأنقاض:

يُزعم أن إعادة تدوير مخلفات البناء والأنقاض يمكن أن يُقلّل انبعاثات ثاني أكسيد الكربون بنسبة 6% تقريبًا. ويُضاف إلى ذلك أن إعادة استخدام الموارد واستيراد المواد الإقليمية يُقلّل من انبعاثات ثاني أكسيد الكربون بحوالي 3%.

استخدام الأسمنت عالي التفاعل والملدنات الفائقة:

ثَبَت أنه يتم إطلاق كمية كبيرة من ثاني أكسيد الكربون أثناء إنتاج الأسمنت. لذلك، من المهم للغاية تقليل انبعاثات ثاني أكسيد الكربون في هذه المرحلة. يُسمح استخدام المُلدّنات الفائقة والأسمنت شديد التفاعل بالإضافة إلى تحسين توزيع حجم الجسيمات وتقليل محتوى الماء بتخفيض كبير في كلنكر الأسمنت البورتلاندي في الأسمنت والخرسانة.

علاوة على ذلك، من المهم إضافة كمية مناسبة من مواد الحشو المعدنية مثل طاقة الحجر الجيري لتوفير حجم معجون مثالي. بالإضافة إلى ذلك، فإنّ الاستبدال العملي بالفعل للمواد الخام الثانوية مثل الرماد المتطاير أو خبث الفرن لكلنكر الأسمنت هو الاختيار المناسب.

أخيرًا، تم الإبلاغ عن أن استخدام الأسمنت عالي التفاعل والمُلدّنات الفائقة يمكن أن يُقلّل من إطلاق ثاني أكسيد الكربون بنسبة تصل إلى 35%. ويرتفع هذا التخفيض إلى 60% عند استخدام خبث أفران الصهر المحبّب مع الأسمنت عالي التفاعل والمُلدّنات الفائقة.

مزايا الخرسانة منخفضة الكربون:

1. خفض انبعاث الكربون بنسبة تصل إلى 75% مقارنة بالمنتجات التقليدية قوة متسارعة مُبكّرة.
   
2. متانة محسّنة بسبب تكوين بلورات النانو كربونات الكالسيوم.
   
3. إسمنت منخفض وطاقة انضغاطية منخفضة.
   
4. يمكن استبدال البخار بثاني أكسيد الكربون.