اقرأ في هذا المقال
- ما هو تاثير الجزر على قوة الخرسانة الخضراء؟
- السليلوز المستخرج من الجزر للخرسانة
- مركبات الأسمنت الجديدة من الجزر
- مزايا استخدام المواد النانوية للجزر في الأسمنت
- أسئلة وأجوبة حول تاثير الجزر على قوة الخرسانة الخضراء
ما هو تاثير الجزر على قوة الخرسانة الخضراء؟
تتم دراسة السليلوز من الجزر كجزء من بحث للمساهمة في خرسانة أقوى بكثير وصديقة للبيئة. حيث استخدمت مجموعة من الباحثين في جامعة لانكستر البريطانية الجسيمات النانوية من الخضروات الجذرية مثل الجزر لإنتاج خرسانة أقوى. وَوجدوا أن قوة الخرسانة زادت بنسبة 80% باستخدام كميات أقل من مستخلص الجزر.
مشاريع البناء لها تأثير كبير على بيئتنا. ولمكافحة هذا، يبحث أصحاب المصلحة في القطاعين الأكاديمي والصناعي عن طرق لجعل الصناعة أكثر صداقة للبيئة. حيث سيساهم هذا المشروع الممول من الاتحاد الأوروبي في هذه الجهود من خلال التركيز على الخرسانة والأكثر ذنبًا من مكوناتها، الأسمنت.
بقيادة جامعة لانكستر في المملكة المتحدة، سيدرس المشروع كيف يمكن للصفائح النانوية المستخرجة من ألياف الخضروات الجذرية أن تجعل الخلطات الخرسانية أكثر قوة وصديقة للبيئة. وحتى الآن، أظهرت الاختبارات الأولية أن إضافة الصفيحات النانوية من بنجر السكر أو الجزر إلى هذه الخلائط يعزز إلى حد كبير الخصائص الميكانيكية للخرسانة.
وفقًا للباحث الرئيسي البروفيسور محمد صافي من جامعة لانكستر، فإنّ المركّبات النانوية للأسمنت الجديدة التي تم تطويرها كجزء من هذا المشروع يتم تصنيعها من خلال الجمع بين الأسمنت البورتلاندي العادي والصفائح الدموية النانوية المستخرجة من نفايات الخضروات المأخوذة من صناعة الأغذية.
تساعد الصفائح الدموية النانوية التي يتم الحصول عليها من ألياف الجزر على زيادة قوة الخرسانة بتكلفة أقل. كما أطلق برنامج (Horizon 2020) التابع للاتحاد الأوروبي صندوقًا بقيمة 195000 جنيه إسترليني لجامعة لانكستر للمضي قدمًا في مزيد من الأعمال البحثية. حيث تتعمق هذه المقالة في هذه التقنية الجديدة للجسيمات النانوية للجزر في تطوير خرسانة اقتصادية وخضراء للمستقبل.
السليلوز المستخرج من الجزر للخرسانة:
أجريت الدراسة باستخدام جزيئات الجزر التي قدمتها شركة اسكتلندا، والتي تعمل على تطوير مواد مستدامة. حيث يتواجد الماء بكثرة في الجزر، ولكنه جامد ومقرمش بسبب وجود السليلوز فيه. كما أن السليلوز مادة ليفية توجد في جميع النباتات. وهذه الألياف هي اللبنات الأساسية للخضروات. حيث يوجد السليلوز أيضًا في الخشب ولكن نظرًا لصعوبة الاستخراج، يفضل الخضار لهذا الغرض.
يشار إلى هذه السليلوز على أنها صفائح نانوية أو ألياف من الجزر والتي عند إضافتها بكميات أقل تغير الطريقة التي يتصرف بها الماء أثناء عملية ترطيب الأسمنت. حيث أن الألياف المادية لا تخلق قوة مباشرة. كما أنها الطريقة التي تمسك بها الماء وتتفاعل مع الأسمنت التي تضفي قوة على الخرسانة.
مركبات الأسمنت الجديدة من الجزر:
يتم الحصول على المركّبات النانوية للأسمنت الجديدة من خلال الجمع بين الأسمنت البورتلاندي العادي والصفائح الدموية النانوية. حيث أن كمية أقل من هذه المركّبات تغير البنية المجهرية وتغير الخواص الميكانيكية للخرسانة. وهذا يقلل بشكل كبير من استهلاك الطاقة وانبعاثات ثاني أكسيد الكربون أثناء تصنيع الأسمنت.
صرح مهندسو جامعة لانكستر أنهم يستخدمون 40 كجم أقل من الأسمنت البورتلاندي العادي لكل متر مكعب من الخرسانة. حيث أظهرت النتائج الأولية أن نصف كيلوغرام من مادة الجزر النانوية قلل 10 كيلوغرامات من الأسمنت لكل متر مكعب من الخرسانة.
مزايا استخدام المواد النانوية للجزر في الأسمنت:
- تصنع الخرسانة العادية من الأسمنت البورتلاندي والماء والركام. حيث أن المكون السابق مسؤول عن انبعاثات الكربون أثناء التصنيع وكذلك أثناء إنتاج الخرسانة.
- بالمقارنة مع الخرسانة التقليدية، تسهل هذه التقنية استخدام مواد أسمنت أقل للحصول على خرسانة أقوى للمبنى. حيث يقلل استهلاك كمية أقل من الخرسانة من كمية الأسمنت المستخدمة. وهذا يقلل بشكل كبير من انبعاثات ثاني أكسيد الكربون واستهلاك الطاقة أثناء إنتاج الأسمنت.
- تخلق الصفيحات النانوية للجزر خرسانة ذات بنية مجهرية كثيفة. وهذا يقلل من عدد الشقوق التي تظهر في الخرسانة. تساعد البنية المجهرية الأكثر كثافة للخرسانة أيضًا على منع التآكل وزيادة متانة الهيكل.
- وفقًا للدراسات، تزيد الصفائح النانوية للخضروات من كمية هيدرات سيليكات الكالسيوم (C-S-H)، وهو المركّب الأساسي لتوفير القوة في الخرسانة. النتائج التي تم الحصول عليها من إضافات الجزر لها خصائص متفوقة مقارنة بإضافات الأسمنت التقليدية.
- يمكن الحصول على السليلوز، كمادة مضافة للأسمنت، بكميات كبيرة من نفايات الخضروات المتاحة كمنتج ثانوي للزراعة. وبالتالي، يُعد هذا مصدرًا رخيصًا وصديقًا للبيئة لألياف الخرسانة.
- لا تزال الاختبارات والدراسات جارية لجعلها مادة مضافة للأسمنت متوفرة تجارياً.
أسئلة وأجوبة حول تاثير الجزر على قوة الخرسانة الخضراء:
1. ما هو شكل الجزر المستخدم في الاسمنت؟
يتم استخدام السليلوز الموجود في الجزر، على شكل صفيحات نانوية، كمادة مضافة للأسمنت لتغيير خصائص قوته. وهذه السليلوز هي ليفية مثل المواد التي تغير الطريقة التي يتصرف بها الماء أثناء ترطيب الأسمنت.
2. ما هي فوائد استخدام الجزر كمضافات أسمنتية؟
فوائد استخدام الجزر كمضافات للأسمنت هي:
1. بنية مجهرية كثيفة الخرسانة.
2. منع التشققات الدقيقة في الخرسانة.
3. تقليل استهلاك الأسمنت.
4. زيادة متانة الخرسانة.
5. انبعاثات ثاني أكسيد الكربون أقل.
