اقرأ في هذا المقال
- كيف من الممكن أن يتم تقليل البصمة الكربونية في قطاع البناء؟
- تصنيع الأسمنت وثاني أكسيد الكربون
- بدائل الأسمنت المستخدم في المباني الخرسانية
- مزايا الرماد المتطاير المستخدم في المباني الخرسانية
- ما الذي يمنع من استخدام بدائل الأسمنت في المباني الخرسانية؟
كيف من الممكن أن يتم تقليل البصمة الكربونية في قطاع البناء؟
إنّ قطاع البناء والتشغيل والصيانة للبيئة المبنية مسؤول عن 45% من إجمالي انبعاثات الكربون في العالم من الدراسة الأخيرة المنشورة. وأضاف التقرير أن 32% من نفايات المكبات تأتي من أعمال البناء والهدم، وأن ما يقرب من 13% منها عبارة عن مواد مفيدة. يمكن أن تكون إحدى هذه الخطوات نحو هذا الجهد، لاستهداف الخرسانة، والتي تُعد مكونًا مهمًا في تشييد المبنى.
تصنيع الأسمنت وثاني أكسيد الكربون:
يعتبر الأسمنت أحد المكونات الرئيسية في الخرسانة، وهو مسؤول عن انبعاثات كبيرة لثاني أكسيد الكربون لأنه أثناء التصنيع، يتم إطلاق كمية هائلة من ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي. كما يتم إطلاق طن متري واحد من ثاني
أكسيد الكربون في الغلاف الجوي عند تصنيع طن متري من الأسمنت.
الهند، باعتبارها ثاني أكبر مصنّع، أنتجت حوالي 320 مليون طن في عام 2019، وبلغ التصنيع على مستوى العالم 4.2 مليار طن متري في عام 2019. حيث أنه تبلغ انبعاثات ثاني أكسيد الكربون العالمية الحالية 36.81 مليار طن ،بينما في عام 1997، كان هذا الرقم 21.6 مليار طن مسجلاً زيادة بنسبة 42%.
ممّا سبق يتضح أن الأسمنت في عام 2019 ساهم بنسبة 11.4% من الانبعاثات العالمية. وعلى الرغم من العلم بالأسمنت المخلوط، إلا أنه لم يتم أختبار استخدام استبدال الأسمنت حتى عام 2003، عندما تم الذهاب إلى الشرق الأوسط. كما أن هذا بسبب المشاريع التي عملت عليها، والاستخدام المحدد للرماد المتطاير ودخان السيليكا و خبث فرن الانفجار الحبيبي الأرضي كبديل للأسمنت.
صممت مصانع الخلط الخلطات وزودت الخرسانة المتينة باستخدام بدائل الأسمنت. حيث أنه في بعض المشاريع، تم صب 2.5 مليون متر مكعب من الخرسانة، وتم إنتاج مليون متر مكعب من الخرسانة الهيكلية باستخدام استبدال الأسمنت. ولقد كانت المادة الأسمنتية المستخدمة 451 كجم لكل متر مكعب، منها 136 كجم كانت تستخدم كبديل للأسمنت.
لذلك في هذه الحالة تم تقليل انبعاثات الكربون بمقدار 136 كجم × 1،000،000 متر مكعب لكل 1000 كجم بحيث تساوي 136،000 طن متري. لذا فقد أدى المشروع إلى خفض انبعاثات الكربون بشكل كبير خلال مرحلة بناء المشروع. نظرًا لعدم وجود حد لهذا الخطر، الذي يتزايد عامًا بعد عام، فقد حان الوقت لأن نفعل شيئًا حيال ذلك في إبطاء الزيادة في مستويات الانبعاثات.
بدائل الأسمنت المستخدم في المباني الخرسانية:
نفايات المنتجات الثانوية مثل الرماد المتطاير (PFA)، ودخان السيليكا (SF)، و GGBS (خبث الأفران الحبيبية الأرضية) القادمة من الفحم باستخدام محطات توليد الطاقة ومرافق إنتاج الحديد بمثابة بديل للأسمنت. ثبت بما لا يدع مجالاً للشك أن المنتجات الثانوية لهذه الصناعات عند مزجها بالماء ومكونات الخرسانة الأخرى تتصرف مثل الأسمنت.
لذلك في الواقع، تقوم بدمج منتج النفايات الذي لا ينبعث منه ثاني أكسيد الكربون، على عكس الأسمنت. سمحت مواصفات بعض المشاريع باستبدال الأسمنت بنسبة 8 إلى 10% من دخان السيليكا، و 25% إلى 40% من الرماد المتطاير، و 30% إلى 70% من خبث الأفران الحبيبية الأرضية بوزن إجمالي المواد الأسمنتية.
مزايا الرماد المتطاير المستخدم في المباني الخرسانية:
تتمتع الخرسانة ذات المحتوى العالي من الرماد المتطاير بالمزايا التالية:
- قوة العمر الممتدة.
- يخفف من هجوم الكبريتات والتآكل والهجمات الكيماوية.
- خرسانة أقل نفاذية.
- أكثر دوامًا.
- حرارة أقل للترطيب، تقلل من التشققات، سلامة هيكلية أعلى.
- حياة أطول ملموسة.
- يمكن أن ينتج خرسانة معمارية مكشوفة أفضل بكثير خالية من المسامية والثقوب.
ما الذي يمنع من استخدام بدائل الأسمنت في المباني الخرسانية؟
يمكن أن يكون نقص الوعي أو معايير الكود القديمة أو مواصفات العقد، ناهيك عن استخدام البدائل. حتى أفضل الرموز مثل متطلبات كود بناء الخرسانة الإنشائية والتعليق تحد من استخدام الرماد المتطاير إلى 25%، وبالتالي فإنّ العديد من المصممين وأصحاب مصانع الخلط يمزجون بحد أقصى 25% من الرماد المتطاير. ومع ذلك، يقترح هذا الكود حدًا أقصى قدره 50% لاستخدام الخبث (GGBS).
لسبب ما، فإنّ محطات الخلط أقل حرصًا على المضي قدمًا مع الخرسانة منخفضة التكلفة وعالية الأداء وكبيرة الحجم كبديل للخرسانة التقليدية. كما أنه لا يحرص المصممون أو الاستشاريون أو مهندسو الإنشاءات على تصميم خلطات خرسانية بشكل مختلف عما كانوا يفعلونه تقليديًا على مر السنين أو لزيادة وعيهم بخرسانة الرماد المتطاير عالية المحتوى.
عيب آخر هو معدل أبطأ لكسب القوة، وقد لا ينتج عن تكسير المكعبات اكتساب الخرسانة لقوة مصممة لمدة 28 يومًا لخلطات الرماد المتطاير العالية وقد لا تصل إليها. حيث أن هذا هو المكان الذي يجب على المصممين وكتاب المواصفات اتخاذ بعض القرارات الصعبة. كما أنه حدد معايير القبول لتكون 56 يومًا، وتم تكييف بعض المشاريع في الولايات المتحدة بالفعل لهذا النهج.
