طرق وممارسات البناء الخرساني المستدام

ما هي طُرق وممارسات البناء الخرساني المستدام؟

يُعتبر البناء الخرساني المستدام خطوة نحو ممارسات البناء الخرسانية الخضراء والصديقة للبيئة لحل المشكلات البيئية العالمية. الخرسانة هي مادة بناء تم استخدامها بشكل كبير في جميع أنحاء العالم. فيما يتعلّق بكمية الخرسانة التي تم إنتاجها واستخدامها وتأثيرها تعتبر جزءًا مهمًا من المشكلات البيئية العالمية بأكملها. يحدث تأثير الخرسانة في مراحل مختلفة من استخراج المواد الخام حتى نهاية عمر الهيكل.

الاحتباس الحراري العالمي بسبب انبعاث ثاني أكسيد الكربون، وزيادة أحجام مدافن النفايات، والتلوث هو نتيجة لهذه التأثيرات. أدّى ارتفاع الكثافة السكانية وزيادة الطلب على الخرسانة إلى تفاقم الوضع. وبالتالي، من الضروري الذهاب إلى ممارسات البناء الخرسانية المستدامة. في صناعة البناء، أصبحت الاستدامة من نواحٍ عديدة مرادفة لتصميم المباني الصديق للبيئة. ومع ذلك، من المهم اعتبار أن أحد أكثر أنشطة البناء الخرسانية الصديقة للبيئة والاستدامة هو الحفظ.

الرغبة في إعادة استخدام واستعادة وإعادة تأهيل البنية التحتية القائمة لتوفير الموارد الاقتصادية والطبيعية. يعمل المصطلحان معًا على إنشاء مفهوم البناء المستدام. يهدف مقاولو الخرسانة المحترفون إلى تلبية متطلّبات الاستدامة الحالية للإسكان وبيئات العمل والبنية التحتية دون المساس باحتياجات الأجيال القادمة. إنّها تضع مسؤولية كبيرة على عاتق المالكين والمصممين والمهندسين للحفاظ على الموارد من خلال تجديد واستعادة الهياكل القائمة كلما أمكن ذلك.

من الناحية المثالية، لا يتم النظر في الهدم وبناء الهياكل الجديدة إلّا عندما تصبح حالة الهيكل الحالي قاتلة، من المستحيل إنعاشها ماديًا وماليًا. عندما تفكر في أنه لأول مرة في تاريخ البشرية يعيش أكثر من نصف سكان العالم الآن في بيئات حضرية، فإنّ مفهوم البناء المستدام لم يَعُد مجرد فكرة جيدة. مع تضخم سكان المدن في جميع أنحاء العالم، هناك حاجة ملحّة لتحسين الأداء المستدام للبيئة المبنية التي نعيش ونعمل فيها ونتحرك نحو معايير بناء أكثر استدامة.

تقييم دورة حياة الخرسانة:

يتم استخدام تقييم دورة الحياة لفهم وتقييم التأثيرات البيئية الملموسة بشكل أفضل. من الضروري أخذ جميع مراحل الحياة للخرسانة من أجل تقييم التأثيرات البيئية.

صناعة الخرسانة والبناء الخرساني المستدام:

الأسمنت والركام والماء هي المكونات الأساسية للخرسانة. كل منها يتكون من المواد الخام مع استهلاك الطاقة وإنتاج النفايات. من هذا يصبح واضحًا تمامًا أن مرحلة التصنيع يمكن اعتبارها المرحلة الأكثر أهمية من وجهة النظر البيئية ولفتت انتباه كل من الحكومة والجمهور. يتم إنتاج الأسمنت عن طريق المزج المناسب من الحجر الجيري مع الطين ويتم تسخين الخليط الناتج في فرن دوار حوالي 1450 درجة مئوية.

عند هذه الدرجة يحدث التحوّل الكيميائي وتغير المادة الأساسية إلى الكلنكر وبعد تبريده يتم طحنه في مطحنة الدرفلة لإنتاج مسحوق الأسمنت، في جميع هذه العمليات يتم استهلاك الطاقة بشكل مكثف مع انبعاث ثاني أكسيد الكربون. الحجر الجيري هو أساسًا كربونات الكالسيوم (CaCO3) ويتم تحقيقه من خلال التعدين، عن طريق تسخين تكسير كربونات الكالسيوم (CaCO3) وإطلاق الانبعاثات نتيجة كل من إنتاج الكلنكر واحتراق الوقود الأحفوري لتوليد الطاقة المطلوبة لعملية الإنتاج.

الركام والرمل مسؤولان عن حوالي 30% من انبعاثات ثاني أكسيد الكربون أثناء إنتاج الخرسانة. يبلغ متوسط ​​استخدام الخرسانة 1 طن لكل سنة لكل فرد، ويتم إطلاق 1 طن من ثاني أكسيد الكربون لكل 1 طن من الأسمنت المنتج وهو 7% من مشكلات البيئة العالمية.

عملية البناء الخرساني المستدام:

ربما تطلق هذه المرحلة كمية أقل من انبعاثات الدفيئة مقارنة بالتصنيع. ومع ذلك، لا يمكن إهمال فعالية هذه المرحلة. يعتبر خلط الخرسانة أحد العوامل المؤثرة. تُستخدم الطاقة الكهربائية لخلط مكونات الخرسانة في حاوية عالية المستوى بالإضافة إلى كمية صغيرة من الوقود التي تستهلكها الشاحنات الصغيرة لنقل المواد الخام، ينتج 0.0033 طن من انبعاثات ثاني أكسيد الكربون نتيجة التجميع. يستخدم وقود الديزل لنقل الخرسانة التي تطلق 0.009 طن من ثاني أكسيد الكربون وهي رحلة إرجاع فارغة متضمنة.

الأنشطة في الموقع مثل الضخ والاهتزاز وإنهاء الوقود المستخدم (1.5 لتر لكل م 3 من الخرسانة المضغوطة)، في بعض الأحيان يتم رفع الخرسانة بدلاً من ضخها (2 × 1.5 لتر لكل م 3) لأخذ نوع آخر من الضخ في الاعتبار وينبعث منها 0.009 طن من ثاني أكسيد الكربون. يشترك الخلط الكهربائي في أكبر كمية من انبعاثات ثاني أكسيد الكربون في هذه المرحلة.

بسبب استخدام كمية هائلة من الخرسانة في جميع أنحاء العالم ومعظم المشاريع التي تستخدم مصانع الخلط الجاهز، يتم استهلاك كمية كبيرة من المياه لغسيل الآلات ومعالجة الخرسانة لتحقيق القوة المطلوبة في المواقف الصعبة، نتيجة لكمية كبيرة من المياه الملوثة يتم تصريفها يستخدم الماء النقي لمنع التفاعلات الكيميائية.

عمر الخرسانة والبناء الخرساني المستدام:

أكبر عيب في الخرسانة هو التدهور الذي ظهر في العديد من البلدان. لا يؤثر فقط على إنتاج المجتمع، ولكن أيضًا له تأثير ضار كبير على الموارد والبيئة والسلامة. يؤدي عدم وجود متانة كافية ومحكومة بالإضافة إلى صيانة الهيكل الخرساني إلى استهلاك الكثير من الطاقة وإنتاج كمية كبيرة من النفايات. من هذا يتضح أن استمرار الصيانة والإصلاح يؤثر على الاقتصاد والبيئة.

هدم البناء الخرساني:

تستهلك عملية تفكيك الهياكل الخرسانية والنقل حوالي 0.2% من إجمالي استهلاك الطاقة لكل تقييمات دورة الحياة. قد يكون هدم الهيكل الخرساني عملية مكلفة.

طُرق تحقيق البناء الخرساني المستدام:

فيما يلي طرق تحقيق البناء الخرساني المستدام:

1- استخدام الأسمنت المخلوط لتحقيق البناء الخرساني المستدام:

يتم إطلاق معظم ثاني أكسيد الكربون أثناء إنتاج الكلنكر بسبب تكلس الكالسيوم واستهلاك الطاقة. يمكن تقليل هذا الانبعاث باستخدام الأسمنت المخلوط الذي يكون فيه منتج صناعي مثل الخبث الذي يحل محل جزء من الكلنكر. لا يقلّل الأسمنت المخلوط من انبعاثات غازات الاحتباس الحراري في عمليات التكليس فحسب، بل يقلّل أيضًا من استهلاك الطاقة.

2- تحسين كفاءة الطاقة لتحقيق البناء الخرساني المستدام:

يمكن تقليل الانبعاثات الناتجة عن استخدام الكهرباء والوقود من خلال تحسين كفاءة الطاقة ممّا يؤدي إلى خفض تكلفة الإنتاج أيضًا. تطوير وتعديل واستبدال المعدات لجعلها أكثر كفاءة في إنتاج الأسمنت. يتم استخدام نسبة كبيرة من الطاقة أثناء إنتاج الأسمنت، وتأتي من احتراق الوقود، لذلك من الممكن الحصول على تخفيض كبير في استخدام الطاقة من خلال تقليل كفاءة الوقود. يُعَد تغيير تقنية إنتاج الأسمنت طريقة أخرى لتحسين كفاءة الطاقة.

يتم إزالة ثاني أكسيد الكربون لتحقيق البناء الخرساني المستدام. بحيث يمكن تحقيق تقليل ثاني أكسيد الكربون باستخدام إزالة ثاني أكسيد الكربون. في هذه الطريقة، أثناء أو بعد عملية الإنتاج، يتم فصل ثاني أكسيد الكربون ثم التخلّص منه خارج الغلاف الجوي. ينقسم الإجراء الخاص بهذه التقنية إلى ثلاث مراحل: تجفيف وضغط ثاني أكسيد الكربون ونقل ثاني أكسيد الكربون المستعاد وتخزينه أو التخلّص منه.

إنّ استخدام كربون منخفض بدلاً من وقود عالي الكربون يزيد من تحقيق البناء الخرساني المستدام. استخدام وقود يحتوي على نسبة منخفضة من ثاني أكسيد الكربون هو طريقة لتقليل الانبعاثات. لذلك، فإنّ استخدام الوقود المشتق من النفايات أو الغاز الطبيعي بدلاً من وقود الفحم يقلّل من كمية ثاني أكسيد الكربون ويقلّل من التخلّص من النفايات. هناك عدد من أنواع الوقود البديلة التي يمكن استخدامها لهذا الغرض مثل غازات التكرير والزيوت المعدنية ونفايات الأخشاب.

هناك شكل آخر لتحقيق البناء الخرساني المستدام عن طريق إطالة العمر التشغيلي للخرسانة. إنّ كيفية إطالة العمر التشغيلي للخرسانة هي العامل الأكثر أهمية لأنها لا تقلّل فقط من كمية نفايات الهدم في المباني الحالية ولكن أيضًا توفر المواد الخام. المتانة مهمّة للغاية والتي ترتبط مباشرة بعمر خدمة الخرسانة. يُعَد إعادة تدوير النفايات وهي عبارة عن أنقاض وأحجار يمكن استخدامها كركام خشن وناعم. هذه الإستراتيجية اقتصادية خاصة في تلك البلدان التي استنفدت فيها المواد الخام بالفعل واستخدام النفايات المُعاد تدويرها أفضل من المواد الخام عالية التكلفة والنقل المكلف.

تُشير التقديرات إلى أن 1 تريليون لتر من المياه تستخدم في صناعة الخرسانة ومعظمها صالح للشرب. حوالي 3% من المياه على الأرض هي مياه عذبة وستكون نادرة في معظم القارات، لذا فإنّ إعادة تدوير المياه يمكن أن يكون الحل لهذه المشكلة. باستخدام المنسوجات التي لها خاصية امتصاص الماء للمعالجة وتحسين تصنيف الركام وزيادة استخدام الملدّنات الفائقة والمضافات، يمكن تقليل كمية المياه المستخدمة إلى النصف. بالاضافة إلى ذلك، مسؤوليات الحكومة والشركات والناشط البيئي وتوضيح مخاطر الانبعاث. قد يؤدي ذلك إلى تشجيع المنتجين وشركات البناء على تنفيذ طرق لتقليل انبعاثات الاحتباس الحراري.

علاوة على ذلك، من واجب الحكومة تطبيق القواعد البيئية، ووضع الضرائب وفقًا لانبعاثات ثاني أكسيد الكربون وجعل الشركات تأخذ حماية البيئة كهدف مهم، على سبيل المثال استخدام البناء المخطط بطيئًا، وبهذه الطريقة يتم زيادة استخدام المواد التكميلية على سبيل المثال إذا كان 1625 طنًا من الأسمنت تم إنتاج 300 مليون طن من انبعاثات ثاني أكسيد الكربون لو تم استخدام 18.5% من المواد التكميلية.