تخطي التنقل
العودة إلى Concrete Issues الصفحة الأولى

الحصول على المزيد من الخضرة

بلاطة مجوفة النواة

يتحدى الطلب المتزايد على خيارات البناء المستدام صناعة الخرسانة مسبقة الصب لتطوير منتجات ومواد جديدة وتحسين عمليات الإنتاج.

مع إمكانية استخدام المواد المحلية المعاد تدويرها، فإن الخرسانة لديها الكثير لتقدمه من حيث البناء المستدام. وتتكون منتجات الخرسانة مسبقة الصب في الغالب من الركام الطبيعي، كما أن توافر الركام محلياً يجعل عمليات التسليم إلى مصنع الخرسانة مسبقة الصب منخفضة البصمة الكربونية. علاوة على ذلك، تخضع المواد إلى الحد الأدنى من المعالجة أو المعالجة الكيميائية. ويؤدي ذلك إلى أن تكون قيمة الطاقة المتجسدة للخرسانة منخفضة نسبيًا، على عكس بعض المواد الأخرى عالية المعالجة.

فيما يتعلق بإعادة التدوير، تتيح مصانع الخرسانة الجاهزة الحديثة كفاءة تصنيع عالية. يتم بناء مصانع الخرسانة مسبقة الصب الجديدة بأنظمة إعادة التدوير ذات الحلقة المغلقة حيث يتم نقل جميع النفايات الرطبة تلقائيًا إلى مصنع مركزي لإعادة التدوير. يمكن سحق المباني الخرسانية المهجورة واستخدامها في مدافن النفايات أو طبقات التحميل في الطرق. إعادة تدوير المياه وحفظها هي أيضاً سمة شائعة في المصانع الحديثة مسبقة الصب.

بلاطة مجوفة النواة

تحسين محتوى الأسمنت

يعتبر الأسمنت أكبر مصدر لانبعاثات ثاني أكسيد الكربون في صناعة الخرسانة مسبقة الصب هو الأسمنت ذو البصمة الكربونية الثقيلة. يحمل الأسمنت ما يصل إلى 70 في المائة من إجمالي حمولة ثاني أكسيد الكربون في العناصر مسبقة الصب.

"يطلق تصنيع الأسمنت ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي عند تكليس الحجر الجيري. كما يتطلب صنع الأسمنت في فرن في درجة حرارة تزيد عن 1400 درجة مئوية قدراً كبيراً من الطاقة الحرارية"، كما يوضح أستاذ الممارسة في تكنولوجيا الخرسانة، جوني بونكي من جامعة آلتو، كلية الهندسة.

تعمل صناعة الخرسانة مسبقة الصب بجد لتقليل انبعاثات ثاني أكسيد الكربون من الأسمنت من خلال تطوير منتجات مسبقة الصب وتحسين محتوى الأسمنت في الخرسانة.

"يتزايد استخدام المواد الأسمنتية الأخرى، مثل خبث الفرن العالي المحبب المطحون من صناعة الصلب ورماد الوقود المسحوق من محطات الطاقة التي تعمل بالفحم. وكل من هذه الإضافات تحتوي على ثاني أكسيد الكربون المتجسد أقل بكثير من الأسمنت."

وقد تم تحسين كفاءة استخدام المواد والطاقة في مصانع الأسمنت من خلال استخدام نفايات الصناعات الأخرى كوقود لفرن الأسمنت.

تعتبر الألواح المجوفة المجوفة مسبقة الإجهاد مثالاً جيدًا على كفاءة استخدام المواد الخام. وتوفر الألواح المجوفة المجوفة ما يصل إلى 45 في المائة من الخرسانة مقارنة بالبلاطات المسلحة العادية المصبوبة في الموقع.

بلاطة مجوفة النواة

أقل من كل شيء مع الخرسانة مسبقة الصب

يتمتع الإنتاج مسبقة الصب في ظروف المصنع الخاضعة للرقابة بإمكانيات هائلة لتحسين كفاءة استخدام الموارد من المواد والطاقة والعمليات. بالمقارنة مع الصب في الموقع، يستخدم الخرسانة مسبقة الصب كمية أقل من كل شيء - كمية أقل من الأسمنت والماء والصلب. كما أنها تنتج نفايات أقل في الموقع وفي المصنع. هذا يجعل البصمة الكربونية للخرسانة مسبقة الصب أصغر بكثير من البناء في الموقع.

"يمكن معالجة الخرسانة بشكل فعال بالحرارة في مصنع الخرسانة مسبقة الصب، وبالتالي تقليل كمية الأسمنت اللازمة للمنتجات الخرسانية. ومن الممكن أيضًا استخدام مواد رابطة بديلة في بعض التطبيقات لتقليل انبعاثات ثاني أكسيد الكربون".

"من المهم أيضاً تحسين الكفاءة الإنشائية. كما أن الامتدادات الأطول والهياكل الأكثر تقدماً توفر المواد وتقلل من كمية الأسمنت. ويمكن تحقيق هذه الوفورات بسهولة أكبر باستخدام الخرسانة سابقة الإجهاد."

تعتبر الألواح المجوفة المجوفة مسبقة الإجهاد مثالاً جيدًا على كفاءة استخدام المواد الخام. وتوفر الألواح المجوفة المجوفة ما يصل إلى 45 في المائة من الخرسانة مقارنة بالبلاطات المسلحة العادية المصبوبة في الموقع. وفي الوقت نفسه، يمكن خفض كمية الصلب قبل الإجهاد بنسبة 30 في المائة بسبب انخفاض الوزن الذاتي.

بالنسبة للشقة المتوسطة، يعني ذلك توفير 14.4 طن من الخرسانة و275 كجم من الفولاذ.

الظروف المناخية الصعبة تتحدى الظروف المناخية الصعبة للبناء

المتانة الجيدة للمباني الخرسانية لها قيمة كبيرة في الظروف الجوية المتغيرة. وتتحدى الأعاصير والأعاصير المتفاقمة مواد البناء لتحمل الأمطار الغزيرة والحطام الذي تذروه الرياح.

ووفقًا لدراسة أجراها مركز أبحاث هندسة الرياح التابع لجامعة تكساس التقنية، ثبت أن أنظمة الجدران الخرسانية تتحمل 100 في المائة من جميع الرياح المعروفة بقوة الأعاصير، وأكثر من 99 في المائة من الرياح التي تهب بقوة الإعصار.

العزل الجيد والخصائص الحرارية مفيدة أيضًا للخرسانة مسبقة الصب. يمكن أن تعمل الخرسانة مسبقة الصب الكثيفة كبالوعة حرارية ويمكن أن تعمل الخرسانة خفيفة الوزن كعازل، وفي بعض المباني يمكنك أن ترى الخرسانة مسبقة الصب تقوم بالأمرين معاً. تجعل الكتلة الحرارية العالية مع العزل الجيد من الخرسانة متعددة الاستخدامات مادة تنافسية للغاية.

يمكن استخدام النوى المجوفة في الأرضيات مسبقة الصب أو يمكن استخدام الأنابيب التي يتم صبها في الألواح لتشكيل أنظمة تبريد تستخدم طاقة أقل بنسبة تصل إلى 50 في المائة من طاقة تكييف الهواء.

تُعد خصائص العزل الجيدة للخرسانة مسبقة الصب ذات قيمة خاصة في بلدان مثل الهند والإمارات العربية المتحدة، والتي تتميز بطقس رطب وطلب مرتفع على البناء.

وفي الهند، حيث يمثل النقص الحاد في الطاقة تحدياً كبيراً للبلد النامي بسرعة، هناك اهتمام متزايد بتكنولوجيا الصب المسبق. وتعتزم حكومة الهند بناء أكثر من مائة مدينة ذكية ومستدامة في العقود القادمة.

"لا يمكن للهند أن تتحمل إهدار الطاقة من خلال المباني سيئة البناء. وهذا هو السبب في أن تشييد مبانٍ صديقة للطاقة أمر حيوي"، ي علق تشاندر دوتا، المدير الإداري لشركة Elematic إنديا.

"تعتبر خصائص العزل الجيدة للخرسانة مسبقة الصب مهمة، بالإضافة إلى الفواصل الملساء في الجدران، مما يؤدي إلى تقليل تسرب الطاقة عند تبريد المنزل أو تدفئته."

موقع الإنشاءات مسبقة الصب
تشتمل المنتجات مسبقة الصب على خصائص عزل وحرارة جيدة. وكمثال على ذلك، يمكن استخدام النوى المجوفة في الأرضيات مسبقة الصب لتشكيل أنظمة تبريد تستخدم طاقة أقل بنسبة تصل إلى 50 في المائة من تكييف الهواء. أما بالنسبة لعناصر الجدران الساندويتش، يمكن لطبقة العزل الخاصة أن تقلل بشكل كبير من استهلاك الطاقة في المبنى.

تحدٍ لبناء منازل خالية من الكربون

تمثل الطاقة المرتبطة بالتشييد عادةً 10 إلى 20 في المائة فقط من استخدام الطاقة في المبنى على مدى عمره الافتراضي. وفي دورة حياة مبنى المكاتب لمدة 50 عاماً، تمثل عناصر الخرسانة مسبقة الصب أقل من 3 في المائة من إجمالي حمل ثاني أكسيد الكربون.

يقول جوني بونكي المتخصص في الخرسانة مسبقة الصب جوني بونكي إن أدوار المراحل المختلفة في العمر التشغيلي للمبنى على وشك أن تتغير بشكل ملحوظ.

"سوف تنخفض نسبة البصمة الكربونية التشغيلية بشكل كبير مع اكتساب المباني الموفرة للطاقة والطاقة منخفضة الانبعاثات. وقد أصبح هدف المنازل الخالية من الكربون راسخًا بالفعل في أوروبا."

يرى بونكي أن هذا الاتجاه يمثل تحدياً إيجابياً لصناعة البناء والتشييد.

"ينصب التركيز حاليًا على الطاقة التشغيلية المستهلكة. ويتم وضع اللوائح والضرائب لدعم الحلول الموفرة للطاقة. ومن المرجح أن يحدث الشيء نفسه في قطاع الإنشاءات."

في رؤية بونكي يمكن أن تعتمد الضرائب العقارية وأحجام المباني المسموح بها على الانبعاثات.

ويعتقد بونكي أن "خصائص الاستدامة المفيدة للخرسانة مسبقة الصب في المستقبل، وخاصةً المنتجات المحلية، وإعادة تدوير المواد المنظمة بشكل جيد، وتحسين كفاءة الموارد، هي خصائص مواتية للشركات في هذا المجال".

جوني بونكي

جوني بونكي

تصنيف الاستدامة

في السنوات الأخيرة، أصبحت الشهادات البيئية للمباني شائعة بشكل متزايد في أوروبا. ويُعرف التقييم البيئي لمؤسسة بحوث البناء (BREEAM)، الذي تم تطويره في المملكة المتحدة ويستخدم في جميع أنحاء العالم، بأنه أكثر طرق التقييم البيئي ونظام التصنيف البيئي للمباني استخداماً في العالم.

تضع BREEAM معياراً لأفضل الممارسات في تصميم المباني المستدامة وتشييدها وتشغيلها. وهي تشجع المصممين على التفكير في تصميم منخفض الكربون ومنخفض التأثير، مما يقلل من متطلبات الطاقة الناتجة عن المبنى مع استخدام تقنيات منخفضة الكربون.

تُعد مكتبة برمنجهام الشهيرة، الحاصلة على تصنيف "ممتاز" من BREEAM، مثالاً جيداً على الخصائص المستدامة للخرسانة مسبقة الصب. وقد أمكن الحصول على هذا التصنيف المرتفع من خلال ضمان أن تكون الكتلة الحرارية جزءًا لا يتجزأ من استراتيجية الطاقة في المبنى، كما أن الهيكل والتصميم الخرساني عمل على توفير كفاءة استخدام الطاقة التشغيلية. وعلاوة على ذلك، تم استخدام ألواح خرسانية ما بعد الشد وجدران النقل والأقواس ذات الكفاءة المادية. ستضمن متانة الهيكل الخرساني وتعدد استخداماته دورة حياة طويلة للمبنى.

بدأت BREEAM أيضاً في اكتساب موطئ قدم خارج أوروبا. فقد مُنحت أول شهادة "تصميم متميز" من BREEAM في الصين في عام 2014 إلى أحد المطورين الرائدين في البلاد، وهو شركة فرانشيون، لمركز معارض المباني المستدامة في تشانغشا بمقاطعة هونان.

يُعد "ذا ليفينج لاتيك" المبنى الرئيسي لمدينة ميكسي ليك البيئية الجديدة، وهي واحدة من ثماني مدن بيئية نموذجية جديدة في الصين. وقد صُمم المبنى الذي سُمي بهذا الاسم نظراً لمصفوفته متعددة المستويات من الطوابق والساحات والحدائق، وقد صُمم المبنى ليتناغم مع المناخ والثقافة والمناظر الطبيعية المحلية، مما يتيح له الاستفادة من الإضاءة والتهوية الطبيعية السلبية.

في العديد من الحالات، تشتمل المنتجات مسبقة الصب على مواد مثل خبث الأفران العالية (GGBS) من صناعة الصلب ورماد الوقود (PFA) من محطات الطاقة التي تعمل بالفحم والتي قد تذهب إلى النفايات. كقاعدة عامة

الاستعاضة عن 50% من الأسمنت بما يلي
GGBS = 40% أقل من ثاني أكسيد الكربون
إحلال 30% من الأسمنت مع
PFA = 20% أقل من ثاني أكسيد الكربون

من الممكن تحديد منتجات تحتوي على أكثر من 70% من المواد البديلة. كما يمكن أن تحل مواد مثل الميكروسيليكا والزجاج ومسحوق الحجر الجيري ومخلفات الطين الصيني محل الأسمنت البورتلاندي أو الركام الأولي.

المصدر: الخرسانة الجاهزة البريطانية، الكتاب الأخضر الصغير للخرسانة