← أحدث الأبحاث
⚡ الهندسة الكهربائية

Fiber Effects on Brittleness Mitigation in Marble Dust Concrete

تُظهر هذه الدراسة أن دمج ألياف البولي إيثيلين تيريفثالات (PET) المعاد تدويرها في خرسانة غبار الرخام يقلل بشكل كبير من الهشاشة بتكلفة وبصمة كربونية أقل بكثير مقارنة بالألياف الفولاذية، مما يقدم حلاً مستداماً وفعالاً لتعزيز أداء الخرسانة.

المؤلفون الأصليون: Ibrahim Alameri, Abdulmalek Al-Jolahy, Ali A. Al-Kadas, Abdulwahed A. Mohmmed, Sulaiman Alsafi

نُشر 2026-11-04
📖 4 دقيقة قراءة☕ قراءة في استراحة قهوة
CC BY 4.0

المؤلفون الأصليون: Ibrahim Alameri, Abdulmalek Al-Jolahy, Ali A. Al-Kadas, Abdulwahed A. Mohmmed, Sulaiman Alsafi

البحث الأصلي مرخَّص بموجب CC BY 4.0 (https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/). ✨ هذا شرح مولَّده بالذكاء الاصطناعي للبحث أدناه. لم يكتبه المؤلفون ولم يصادقوا عليه. وللتحقق من الدقة التقنية، يرجى الرجوع إلى البحث الأصلي. اقرأ إخلاء المسؤولية الكامل

تُعد الخرسانة العمود الفقري للعالم الحديث، حيث تُصب في الأساسات والجسور وناطحات السحاب في كل مكان. ومع ذلك، وعلى الرغم من قوتها في مقاومة الضغط، إلا أن بها عيباً قاتلاً: وهي أنها هشة. فمثل غصن جاف، تنكسر فجأة تحت قوى الانحناء مع تحذير ضئيل، مما يتطلب قضبان فولاذية ثقيلة لتمسك بها. تجعل هذه الهشاشة عمليات البناء مكلفة وتحد من الأماكن التي يمكن استخدام الخرسانة فيها. وفي الوقت ذاته، فإن صناعة الإسمنت الذي يربط الخرسانة تطلق كميات هائلة من ثاني أكسيد الكربون، مما يساهم بشكل كبير في تغير المناخ العالمي. وقد سعى المهندسون طويلاً لإيجاء طريقة لجعل الخرسانة أكثر متانة ومرونة دون الاعتماد كلياً على الفولاذ الثقيل، مع إيجاد استخدام أيضاً لأطنان غبار الحجر الناتج عن قطع الرخام المستخدم في أسطح الطاولات والتماثيل.

وضع باحثون في جامعة صنعاء في اليمن هدفاً لحل هاتين المشكلتين معاً. بدأوا بخلط غبار الرخام، وهو مسحوق ناعم متبقٍ من قطع الحجر، في وصفة الخرسانة. واختبروا كميات مختلفة من هذا الغبار لمعرفة مقدار الإسمنت الذي يمكن استبداله دون إضعاف الهيكل. ووجدوا أن استبدال عشرة بالمائة من الإسمنت بغبار الرخام أنتج أقوى خليط، مما عزز قدرة الخرسانة على مقاومة السحق والانحناء، وفي الوقت نفسه خفض التكلفة والبصمة الكربونية للمادة. وأصبح هذا الأساس الغني بالرخام نقطة انطلاق للمرحلة التالية من عملهم.

بعد ذلك، أدخل الفريق ثلاثة أنواع مختلفة من الألياف إلى خليط الخرسانة المحسن هذا، لمعرفة أي منها يمكنه منع المادة من الانكسار بأفضل شكل. لقد اختبروا خيوطاً طويلة من البلاستيك، وشرائط مقصوصة من زجاجات المياه البلاستيكية المعاد تدويرها، وأسلاكاً فولاذية معقوفة تقليدية. كان الهدف هو معرفة أي ليف يمكن أن يجعل الخرسانة تنحني بدلاً من أن تنكسر، وهي خاصية تُعرف باللدونة. وقاسوا ذلك من خلال حساب "مؤشر الهشاشة"، وهو نسبة بسيطة تقارن بين مدى صعوبة سحق الخرسانة ومدى قدرتها على مقاومة الانحناء. وكلما انخفض الرقم، كانت المادة أقل عرضة للتحطم المفاجئ.

وكشفت النتائج عن بطل مفاجئ. فبينما حسنت الألياف الفولاذية من قوة الخرسونة ومرونتها، إلا أنها جاءت بتكلفة باهظة وبصمة كربونية كبيرة. أما شرائط البلاستيك المعاد تدويرها، فقد حققت نوعاً مختلفاً من النصر؛ فعند إضافتها بكمية محددة، قللت من مؤشر الهشاشة بشكل أكثر فعالية من أي ليف آخر تم اختباره، بما في ذلك الفولاذ. أصبحت الخرسانة أكثر مرونة بشكل ملحوظ، وقادرة على امتصاص الطاقة والتشوه دون الانهيار. حدث هذا رغم أن شرائط البلاستيك المعاد تدويرها كانت أضعف من الفولاذ، بل وجعلت الخرسانة في الكميات العالية أقل قدرة قليلاً على مقاومة السحق. وقد عملت الشرائط البلاستيكية عن طريق جسر الشقوق الصغيرة أثناء تشكلها، مما حافظ على تماسك المادة لفترة كافية لتنحني بدلاً من أن تنكسر.

إن الاختراق الحقيقي لهذه الدراسة يكمن في التوازن بين الأداء والتكلفة والأثر البيئي. فقد حسب الباحثون أن استخدام شرائط البلاستيك المعاد تدويرها لتحقيق هذا المستوى من المرونة كلف قطاع البناء أقل من دولارين لكل متر مكعب من الخرسانة، ولم يضف إلا القليل جداً إلى انبعاثات الكربون. وفي المقابل، فإن تحقيق خفض مماثل في الهشاشة باستخدام الألياف الفولاذية كان سيكلف الصناعة ما يقرب من ثمانين ضعف التكلفة، وسيولد ستة وثلاثين ضعف انبعاثات الكربون لكل وحدة تحسن. لقد قدمت الشرائط البلاستيكية، المصنوعة من الزجاجات التي كانت ستنتهي في مكبات النفايات، مساراً لإنتاج خرسانة أكثر متانة وأماناً، وتكون في الوقت ذاته رخيصة وصديقة للبيئة.

يشير هذا العمل إلى طريقة جديدة للتفكير في مواد البناء، حيث لا يتم التخلص من المنتجات العادمة بل يتم تحويلها إلى أصول إنشائية. فمن خلال الجمع بين غبار الحجر من المحاجر والبلاستيك المعاد تدويره من الزجاجات، يمكن للمهندسين إنشاء خرسانة أقل عرضة للفشل الكارثي. ولا تدعي الدراسة أن الألياف الفولاذية عديمة الفائدة؛ فبالنسبة للأعمدة الثقيلة التي يجب أن تتحمل قوى سحق هائلة، يظل الفولاذ هو الخيار المتفوق. ومع ذلك، بالنسبة للأرضيات والأرصفة والألواح الرقيقة حيث تهم المرونة والوزن، توفر شرائط البلاستيك المعاد تدويرها بديلاً عالي الكفاءة. وتوفر الدراسة مساراً واضحاً مدعوماً بالبيانات لجعل الخرسانة أكثر استدامة ومرونة، محولةً نوعين مختلفين من النفايات إلى أساس أقوى للمستقبل.

غارق في أبحاث مجالك؟

تصلك نشرة يومية بأحدث الأبحاث المطابقة لكلماتك البحثية المفتاحية — مع ملخصات تقنية، بلغتك.

جرّب Digest →

أبحاث مشابهة

عرض الكل في هذا التصنيف ⚡ eess →