ركن الأخبار

يستكشف بحثٌ مشترك بين عدة جامعات جدوى استخدام رماد قشور الأرز كبديل جزئي للأسمنت في البناء القائم على الخرسانة.

استخدمت الدراسة، التي شارك في تأليفها باحث من الجامعة الأمريكية في رأس الخيمة (AURAK)، تقنيات التعلم الآلي لتطوير نماذج تنبؤية للقوة.

في إطار البحث عن بدائل للأسمنت في قطاع البناء، نشر فريق من الباحثين من عشر جامعات، من بينها الجامعة الأمريكية في رأس الخيمة (AURAK)، ورقة بحثية تستكشف جدوى استخدام رماد قشور الأرز كبديل جزئي للأسمنت في إنتاج الخرسانة المستدامة.

يتميز رماد قشور الأرز (RHA)، الغني بالسيليكا، بخصائص كيميائية ملائمة كمادة مضافة شبيهة بالأسمنت تُستخدم في الخرسانة. ويؤدي استخدام رماد قشور الأرز في الخرسانة إلى تفاعله الكيميائي مع هيدرات الأسمنت، وخاصة هيدروكسيد الكالسيوم، مما يُنتج مواد ثانوية تُكسب الخرسانة الناتجة قوةً وثباتًا.

يرتبط إنتاج الخرسانة بانبعاث كمية كبيرة من غاز ثاني أكسيد الكربون الناتج عن إنتاج الأسمنت، وهو أحد المكونات الرئيسية للخرسانة.

هدفت الدراسة إلى الحد من الآثار البيئية السلبية المرتبطة بتصنيع الخرسانة. ويؤمن دعاة حماية البيئة بشدة بضرورة استبدال الإسمنت بمادة ذات بصمة كربونية أقل. استخدمت الدراسة تقنيات التعلم الآلي لتطوير نماذج تنبؤية لمقاومة الضغط لخرسانة رماد قشور الأرز، على عكس الطرق التقليدية المكلفة والتي تستغرق وقتًا طويلاً. تُستخدم مناهج التعلم الآلي حاليًا في صناعة المواد لتطوير نماذج تنبؤية فعالة تُدمج بشكل واضح العلاقة بين معايير الاستجابة وعوامل الإدخال. تُقدم الدراسة إرشادات قيّمة للبنائين والباحثين لتقدير مقاومة الضغط لخرسانة رماد قشور الأرز. في المرحلة الثانية الجارية من البحث (التي تُجرى حصريًا في جامعة رأس الخيمة الأمريكية)، تم التحقق من تأثير رماد قشور الأرز كبديل جزئي للإسمنت في الخرسانة ضمن برنامج تجريبي معملي. تم استبدال الإسمنت بنسب 5% و10% و15% (وزنًا) برماد قشور الأرز لإنتاج الخرسانة. تم تقييم خصائص القوة والمتانة المهمة لخلطات الخرسانة الناتجة في حالتيها الطرية والمتصلبة عند أعمار مختلفة.

أظهرت نتائج الاختبار أن استخدام رماد قشور الأرز كبديل جزئي للأسمنت في الخرسانة يُحسّن من مقاومتها للضغط في المراحل المتأخرة، ومقاومتها للتآكل، وخصائصها العازلة للرطوبة. بالإضافة إلى ذلك، يتحسن مؤشر هام لمتانة الخرسانة، وهو انخفاض انكماش الجفاف، بشكل ملحوظ مع إضافة رماد قشور الأرز كبديل جزئي للأسمنت.

قال البروفيسور ستيفن ويلهايت، نائب الرئيس الأول للشؤون الأكاديمية ونجاح الطلاب وعميد جامعة رأس الخيمة الأمريكية: "نود أن نشيد بفريق البحث الذي ساهم في هذه الدراسة. إنها جزء من الجهود العالمية المستمرة التي يبذلها باحثون مختلفون لإيجاد بدائل للمواد الضارة بالبيئة. النتائج مشجعة، ونحن على ثقة من أن البحث في استخدام رماد قشور الأرز كبديل للأسمنت سيستمر، ومن المحتمل أن يعزز الاستدامة في قطاع البناء."

البروفيسور قال روز الدين نصار، من قسم الهندسة المدنية وهندسة البنية التحتية في جامعة رأس الخيمة الأمريكية، وأحد مؤلفي الورقة البحثية: "بينما يكافح العالم لخفض انبعاثات ثاني أكسيد الكربون لإنقاذ الكوكب، يقع على عاتق الجميع واجب المساهمة في هذا الجهد. يسعدنا أن بحثنا يُقدّم دليلاً قوياً على استخدام رماد قشور الأرز كبديل جزئي للأسمنت في صناعة الخرسانة. تشير نتائج الاختبارات إلى جدوى استخدام رماد قشور الأرز في الخرسانة لإنتاج خلطات خرسانية اقتصادية ومتينة وصديقة للبيئة. تُمثّل هذه الخلطات خطوة مهمة نحو ممارسات البناء المستدامة."

بالنظر إلى خصائص الأسمنت الرابطة، تُقدّر هيئة المسح الجيولوجي الأمريكية أن حوالي 4 مليارات طن من الأسمنت تُنتج عالمياً سنوياً، وهو ما يُمثّل 7% من إجمالي انبعاثات ثاني أكسيد الكربون. وبشكل أدق، يُنتج طن واحد من الأسمنت 0.9 طن من ثاني أكسيد الكربون.

الجامعات الأخرى التي شارك باحثونها في المرحلة الأولى من الدراسة هي: جامعة نجران، المملكة العربية السعودية؛ جامعة الهندسة والتكنولوجيا، باكستان؛ مشاريع ماكروفيو، أستراليا؛ جامعة الأمير سطام بن عبد العزيز، المملكة العربية السعودية؛ جامعة الخليج للعلوم والتكنولوجيا، الكويت؛ جامعة سيليزيا للتكنولوجيا، بولندا؛ جامعة بودابست للتكنولوجيا والاقتصاد، المجر؛ جامعة لوليا للتكنولوجيا، السويد؛ وجامعة موناش، ماليزيا.