استخدام مركبات ألياف البازلت في الهندسة المدنية

(أ) الابتكار في الهياكل الخرسانيةفي مجال الهندسة المدنية، تُعدّ الهياكل الخرسانية عنصرًا بالغ الأهمية. ومع ذلك، مع تطور بناء في قطاع البناء، تتزايد مشكلة نفايات البناء، حيث تُشكل الخرسانة المُهمَلة نسبةً كبيرةً منها. ولتحقيق هدف صناعة البناء منخفض الكربون، حظي استخدام الخرسانة المُعاد تدويرها بالاهتمام تدريجيًا. ومع ذلك، تعاني الخرسانة المُعاد تدويرها من بعض العيوب في الاستخدام العملي، مثل ضعف قوتها ومتانتها.

ظهور ألياف البازلت يُبشر بأمل جديد في حل هذه المشاكل. بفضل مقاومته الجيدة للتآكل ومتانته العالية، عند استخدامه على الهياكل الخرسانية، البازلت يمكن للألياف تحسين أداء الخرسانة بشكل ملحوظ. وقد أظهرت الدراسات أن ألياف البازلت قادرة، إلى حد ما، على تقليل التأثير السلبي للعيوب في الخرسانة المعاد تدويرها، وتعزيز قدرتها على تحمل الشد والانثناء بشكل ملحوظ.

(II) الخيار المفضل لتعزيز الطرق والجسور في بناء وصيانة الطرق والجسور، يرتبط أداء المواد بشكل مباشر بجودة ومدة خدمة المشروع. مواد مركبة من ألياف البازلتبفضل مزاياها الفريدة، أصبحت ألياف البازلت الخيار الأمثل لتسليح الطرق والجسور. تتميز هذه المادة، التي تتكون من الراتنج كمصفوفة وألياف البازلت كمواد تقوية، بخصائص ميكانيكية ممتازة، مثل خفة الوزن، والقوة العالية، ومقاومة التآكل، والمتانة العالية. تُمكّن هذه الخصائص مواد ألياف البازلت المركبة من الحفاظ على أداء جيد عند تعرضها لأحمال المرور والتآكل البيئي الطبيعي، مما يُطيل عمر خدمة الطرق والجسور بشكل فعال.

(ثالثًا) التطوير الأخضر لبناء الطرق السريعة باعتباره جوهر صناعة النقل، يُعدّ تحقيق أهداف خفض انبعاثات الكربون وتوفير الطاقة للطرق السريعة أمرًا بالغ الأهمية. وفي الوقت الحالي، أصبحت تقنية إعادة تدوير الأسفلت وسيلةً مهمة. فمن خلال إعادة تدوير نفايات الأسفلت، لا يقتصر الأمر على توفير الموارد فحسب، بل يُسهم أيضًا في خفض تكاليف البناء، مما يُحسّن الفوائد الاقتصادية والبيئية. ومع ذلك، فإن خلائط الأسفلت المُعاد تدويرها معرضة للتشقق المبكر وأمراض أخرى، مما يؤثر على أدائها على الطرق.

وجد الباحثون أن أداء مخاليط الأسفلت المعاد تدويرها يتحسن بشكل كبير عندما ألياف البازلت تم دمجها. لا يقتصر هذا الاكتشاف على زيادة نسبة خلط الأسفلت المُعاد تدويره فحسب، بل يُمكّنه أيضًا من تحقيق أداء ممتاز في مقاومة التشققات في درجات الحرارة المنخفضة واستقرار درجات الحرارة العالية، مما يُحسّن بشكل كبير من الأداء العام للطرق. علاوة على ذلك، لمعالجة مشكلة توليد تقنية إعادة تدوير الخلطات الساخنة لكميات كبيرة من الغازات السامة، واستهلاك الطاقة، والتلوث البيئي أثناء عملية الخلط، استخدم الباحثون تقنية إعادة تدوير الخلطات الساخنة لإعداد خلطات أسفلتية من ألياف البازلت، محققين نتائج جيدة، ومحددين النطاق الأمثل لخفض درجة الحرارة، مما يوفر حلاً جديدًا للتنمية الخضراء في بناء الطرق السريعة.

(IV) حل جديد لتنقية عوادم السيارات لطالما شكّلت عوادم السيارات تحديًا في مجال إزالة الكربون يواجهه قطاع النقل. ورغم أن ظهور المركبات الهجينة ومركبات الطاقة الجديدة قد ألقى الضوء على حل هذه المشكلة، إلا أن مشكلة تلوث عوادم السيارات لا تزال حادة. في هذا السياق، اقترح بعض الباحثين استخدام ألياف البازلت لتنقية عوادم السيارات. ونظرًا لمساحتها السطحية الكبيرة ومقاومتها الجيدة للحرارة، ألياف البازلت يمكن استخدامه كحامل، ويمكن تحميل المحفزات في مسام ألياف البازلت من خلال تقنية الخلط الهوائي ثلاثي الأبعاد، مما يزيد من تحميل المحفز وزمن التفاعل. تُظهر نتائج الأبحاث أن هذه الطريقة تحقق كفاءة تنقية تزيد عن 98% لكل من أول أكسيد الكربون وثاني أكسيد الكربون، مما يُظهر تأثيرات تنقية ملحوظة، ويوفر طريقة جديدة للحد من التلوث البيئي والأضرار البشرية الناجمة عن عوادم السيارات.