الزجاج المعاد تدويره هو المفتاح للخرسانة الجاهزة خفيفة الوزن في عصر الفضاء

قصة الخرسانة في عصر الفضاء وكيف يمكنها تقليل وزن الخرسانة الجاهزة مع إنتاج منتجات عالية القوة.
هذا مفهوم بسيط، لكن الحل ليس بهذه البساطة: تقليل وزن الخرسانة دون التأثير على متانتها. دعونا نُعقّد هذا العامل أكثر أثناء حل المشكلات البيئية؛ ليس فقط تقليل انبعاثات الكربون في عملية الإنتاج، بل أيضًا تقليل النفايات التي تُلقى على جانب الطريق.
قال بارت روكيت، مالك شركة فيلادلفيا للخرسانة المصقولة وكسوة الزجاج من روكيت: "كان هذا حادثًا مُفاجئًا". في البداية، حاول روكيت تطوير نظام تغطية الخرسانة المصقولة الخاص به، وهو عبارة عن أرضية تستخدم شظايا زجاج مُعاد تدويرها بنسبة 100% بعد الاستهلاك لخلق تأثير التيرازو. ووفقًا للتقارير، فهو أرخص بنسبة 30%، ويقدم ضمانًا طويل الأمد لمدة 20 عامًا. صُمم النظام ليكون مصقولًا بدرجة عالية، ويكلف 8 دولارات للقدم الواحد أقل من التيرازو التقليدي، مما قد يوفر على مقاول التلميع الكثير من المال مع إنتاج أرضيات عالية الجودة.
قبل الصقل، بدأ روكيت خبرته في مجال الخرسانة بخبرة ٢٥ عامًا في خرسانة البناء. جذبه الزجاج المُعاد تدويره "الأخضر" إلى صناعة الخرسانة المصقولة، ثم إلى صناعة تكسية الزجاج. بعد عقود من الخبرة، حازت أعماله في الخرسانة المصقولة على العديد من الجوائز (في عام ٢٠١٦، فاز بجائزة "اختيار القراء" من مجلة Concrete World و٢٢ جائزة أخرى على مدار السنوات - حتى الآن). هدفه هو التقاعد. لديه الكثير من الخطط المدروسة جيدًا.
أثناء ركن سيارته للتزود بالوقود، رأى آرتشي فيلشيل شاحنة روكيت، وكان يستخدم زجاجًا مُعاد تدويره. على حد علم فيل هيل، كان الوحيد الذي استخدم المواد الخام. فيلشيل هو الرئيس التنفيذي والمؤسس المشارك لشركة AeroAggregates، وهي شركة مُصنّعة لركام الزجاج الرغوي فائق الخفة ذي الخلايا المغلقة (FGA). تستخدم أفران الشركة أيضًا زجاجًا مُعاد تدويره بنسبة 100% بعد الاستهلاك، تمامًا مثل أرضيات Glass Overlay من روكيت، إلا أن ركام البناء المُنتج يتميز بخفة الوزن، وعدم قابليته للاحتراق، ومعزول، وجيد التصريف، وعدم امتصاصه، ومقاومته للمواد الكيميائية، والتعفن، والأحماض. هذا يجعل FGA بديلاً ممتازًا للمباني، والسدود خفيفة الوزن، ومنصات توزيع الأحمال، والطبقات السفلية المعزولة، ولخفض الأحمال الجانبية خلف الجدران والهياكل الاستنادية.
في أكتوبر/تشرين الأول 2020، قال روكيت: "جاء إليّ وأراد أن يعرف ما أفعله. قال: إذا استطعتَ وضع هذه الصخور (مواده الركاميّة) في الخرسانة، فسيكون لديك شيء مميز".
تتمتع شركة AeroAggregates بتاريخ يمتد لنحو 30 عامًا في أوروبا و8 سنوات في الولايات المتحدة. ووفقًا لروكيت، لطالما كان دمج الكتلة الخفيفة من ركام الرغوة الزجاجي مع الأسمنت مشكلةً بلا حل.
في الوقت نفسه، استخدم روكيت أسمنتًا أبيض من نوع CSA في أرضيته لضمان الجودة الجمالية والأداء التي يريدها. كان فضوليًا بشأن ما سيحدث، فخلط هذا الأسمنت مع الركام الخفيف. قال روكيت: "بمجرد أن أضع الأسمنت، سيطفو الركام على السطح". إذا حاول أحدهم خلط دفعة من الخرسانة، فهذا ليس ما تريده تمامًا. ومع ذلك، دفعه فضوله إلى الاستمرار.
نشأ أسمنت CSA الأبيض من شركة Caltra الهولندية. ومن بين موزعي Rockett شركة Delta Performance، المتخصصة في الإضافات والتلوين والمؤثرات الخاصة للأسمنت. أوضح شون هايز، مالك ورئيس شركة Delta Performance، أنه على الرغم من أن الخرسانة عادةً ما تكون رمادية اللون، إلا أن اللون الأبيض في الأسمنت يسمح للمقاولين بتلوين أي لون تقريبًا، وهي قدرة فريدة عندما يكون اللون مهمًا.
وقال هايز: "أتطلع إلى العمل مع جو جينسبيرج (مصمم معروف من نيويورك تعاون أيضًا مع روكيت) للتوصل إلى شيء فريد للغاية".
من فوائد استخدام الأسمنت المُركَّب المُعزَّز (CSA) أيضًا الاستفادة من انخفاض البصمة الكربونية. يقول هايز: "ببساطة، يُعدّ أسمنت الأسمنت المُركَّب المُعزَّز (CSA) أسمنتًا سريع التصلب، وهو بديلٌ لأسمنت بورتلاند. يُشبه أسمنت الأسمنت المُركَّب المُعزَّز (CSA) في عملية التصنيع أسمنت بورتلاند، ولكنه في الواقع يحترق عند درجة حرارة أقل، لذا يُعتبر - أو يُباع - أسمنتًا صديقًا للبيئة".
في عصر الفضاء هذا، مع شركة ConcreteGreen Global Concrete Technologies، يمكنك رؤية الزجاج والرغوة المختلطين في الخرسانة
باستخدام عملية حاصلة على براءة اختراع، أنتج هو وشبكة صغيرة من خبراء الصناعة نموذجًا أوليًا لكتلة، حيث أحدثت الألياف تأثيرًا يشبه تأثير الغابيوم، مما أدى إلى تعليق الركام في الخرسانة بدلًا من أن يطفو على السطح. وقال: "هذا هو الهدف المنشود الذي سعى إليه الجميع في صناعتنا منذ 30 عامًا".
تُعرف هذه الخرسانة باسم خرسانة عصر الفضاء، وتُصنع منها منتجات جاهزة. تُعزز ألواح الخرسانة بقضبان فولاذية مُعززة بالزجاج، وهي أخف بكثير من الفولاذ (ناهيك عن أنها أقوى بخمس مرات حسب التقارير)، وتُشير التقارير إلى أنها أخف وزنًا بنسبة 50% من الخرسانة التقليدية، وتوفر قوةً مذهلة.
عندما انتهينا جميعًا من خلط خليطنا الخاص، بلغ وزننا 90 رطلاً، مقارنةً بـ 150 رطلاً من الخرسانة العادية لكل قدم مكعب، أوضح روكيت. "لم يقتصر الأمر على تقليل وزن الخرسانة فحسب، بل سيقل وزن هيكلك بالكامل بشكل كبير. لم نحاول تطوير هذا. جلستُ في مرآبي ليلة السبت، وكان الأمر مجرد حظ. لديّ بعض الإسمنت الزائد ولا أريد إهداره. هكذا بدأ كل شيء. لو لم ألمس الخرسانة المصقولة قبل 12 عامًا، لما تطورت أبدًا إلى نظام أرضيات، ولما تطورت إلى إسمنت خفيف الوزن."
وبعد شهر واحد، تأسست شركة Green Global Concrete Technology (GGCT)، والتي ضمت العديد من الشركاء المحددين الذين رأوا إمكانات منتجات Rockett الجاهزة الجديدة.
الوزن: ٢٤٠٠ رطل. خرسانة الفضاء لكل ياردة (يبلغ وزن الخرسانة العادية حوالي ٤٠٥٠ رطلاً لكل ياردة).
أُجري اختبار PSI في يناير 2021 (وُردت بيانات اختبار PSI الجديدة في 8 مارس 2021). ووفقًا لشركة Rockett، فإن الخرسانة الفضائية لن تتشقق كما هو متوقع في اختبارات قوة الضغط. بل إنها، بفضل الكمية الكبيرة من الألياف المستخدمة فيها، تمددت بدلًا من أن تقص كما هو الحال في الخرسانة التقليدية.
ابتكر نسختين مختلفتين من خرسانة عصر الفضاء: مزيج من الخرسانة الرمادية القياسية للبنية التحتية، ومزيج معماري أبيض للتلوين والتصميم. ويجري حاليًا وضع خطة مشروع "إثبات المفهوم". وشمل العمل الأولي بناء هيكل تجريبي من ثلاثة طوابق، يتضمن قبوًا وسقفًا، وجسورًا للمشاة، وجدرانًا عازلة للصوت، ومنازل/ملاجئ للمشردين، وقنوات تصريف، وغيرها.
صمم جو جينسبيرج قاعة GGCT. صنفته مجلة Inspiration في المرتبة 39 ضمن أفضل 100 مصمم عالمي، وضمن أفضل 25 مصمم ديكور داخلي في نيويورك من مجلة Covet House. تواصل جينسبيرج مع روكيت أثناء ترميم الردهة بسبب أرضيته المغطاة بالزجاج.
حاليًا، من المقرر أن تُركّز جميع تصاميم المشاريع المستقبلية على رؤية جينسبيرج. في البداية على الأقل، يخطط هو وفريقه للإشراف على مشاريع تستخدم منتجات خرسانية مسبقة الصنع من عصر الفضاء وقيادتها لضمان دقة التركيب وتوافقه مع المعايير.
بدأ العمل على استخدام الخرسانة المتطورة. ويأمل جينسبيرج أن يبدأ العمل في أغسطس، وهو يصمم مبنى مكاتب بمساحة 2000 قدم مربع: ثلاثة طوابق، طابق سفلي، وسطح. تبلغ مساحة كل طابق حوالي 500 قدم مربع. سيتم تنفيذ جميع أعمال البناء، وسيتم تنفيذ جميع التفاصيل باستخدام تصميمات GGCT المعمارية، وروكيت جلاس أوفرلاي، وجينسبيرج.
رسم تخطيطي لمأوى/منزل للمشردين، مبني من ألواح خرسانية خفيفة الوزن مسبقة الصنع. تكنولوجيا الخرسانة الخضراء العالمية.
يعمل ديف مونتويا، من كليف روك ولورنكريت، مع شركة GGCT لتصميم وبناء مشروع إسكان سريع البناء للمشردين. خلال أكثر من 25 عامًا من الخبرة في صناعة الخرسانة، طوّر نظامًا يُمكن وصفه بأنه "جدار غير مرئي". ببساطة، يُمكن إضافة مادة مُخفِّضة للماء إلى الحشوة للسماح للمقاول بالوقوف دون الحاجة إلى قوالب. سيتمكن المقاول بعد ذلك من بناء جدار بارتفاع 6 أقدام. ثم يُنحت الجدار لتزيين التصميم.
يتمتع أيضًا بخبرة في استخدام قضبان الفولاذ المقواة بألياف الزجاج في ألواح الديكور وأعمال الخرسانة السكنية. سرعان ما وجده روكيت، على أمل تطوير خرسانة عصر الفضاء.
بانضمام مونتويا إلى GGCT، وجد الفريق سريعًا توجهًا وهدفًا جديدين لألواحهم الجاهزة خفيفة الوزن: توفير ملاجئ ومنازل متنقلة للمشردين. غالبًا ما تُدمر الملاجئ التقليدية بسبب أنشطة إجرامية مثل نزع النحاس أو الحرق العمد. يقول مونتويا: "عندما صنعتُها من الخرسانة، كانت المشكلة أنهم لا يستطيعون كسرها. لا يستطيعون العبث بها. لا يستطيعون إتلافها". تتميز هذه الألواح بمقاومة العفن والحرائق، وتوفر قيمة R طبيعية (أو عزلًا حراريًا) لتوفير حماية بيئية إضافية.
وفقًا للتقارير، يُمكن بناء ملاجئ تعمل بالطاقة الشمسية في يوم واحد. وسيتم دمج المرافق، مثل الأسلاك والسباكة، في الألواح الخرسانية لمنع التلف.
أخيرًا، صُممت الهياكل المتنقلة لتكون قابلة للحمل وقابلة للتعديل، مما قد يوفر على البلديات مبالغ طائلة مقارنةً بالمباني غير المستدامة. على الرغم من كونها قابلة للتعديل، إلا أن التصميم الحالي للمأوى يبلغ 8 × 10 أقدام (أو ما يعادل 84 قدمًا مربعًا تقريبًا). تتواصل GGCT مع بعض حكومات الولايات والحكومات المحلية بشأن مساحات خاصة بالمباني. وقد أبدت ولايتا لاس فيغاس ولويزيانا اهتمامًا بالفعل.
تعاون مونتويا مع شركته الأخرى، إكويب-كور، مع الجيش لاستخدام نفس النظام القائم على الألواح في بعض هياكل التدريب التكتيكي. الخرسانة متينة وقوية، ويمكن معالجة ثقوب الطلقات الحية يدويًا بخلط الخرسانة نفسها. تجف الرقعة المُصلَّحة في غضون 15 إلى 20 دقيقة.
تستفيد شركة GGCT من إمكانيات الخرسانة المتطورة بفضل خفة وزنها ومتانتها. وتركز الشركة على استخدام الخرسانة الجاهزة في المباني، بالإضافة إلى المباني الأخرى غير الملاجئ. وتشمل المنتجات المحتملة جدرانًا خفيفة الوزن عازلة للصوت، وسلالم، وجسورًا للمشاة. وقد صممت الشركة لوحة محاكاة لجدار عازل للصوت بأبعاد 4 أقدام × 8 أقدام، ويبدو تصميمها كجدار حجري. وستوفر الخطة خمسة تصاميم مختلفة.
في التحليل النهائي، يتمثل هدف فريق GGCT في تعزيز قدرات المقاولين من خلال برنامج الترخيص. وإلى حد ما، توزيعه على العالم وخلق فرص عمل. قال روكيت: "نريد أن ينضم الناس ويشتروا تراخيصنا". "مهمتنا هي تطوير هذه الأشياء حتى نتمكن من استخدامها على الفور... نحن نذهب إلى أفضل الأشخاص في العالم، ونحن نفعل ذلك الآن. الأشخاص الذين يرغبون في بدء بناء المصانع، يريدون وضع تصاميمهم. الأشخاص المشاركون في الفريق... نريد بناء بنية تحتية خضراء، لدينا بنية تحتية خضراء. نحتاج إلى أشخاص لبناء بنية تحتية خضراء الآن. سنطورها، وسنوضح لهم كيفية بنائها بموادنا، وسيقبلونها.
قال روكيت: "يُمثل غرق البنية التحتية الوطنية الآن مشكلة كبيرة. تسريبات خطيرة، وأشياء عمرها 50 إلى 60 عامًا، وغرق، وتشقق، وزيادة الوزن. والطريقة التي يُمكن بها بناء المباني بهذه الطريقة وتوفير مليارات الدولارات هي استخدام مواد خفيفة الوزن، عندما يكون لديك 20,000 طن. لا داعي للمبالغة في هندسة سيارة وتشغيلها ليوم واحد [في إشارة إلى إمكانية استخدام الخرسانة الفضائية في بناء الجسور]. إلى أن بدأتُ باستخدام AeroAggregates واستمعتُ إلى ما فعلوه بجميع البنية التحتية وخفة وزنها. قبل ذلك، أدركتُ كل هذا حقًا. الأمر يتعلق حقًا بالمضي قدمًا. استخدمها للبناء."
بمجرد النظر في مكونات الخرسانة في عصر الفضاء معًا، فإن الكربون سينخفض ​​أيضًا. يتميز أسمنت CSA ببصمة كربونية صغيرة، ويتطلب درجات حرارة أقل للفرن، ويستخدم الرغوة ومواد التجميع الزجاجية المعاد تدويرها، وقضبان الفولاذ المقواة بألياف الزجاج - كل منها يلعب دورًا في الجزء "الأخضر" من GGCT.
على سبيل المثال، بفضل خفة وزن AeroAggregate، يستطيع المقاولون نقل 100 ياردة من المواد دفعةً واحدة، مقارنةً بـ 20 ياردة في شاحنة ثلاثية المحاور نموذجية. ومن هذا المنظور، وفّر مشروع حديث باستخدام مطار AeroAggregate كمواد خام على المقاول حوالي 6000 رحلة.
بالإضافة إلى المساهمة في ترميم بنيتنا التحتية، يُسهم روكيت أيضًا في تعزيز الاستدامة من خلال برامج إعادة التدوير. تُعدّ إزالة الزجاج المُعاد تدويره تحديًا مُكلفًا بالنسبة للبلديات ومراكز إعادة التدوير. تُسمى رؤيته "ثاني أكبر حاوية زرقاء"، وهي الزجاج المُجمع من مشتريات البلدية والبلدية. ينبع هذا المفهوم من توضيح هدف إعادة التدوير، وهو تمكين الناس من فهم النتيجة النهائية لإعادة التدوير في منطقتهم بشكل أفضل. تتمثل الخطة في إنشاء صندوق تخزين كبير منفصل (الحاوية الزرقاء الثانية) لجمع الزجاج على مستوى البلدية، بدلاً من سلة المهملات التي تُوضع على جانب الطريق.
يجري إنشاء شركة GGCT في مجمع AeroAggregate في إيديستون، بنسلفانيا. تقنيات الخرسانة العالمية الخضراء
قال: "الآن، أصبحت جميع النفايات ملوثة. إذا استطعنا فصل الزجاج، فسيوفر ذلك على المستهلكين ملايين الدولارات من تكاليف إنشاء البنية التحتية الوطنية، لأن الأموال الموفرة يمكن إرجاعها إلى السلطات البلدية. لدينا منتج يمكنه رمي الزجاج الذي ترميه في سلة المهملات في الطريق، أو في أرضية المدرسة، أو الجسر، أو الصخور أسفل الطريق السريع I-95... على الأقل تعلمون أن رمي أي شيء له غرض. هذه هي المبادرة".