كمامات كورونا تحمي المنازل من الانهيار.. السر في "الخلطة"

مع انتشار الأقنعة التي تُستَخدم مرة واحدة أثناء الوباء، بما يمثِّل الآن مشكلة بيئية، أظهر الباحثون فكرة دمج الأقنعة القديمة في خليط الأسمنت لإنشاء خرسانة أقوى وأكثر متانة.

وفي ورقة بحثية نُشرت في دورية "ماتيريالز ليترز"، أظهر فريق بحثي بجامعة ولاية واشنطن، أن الخليط باستخدام مواد الأقنعة كان أقوى بنسبة 47% من الأسمنت الشائع الاستخدام بعد شهر من المعالجة.

• مياه القمر جاءت من الأرض.. دراسة تقدّر حجمها

ويعتبر إنتاج الأسمنت عملية كثيفة الكربون، وهي مسؤولة عن ما يصل إلى 8% من انبعاثات الكربون في جميع أنحاء العالم، وتُضاف الألياف الدقيقة بالفعل أحياناً إلى الخرسانة الأسمنتية لتقويتها، لكنها غالية الثمن، ويمكن للخرسانة المسلحة المصنوعة من الألياف الدقيقة أن تقلل من كمية الأسمنت اللازمة لمشروع ما أو تجعل الخرسانة تدوم لفترة أطول، مما يوفر انبعاثات الكربون بالإضافة إلى المال للبناة والمالكين.

وتصنع الأقنعة من قماش البولي بروبلين أو البوليستر حيث تلامس الجلد وألياف البولي بروبلين فائقة النعومة لطبقات الترشيح، وتحتوي على ألياف يمكن أن تكون مفيدة لصناعة الخرسانة، وإذا لم يتم إعادة استخدامها، يمكن أن تظل الأقنعة التي تستخدم لمرة واحدة في البيئة لعقود وتشكل خطراً على النظام البيئي.

ويقول شيانمينغ شي، الأستاذ والرئيس المؤقت لقسم الهندسة المدنية والبيئية والباحث المشارك في الدراسة: "يعرض هذا العمل تقنية واحدة لتحويل الأقنعة المستخدمة من مجرى النفايات إلى تطبيقات عالية القيمة".

وفي عملهم المتعلق بإثبات المفهوم، طور الباحثون عملية لتصنيع ألياف قناع صغيرة، يتراوح طولها من خمسة إلى 30 ملم، ثم أضافوها لتدعيم الخرسانة لتقويتها ومنع تكسيرها.

ومن أجل اختبارهم، أزالوا الحلقات المعدنية والقطنية من الأقنعة، وقاموا بتقطيعها ودمجها في الأسمنت البورتلاندي العادي، وهو النوع الأكثر شيوعًا من الأسمنت المستخدم في جميع أنحاء العالم والمكون الأساسي للخرسانة والملاط والجص.

ثم خلطوا الألياف الدقيقة للقناع في محلول من أكسيد الجرافين قبل إضافة الخليط إلى عجينة الأسمنت، ويوفر أكسيد الجرافين طبقات شديدة الرقة تلتصق بشدة بأسطح الألياف، وتمتص الألياف الدقيقة للقناع أو تبدد طاقة الكسر التي من شأنها أن تسهم في حدوث تشققات صغيرة في الخرسانة، وبدون الألياف، ستؤدي هذه الشقوق المجهرية في النهاية إلى تشققات أوسع وفشل المادة.

ويجري الباحثون مزيداً من الدراسات لاختبار فكرتهم القائلة بأن الألياف الدقيقة المعالجة بأكسيد الجرافين يمكنها أيضاً تحسين متانة الخرسانة وحمايتها من أضرار الصقيع ومن المواد الكيميائية المتحللة التي تُستخدم على الطرق، كما أنهم يتصورون إمكانية تطبيق هذه التقنية على إعادة تدوير مواد البوليمر الأخرى، مثل الملابس المهملة، لاستخدام جميع هذه النفايات.