أداء أعمدة الحجر الملفوفة بشبكة جدارية باستخدام خرسانة ومَجمَّعات أسفلت معادَ تدويرها لجيئوتكنيك مستدام

تحويل النفايات إلى أرض أقوى

تنتج المدن حول العالم كل عام جبالاً من الخرسانة المتهالكة والأسفلت القديم والإطارات البالية. معظم هذه النفايات يُدفَن أو يُحرق، بينما يواصل البنّاؤون استخراج صخور وحصى جديدة لدعم الطرق والجسور والمباني على أراضٍ لينة وطينية. تطرح هذه الدراسة سؤالاً بسيطاً لكنه قوي: هل يمكننا استبدال جزء من الحصى الطبيعي بنفايات معالجة بعناية مع الحفاظ على ثبات المنشآت بأمان؟

كيف تُعين أعمدة الحصى المباني على التربة اللينة

كثير من المشروعات الحديثة تُبنى فوق طين لَيّن يميل إلى الانضغاط والانهيار تحت الأحمال الثقيلة. أحد الحلول الشائعة هو تركيب «أعمدة حجرية» — فتحات رأسية مملوءة بحصى مضغوط أو مادة مشابهة. تعمل هذه الأعمدة كدعامات صلبة داخل التربة: تتحمل جزءاً أكبر من الحمولة، تقلّل من مقدار الهبوط، وتخلق مسارات تصريف للمياه فتتماسك التربة أسرع. لف العمود بشبكة بلاستيكية أو نسيجية قوية يضيف فائدة إضافية. فالشبكة تحتضن العمود وتمنعه من الانتفاخ جانبياً، مما يسمح له بحمل حمولة أكبر مع تشوّه أقل.

من حطام الهدم إلى مادة بناء مفيدة

سعى الباحثون إلى اختبار ما إذا كانت تدفقات النفايات من قطاعي البناء والإطارات يمكن أن تحلّ بأمان محل جزء من الحصى الطبيعي داخل هذه الأعمدة الملفوفة بالشبكة. استخدموا ثلاثة مكوّنات معادَ تدويرها رئيسية: خرسانة مكسرة من هياكل مُهدمة، قطع مطحونة من أسفلت الطرق القديم، ومطاط إطارات مُقشَّر ومقطّع إلى قطع صغيرة. في صندوق اختبار فولاذي كبير مملوء بطين لَيّن، بنوا 34 عموداً نموذجياً بوصفات مختلفة. بعض الأعمدة استخدمت حصى فقط أو خرسانة أو أسفلت؛ والبعض الآخر مزج هذه المواد مع 10% أو 20% مطاط بالحجم. كل الأعمدة كانت ملفوفة بنفس الشبكة الجيواسنتيتيكية الشبيهة بالجدار، وبنسبة طول إلى قطر متساوية، ثم حمِّلت من الأعلى حتى فشلت أو هبطت بشكل ملحوظ.

ما كشفته الاختبارات عن القوة والهبوط

لقياس الأداء، ركّز الباحثون على ثلاثة مؤشرات: أقصى إجهاد يمكن أن يتحمله كل عمود (سعة التحمل)، مقدار غوصه تحت تلك الحمولة (الهبوط)، ونسبة الإجهاد إلى الإزاحة التي تعبّر عن صلابة التشوّه وقابليته للقياس. وجدوا أن اختيار المادة كان أهم بكثير من حجم العمود. الأعمدة المملوءة في الغالب بحصى طبيعي، خصوصاً عند مزجها بكمية متواضعة من الخرسانة المعاد تدويرها، أظهرت أفضل مزيج من قوة عالية وهبوط منخفض. في بعض الحالات، تفوّقت الخلطات المعاد تدويرها قليلاً على الحصى النقي، بنحو زيادة تصل إلى حوالي 2% في سعة التحمل ونسبة إجهاد إلى إزاحة أعلى بوضوح، مما يعني أنها كانت قوية ومقاومة للحركة نسبياً.

البحث عن النقطة المثلى للمطاط والأسفلت

لعب مطاط الإطارات المفروم دوراً أكثر حساسية. عندما خُلط 10% فقط من المطاط مع الحصى أو الخرسانة المعاد تدويرها، غالباً ما حسّن الأداء بجعل العمود أكثر مرونة قليلاً دون فقدان كبير في القوة. نتج عن ذلك حركة أكثر سلاسة وتحكماً تحت الحمولة، وقد ترفع نسبة الإجهاد إلى الإزاحة بنحو 16%. لكن عندما ارتفعت نسبة المطاط إلى 20%، أصبحت الأعمدة عامة لينة جداً: انخفضت السعة وازداد الهبوط، خصوصاً في الخلطات المصنوعة أصلاً من مواد أكثر مرونة. الأعمدة المصنوعة بالكامل من الخرسانة المعاد تدويرها كانت عادة الأضعف وأكثرها هبوطاً، بينما أظهرت تلك المكوّنة أساساً من الأسفلت المستعاد أداءً متوسطاً فقط. خلطات الأسفلت-المطاط كانت الأقل ملاءمة حيث تكون المطاليب قوة عالية وهبوط منخفضان حاسمان، رغم أنها قد تناسب مواقع ذات أحمال أخف وأولوية مستدامة أعلى.

ما يعنيه هذا لأساسات بناء أكثر خضرة

لغير المتخصصين، الخلاصة واضحة: مع تصميم خلطة مدروس، يمكن بناء أجزاء من نظام دعم المبنى تحت الأرض من مواد كانت ستنتهي في مكب النفايات. أعمدة حجرية ملفوفة بشبكة ومملوءة بمزيج من الحصى وبعض الخرسانة المعاد تدويرها وكمية صغيرة من مطاط الإطارات يمكن أن تضاهي أو حتى تتفوّق قليلاً على أداء أعمدة الحصى التقليدية مع تقليل الحاجة إلى محاجر جديدة. لكن الإفراط في استخدام المطاط يجعل الأرض رخوة جداً. تبيّن الدراسة أن المواد المعاد تدويرها يمكن إدماجها بأمان في أنظمة تحسين التربة طالما يحترم المهندسون الحدود ويختبرون تصميماتهم. إذا أُنجز ذلك بشكل صحيح، يحول هذا حطام الأمس إلى دعم غدٍ لبنى تحتية أكثر أمناً واستدامة.

الاستشهاد: Hassanzadeh, M., Zad, A., Ramesht, M.H. et al. Performance of wall mesh encased stone columns using recycled rubber concrete and asphalt aggregates for sustainable geotechnics. Sci Rep 16, 6941 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-38535-2

الكلمات المفتاحية: أعمدة حجرية, المَجمَّعات المعاد تدويرها, مطاط إطارات النفايات, تحسين التربة, جيئوتكنيك مستدام