تأثير مياه الغسيل المعالجة من محطات الخرسانة الجاهزة على خواص ومتانة الخرسانة

لماذا تعني حاجة الخرسانة للماء

كل مبنى أو جسر أو طريق جديد يحمل تكلفة غير مرئية: كميات هائلة من مياه الشرب النظيفة. وحدها صناعة الخرسانة تستهلك ما يُقدَّر بنحو 16% من المياه العذبة في العالم، بينما تعاني مناطق كثيرة من صعوبة تأمين مياه آمنة للناس والزراعة. تستكشف هذه الدراسة فكرة بسيطة لكنها فعالة — هل يمكن تنظيف المياه الملوثة الناتجة عن غسل شاحنات الخرسانة وإعادة استخدامها في خلط الخرسانة الجديدة — مما يقلل النفايات ويوفر المياه العذبة وفي الوقت نفسه يحافظ على سلامة ومتانة المنشآت؟

تحويل مياه الصرف إلى مورد

في محطات الخرسانة الجاهزة، يجب غسل الشاحنات والمازجات بعد كل دفعة، مما يولد «مياه غسيل» معalkalineعالية القلوية ومعتمة مملوءة بجسيمات الأسمنت والرمل. يعتبر التخلص من هذه المياه مكلفًا وقد يضر بالتربة والأنهار إذا تم تصريفها ببساطة. جمع الباحثون هذه المياه من محطة في مصر ومرروها أولاً عبر منخل دقيق لإزالة المواد الصلبة الخشنة. بعد هذا المعالجة الأساسية، تحولت المياه من اللون البني الداكن إلى أصفر شاحب، مما دل على انخفاض كبير في الجسيمات المعلقة. أظهرت الاختبارات الكيميائية أنه بالرغم من ارتفاع قلوية الماء، فقد استوفت المياه المعالجة حدود السلامة الرئيسية المحددة بواسطة المعايير الدولية لاستخدامها كمياه خلط في الخرسانة.

كيف أُجريت التجارب

لمعرفة أداء هذه المياه المعالجة عمليًا، صمم الفريق خمسة خلطات خرسانية. استخدمت إحداها مياه الشرب العادية فقط، بينما استبدلت الخلطات الأخرى 25% أو 50% أو 75% أو 100% من تلك المياه بمياه الغسيل المعالجة. احتوت جميع الخلطات على نفس الكمية من الأسمنت والرمل والحصى، ولم تضاف أي مواد كيميائية إضافية خارج ما كان مذابًا بالفعل في مياه الغسيل. ثم قاس الباحثون سهولة تشغيل الخرسانة وهي طازجة (باستخدام اختبار الهبوط المعروف)، وقاسوا قوتها بعد التصلب بفحص كل من مقاومة الضغط (مقدار التحمل للضغط) ومقاومة الشد الانفصالي (كيفية سلوكها تحت قوى الشد أو التشقق). كما أجروا اختبار المقاومة الكهربائية، الذي يمرر تيارًا صغيرًا عبر الخرسانة لقياس مدى سهولة تحرك العوامل المسببة للتآكل بداخلها — وهو مؤشر سريع لمتانة على المدى الطويل وخطر تآكل الحديد.

مقايضة بين القوة والمتانة

كشفت الاختبارات عن نمط واضح. بمجرد إدخال مياه الغسيل، أصبحت الخرسانة الطازجة أقل قابلية للجريان: انخفض الهبوط بنحو النصف مقارنة بالخلطة المصنوعة بمياه الشرب فقط. يرتبط هذا التراجع في سهولة الصب بالعديد من الجسيمات الدقيقة في مياه الغسيل، التي تمتص الماء الحر وتجعل الخلطة أكثر صلابة. من ناحية القوة، آدت مستويات الاستبدال المعتدلة أداءً جيدًا على نحو مفاجئ. عند 7 أيام، أظهرت الخلطات التي احتوت 25% و50% من مياه الغسيل انخفاضًا أقل من 10% في مقاومة الضغط، وهو ما يقع ضمن الحدود المسموح بها في قوانين البناء المصرية. عند 28 يومًا، كانت خلطة 50% قوية أساسًا مثل الخلطة المرجعية، بينما أظهرت مستويات الاستبدال 25% و75% و100% فقدانًا في القوة يصل إلى نحو 18%. تبع سلوك الشد نفس الاتجاه: حتى استبدال 50%، قاومت الخرسانة التشقق تقريبًا مثل الخلطة المرجعية، لكن عند 75% و100% انخفضت مقاومة الشد بحوالي الخُمس.

مكسب غير متوقع في الحماية الطويلة الأمد

بينما انخفضت القوة قليلًا عند مستويات الاستبدال الأعلى، تحسنت مؤشرات المتانة فعليًا. ارتفعت المقاومة الكهربائية كلما زادت نسبة مياه الغسيل المعالجة — بنحو 44% عند استبدال 25%، و60% عند 50%، وحتى ستة أضعاف عند الاستبدال الكلي. تعني المقاومة الأعلى أنه يصعب على الأيونات مثل الكلوريدات التحرك داخل الخرسانة، مما يبطئ عادة تآكل الحديد. يعزو الباحثون ذلك إلى تأثير «الممتلئ الدقيق»: الجسيمات فائقة الدقة من مياه الغسيل تساعد في سد المسام الصغيرة وتجعل المسارات الداخلية أكثر التعرج، مما يعيق حركة الماء والأملاح. في الوقت نفسه، بقيت المياه المعالجة قلوية وبمحتوى منخفض من الكلوريدات والكبريتات، مما يخلق بيئة كيميائية تساعد في الحفاظ على حالات الحماية للحديد المسلح.

ماذا يعني هذا للبناء المستقبلي

لمساعدة المهندسين على تطبيق هذه النتائج، طور الفريق معادلات رياضية بسيطة تتنبأ بمدى انخفاض مقاومة الضغط لمستوى استبدال معين لمياه الغسيل. داخل النطاق المختبر، طابقت هذه المعادلات النتائج التجريبية عن قرب. عموماً، تستنتج الدراسة أن استبدال ما يصل إلى نصف مياه الخلط بمياه غسيل معالجة يمكن أن يتم بأمان في محطات الخرسانة الجاهزة دون فقدان جوهري في الأداء الإنشائي، بينما يحسن في الواقع مقاومة التآكل. مع خطوات معالجة مباشرة مثل الترسيب والغربلة الدقيقة، يمكن للمحطات تقليل استهلاكها من المياه العذبة، وخفض التصريفات الملوثة، ودعم أهداف الاستدامة العالمية — كل ذلك دون تغييرات كبيرة على طرق إنتاج الخرسانة الحالية.

الاستشهاد: Shamseldein, A., Amr, M. & Attia, F. Impact of treated wash water from ready mix concrete plants on concrete properties and durability. Sci Rep 16, 8493 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-39590-5

الكلمات المفتاحية: الخرسانة المستدامة, مياه غسيل معاد تدويرها, محطات الخرسانة الجاهزة, متانة الخرسانة, الحفاظ على المياه