تقييم الأداء والبيئة للخرسانة المصنوعة بمياه صناعية معالجة

لماذا تحويل مياه الصرف إلى مياه للإنشاء مهم

الخرسانة حاضرة في كل مكان بالحياة الحديثة، من المنازل والجسور إلى المدارس والمستشفيات. لكن إنتاج كل تلك الخرسانة يستهلك كميات هائلة من مياه الشرب النظيفة في وقت تُعاني فيه مناطق كثيرة بالفعل من نقص المياه. تبحث هذه الدراسة في فكرة بسيطة ذات أثر كبير: هل يمكن لمياه الصرف الصناعي المعالجة بعناية أن تحلّ محل المياه العذبة في صنع الخرسانة والملاط بأمان، من دون إضعاف المباني أو الإضرار بالبيئة؟

من مصارف المصانع إلى مواقع البناء

عمل الباحثون مع نوعين حقيقيين من المياه الصناعية المعالجة، أحدهما من مصنع نسيج والآخر من مصنع لمعالجة الأغذية. كما حضّروا ماءً مخبرياً يحتوي فقط كميات معروفة من النحاس والزنك لدراسة أثر المعادن الثقيلة بمفردها. أولاً، قاسوا خصائص الماء الأساسية، بما في ذلك الأملاح والمادة العضوية ومحتوى المعادن، وقارنوا النتائج بالحدود الوطنية والدولية لمياه خلط الخرسانة. كانت معظم القيم ضمن النطاقات المسموح بها، رغم أن المياه الصناعية احتوت على مادة عضوية أكثر من مياه الشرب.

كيف أدت الخرسانة نفسها

بعد ذلك خلط الفريق ثلاث مجموعات من الخرسانة: إحداها بمياه الشرب العادية واثنتان بمياه المصانع المعالجة. اختبروا سهولة التعامل مع الخرسانة الطازجة ومدى قسوتها على مدى أيام وأشهر. ظلت قابلية التشغيل متقاربة تقريباً. انخفضت مقاومة الانضغاط، التي تعكس مقدار القوة الضاغطة التي تتحملها المادة، بأقل من 10 بالمئة عند استخدام المياه المعالجة. وسقوط مقاومات الشد الانشطارية والانحنائية، المرتبطة بالتشقق والانحناء، كان أقل من 5 بالمئة. هذه الخسائر الطفيفة ظلت ضمن حدود الأكواد ولن تغير عادةً طريقة تصميم الهيكل.

ما الذي يحدث داخل المسام

تعتمد متانة الخرسانة بشكل كبير على كيفية تحرك الماء والمواد المذابة عبر مسامها الدقيقة. في هذه الدراسة، امتصت الخرسانة المصنوعة بمياه الصرف المعالجة ماءً أقل عبر الفعل الشعيري، ويعزى ذلك على الأرجح إلى أن المركبات العضوية سدت جزئياً بعض أدق المسام. في الوقت نفسه، أظهرت اختبارات اختراق الكلوريد السريعة مرور شحنة كهربائية أعلى قليلاً عبر العينات المصنوعة بمياه نسيج، ما يشير إلى حركة أيونات أكثر في محلول المسام. أكدت قياسات حيود الأشعة السينية تغيّرات متواضعة في نواتج تبلور هيدرارة الأسمنت، متسقة مع تأخيرات خفيفة ناتجة عن الشوائب.

التحقق من السلامة للبشر والبيئة

لمعرفة ما إذا كانت المعادن الضارة قد تنتقل مع مرور الوقت، صنع الباحثون معاجين أسمنتية وملاطات باستخدام محاليل نحاس وزنك تركيبية. قاسوا أزمنة الشك والتصلب والقوة، ثم أجروا اختبارات ترشّح مسرّعة بوضع العينات في الماء بينما تُتبع المعادن المُطلقة على مدى عدة أيام. عندما بقيت مستويات المعادن الثقيلة عند أو أقل من 0.5 غرام لكل لتر، فقدت الملاط أقل من 10 بالمئة من قوته وظلت أزمنة الشك ضمن حدود الأكواد. فوق ذلك العتبة، انخفضت القوة أكثر ووقعت تأخيرات في الشك غير مقبولة. ومع ذلك، أظهرت اختبارات الترشيح أن أكثر من 94 بالمئة من الزنك ظلّ محبوساً داخل مصفوفة الأسمنت، مع دخول جزء بسيط فقط إلى الماء المحيط.

ما معنى هذا لمياه البناء في المستقبل

بعبارات يومية، تُظهر هذه الدراسة أن المياه الصناعية المعالجة جيداً يمكن أن تحلّ محل مياه الشرب في العديد من خلائط الخرسانة والملاط بتأثيرات طفيفة فقط على القوة وسلوك التشقق، مع احتجاز المعادن الثقيلة في الغالب داخل المادة المتصلدة. طالما تُختبر المياه بانتظام وتحافظ مستويات المعادن تحت حدود واضحة، فإن استخدامها في الخرسانة الإنشائية أمر معقول تقنياً وآمن بيئياً. يمكن لهذا النهج أن يساعد مشاريع البناء على توفير آلاف اللترات من المياه العذبة الثمينة، مقللاً الضغط على الإمدادات النادرة مع الحفاظ على بنى تحتية متينة وموثوقة.

الاستشهاد: Mohsen, S., Shamseldein, A., hany Wadie, E. et al. Performance and environmental assessment of concrete made with treated industrial wastewater. Sci Rep 16, 15062 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-50807-5

الكلمات المفتاحية: مياه صناعية معالجة, متانة الخرسانة, ترشّح المعادن الثقيلة, إنشاءات مستدامة, إعادة استخدام المياه