تأثير مياه الصرف المعالجة على الخواص الميكانيكية ومتانة الخرسانة

لماذا تهم إعادة استخدام المياه في الخرسانة

مع نمو المدن وتصاعد ضغوط المناخ، أصبح الحصول على مياه نظيفة أصعب. وفي الوقت نفسه، يستخدم قطاع الخرسانة كميات هائلة من المياه العذبة للخَلط والمعالجة. تطرح هذه الدراسة سؤالًا عمليًا ذا عواقب كبيرة: هل يمكن لمياه الصرف المعالجة بأمان أن تحل محل مياه الشرب عند صنع الخرسانة، دون التضحية بالقوة أو بعمر افتراضي طويل؟ قد يساهم الجواب في تخفيف الضغط على إمدادات المياه العذبة مع الحفاظ على أمان المباني والبنية التحتية.

تحويل المياه المستخدمة إلى مورد للبناء

فحص الباحثون خرسانة صُنعت باستخدام ثلاثة أنواع من المياه: ماء الحنفية العادي وعينتان من مياه الصرف المعالجة مأخوذتان من محطتي معالجة مختلفتين في مصر. استوفت المياه الثلاثة حدود الجودة الشائعة، لكنها اختلفت في كمية الأملاح الذائبة والجسيمات الدقيقة ومكونات أخرى. خلط الفريق الخرسانة باستخدام كل نوع من المياه، ثم عالج القطع النهائية إما في ماء الحنفية أو في مياه الصرف المعالجة لمحاكاة ممارسات البناء الواقعية في المناطق التي تواجه ضغوطًا مائية.

كيف صمدت الخرسانة في اختبارات القوة

اختبر الفريق سهولة التعامل مع الخرسانة الطازجة ومدى قوتها مع مرور الزمن في الضغط والشد والصلابة. جعلت مياه الصرف المعالجة الخلطة الطازجة أقل قابلية للانسياب، ويرجع ذلك أساسًا إلى أن الجسيمات الدقيقة الزائدة في الماء خفضت فعليًا الماء الحر المتاح للتدفق. في المراحل المبكرة، أظهرت الخرسانة التي خُلِطت أو عولجت بمياه الصرف المعالجة قوة انضغاطية أقل من الخرسانة المصنوعة بماء الحنفية. ومع ذلك، تقلصت هذه الفروق مع تقدم العمر وأصبحت صغيرة بحلول 60 إلى 90 يومًا. إحدى عينات المياه المعالجة، التي احتوت على مواد مذابة أكثر، اقتربت حتى من قوة الخلطة الضابطة، ربما لأن تلك الجسيمات الدقيقة ساعدت في ملء الفراغات الدقيقة داخل الخرسانة المتصلبة.

ما وجده البحث عن المتانة على المدى الطويل

بعيدًا عن القوة الأساسية، تحقق الباحثون من سهولة دخول الماء وأيونات الكلوريد إلى الخرسانة، لأن هذا الانتقال يؤثر على التشقق والضرر على المدى الطويل. قاموا بقياس امتصاص الماء، وعمق اختراق الماء تحت ضغط، وتدفق أيونات الكلوريد عبر الخرسانة، وسرعة الشفط عبر الشعرات الدقيقة. في معظم هذه الاختبارات، كانت تأثيرات مياه الصرف المعالجة متواضعة، وقد أدت إحدى خلائط المياه المعالجة أداءً يقارب أداء خرسانة ماء الحنفية. دعمت التصويرات المجهرية هذه النتائج، موضحة أن الخرسانة الضابطة كانت ذات بنية داخلية أكثر كثافة، بينما أظهرت خلطة المياه المعالجة ذات الأداء الأفضل شبكة بلورية أكثر انتظامًا من الخلطة الأضعف.

الخطر الخفي على الفولاذ داخل الخرسانة

ما أثار القلق بشأنه مياه الصرف المعالجة كان حماية قضبان الفولاذ التي تعزز معظم الخرسانة الإنشائية. في اختبارات تسريع التآكل، فقد الفولاذ المدمج في خرسانة مصنوعة بمياه الصرف المعالجة كتلة أكبر بشكل ملحوظ من الفولاذ في الخلطة الضابطة. وكان ذلك صحيحًا رغم أن مستويات الكلوريد في مياه الصرف كانت ضمن الحدود المقبولة. يشير الباحثون إلى أن إجمالي المواد الصلبة الذائبة والموصلية الكهربائية الأعلى الناتجة عنها قد تكونان سببًا محتملاً، إذ قد تسهّلان بدء وانتشار التآكل حتى عندما تبدو مقاييس المتانة الأخرى مقبولة.

ماذا يعني هذا لممارسات البناء المستقبلية

للقارئ العام، الخلاصة هي أن مياه الصرف المعالجة بأمان يمكن أن تنتج خرسانة ذات قوة ومتَانة أساسية قريبة من الخرسانة المصنوعة بمياه الشرب، خصوصًا في الأعمار الأكبر. ومع ذلك، فإنها تميل أيضًا إلى زيادة مخاطر صدأ التسليح الفولاذي. تقترح الدراسة أن مياه الصرف المعالجة خيار واعد للخرسانة غير المسلحة، مثل بعض الكتل والأرصفة والعناصر غير الإنشائية. ومع التحكم الدقيق في جودة المياه ومزيد من البحث حول كيفية تأثير مكوناتها على التآكل، يمكن أن تصبح مياه الصرف المعالجة أداة هامة للحفاظ على المياه العذبة الثمينة في البناء.

الاستشهاد: Abdelazim, O., Abdel-Latif, I., Ismail, S. et al. Impact of treated wastewater on the mechanical properties and durability of concrete. Sci Rep 16, 15497 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-52561-0

الكلمات المفتاحية: مياه الصرف المعالجة, متانة الخرسانة, المياه المعاد تدويرها, تآكل الفولاذ, البناء المستدام