تعطل الخرسانة ولها بصمة كربونية ضخمة

بالعربي/نظرًا لبصمتها الكربونية الضخمة ، تحتل الخرسانة مركزًا للعديد من دراسات أبحاث المواد: كيفية جعل المنتجات أكثر ملاءمة للمناخ ، وكيف يمكن للصناعة أن تقلل انبعاثات ثاني أكسيد الكربون بحلول عام 2050 ، وكيفية استخدام كمية أقل من الخرسانة بشكل عام.

تمثل حسابات الخرسانة ما بين 6 ٪ و 10 ٪ من جميع انبعاثات ثاني أكسيد الكربون ، والآن فريق من العلماء الدوليين ، من النرويج وسويسرا ، وكذلك كندا والولايات المتحدة ، لديهم فكرة مختلفة حول كيفية تقليل الحاجة إلى الخرسانة في الجسور والمباني. إنهم يأملون أن يتمكنوا من البقاء لفترة أطول والبقاء في مكانهم.

ما يطلبونه هو طريقة أفضل وأكثر دقة لتقييم إجهاد وخطر تعطل الفولاذ الموجود داخل الخرسانة المستخدمة في بناء الجسور وغيرها من الهياكل. قد يؤدي توقع أضرار التآكل بشكل أفضل إلى تحسين السلامة ، ولكن هذا قد يعني أيضًا أن بعض الهياكل يمكن أن تظل في الخدمة لفترة أطول لأنها  لا  تحتاج حقًا إلى الاستبدال.

مثل الأشجار ، سيستمرون في عزل مدخلات الكربون الخاصة بهم مع تجنب أي كارثة. 

هذا هو السبب

التآكل الناجم عن الكلور هو السبب الأكثر شيوعًا للإخفاقات الهيكلية ، مثل انهيار جسر بيتسبرغ في يناير أو الخسارة الكارثية لأبراج شامبلين الجنوبية العام الماضي في ميامي. لذلك ، تعتمد جميع نماذج التنبؤ الحالية تقريبًا المستخدمة لتقييم الهياكل الخرسانية على هذا المفهوم.

يقول أولي أنجست Ueli Angst ، المتخصص في متانة المواد في ETH Zürich في سويسرا: “تآكل الفولاذ داخل الخرسانة هو ظاهرة معقدة”. “في البيئة شديدة القلوية للخرسانة بشكل عام ، حيث يمكن أن يكون الرقم الهيدروجيني أعلى من 13 ، يعتبر الفولاذ سلبًا ، بمعنى أنه مغطى بطبقة رقيقة من الأكاسيد الواقية ومعدل تآكله منخفض بشكل مهم.”

ومع ذلك ، فإن الخرسانة مسامية. عند تعرضها للأملاح ، مثل مياه البحر أو أملاح الطريق ، يمكن لأيونات الكلوريد أن تشق طريقها ببطء إلى الخرسانة ، لتصل في النهاية إلى الفولاذ. يوضح الباحثون أنه “في مرحلة ما ، سيتم تدمير الطبقة الواقية السلبية ويمكن أن يبدأ التآكل”. “اعتمادًا على ظروف التعرض الفعلية ، يمكن أن يحدث التآكل بمعدل أسرع أو أبطأ.”

طريقة جديدة لتقييم الخرسانة

ما يقترحه الباحثون في ورقتهم ، التي نُشرت مؤخرًا في مجلة  Applied Physics Review  ، هو نهج “الزمان والمكان” الذي يأخذ في الاعتبار بشكل أفضل السياق الفعلي للهيكل. ستوفر البيانات المحلية حول الرطوبة النسبية ودرجة الحرارة والأمطار أو رذاذ الماء ، المدمجة مع بيانات الكلوريد الحالية والقياسات الأخرى ، دقة أكبر.

قال مؤلفو الورقة البحثية: “بالنسبة للعديد من المناطق الجغرافية في العالم ، تتوفر بيانات أرصاد جوية عالية الجودة لوصف ظروف التعرض”. ويضيفون أنه “لربط بيانات التعرض العيانية هذه بالمناخ  المحلي في الموقع لمواقف  محددة” ، يجب أن يعتمدوا على “أحدث أنظمة المراقبة ، ربما تكون مدعومة بخوارزميات التعلم الآلي”.

يمكن لأنظمة الاستشعار الرقمية مراقبة الرطوبة والكلوريدات ودرجة الحموضة باستمرار أثناء وقوف الجسر. قال المؤلفون إن هذا من شأنه تحويل التركيز إلى الآليات والعوامل التي تتحكم في العمر الافتراضي الكامل للهيكل ، وتعزيز الاستخدام الحالي للتعلم الآلي.

سيغير أيضًا أبحاث المواد ، حتى في الوقت الذي ينذر فيه تغير المناخ بتحدي متسارع مع الرطوبة والتعرضات ذات الصلة التي تتطلب الابتعاد عن حدود التقييمات القائمة على الكلوريد.

يقول بركان إيسجور من جامعة ولاية أوريغون: “على الرغم من قدر كبير من البحث ، لم يتم العثور على عتبة واضحة للكلوريد ، والعوامل المؤثرة معقدة”. “لسوء الحظ ، لا يزال البحث السائد يبحث عن هذه العتبة ، والتي تمثل حاجزًا كبيرًا أمام تطوير نماذج موثوقة للتنبؤ بالتآكل.”

المصدر/ ecoportal.netالمترجم/barabic.com