 |
| الخرسانة التحفيزية ذاتية التنظيف |
اعزائنا الكرام متابعي وزائري موقع عالم الهندسة Engineering World نقدم لكم مقال عن الخرسانة التحفيزية ذاتية التنظيف Photocatalytic Self-Cleaning Concrete وهي نوع من الخرسانة المعززة بمواد كيميائية محفزة تقوم بتفاعل مع المواد الضارة الموجودة في الهواء والماء مثل أكسيد النيتروجين والكبريت والجزيئات الصلبة وتحويلها إلى مواد غير ضارة وتعتمد هذه الخرسانة على تواجد طبقة رقيقة من المواد المحفزة على سطحها والتي تقوم بالتفاعل مع الضوء الشمسي والرطوبة في الهواء لتحفيز التفاعلات الكيميائية التي تنتج المواد الغير ضارة وتعد الخرسانة التحفيزية ذاتية التنظيف نوع من انواع الخرسانة الذكية الحديثة التي تستخدم في العديد من التطبيقات المختلفة مثل الجسور والمباني والأرصفة والطرقات والأنفاق والمرافق العامة والخاصة .
وتوفر هذه الخرسانة فوائد عديدة من بينها :
- تحسين جودة الهواء والماء : حيث تقوم الخرسانة التحفيزية ذاتية التنظيف بتحويل المواد الضارة الموجودة في الهواء والماء إلى مواد غير ضارة مما يحسن جودة الهواء والماء ويحمي البيئة.
- الحفاظ على النظافة : حيث تتميز الخرسانة التحفيزية ذاتية التنظيف بقدرتها على تنظيف نفسها بسهولة، وبالتالي يتم تقليل تكلفة الصيانة والتنظيف.
- الحد من التلوث الصوتي : حيث تعمل هذه الخرسانة على تقليل الضوضاء الناتجة عن حركة المركبات والأشخاص على الطرقات والأرصفة وبالتالي تساهم في تحسين جودة الحياة .
- التوفير في الطاقة : حيث تعمل الخرسانة التحفيزية ذاتية التنظيف على تحسين كفاءة استخدام الطاقة في المباني والمنشآت وتقليل استهلاك الطاقة اللازمة للتدفئة والتبريد .
- واجهات معمارية مميزة : حيث ان لها شكل جمالي فريد من حيث التصميم المعماري حيث انها تستخدم في مباني رائعة في جميع انحاء العالم مثل معرض ميلانو والمقر الرئيسي لشركة طيران اير فرانس .
تاريخ ونشأة الخرسانة التحفيزية ذاتية التنظيف Photocatalytic Self-Cleaning Concrete
تم تطوير تقنية الخرسانة التحفيزية ذاتية التنظيف في العقود الأخيرة ولا يوجد تاريخ محدد لاختراعها ولكن يمكن تتبع بعض الأحداث التي أسهمت في تطوير هذه التقنية ففي عام 1995 قام فريق من الباحثين في جامعة تكساس بتطوير مادة محفزة تسمى تيتانيوم دي أوكسيد (TiO2) والتي تم استخدامها كطلاء على الزجاج لتنظيفه تلقائياً بواسطة ضوء الشمس وقد أدى هذا الاكتشاف إلى تحفيز الباحثين لدراسة استخدام هذه المادة كمحفز ومادة اضافية لتطبيقات الخرسانة.
وفي عام 2002 قام باحثون في جامعة تكساس بتطبيق تقنية التحفيز الضوئي على الخرسانة وذلك باستخدام مادة TiO2 على سطح الخرسانة وقد أظهرت النتائج أن هذه التقنية تقلل من تراكم الأوساخ والرواسب على سطح الخرسانة وتحسن من جودة الهواء في المناطق المحيطة بالخرسانة.
وفي العام 2008 قام فريق من الباحثين في جامعة بريستول البريطانية بتحسين تقنية الخرسانة التحفيزية ذاتية التنظيف وذلك باستخدام مادة محفزة جديدة بعد تطويرها وتسمى نانو التيتانيوم NTiO2 وقد أظهرت النتائج أن هذه التقنية تعمل بشكل أفضل من التقنية السابقة حيث تحسن من جودة الهواء وتقلل من تراكم الأوساخ والرواسب على سطح الخرسانة.
ومنذ ذلك الحين تم تطوير الخرسانة التحفيزية ذاتية التنظيف بشكل مستمر وتم استخدامها في العديد من المشاريع المختلفة في جميع أنحاء العالم وتعمل العديد من الشركات والمؤسسات العلمية والأكاديمية على تحسين هذه التقنية وتطويرها لتلبية احتياجات السوق وتحسين البيئة.
مزايا وعيوب الخرسانة التحفيزية ذاتية التنظيف Photocatalytic Self-Cleaning Concrete
تتميز الخرسانة التحفيزية ذاتية التنظيف بالعديد من المزايا ولكنها تأتي مع بعض العيوب أيضًا وفيما يلي بعضًا من المزايا والعيوب للخرسانة التحفيزية ذاتية التنظيف :
- تحسين جودة الهواء والماء : حيث تعمل الخرسانة التحفيزية ذاتية التنظيف على تحويل المواد الضارة الموجودة في الهواء والماء إلى مواد غير ضارة مما يحسن جودة الهواء والماء ويحمي البيئة.
- الحفاظ على النظافة : حيث تتميز الخرسانة التحفيزية ذاتية التنظيف بقدرتها على تنظيف نفسها بسهولة وبالتالي يتم تقليل تكلفة الصيانة والتنظيف.
- الحد من التلوث الصوتي : حيث تعمل هذه الخرسانة على تقليل الضوضاء الناتجة عن حركة المركبات والأشخاص على الطرقات والأرصفة وبالتالي تساهم في تحسين جودة الحياة.
- التوفير في الطاقة : حيث تعمل الخرسانة التحفيزية ذاتية التنظيف على تحسين كفاءة استخدام الطاقة في المباني والمنشآت وتقليل استهلاك الطاقة اللازمة للتدفئة والتبريد.
- الاستقرار الكيميائي : تكون الخرسانة التحفيزية ذاتية التنظيف مستقرة كيميائياً وغير قابلة للتأكسد أو الانحلال الكيميائي.
- استخدامات معمارية مميزة : حيث ان لها شكل جمالي فريد من حيث التصميم المعماري .
- التكلفة : تزيد تكلفة الخرسانة التحفيزية ذاتية التنظيف عن تكلفة الخرسانة التقليدية نظرًا للتكنولوجيا المطلوبة لتصنيع هذا النوع من الخرسانة.
- الكفاءة المحدودة : تعمل الخرسانة التحفيزية ذاتية التنظيف بشكل أفضل في الظروف الجوية المشمسة والجافة وليست فعالة بنفس القدر في الظروف الرطبة أو الغائمة.
- المتانة المحدودة : تحتاج الخرسانة التحفيزية ذاتية التنظيف إلى صيانة دورية للحفاظ على كفاءتها وقد تتعرض للتلف بسبب التعرض لظروف الجو القاسية الطويلة الأمد .
- الأداء المحدود في بعض التطبيقات : تعمل الخرسانة التحفيزية ذاتية التنظيف بشكل أفضل في بعض التطبيقات والبيئات من غيرها ولا يمكن استخدامها في بعض التطبيقات الخاصة مثل الأسطح الرأسية.
يتم استخدام الخرسانة التحفيزية ذاتية التنظيف في العديد من التطبيقات المختلفة، وهناك العديد من المشاريع التي تم استخدام هذه الخرسانة فيها. وفيما يلي بعض التطبيقات والمشاريع التي يتم استخدام الخرسانة التحفيزية ذاتية التنظيف فيها :
- الطرق والأرصفة : يتم استخدام الخرسانة التحفيزية ذاتية التنظيف في بناء الطرق والأرصفة وذلك لتحسين جودة الهواء والماء وتقليل التلوث الصوتي.
- المباني العامة والخاصة : يتم استخدام الخرسانة التحفيزية ذاتية التنظيف في بناء المباني العامة والخاصة وذلك لتحسين جودة الهواء وتقليل استهلاك الطاقة وتحسين النظافة.
- التحول الحضري : يتم استخدام الخرسانة التحفيزية ذاتية التنظيف في مشاريع التحول الحضري وذلك لتحسين جودة الهواء وتحسين النظافة وتقليل التلوث الصوتي.
- المشاريع البيئية : يتم استخدام الخرسانة التحفيزية ذاتية التنظيف في المشاريع البيئية وذلك لتحسين جودة الهواء والماء وتقليل التلوث الصوتي والحفاظ على الحياة البرية.
- الجسور والأنفاق : يتم استخدام الخرسانة التحفيزية ذاتية التنظيف في بناء الجسور والأنفاق وذلك لتحسين جودة الهواء وتحسين النظافة وتقليل التلوث الصوتي.
- المدن الذكية : يتم استخدام الخرسانة التحفيزية ذاتية التنظيف في مشاريع المدن الذكية وذلك لتحسين جودة الهواء وتحسين النظافة وتقليل التلوث الصوتي وتحسين كفاءة استخدام الطاقة.
- المشاريع الصناعية : يتم استخدام الخرسانة التحفيزية ذاتية التنظيف في المشاريع الصناعية وذلك لتحسين جودة الهواء والماء وتحسين النظافة وتقليل التلوث الصوتي وتحسين كفاءة استخدام الطاقة.
على الرغم من أن الخرسانة التحفيزية ذاتية التنظيف ليست منتشرة بشكل واسع حتى الآن إلا أنها تستخدم في المزيد من المشاريع حول العالم كل عام ويتوقع أن تزيد استخداماتها في المستقبل .
- تحسين جودة الهواء : تعمل الخرسانة التحفيزية ذاتية التنظيف على تحويل الملوثات الجوية إلى مركبات غير ضارة عند التعرض للضوء الشمسي مما يساهم في تحسين جودة الهواء وتقليل التلوث الجوي.
- تحسين جودة الماء : تعمل الخرسانة التحفيزية ذاتية التنظيف على تحويل الملوثات الموجودة في المياه إلى مركبات غير ضارة، مما يحسن جودة المياه ويسهم في حماية النظام البيئي المائي.
- تقليل التلوث الصوتي : تعمل الخرسانة التحفيزية ذاتية التنظيف على تقليل الضوضاء الناتجة عن حركة المركبات والأشخاص على الطرقات والأرصفة وبالتالي تساهم في تحسين جودة الحياة.
- الحد من التلوث البصري: يتم استخدام الخرسانة التحفيزية ذاتية التنظيف في تصميم المباني والمنشآت الحضرية بطريقة تحسن من جودة المحيط الحضري وتقليل التلوث البصري.
- الحفاظ على الحياة البرية : تساهم الخرسانة التحفيزية ذاتية التنظيف في الحفاظ على الحياة البرية حيث تقلل من التلوث البيئي الناتج عن استخدام الخرسانة التقليدية وتحسن من جودة البيئة المحيطة بالمنشآت الحضرية.
- تحسين الصحة العامة : تعمل الخرسانة التحفيزية ذاتية التنظيف على تقليل التلوث الجوي والمائي والصوتي مما يساهم في تحسين صحة المواطنين والعاملين في المنشآت الحضرية.
- الاستقرار الكيميائي : تكون الخرسانة التحفيزية ذاتية التنظيف مستقرة كيميائياً وغير قابلة للتأكسد أو الانحلال الكيميائي.
الخواص الميكانيكية للخرسانة التحفيزية ذاتية التنظيف Photocatalytic Self-Cleaning Concrete
- المتانة : تتميز الخرسانة التحفيزية ذاتية التنظيف بمقاومة عالية للتآكل والتحمل الحراري والانحناء مما يجعلها ملائمة للاستخدام في الظروف الصعبة والمتغيرة.
- القوة الضاغطة : تتميز الخرسانة التحفيزية ذاتية التنظيف بقوة ضاغطة عالية مما يجعلها قوية ومتينة وقادرة على تحمل الضغوط العالية .
- القوة الشدية: تتميز الخرسانة التحفيزية ذاتية التنظيف بقوة شدية مرتفعة مما يجعلها قادرة على تحمل الضغوط القوية عند الانحناء والتواء.
- الاستطالة : تتميز الخرسانة التحفيزية ذاتية التنظيف بالاستطالة المنخفضة، مما يجعلها قوية ومتينة وقادرة على تحمل التحميل الثقيل.
- الكثافة : تتميز الخرسانة التحفيزية ذاتية التنظيف بالكثافة العالية، مما يجعلها مقاومة للتسرب والتآكل والتأثيرات البيئية.
- الانكماش : تتميز الخرسانة التحفيزية ذاتية التنظيف بالانكماش المنخفض، مما يجعلها قادرة على تحمل الضغوط الناتجة عن التغيرات في درجات الحرارة والرطوبة.
يجب تحديد الخواص الميكانيكية المطلوبة وتحقيقها بواسطة الخليط الصحيح للمكونات والتصميم الهندسي الصحيح للمنشأة المراد استخدام هذا النوع من الخرسانة فيها.
- الإسمنت: يتم استخدام الإسمنت البورتلاندي كمادة رابطة في الخرسانة التحفيزية ذاتية التنظيف.
- الرمل والركام : يتم استخدام الرمل والركام كمواد ملء في الخليط الخرساني ويجب أن تكون حبيباتهما متجانسة وخالية من الشوائب.
- المحفزات الكاتاليتية : تعتبر الحفازات الكاتاليتية أهم المكونات الأساسية في الخرسانة التحفيزية ذاتية التنظيف حيث تعمل على تفعيل عملية التحفيز الكيميائية في الخرسانة من خلال اضافة مادة أكسيد التيتانيوم وأكسيد الحديد وأكسيد الزنك الي الخرسانة .
- الأكسدة الفعالة : تعمل الأكسدة الفعالة على تحويل الملوثات الجوية والمائية إلى مركبات غير ضارة، وتتمثل هذه المواد في ثاني أكسيد التيتانيوم وأكسدة الحديد وأكسدة الزنك.
- الماء: يتم استخدام الماء كمادة خلط في الخليط الخرساني، ويجب أن يكون نظيفًا وخاليًا من الشوائب.
المواصفات العامة للخرسانة التحفيزية ذاتية التنظيف Photocatalytic Self-Cleaning Concrete
- قدرة التنظيف الذاتي : تتميز الخرسانة التحفيزية ذاتية التنظيف بالقدرة على إزالة الملوثات الجوية والمائية عند تعرضها للضوء الشمسي أو الإضاءة الصناعية، وذلك بفضل وجود الحفازات الكاتاليتية في تركيبتها.
- المتانة : يجب أن تكون الخرسانة التحفيزية ذاتية التنظيف متينة ومقاومة للتآكل والتحمل الحراري والانحناء، وذلك لضمان استخدامها في الظروف الصعبة والمتغيرة.
- الاستقرار الكيميائي : يجب أن تكون الخرسانة التحفيزية ذاتية التنظيف مستقرة كيميائياً وغير قابلة للتأكسد أو الانحلال الكيميائي.
- القدرة على التحمل الحراري : يجب أن تكون الخرسانة التحفيزية ذاتية التنظيف قادرة على تحمل درجات حرارة عالية وتغيرات درجات الحرارة الشديدة دون تأثير سلبي على خواصها الميكانيكية.
- الاستخدام الأمن : يجب أن تكون الخرسانة التحفيزية ذاتية التنظيف آمنة للاستخدام ولا تشكل أي خطر على البيئة أو الصحة العامة.
- الجودة : يجب أن تتمتع الخرسانة التحفيزية ذاتية التنظيف بجودة عالية وتتوافق مع المعايير الدولية المعتمدة.
يجب على المصنعين والمهندسين المختصين في الخرسانة التحفيزية ذاتية التنظيف الالتزام بالمواصفات والمعايير العالمية المعتمدة وإجراء الاختبارات والتحاليل المخبرية اللازمة لضمان جودة الخرسانة وفعاليتها في تحسين جودة الهواء والماء والحفاظ على البيئة.
المعايير الدولية المعتمدة للخرسانة التحفيزية ذاتية التنظيف Photocatalytic Self-Cleaning Concrete
- المواصفة الأوروبية EN 206 : تحدد هذه المواصفة متطلبات الخرسانة المختلفة، بما في ذلك الخرسانة التحفيزية ذاتية التنظيف.
- المواصفة الأمريكية ASTM C1602 / C1602M - 18 : تنظم هذه المواصفة الخواص المطلوبة للخرسانة التحفيزية ذاتية التنظيف.
- المواصفة الصينية GB / T 50315-2010 : تنظم هذه المواصفة استخدام وتصنيع الخرسانة التحفيزية ذاتية التنظيف في الصين.
- المواصفة اليابانية JIS A 6209 : تنظم هذه المواصفة متطلبات الخرسانة التحفيزية ذاتية التنظيف في اليابان.
- المواصفة الكورية KS M 2464 : تنظم هذه المواصفة استخدام وتصنيع الخرسانة التحفيزية ذاتية التنظيف في كوريا الجنوبية.
- المواصفة الاسترالية AS 5377 : تنظم هذه المواصفة متطلبات الخرسانة التحفيزية ذاتية التنظيف في أستراليا.
- المواصفة الكندية CSA A23.4 / A23.4M : تنظم هذه المواصفة متطلبات الخرسانة التحفيزية ذاتية التنظيف في كندا.
- Al-Tabbaa, A., & Smart, N. (2012). Self-cleaning concrete: a new approach. Proceedings of the Institution of Civil Engineers-Construction Materials, 165(2), 57-67.
- Aguilera, J., Peña, P., & Hidalgo, J. (2016). Self-cleaning cementitious materials: A review. Journal of Cleaner Production, 117, 50-67.
- Tay, J. H., Liu, Y., & Liu, S. (2014). Self-cleaning concrete: A review. Journal of Industrial and Engineering Chemistry, 20(1), 10-23.
- Koutsospyros, A., Braida, W., & Christodoulatos, C. (2013). Self-cleaning concretes: Advancements in cement-based materials technology. Cement and Concrete Composites, 37, 41-49.
- Wu, Z., Ma, X., & Zhang, Y. (2015). Applications of photocatalytic technology in self-cleaning concrete. Journal of Wuhan University of Technology-Mater. Sci. Ed, 30(6), 1226-1232.
- Wang, D., Chen, T., & Li, J. (2017). Preparation and properties of self-cleaning concrete with TiO2 photocatalyst. Construction and Building Materials, 132, 597-604.
- Silva, R. V., de Brito, J., & Dhir, R. K. (2019). Self-cleaning concrete: An overview of recent developments. Construction and Building Materials, 215, 54-69.
- Zhang, Y., Li, H., & Xu, Y. (2020). Self-cleaning concrete with photocatalytic properties: A comprehensive review. Journal of Cleaner Production, 261, 121231.
- Lin, C. K., Chen, S. F., & Chiu, C. Y. (2021). Preparation and Properties of Self-Cleaning and Antibacterial Concrete Incorporating TiO2. Sustainability, 13(5), 2716.
- Soltani, R., Salim, M. R., & Hamid, R. (2021). A review on self-cleaning concrete: From concept to the current state of the art. Journal of Cleaner Production, 309, 127371.
 |
| New jubilee church |
- مبني كنيسة اليوبيل الجديد في روما - ايطاليا والذي من المتوقع أن يظل نظيفا كما هو بمظهره الجمالي لسنوات عديدة قادمة.
 |
| Sidewalks in Japan |
- استخدام الخرسانة التحفيزية ذاتية التنظيف في اليابان في الارصفة وممرات المشاه للحفاظ على النظافة والشكل الجمالي وتقليل تأثير تلوث الهواء .
 |
| Air France company head office |
- مبني المكتب الرئيسي لشركة الخطوط الجوية الفرنسية في فرنسا .
 |
| The Milan Expo |
- مبني معرض ميلان بإيطاليا .
كلمات دلالية [ ما هي الخرسانة التحفيزية ذاتية التنظيف؟,مزايا الخرسانة التحفيزية ذاتية التنظيف:,خصائص الخرسانة التحفيزية ذاتية التنظيف:,تطبيقات الخرسانة التحفيزية ذاتية التنظيف:,كيف تم اختراع الخرسانة التحفيزية ذاتية التنظيف؟,طريقة عمل الخرسانة التحفيزية الذاتية التنظيف:,خرسانة التنظيف الذاتي,الأسمنت ذاتية التنظيف,ما هي الخرسانة التحفيزية ذاتية التنظيف؟طريقة وخطوات وكيف تم عمل الخرسانة التحفيزية الذاتية التنظيف؟,المادة الحفازة ذات اللون الأبيض ]
يمكنك متابعتنا الان علي جوجل نيوز
