استخدام قـــــش الأرز لإنتاج خرسانة ذات مواصفات خاصة ,, ثورة في عالم الأنشاءات الخرسانيه

استخدام قـــــش الأرز

لإنتاج خرسانة ذات مواصفات خاصة

(مفاعل توربد)

تكنولوجيا جديدة لإنتاج مادة بوزولانية من رماد قش الأرز لصناعة خرسانة قوية

استخدام قـــــش الأرز لإنتاج خرسانة ذات مواصفات خاصة ,, ثورة في عالم الأنشاءات الخرسانيه 1677472370%20%281%29

تأليف....

أحمد عادل أحمد عشره

كلية الهندسة - جامعة الأسكندرية

الفرقة الثالثـة - قسم الهندسة المدنية

مقدمة

يعتبر هذا المقال هو أول مقال باللغة العربية منشور على شبكة الانترنت وهو ملخص للبحث الذى قدمته بنفس العنوان للـ أ.د/ أشرف رجب - أ.د/ حافظ اليمانى أساتذة مادة (مواد هندسية متقدمة) الفرقة الثالثة مدنى - كلية الهندسة جامعة الأسكندرية 2009.

وحصل البحث على المركز الأول فى المرحلة التمهيدية لأسبوع شباب الجامعات ومثل جامعة الأسكندرية فى المسابقة وحصل على المركز الثالث فى مسابقة الأبحاث العلمية لنوادى علوم جامعات مصر 2009.

واعتمد البحث المذكور على دراسة قدمها العلماء نهدى و دوكيتى و الدماطى من جامعة اونتاريو الغربية بكندا والتى أكدوا فيها ان حرق قش الارز المصرى باستخدام تقنية جديدة للسيطرة على مواصفات الاحتراق ينتج مادة عالية القيمة من حيث الخواص التى تضيفها الخرسانة وذلك باستخدام مفاعل توربد (1) .

ويقدم هذا البحث طريقة علمية للتخلص من الآثار البيئية السلبية التى يسببها الحرق العشوائى لقش الارز حيث يتم حرق كميات مهولة من قش الارز دون رقيب ويقوم الفلاح المصرى بالتخلص من القش نظرا لانه يشكل عبئا عليه وليس له عائدا ماديا حيث لا يوجد طلب على خام قش الارز ، فهذا المشروع يمكن ان يحقق عائدا يجعل الفلاح يفكر كثيرا قبل حرق مخلفات انتاجه من الارز .

وفى هذا المجال قدمت عدة ابحاث ودراسات جميعها تؤكد ان استخدام قش الارز اذا تمت السيطرة على احتراقة وتمت عملية الاحتراق بمواصفات معينة تنتج عنه مادة السيليكا النشطة والتى تعتبر اساسا للمادة البوزولانية ، بينما يناقش هذا البحث التكنولوجيا الجديدة والتى تعتمد على مفاعل توربد فى عملية الانتاج ويقدم البحث المواصفات الفنية المطلوبة فى الحريق باستخدام مفاعل توربد - التكنولوجيا الجديدة .

استخدام قـــــش الأرز لإنتاج خرسانة ذات مواصفات خاصة ,, ثورة في عالم الأنشاءات الخرسانيه Pilot-plant-overview

مفاعل توربد - التكنولوجيا الجديدة

ومن جانب الدولة والجهات العلمية ومن منطلق الحرص على توفير المواد التكميلية لصناعة البناء والتشييد المحلية وكذلك تطوير مجال انتاج الخرسانة فى مصر فإن هذا المقال يقدم فرصة عظيمة للدخول فى سباق الخرسانة ذات المواصفات الخاصة والتى يتطلبها سوق العمل الان حيث اصبحت المنشآت فى منطقة الشرق الاوسط ذات مواصفات فنية عالية تتطلب خرسانة ذات مواصفات خاصة كالتى تصنع فى الدول الاسكندنافية واليابان والولايات المتحدة الامريكية وهى الدول التى تحتكر مجال تطوير الخرسانة .

وفى الوقت الحالى فإن العديد من الشركات العالمية ومنها العاملة الان بمنطقة الشرق الاوسط تعانى عجزا فى الكوادر الهندسية ليس فى مواقع العمل فى الشرق الاوسط فقط ولكن ايضا فى بلدانها الاصلية ويقدر العجز الاوروبى والامريكى والكندى للكفاءات حتى عام 2020 بحوالى 20 مليون وظيفة فى مختلف المجالات .

لذلك اعتمدت كلية الهندسة - جامعة الاسكندرية مشروعا للتطوير الشامل على اساس حاجة السوق وايضا بمشاركة الجامعات والمراكز البحثية الاوروبية والتى تعتمد ميزانية للبحث العلمى للاعوام من 2007 الى 2013 حوالى 54 بليون يورو لدول الاتحاد الاوروبى وبمشاركة دول حوض البحر المتوسط , وهو مشروع The framework programs "FB7" لذلك فان استخدام التكنولوجيات الحديثة فى مجال التشييد فى مصر سوف يسمح بتطور كبير فى شكل العلاقة البحثية بين مصر واوروبا من وضع الاستقبال احادى الاتجاه الى وضع تبادل الابحاث كما يخطط مسئول مشروع التطوير بكلية الهندسة "أ.د/ عصام الكردى" - عميد كلية الهندسة جامعة الاسكندرية (16).

ويقدم هذا البحث افضل تكنولوجيا فى هذا المجال والتى اعتمدت على اساس استخدام قش الارز المصرى خاصة كمادة خام ، وباستخدام مفاعلات جديدة مجهزة (افران) توفر كفاءة الاحتراق لقش الأرز بالمواصفات المطلوبة فى وقت أقل وفى وجود تيار هواء شديد من زاوية ثابتة في سرعات فائقة وتحت درجة حرارة مدروسة .

تمت الدراسات على رماد قش الأرز المنتجة باستخدام التكنولوجيا الجديدة وشملت الاختبارات الاتية:

التشغيلية ، تحليل الأكسيد ، حيود الأشعة السينية ، ومحتوى الكربون ، كمية المياه اللازمة للخرسانة ، تاثير العنصر البوزولاني النشط على الخرسانة ، مساحة سطح الرماد بالنسبة للوزن وبالإضافة إلى ذلك ، تضمنت مقارنة بين نسب السيليكا فيوم (SF) او قش الارز المصري EG-RHA فى الخرسانة وتمت مقارنة رماد قش الارز المصرى المصنع عند درجات حرارة مختلفة واضافة ملدنات عالية الاداء وتم حساب نسبة الهواء المحبوس بالخلطة الخرسانية ومقاومتها لقوة الضغط فى مختلف الأعمار ومقاومة الخلطة لاملاح الكلوريد وعمليات ذوبان الجليد.

تشير النتائج التى يناقشها هذا البحث ان تلك العينات التى تحتوى على رماد قش الارز المصرى تستطيع تحمل قوة ضغط اكبر من تلك التي حققتها خرسانة تحتوى على نسب مماثلة من السيليكا فيوم , كما حققت مقاومة ضد تآكل سطح القطاع الخرسانى باستخدام رماد قش الارز المصرى أفضل من الخرسانة التى تتضمن نسب مماثلة من السيليكا فيوم.

1. إنتاج قش الأرز فى مصر

يتركز إنتاج الأرز في مصر بمنطقة دلتا النيل حيث يتم انتاج ما يقرب من 8 مليون طن من الأرز سنويا ، مما يؤدي إلى توليد كميات كبيرة من قش الأرز وغالبا يكون حرق قش الارز هو ابسط وارخص الطرق للتخلص من تلك المخلفات.

استخدام قـــــش الأرز لإنتاج خرسانة ذات مواصفات خاصة ,, ثورة في عالم الأنشاءات الخرسانيه Roka2

حرق قش الأرز بدون ضوابط

ويسبب حرق هذه المخلفات بدون رقابة سحابة سوداء موسمية تكون ضخمة للغاية وتغطى سماء القاهرة وتزيد نسب التلوث فى الجو بالقاهرة والمدن المجاورة ، الامر الذي أصبح يشكل خطرا وداعى للقلق بالنسبة للمواطنين والسلطات وباستخدام التكنولوجيا الجديدة التي تسيطر علي حرق قش الارز في محاولة لتحويل قش الأرز المصري الى بوزولانية عالية اى كمادة محسنة لخواص الخرسانة وذلك لانشاء مبانى ذات مواصفات خاصة تستطيع تحمل أحمال أكبر وبحيث يزداد العمر الافتراضى لهذه المنشأت مما يعطى توفير اقتصادى كبير على المدى البعيد ويعطى بعد تكنولوجي لمجال الانشاءات فى مصر.

استخدام قـــــش الأرز لإنتاج خرسانة ذات مواصفات خاصة ,, ثورة في عالم الأنشاءات الخرسانيه Cairo

استخدام قـــــش الأرز لإنتاج خرسانة ذات مواصفات خاصة ,, ثورة في عالم الأنشاءات الخرسانيه Cairo2

السحابة السوداء تغطى سماء القاهرة

2. حرق قش الارز فى المفاعلات

بدأت محاولات انتاج مواد بوزولانية من رماد قش الأرز في عام 1973 وذلك بواسطة الباحث "مهتا" (2,3) واعتمادا على نتائجه اكمل الباحث "بييت" (4) العمل عن طريق فرن الاحتراق ذو قاعدة التسخين للسيطرة على درجات الحرارة ودراسة الوقت المطلوب ليصبح الرماد البوزولانى ذو التكوين المطلوب ومنذ ذلك الحين ، بذلت العديد من محاولات الإنتاج واستخدام البوزولانية في عدة بلدان منها " الصين ، واليابان ، والهند ، غانا ، ماليزيا ، السنغال ، تايوان ، و المملكة المتحدة " .

نتائج احتراق قش الأرز باستخدام الاسلوب التقليدى

تعتمد خواص السيليكا التى حصلنا عليها بعد احتراق رماد قش الارز على درجة الحرارة ومدة الاحتراق.
كان الباحث "مهتا" (8) قد اقترح ان حريق قش الارز ينتج السيليكا فى درجة حرارة أقل من 500 درجة مئوية للاحتراق بموجب شروط مؤكسدة و فى فترات احتراق طويلة .
ومع ذلك يرى الباحث "يووه" (9) انه يمكن أن يظل رماد قش الارز في شكل غير متبلور ولا تنتج السيليكا حتى فى الاحتراق في درجات حرارة تصل إلى 900 درجة مئوية إذا احترق لوقت أقل من 1 ساعة .
وباستخدام حيود الأشعة السينية ، لاحظ الباحث "شبرا" (10) أن درجات حرارة حرق قد تصل الى 700 درجة مئوية ، بالرغم إن السيليكا لا تزال في شكل غير متبلور.

درس الباحثين "ووانج و ووا" (5) الأثر الناتج من التاثير بدرجات حرارة مختلفة على التكوين الكيميائي لرماد قش الأرز وكانت التجارب على قش الارز التايوانى حيث حدث تبلور عند درجة حرارة فوق 700 درجة مئوية ، وعند تحليل رماد قش الارز الناتج بالأشعة السينية والتحليلات الكيميائية على عينات قد تعرضت لدرجات حرارة حرق مختلفة وجد أن ارتفاع درجة حرارة الحريق قدم نتائج اعلى ونسب اكبر من السيليكا.

3. تكنولوجيا جديدة لاحتراق قش الأرز باستخدام مفاعل توربد

فى هذا البحث سوف يعتمد انتاج المادة البوزولانية من رماد قش الارز على تكنولوجيا جديدة على أساس مفاعل توربد شكل رقم 1
شكل رقم 1

استخدام قـــــش الأرز لإنتاج خرسانة ذات مواصفات خاصة ,, ثورة في عالم الأنشاءات الخرسانيه 1%20%282%29

1.3 طريقة عمل المفاعل

يتم اضافة المادة الخام من اعلى المفاعل ، ويتم ضبط درجة الحرارة ويقوم تيار من الهواء القوى بدفع الحبيبات المطحونة على القواطع وعلى جدار المفاعل ، وفي هذا المفاعل يمكن التحكم بدقة في درجة الحرارة وهو أمر ضروري لنوعية البوزولانية المنتجة .....

استخدام قـــــش الأرز لإنتاج خرسانة ذات مواصفات خاصة ,, ثورة في عالم الأنشاءات الخرسانيه Torbedwerking2

تيار من الهواء يمر أثناء حرق قش الأرز فى مفاعل توربد

قام هذا البحث لمحاولة تطوير مادة بوزولانية من رماد قش الارز المصرى ، وهذه كانت أول محاولة لاستخداممفاعل توربد في عملية الإنتاج شاهد الفيديو التالى (15)....

استخدام رماد قش الأرز لتحسين خواص الخرسانة

2.3 مقارنة مفاعل توربد بالفرن القديم ذو قاعدة التسخين

مزايا هذه التكنولوجيا انها تشمل فرن إحتراق أصغر حجما وأكثر اقتصادية ، ومعالجة شاملة لتحسين خواص البوزولانية الناتجة .

استخدام قـــــش الأرز لإنتاج خرسانة ذات مواصفات خاصة ,, ثورة في عالم الأنشاءات الخرسانيه Torf2416x249

دورة الانتاج داخل مفاعل توربد الجديد

ويمكن للمفاعل الجديد أن يعمل مع الغاز بسرعات من 3-12 م / ثانية ، في حين ان الفرن القديم يعمل على 0.1-0.6 م / ثانية , ولذلك فان قطر المفاعل الجديد أصغر 20 أو 30 مرة من المفاعل القديم لنفس ضغط الغاز , لذلك فهو يساعد على توفير الطاقة وباستخدام التكنولوجيا القديمة حصلنا على عينات بأقطار حوالى 107 µm ، في حين أن جميع العينات المنتجة باستخدام مفاعل توربد تراوحت أقطارها بين 44 و 46 µm. وكان من المتوقع أن يؤثر الحجم على الوقت اللازم للطحن النهائى للرماد للوصول إلى متوسط قطر 7 µm فى شكل رقم 2 طبقا للبحاثين "هارديتو و رانجون" (14) .

شكل رقم 2

[ندعوك للتسجيل في المنتدى أو التعريف بنفسك لمعاينة هذا الرابط]

4. المواد المستخدمة

أجريت التجارب على قش الأرز المصري والذى انتج بوزولانية تحتوى على نسبة قليلة من الكربون وبالتالى نسبة سيليكا اعلى وأجريت ثلاثة اختبارات للاحتراق وسميت نتائج هذه التجارب A ، B ، C , وبمقارنة العينات باخرى استخدم فيها بوزولانية عالية الجودة من رماد قش الارز الامريكى ومنتجة باستخدام تكنولوجيا الفرن القديم ذو قاعدة التسخين .

وباستخدام الاسمنت البورتلاندى TYPE I وتم استخدام السيليكا فيوم ايضا فى هذه المقارنة وحصلنا على النتائج بالجدول رقم 2 .

وتم استخدام ركام كبير "زلط" بمقاس اعتبارى اكبر لا يزيد عن 10 مم ، واستخدام ركام صغير من رمل السيليكا ، وتم عمل الخلطة طبقا للمواصفات الامريكية ASTM C33 وباضافة ملدنات عالية الاداء من سلفونات النفثالين بمحتوى ( 42% مواد صلبة) وتم اضافتها لجميع الخلطات لتحسين التشغيلية .

الجدول رقم 2

استخدام قـــــش الأرز لإنتاج خرسانة ذات مواصفات خاصة ,, ثورة في عالم الأنشاءات الخرسانيه 3%20%281%29

استخدام قـــــش الأرز لإنتاج خرسانة ذات مواصفات خاصة ,, ثورة في عالم الأنشاءات الخرسانيه 333

5. التجارب

تم تحليل نسبة الكربون والاكسدة بالجدول رقم 2 وبالإضافة إلى ذلك تحليل حيود الأشعة السينية المستخدم لدراسة وجود السيليكا في رماد قش الارز بعد الاحتراق بالشكل رقم 3 وباستخدام اشعة الليزر تم تحديد التوزيع الحجمى لرماد قش الارز, والاسمنت ، والسيليكا فيوم .

وباستخدام كمية الماء المطلوبة للخرسانة وفقا لمواصفات الجمعية الأمريكية لفحص المواد ASTM C1250.

وتمت التجارب على عينات الخرسانة المضاف لها نسبة الماء للاسمنت ثابتة وهى 0.4 وكانت العينات جميعا مضاف لها ملدنات عالية الاداء بجرعات مضبوطة للحصول على هبوط مقداره 150 مم وتوجد النتائج والخواص جميعها في الجدول رقم 3.
تم عمل جميع الاختبارات المطلوبة على الخرسانة الطازجة (Fresh Concrete) وهى الخرسانة التي تبدأ من لحظة إضافة الماء الى مكونات الخلطة وحتى لحظة حدوث الشك الابتدائي (تمتاز هى المرحلة بالقدرة على الخلط والنقل والصب وهى تمثل 1-2 ساعة) "وهى اختبارات قياس الهبوط ، وقياس الوزن النوعى لكل عينة وكمية الهواء المحبوس وكانت فى حدود 6% .
وتم عمل اختبار الضغط عند أعمار 1 ، 7 ، 28 ، 56 يوما وقياس نسبة اختراق الكلوريد للخرسانة طبقا للمواصفات الامريكية (ASTM C1202) بعد مرور 28 يوم وكانت العينات بابعاد 200* 230* 75 مم , وتم تعريض العينات لحالات تجمد وذوبان 50 دورة من التجمد والذوبان طبقا لمواصفات الجمعية الأمريكية لفحص المواد ASTM C672 .

شكل رقم 3 حيود الأشعة السينية على مختلف عينات رماد قش الارز ونسبة الكربون.

الجدول رقم 3

استخدام قـــــش الأرز لإنتاج خرسانة ذات مواصفات خاصة ,, ثورة في عالم الأنشاءات الخرسانيه 3-1

استخدام قـــــش الأرز لإنتاج خرسانة ذات مواصفات خاصة ,, ثورة في عالم الأنشاءات الخرسانيه 3-1

استخدام قـــــش الأرز لإنتاج خرسانة ذات مواصفات خاصة ,, ثورة في عالم الأنشاءات الخرسانيه 2221

6. النتائج والمناقشات

1.6 كفائة الطحن وخواص حجم الجسيمات :

الشكل 4 يبين توزيع حجم جسيمات الأسمنت مع بوزولانية رماد قش الارز المنتجة باستخدام مفاعل توربد وتراوحت الحجوم بين 44 و 46 µm وهذه النتائج كان لها تأثير على الوقت اللازم لطحن الرماد ليصل متوسط حجم الجسيمات الى 7 µm شكل رقم 2.

وعند مقارنة الوقت المطلوب لطحن نفس الكمية المنتجة بالتكنولوجيا القديمة فيكون الوقت اكبر بنحو 2.25 مرة من المنتجة بستخدام تكنولوجيا مفاعل توربد الجديد ، وبذلك يعطى مفاعل توربد منتج انعم من المفاعل القديم ، و يمكن تفسير ذلك نتيجة لحركة الجسيمات مع ضغط تيار الهواء داخل مفاعل توربد ويوجد تشابه فى جميع عينات رماد قش الارز المطحون بعد الطحن النهائى ولكن المفاعل الجديد يوفر الوقت والطاقة .

ويظهر الشكل رقم 2 ان حجم المادة الناتجة اصغر وانعم من حجم الاسمنت مما يعنى انها سوف تلعب دورا كبيرا فى ملئ الفراغات التى لا يمكن للاسمنت الوصول اليها مما يزيد المقاومة طبقا لآراء اساتذة خواص المواد فى جامعة الاسكندريةأ .د/ أشرف رجب و أ.د/ حافظ اليمانى "المواد الهندسية المتقدمه" (13).

الشكل رقم 4 توزيع حجم جسيمات رماد قش الارز مع الاسمنت

استخدام قـــــش الأرز لإنتاج خرسانة ذات مواصفات خاصة ,, ثورة في عالم الأنشاءات الخرسانيه 4

استخدام قـــــش الأرز لإنتاج خرسانة ذات مواصفات خاصة ,, ثورة في عالم الأنشاءات الخرسانيه 4

2.6 المساحة السطحية ومحتوى الكربون :

ويبين الجدول 2 المساحة السطحية ومجموع محتوى الكربون لمختلف عينات رماد قش الارز .
فى العينات المنتجة باستخدام مفاعل توربد الجديد تراوحت المساحة السطحية بين 13 و 24 م²/جم ، في حين كانت المساحة السطحية للعينات المنتجة باستخدام الفرن ذو القاعدة 31 م²/جم ، ومجموع محتوى الكربون تراوحت ما بين 1 ٪ و 2.6 ٪ لإنتاج رماد قش الارز المصرى باستخدام مفاعل توربد الجديد ، بينما بلغت 5.1 ٪ في رماد قش الارز الامريكى المنتج باستخدام المفاعل القديم .

وقدم الباحث "برادلى" (11) النتيجة الاتية باستخدام الأكسدة ووافقه عليها للعالم "روكيرول" (12)، فان الكربون المنتج بالتحلل الحراري أو الاحتراق يمكن أن يكون لها مساحة تتجاوز 2000 م²/جم ، وعند استخدام العمليات الرياضية البسيطة ، على افتراض أن رماد قش الارز له مساحة 20 م²/جم ويحتوي على 5 ٪ من المسام الدقيقة , والكربون التي تبلغ مساحته 1000 م²/جم ، وعند اضافتهم "الكربون + رماد قش الارز" ستكون مساحة المزيج 69 م²/جم وهذا يوضح الفرق في مساحة بين رماد قش الارز المصرى و المنتجة في مفاعل توربد ورماد قش الارز الامريكى الذى تم انتاجه في المفاعل القديم ذو قاعدة التسخين وهذا يعنى أن الفرق بسبب محتوى الكربون العالى فى قش الارز الامريكى وليس لسوء الانتاج او عدم كفائة مفاعل توربد.

3.6 حيود الأشعة السينية وتحليل الاكسده :

فى الشكل رقم 3 وباستخدام الأشعة السينية على مختلف عينات قش الارز لم يكن هناك فرق كبير فى النتائج بينA وB والتى أنتجت فى 750 درجة مئوية -ويمكن تميز بلورية السيليكا فى العينة C التى تم إنتاجها في درجة حرارة 830 درجة مئوية .

الجدول رقم 2 يوضح نتائج تحليل الاكسدة , وقد كانت نسب السيليكا (SiO₂) تتراوح بين 91.6 ٪ و 94.6 ٪ للإنتاج بمفاعل توربد وكان 89.1 ٪ للانتاج بالمفاعل القديم باستخدام قاعدة التسخين .

هناك فرق اخر كبير الا وهو أن منتج رماد قش الارز المصري يحتوى على قلويات أكثر من منتج رماد قش الارز الامريكي وهى نتيجة جيدة ذكرها الباحثين.

4.6 كمية المياه المطلوبة ونشاط البوزولانية :

يتطلب رماد قش الارز كمية من الماء لجميع العينات اقل من 100 ٪ ، بينما كان يتطلب نحو 114 ٪ فى حالة السيليكا فيوم , على الرغم من أن بعض رماد قش الارز كان له مساحة سطحية اكبر من السيليكا فيوم.

ويعطى جدول رقم 2 النشاط البوزولانى عند 7 ايام و 28 يوم لرماد قش الارز المنتج من مفاعل توربد ورماد قش الارز المنتج من الفرن ذو قاعدة التسخين وكذلك السيليكا فيوم ، وعند عمر 7 ايام كانت القيم لرماد قش الارز من مفاعل توربد 117 % وكانت 114 % لرماد قش الارز من الفرن ذو قاعدة التسخين وبنسبة 94 % للسيليكا فيوم.
وعند عمر 28 يوما تراوحت قيم البوزولانية النشطة بين 117 ٪ و 144 % وذلك لرماد قش الارز من مفاعل توربد ، وبنسبة 109 % لرماد قش الارز من الفرن ذو قاعدة التسخين، وبنسبة 102 % للسيليكا فيوم.

السبب فى تدني مستوى النشاط البوزولاني للسيليكا فيوم هو ارتفاع كمية الماء , ومن الملاحظ ارتفاع مؤشر النشاط البوزولاني لرماد قش الارز المصرى بالرغم من أنه له مساحة سطحية أقل بالمقارنة مع المساحة السطحية لرماد قش الارز الامريكي ، وهذا ما يؤيد النتيجة السابقة حيث أن ارتفاع محتوى الكربون في رماد قش الارز الأمريكى هو مسؤول عن زيادة المساحة السطحية .

5.6 نسبة الهواء المحبوس وكمية الملدنات عالية الاداء المطلوبة :

نسعى فى مصر إلى إنتاج الخرسانة التى تحتوى على كمية هواء محبوس قليل ، حيث لا توجد تطبيقات للخرسانة ذات الهواء المحبوس فى مصر .

ويجب ان تكون نسبة الهواء المحبوس فى الخرسانة فى حدود6 ٪ وتم عمل العينات واجريت التجارب التى سوف ترد نتائجها بالشكل رقم 5.

وكلما زادت نسبة استبدال الأسمنت بالبوزلانية كلما زادت نسبة الهواء المحبوس ، ومن المنطقى ان اضافة كمية البوزولانية من رماد قش الارز المنتج من المفاعل ذو قاعدة التسخين أكبر من الكمية المضافة فى حالة رماد قش الارز المنتج من مفاعل توربد نظرا لارتفاع محتوى الكربون فى الاولى ، مما يعنى كمية هواء محبوس اكثر وهو غير مرغوب فيه ، وبذلك يحقق المنتج من مفاعل توربد أفضل أداء فى الوصول لنسبة الهواء المحبوس الاعتيادية .

وهذه النتائج اعطاها الباحثين "مالوترا و زانج" (6) للخرسانة التى لا تحتوى على هواء محبوس فى وجود ملدنات عالية الاداء ونسبة هبوط 150 ± 20 مم وايضا يؤكدها الباحثين "فورنير وبازوبا" (7).

الشكل رقم 5 كمية الهواء المحبوس بالنسبة لكمية الاضافات

استخدام قـــــش الأرز لإنتاج خرسانة ذات مواصفات خاصة ,, ثورة في عالم الأنشاءات الخرسانيه 55

استخدام قـــــش الأرز لإنتاج خرسانة ذات مواصفات خاصة ,, ثورة في عالم الأنشاءات الخرسانيه 55

6.6 مقاومة سطح الخرسانة للتآكل بسبب الاملاح :

وفقا للجمعية الأمريكية لفحص المواد ASTM C672أجريت اختبارات لخلطات خرسانية تضم 10 ٪ من رماد قش الارز المصرى وتم اختيارها لأنها تحقق أداء جيد في مقاومة اختراق الكلوريد وفقا للتجارب السابق ذكرها واعلى من قش الارز الامريكى والسيليكا فيوم .

وتم ادراج النتائج ملخصة في الجدول رقم 4 بعد 50 دورة من التجمد وذوبان الجليد أظهرت النتائج أن جميع انواع الاضافات من رماد قش الارز تحسن مقاومة سطح الخرسانة للتآكل بسبب الاملاح الذائبة أكثر من السيليكا فيوم وبشكل عام كانت النتائج أقل من 0.8 كجم/م² اى اقل من الحد الاقصى من النسبة المسموح بها طبقا للعلماء "مالوترا و زانج" (6) .

جدول رقم 4

استخدام قـــــش الأرز لإنتاج خرسانة ذات مواصفات خاصة ,, ثورة في عالم الأنشاءات الخرسانيه 4444

استخدام قـــــش الأرز لإنتاج خرسانة ذات مواصفات خاصة ,, ثورة في عالم الأنشاءات الخرسانيه 4444

7.6 مقاومة قوة الضغط :

تم عمل اختبارات مقاومة الضغط لمختلف الخلطات عند اعمار 1 ، 7 ، 28 ، و 56 يوما وتم ترتيب النتائج في الشكل رقم 6 .

الشكل رقم 6 مقاومة الضغط

اولا : عند عمر يوم 1

استخدام قـــــش الأرز لإنتاج خرسانة ذات مواصفات خاصة ,, ثورة في عالم الأنشاءات الخرسانيه Image

استخدام قـــــش الأرز لإنتاج خرسانة ذات مواصفات خاصة ,, ثورة في عالم الأنشاءات الخرسانيه Image

ثانيا : عند عمر 28 يوم

استخدام قـــــش الأرز لإنتاج خرسانة ذات مواصفات خاصة ,, ثورة في عالم الأنشاءات الخرسانيه 2222222222353544

وكانت التجارب بحيث تم استبدال بالوزن 7.5 ٪ من وزن الاسمنت برماد قش الارز فى العينات الثلاثة وكانت النتائج كالتالى :
1 – تحسنت مقاومة الضغط عند عمر 1 يوم وتحسنت بنسبة 10 ٪ و 12.5%.

اما العينات التى انخفضت فيها نسبة المقاومة لليوم الاول هى العينات التى تحتوى على سيليكا فيوم وذلك لجميع قيم الاستبدال مما يعزز فرص المنتج الجديد الذى يقدمه هذا البحث كبديل للسيليكا فيوم .

2 - وعند عمر 28 يوم للخرسانة تحسنت مقاومة الضغط فى جميع الخلطات والتى يوجد بها رماد قش الارز أو السيليكا فيوم .

3- وعند عمر 56 يوما ، باستخدام 7.5 ٪ ، 10 ٪ ، و 12.5 ٪ نسبة احلال للاسمنت برماد قش الارز المصرى تحسنت مقاومة قوة الضغط بنسبة تصل إلى 20 ٪ ، 27 ٪ ، و 40 ٪ ، على التوالي .

في الشكل رقم 6 نجد أن الخرسانة المضاف لها بوزولانية من رماد قش الارز الامريكى تتحسن مقاومة قوة الضغط فقط في اعمار 28 و 56 يوما ويتطلب اضافة كمية اكبر من الملدنات عالية الاداء للتوصل إلى قيمة هبوط 150 ± 20 مم الأمر الذي يدعم و يبرز الجانب الاقتصادى من هذا البحث .

8.6 معدل اختراق الكلوريد السريع للخرسانة :

شكل رقم 7 معدل اختراق الكلوريد السريع للخرسانة

استخدام قـــــش الأرز لإنتاج خرسانة ذات مواصفات خاصة ,, ثورة في عالم الأنشاءات الخرسانيه 7

استخدام قـــــش الأرز لإنتاج خرسانة ذات مواصفات خاصة ,, ثورة في عالم الأنشاءات الخرسانيه 7

كلما انقصت هذه النسب كلما حققنا نتائج أفضل وقد انخفضت النسبة من النسبة العادية الى نسب قليلة وقليلة جدا باستخدام قش الارز المصرى , ونسب التخفيض هذه مماثلة للتى نحصل عليها من السيليكا فيوم .

ومن جانب آخر يرى "الدكتور المهندس/ أشرف رجب" أستاذ خواص المواد بكلية الهندسة جامعة الاسكندرية (13) ان هذا البند لا يمثل فيصل كبير فى الحكم على المادة الجديدة حيث ان جميع الابحاث والدراسات السابقة لم تستطيع تحديد نسبة أختراق الكلوريدات بالتحديد وعند مختلف الاعمار".

وفى الوطن العربى والشرق الأوسط تتعرض المنشآت الخرسانية الى هجوم قوى من الاملاح ولذلك فإن استخدام بوزولانية من رماد قش الارز المصرى سيكون له اثر كبير على المدى البعيد فى الحماية من صدأ الحديد وبالتالى الحفاظ على المنشأ لفترة اطول وتوفير نفقات الاحلال والتجديد والصيانة او الهدم والبناء من جديد لانه سيزود العمر الافتراضى للمنشآت .

7. الخلاصة والتوصيات

1- ان انتاج بوزولانية من رماد قش الارز باستخدام تكنولوجيا جديدة وباستخدام مفاعل توربد سمح للباحثين بانتاج مادة تحتوى على نسبة سيليكا أعلى ونسبة كربون اقل من تلك التى تنتج من الفرن ذو قاعدة التسخين تم تطبيق الاسلوب الجديد على قش الارز المصرى وتمت مقارنة النتائج بالسيليكا فيوم وقش الارز الامريكى والذى يتم انتاجه بالتكنولوجيا القديمة بالفرن ذو قاعدة التسخين .
2- وسمحت هذه التكنولوجيا بانتاج وطحن الماده فى وقت اقل من التكنولوجيا القديمة , وايضا لم يتطلب ذلك زيادة فى ماء الخلط ، ولم تتغير كمية الملدنات فائقة الاداء ، و كان مؤشر نشاط البوزولانى يسجل ارتفاعا 117 ٪ في 7 أيام و 144 ٪ في 28 يوما وهذا يعطى هذه التكنولوجيا ميزة كبيرة بالمقارنة مع السيليكا فيوم او بوزولانية قش الارز الامريكى .

3- وبالنسبة لمقاومة قوة الضغط تحسنت المقاومة بنسبة تصل إلى 40 ٪ في 56 يوما اى نسبة اكبر من التى تحققها السيليكا فيوم ويرجع ذلك ايضا للنعومة التى يحققها المفاعل الجديد وحجم الحبيبات الصغير بعد الطحن (أصغر من الاسمنت) وايضا عدم زيادة نسبة الماء الى الاسمنت مما يقلل المسافة بين الحبيبات داخل الخلطة وانقاص نسبة الاسمنت يعطى انكماش اقل وحرارة أقل مما يعنى شروخ اقل طبقا للباحث "سليت" عام 1961 فإن الخرسانة مليئة بالشروخ قبل التحميل بسبب انكماش الخرسانة ... د.م/ أشرف رجب"

4- وعلاوة على ذلك ، خفض رماد قش الارز نسبة اختراق الكوريدات من معتدلة إلى منخفضة جدا طبقا لتصنيف الجمعية الأمريكية لفحص المواد ASTM C1202 ويتوقف ذلك على نسبة الاستبدال مع الاسمنت .

5- أظهرت النتائج أن اضافة رماد قش الارز تحافظ على مقاومة سطح الخرسانة للتآكل بسبب الاملاح الذائبة وبنسب أعلى مقارنة بإضافة السيليكا فيوم .

6- بالنظر إلى توافر قش الأرز في جميع أنحاء العالم ، فيمكن استخدام هذه التكنولوجيا البسيطة ويمكن تطبيقها في البلدان المنتجة للأرز خاصة فى مصر مما يدعم صناعة انتاج الخرسانة حيث تتحسن جميع خواص الخرسانة تقريبا , وستساعد بشكل كبير فى تخفيض الأثر البيئي السئ نتيجة التلوث الناتج من حرق قش الأرز بلا ضوابط وفى الهواء بلا فائدة .

المراجع

(1) M. Nehdi, J. Duquette, A. El Damatty , The study of "Performance of rice husk ash produced using a new technology as a mineral admixture in concrete" ,Department of Civil and Environmental Engineering, University of Western Ontario, 1151 Richmond Street, London, ON, Canada N6A 5B9

Available online at The Web site of science direct: [ندعوك للتسجيل في المنتدى أو التعريف بنفسك لمعاينة هذا الرابط]

(2) P.K. Mehta, Rice husk ash—a unique supplementary cementing material, in: V.M. Malhotra (Ed.), Proceedings of the International Symposium on Advances in Concrete Technology,

CANMET/ACI, Athens, Greece, May, 1992, pp. 407–430.

(3) P.K. Mehta, Siliceous ashes and hydraulic cements prepared there from, Belgium Patent 802909 (1973), U.S. Patent 4105459 (1978 (.

(4)N. Pitt, Process for preparation of siliceous ashes, U.S. Patent3959007 (1976)

5) )C.L. Hwang, D.S. Wu, Properties of cement paste containing rice husk ash, in: V.M. Malhotra (Ed.), Am. Concr. Inst. SP-114, 1989, pp. 733– 765.

(6)M.-H. Zhang, V.M. Malhotra, High-performance concrete incorporating rice husk ash as a supplementary cementing material, ACI Mater. J. 93 (6) (1996) 629– 639.

(7) N. Bouzoubaa , B. Fournier, Concrete incorporating rice husk ash: compressive strength and chloride-ion durability, Report MTL (2001-5(TR, CANMET, 17 pp.

(8) P.K. Mehta, The chemistry and technology of cements made from rice-husk ash, Proceedings of UNIDO/ESCAP/RCTT Workshop on Rice-Husk Ash Cement, Peshawar, Pakistan, Regional Centre for Technology Transfer, Banghalore, India, 1979, pp. 113– 122.

(9) A.K. Yeoh, R. Bidin, C.N. Chong, C.Y. Tay, The relationship between temperature and duration of burning of rice-husk in the development of amorphous rice-husk ash silica, Proceedings of UNIDO/ESCAP/

RCTT, Follow-up Meeting on Rice-Husk Ash Cement, Alor Setar, Malaysia, 1979.

(10) S.K. Chopra, S.C. Ahluwalia, S. Laxmi, Technology and manufacture of rice-husk ash masonry (RHAM) cement, Proceedings of ESCAP/RCTT Workshop on Rice-Husk Ash Cement, New Delhi, 1981.

(11) R.H. Bradley, I. Sutherland, E. Sheng, Relationship between carbon black surface chemistry and energy, J. Chem. Soc., Faraday Trans. 91 .(1995) 3201–3207

(12) F. Rouquerol, J. Rouquerol, K. Sing, Adsorption by Powders and Microporous Solids, Academic Press, San Diego, California, 1999.

(13) (محاضرات مادة - (مواد هندسية متقدمة

الأستاذ الدكتور أشرف رجب - الأستاذ الدكتور حافظ اليمانى

قسم الهندسة الإنشائية - كلية الهندسة المدنية - جامعة الأسكندرية - جمهورية مصر العربية

(14) D.Hardjito and B.V.Rangon The study of "Development and Properties of Low – Calcium Fly Ash Based Geopolymer Concrete" , Available online at [ندعوك للتسجيل في المنتدى أو التعريف بنفسك لمعاينة هذا الرابط]

(15) The web site of "The Torftech group of companies "

Available online at:

[ندعوك للتسجيل في المنتدى أو التعريف بنفسك لمعاينة هذا الرابط]

(16) الأستاذ الدكتور /عصام الكردى

عميد كلية الهندسة جامعة الأسكندرية وأستاذ الهندسة الإنشائية

حديث صحفى لإذاعة الجمهورية العربية المتحدة فى 29/12/2008

More Information about FB7 available online

[ندعوك للتسجيل في المنتدى أو التعريف بنفسك لمعاينة هذا الرابط]