الخرسانة الشفافة Translucent Concrete هي مادة بناء أساسها الخرسانة الخفيفة الوزن. تعتمد هذه الخرسانة على خاصية بصريات النانو (Nano-Optics). يرجع انتقال الضوء أو شفافيتها بشكل أساسي إلى التوزيع المنتظم للألياف البصرية البلاستيكية ذات الفتحة الرقمية العالية (POF)، ومن ثم تُعرف أيضًا باسم LiTraCon أو الخرسانة التي تنقل الصوء، ويتم إنتاجها عن طريق إضافة حوالي ٤٪ إلى ٥٪ من الألياف الضوئية من الحجم في خلطة الخرسانة. تم ذكرها لأول مرة في براءة اختراع كندية في عام ١٩٣٥. حيث تم تطوير الألياف الضوئية القائمة على البوليمر والألياف الزجاجية الضوئية، مما أدى إلى زيادة معدل الاختراع والابتكار في هذا المجال.
اقرأ أيضا: ٢٥ نوعًا من الخرسانة المستخدمة في أعمال البناء
ما هي المواد المستخدمة لإنتاج الخرسانة الشفافة؟
بعض المواد المستخدمة في إنتاج الخرسانة الشفافة هي:
١) الأسمنت: يمثل المادة الرابطة أو اللاحمة حيث يتماسك ويتصلب بعد فترة زمنية محددة حسب نوعه. الأسمنت البورتلاندي هو النوع الأكثر استخدامًا في الإنشاءات.
٢) الركام الناعم: هي مادة غير نشطة كيميائياً تستخدم لغرض ملء الفراغات بين الركام الخشن. ومن ثم فهي تزيد من القوة وتقلل من المسامية. يستخدم الرمل في الغالب لهذا الغرض.
٣) الركام الخشن: يشمل كسر الجرانيت ورقائق البازلت الصلبة المكسرة والزلط والسن، إلخ.
٤) الماء: يجب أن يكون خالياً من جميع أنواع الأحماض والقلويات والزيوت أو الشوائب العضوية الأخرى. الماء الصالح للشرب مطلوب لتفاعل الإماهة مع الأسمنت لتكوين العجينة الأسمنتية.
٥) الألياف الضوئية: تتكون الألياف الضوئية من ثلاثة أنواع من العناصر:
- النواة - هي مركز زجاجي رفيع من الألياف ينبعث من خلاله الضوء.
- الكسوة - هي المادة البصرية الخارجية التي تحيط باللب أو النواة وتعكس الضوء مرة أخرى إلى النواة.
- للحفاظ على الانعكاس في النواة، يجب أن يكون معامل الانكسار للنواة أكبر من معامل الانكسار للكسوة.
- الطلاء العازل - وهو طلاء بلاستيكي يحمي الألياف من أي نوع من الضرر.
أيضًا، يتم استخدام أنواع أخرى مثل الألياف متعددة الأنماط أو الأوضاع، والألياف أحادية النمط أو الوضع، والألياف متعددة الأنماط/الأوضاع ذات معامل الانكسار، والألياف متعددة الأنماط ذات معامل انكسار متدرج.
٦) نفايات الزجاج: يتم جمعها من النفايات الصناعية ويتم طرقها وتكسيرها إلى قطع أصغر.
٧) الملدنات الفائقة: الأمثلة هي Neoplast ، Glenium ، Polyplast SP HPC.
عملية التصنيع للخرسانة الشفافة Translucent Concrete
خطوات إنتاج الخرسانة الشفافة هي:
- يتم تحضير قالب من الصلب أو الخشب بحجم مستطيل. يتم وضع الطين أو الطمي على الجوانب لسهولة فك القوالب حيث لا تتعرض الألياف الضوئية للقالب.
- يتم قطع الألياف الضوئية بطريقة يمكن وضعها داخل القالب بشكل مثالي.
- توضع الألياف الضوئية في طبقة. أيضًا، يتم عمل الثقوب على قالب الصلب أو الخشب للسماح لتلك الألياف بالمرور.
- تصب الخلطة الخرسانية ببطء وبحذر حتى لا يحدث أي اضطراب للألياف الضوئية تحتها.
- يتم تفريغ الفراغات بمساعدة عمود الدمك.
- بعد ٢٤ ساعة، يتم إزالة القالب والطين.
- ثم يتم قطع الألياف الطويلة عن حدود العينة.
- يتم بعد ذلك صقل السطح بمساعدة ورق الرمل أو ورق التلميع مما ينتج عنه تشطيبات تتراوح من شبه لامع إلى شديد اللمعان.
خصائص الخرسانة الشفافة (الخرسانة الناقلة للضوء)
- الكثافة: ٢١٠٠-٢٤٠٠ كجم / م٢
- الشكل: كتل مسبقة الصنع
- المكونات: ٩٦٪ خرسانة ، ٤٪ ألياف بصرية
- حجم الكتلة: ٦٠٠ ملم × ٣٠٠ ملم
- السماكة: ٢٥-٥٠٠ ملم
- اللون: أبيض أو رمادي أو أسود
- توزيع الألياف: عضوي
- التشطيب: مصقول
- مقاومة الضغط: ٥٠ نيوتن / ملم٢
- مقاومة الانحناء: ٧ نيوتن / ملم٢
ما هي تطبيقات الخرسانة الشفافة؟
بعض تطبيقات الخرسانة الشفافة هي:
- يمكن أن تكون بمثابة مادة بناء للجدران الداخلية والخارجية. أشعة الشمس عند السقوط على مثل هذه الخرسانة بزاوية منخفضة تؤدي إلى زيادة شدة الضوء.
- يمكن استخدامها ككتلة رصف أو أرضية خارجية. كما أنها تعطي مظهرًا لامعًا أثناء غروب الشمس وخلال النهار يبدو تمامًا ككتلة خرسانية.
- يمكن استخدامها كجدران فاصلة بين غرفة الطعام والصالة.
- يمكن استخدامها في الأثاث سواء لأغراض الديكور أو يمكن استخدامها في المقابض.
- يمكن استخدامها لإضاءة قواطع السرعة على الطرق السريعة ليلاً.
- يمكن استخدامها في مهابط الطائرات أو في المباني لإظهار المسار إلى مخارج الطوارئ.
- يمكن استخدامها أيضًا على الجدران الحاملة.
- يمكنه أن تضيء محطات المترو المظلمة.
ما هي مزايا الخرسانة الشفافة (المنفذة للضوء)؟
تتضمن بعض الميزات الخاصة التي تجعلها جذابة للاستخدام في البناء:
- كثافتها قليلة
- الموصلية الحرارية المنخفضة
- تقلل الوزن الذاتي
- زيادة معدل البناء
- انخفاض تكلفة المناولة
- تقلل من انبعاث الكربون
- يمكن معاملتها كخرسانة عالية الأداء
- تزيد الجمالية
- تقلل من استهلاك الطاقة.
ما هي عيوب الخرسانة الشفافة (المنفذة للضوء)؟
على الرغم من أن هذه الخرسانة مفيدة للاستخدام إلا أنها تحتوي على بعض العيوب التي لا يمكن إهمالها. البعض منهم:
- ارتفاع تكلفة الألياف الضوئية.
- يتطلب عمالة ماهرة وإشراف على الصب.
- لا يمكن استخدامها في الأعمدة والكمرات لأنها لا تمتلك قوة كبيرة.
- غير فعال من وجهة نظر التفتيش والفحص.
- غير فعالة في الأماكن التي لا تسقط أشعة الشمس عليها.
- ربما تكون خطيرة في التعامل مع وجود قطع زجاجية.
نظرة مستقبلية عن الخرسانة الشفافة
نظرًا لأن تكلفة الخرسانة الشفافة عالية جدًا، فقد يستغرق الأمر سنوات لتناسب صناعة البناء. بعض شركات تصنيع هذه الخرسانة هي:
• FlorakBauunternehmung GmbH، Heinsberg / Germany.
• LBM EFO، Berching / ألمانيا.
• LiTraCon Bt، Csongrád / المجر.
• LUCEM GmbH ، آخن / ألمانيا.
• LucconLichtbeton GmbH ، كلاوس / النمسا.
• LiCrete ، بواسطة Gravelli / جمهورية التشيك.
تعمل هذه الشركات على إنشاء منتجات الخرسانة الشفافة بأسعار معقولة من خلال الترخيص في الإنتاج المستقبلي وعلى نطاق واسع. إذا استخدمت المزيد من المباني مثل هذه الخرسانة، فإن انخفاض استهلاك الطاقة سيؤدي إلى تغير مناخي كبير وبالتالي يمكن استخدام المزيد من الأضواء الطبيعية. يمكن توفير المزيد من فواتير الكهرباء ويمكن تحسين صحة الناس بالضوء الطبيعي لأن الكثير من الناس يعانون من نقص فيتامين (د) بسبب نقص ضوء الشمس وضعف عظامهم. لذلك، هذا سبب آخر لنمو مثل هذه الأعمال.
خاتمة
تتميز الخرسانة الشفافة بخاصية توجيه الضوء الجيد. نسبة حجم الألياف الضوئية إلى الخرسانة متناسبة لنقل مثالي. لا تفقد معامل قوتها مقارنة بالخرسانة العادية ولديها أفضل مظهر معماري. سيساعد هذا النوع من الخرسانة في بناء أراضي أكثر اخضرارًا وموفرًا للطاقة من خلال خاصية الاستشعار الذاتي.
على الرغم من أن تكلفتها أعلى، يمكن استخدام الألياف البلاستيكية بدلاً من الألياف الزجاجية لتقليل التكلفة بحيث يمكن استخدامها من قبل جميع فئات الناس، ولكنها قد تؤدي أيضًا إلى انخفاض انتقال الضوء. جاذبيتها جذابة للناس، وبالتالي فهي تستخدم بشكل أكبر لإنشاء محيط جميل بدلاً من الهياكل الإنشائية القبيحة.
مع مرور الوقت، تتقدم العديد من الصناعات لتتبن مثل هذا الابتكار من خلال إجراء تغييرات في ممتلكاتها حتى تتمكن من تقديم مستقبل أفضل.