الجزء الاول (5فيديوهات)3d animation construction

3d animation construction

الفيديو الاول 

3D Hospital Construction Animation 

الفيديو الثانى 

Bridge construction - Incremental Launching - 3D Animation

الفيديو الثالث

CSC Digital Graphics 3D Animation Time Lapse Construction

الفيديو الرابع 

3D Animation. Tampa Florida- Construction Process

الفيديو الخامس

3D Animation- construction sequenc

فحص وصيانة الكباري

فحص وصيانة الكباري

فحص وصيانة الكباري

بسم  الله  الرحمن الرحيم

اعداد  د.م : عبده خلف محمد نجاه 
هذا المقال نشر  بمجلة  المهندسين المصرية العدد رقم 533 بتاريخ ابريل 2002

      منذ فترة قريبة تم افتتاح مشروع مبارك  -السلام العملاق اعلي قناة السويس الذي يربط قارتي أفريقيا واسيا والذي يعد اعلي كوبري معلق في العالم. ويأتي هذا المشروع شاهدا علي نهضة مصر في مجال مشروعات النقل واستمرارا لمسيرة طويلة من التقدم بمجال إنشاءات الكباري. ونظرا لما حبا الله به مصر من نيل عظيم ينساب بين أرجاءها من الجنوب إلى الشمال تم إنشاء مجموعة كبيرة من الكباري عليه لربط شبكة
الطرق شرقا وغربا والمساهمة في زيادة رقعة التعمير والتنمية بالوادي. ذلك بالإضافة للكباري العلوية التي يتم إنشاءها داخل المدن وخارجها لحل مشاكل واختنا قات المرور وزيادة سيولته وتدفقه . ويعتبر مجال فحص وصيانة الكباري من المجالات الهامة للحفاظ علي هذه الثروة القومية من الكباري وإطالة العمر الإنشائي لها. ونسوف نعرض هنا لأهم  المتطلبات الأساسية  بهذا المجال

 1- أساسيات فحص الكباري
أ - مؤهلات ومسئولات القائم بأعمال الفحص والتفتيش:
إن الغرض الرئيسي من أعمال فحص وصيانة الكباري هو الحفاظ علي السلامة العامة والثقة وتأكيد جودة وسلامة هذه الكباري . وهذا يتطلب أعمال فحص وصيانة شاملة وان يكون القائم بأعمال الفحص والتفتيش واسع الاطلاع وعلي دراية بالسلوك الإنشائي للكباري ومعرفة بالتصميم وتطبيقات الإنشاء المماثلة. وبالإضافة إلى ذلك يجب أن يكون فريق الفحص والتفتيش من الأقوياء بدنيا لان عملهم يتطلب الجهد لفحص العناصر المختلفة
وبارتفاعات وأماكن مختلفة والعمل لأيام متتالية. وهناك بعض المسئوليات الرئيسية للقائم بأعمال الفحص والتفتيش للكباري وهي:
 - القدرة علي تمييز المشاكل البسيطة والتي يمكن إصلاحها قبل البدء في الإصلاحات الرئيسية
 - القدرة علي تمييز مكونات وأجزاء الكوبري التي تحتاج إصلاح حتي نتجنب الإصلاحات الرئيسية
 - القدرة علي معرفة الأماكن والظروف الخطيرة
 - القدرة علي إعداد تقرير فحص دقيق مسجلا به التوصيات المطلوبة للإصلاح
 - التزود بالمساعدة باستخدام بعض البرامج المخصصة لفحص وصيانة الكباري
ب - فترات الفحص والتفتيش الدوري:
فترات الفحص والتفتيش أو المدة الزمنية المقررة لتكرار فحص الكباري تتحدد طبقا لمجموعة عوامل مثل خصائص المرور – عمر الكوبري - حالة الكوبري – زيادة أعباء التحميل – تأثر الكوبري تحت التحميل المتكرر ( الإعياء  أو fatigue  ) وتعتبر الجهة المالكة هي المنوطة بتحديد الفترة المناسبة للفحص والتفتيش الدوري لأي كوبري. عموما فان  بعض المواصفات العالمية مثل (NBIS) الأمريكية اشترطت أن تتم أعمال التفتيش
والفحص الدوري للكباري  علي فترات منتظمة لا تتجاوز سنتان وأما بالسبة للعناصر التي تحت الماء والتي لا يمكن فحصها بصريا وبتدقيق واضح والتي فحصت من قبل فانه يتم فحصها في فترات لا تتجاوز خمس سنوات.
ج- أدوات الفحص والتفتيش :
لكي يجري فحص دقيق وشامل يجب أن تتوفر له الأدوات الصحيحة الكاملة. ومن ابسط الاحتياجات الواجب توافرها مع فريق الفحص هي شريط للجيب 2م – شريط 30م – مطرقة – مكشطة – مفك – فرشاة سلك – طباشير ملون – بطارية إضاءة – منظار – حزام بجراب – وحقيبة حاملة. بعض الأدوات الأخرى المفيدة مثل ورنيه – عدسة مكبرة – قلم طلاء – مقياس للشروخ – كاميرا – وعدد إسعاف أولى. بالإضافة إلى بعض الأدوات الخاصة مثل أجهزة الاختبار غير المتلفة وأجهزة الفحص تحت الماء.
د- الأمان خلال الفحص
يعتبر أمان فريق الفحص والتفتيش وكذلك الجمهور مستخدمي الكوبري خلال عملية الفحص ذو أهمية عالية تجنبا لأي حوادث. ويجب علي فريق البحث مراعاة  تطبيق وسائل الأمان القياسية بصرامة. ويعتبر قائد فريق التفتيش هو المسئول عن توفير بيئة أمنية لباقي الفريق والجمهور وتنظيم عمل الفريق بمجموعات زوجية. ولأدنى وقاية أمنية أثناء العمل يجب علي فريق التفتيش  ارتداء – قبعات أمان (خوذ) – قفازات عمل – صد يري واقي – قمصان كم طويل – سترة نجاة – كمامة – وأحزمة أمان كما يجب أن تكون الملابس مناسبة  للمناخ والبيئة التي يتم العمل بها. بالإضافة إلى العناية عند استخدام سلالم ومشايات الكباري والتي قد تكون متآكلة أو معرضة للكسر والانهيار عند استخدامها.
هـ - تقارير الفحص والتفتيش

 تساهم تقارير الفحص في تثبيت وترسيخ تاريخ أي كوبري كما تفيد في تقدير قيم متطلبات الإصلاح واحتياجات الصيانة للكباري. ويجب أن تعد هذه التقارير بطريقة مفصلة ومحددة تحديدا كاملا وان يتم توصيف أي عيوب أو مشاكل بدقة كافية بحيث يتمكن أي مهندس في المستقبل من مقارنة نسبة زيادة التأثر للكوبري. بالإضافة إلى ذلك يجب أن يشتمل التقرير جميع مكونات وعناصر الكوبري وأي ملاحظات هامة مثل سرعة التحميل – أو تحميل غير عادي – ارتفاع مؤشر المياه – وجود إعاقات مرورية – وجود أعمال مجاورة – وجود إصلاحات أو ترميمات تمت منذ فترة قريبة. كما يجب ذكر أي تعديل في الأبعاد قد ينتج من أعمال صيانة سابقة.
وتعتبر الصور الفوتوغرافية والرسومات من اكثر الطرق فعالية في وصف أي عيوب أو مشاكل في العناصر المختلفة. وفي نهاية القرير  يعطي بعض التوجيهات العملية لمنع حدوث تلك العيوب بالكوبري مستقبلا وكذلك ينص علي التوصيات الخاصة بتوصيف نوع الصيانة  المطلوبة وحساب تقديرات المواد اللازمة .
2- طرق الفحص والتفتيش
وفيه عرض لاهم العناصر التي يتم فحصها من الكوبري واهم الملاحظات والعيوب التي يتم التركيز عليها أثناء الفحص
أ – العناصر الخرسانية
فحص العناصر الخرسانية يتم أما بالفحص البصري أو باستخدام بعض الاختبارات الفيزيائية ومن العيوب التي يمكن ملاحظاتها بالفحص البصري هي وجود الشروخ – بقع الصدأ ( Rust stains ). ويجب علي القائم بأعمال الفحص إدراك انه ليست كل الشروخ تتساوى في أهميتها فالشروخ تنقسم الي نوعين شروخ إنشائية والتي تنشأ نتيجة لاعباء التحميل ( DL + LL) ويجب أن تسترعي الانتباه و شروخ غير إنشائية وهي عادة تنشأ من التمدد الحراري والانكماش وهي شروخ لا تعبر عن مقدرة العنصر الإنشائية ولكن يجب تسجليها لأنها قد تؤدي في بعض الأحيان الي مشاكل تستلزم إجراء الصيانة لها. بقع الصدأ والتي تكون موجودة علي سطح الخرسانة تعد واحدة من العلامات الدالة علي وجود صدأ بحديد التسليح والذي تنتج عنه تقص مقاومته وكذلك نقص التماسك (bond) بينه وبين الخرسانة. ومن الاختبارات الفيزيائية التي تجري أثناء الفحص اختبار الطرق الصوتي (hammer sounding) ويستخدم في الكشف عن المساحات من الخرسانة التي لاتصدر صوتا رنانا عند الطرق عليها وبالتالي تحدد الأجزاء الخرسانية الرخوة (Delamination) وهي  :
أجزاء يجب إزالتها وهي تحدث غالبا في الأجزاء الخارجية من الخرسانة أو الغطاء الخرساني لحديد التسليح وسببه الرئيسي حدوث تمدد أو صدأ لحديد التسليح نتيجة لاقتحام الكلوريدات أو الأملاح. وطريقة الطرق الصوتي غير عملية في المساحات الكبيرة وفي هذه الحالة تستخدم طريقة سلسلة الجذب  (Chain drag) لتجديد الأماكن المتجانسة من الخرسانة بدقة معقولة وهي طريقة سريعة وغير مكلفة. وهناك طرق اخري للفحص ذات
تقنية متقدمة مثل الاختبارات المتلفة وغير المتلفة (destructive and nondestructive tests) يتم استخدامها أيضا لفحص العناصر الخرسانية مثل اختبار الكور (اختبار متلف) و طريقة الارتداد لتحديد مقاومة الخرسانة والباكوميتر لتحديد مكان التسليح (اختبارات غير متلفة). 
ب-  العناصر المعدنية
    من العيوب الشائعة في العناصر المعدنية – الصدأ – الشروخ – الاجهادات الزائدة .
الشروخ عادة تنشأ عند الوصلات بمناطق نهاية اللحام أو الأماكن المؤكسدة المتآكلة من العنصر وعندئذ تزداد عبر القطاع حتي يحدث الانهيار له. وهناك بعض الشروخ المهمة تحدث في الكباري المعدنية من جراء الأحمال المتكررة (fatigue cracking)  يمكن أن يتسبب في الانهيار المفاجى ويؤدي إلى الكوارث. ويمكن اكتشاف الشروخ بالفحص البصري بعد تنظيف أسطح تلك الأجزاء جيدا أو باستخدام بعض الاختبارات مثل فحص الصبغة المخترقة (dye-penetrant)  لتحديد مكان وعرض الشروخ.
اكثر الإتلاف  الذي يدرك في العناصر المعدنية يكون من الصدأ. ويجب تسجيل أماكن وسبب واتساع الصدأ لاستخدامه في حساب تقديرات الصيانة أخذه كمقياس لمنع اقل إتلاف في المستقبل.
هناك بعض  الأضرار الأخرى المتوقع حدوثها بسبب الاجهادات الزائدة – اصطدام المركبات – الحريق . علامات الإتلاف الناتجة من الاجهادات الزائدة هي الاستطالة اللدنه (yielding) او تناقص مساحة مقطع القطاع(necking)  في عناصر الشد وحدوث التواء  (buckling) في العناصر المضغوطة. واما اصطدام المركبات فيؤدي الي نقص بالقطاع وحدوث شروخ وتشوهات شكلية.  وهناك بعض الاختبارات ذات تقنية متقدمة تستخدم لفحص العناصر المعدنية ومن هذه الاختبارات غير المتلفة – اختبار علم الإصدار الصوتي لتحديد منشأ الشروخ  –اختبار المسح بالكمبيوتر لتصور ووصف العيوب الداخلية – اختبار الموجات فوق الصوتية للكشف عن الشروخ في الأماكن المسطحة الملساء.
ج – كراسي الارتكاز    (Bearing)
تصنف كراسي الارتكاز في الكباري إلي نوعين معدني (Metal) - ومطاطي (Elastomeric) .
أحيانا تتوقف كراسي الارتكاز المعدنية عن الحركة المقررة لها ولا تعمل كما لو كانت متجمدة ويحدث هذا لعدة أسباب منها – الصدأ – عوائق ميكانيكية في الحركة – وجود عوائق للحركة من حصى وحطام .  وهذه الكراسي المتجمدة  الحركة ينتج عنها بعض الأضرار للكوبري مثل حدوث انحناء أو التواء وعدم استقامة واستواء العناصر الخرسانية . من العيوب الأخرى الممكن حدوثها بكراسي الارتكاز المعدنية - فقدان الترابط بين الأجزاء – حدوث شروخ بأماكن اللحام – والصدأ علي سطح الانزلاق – ارتكاز اللوح السفلي علي جزء من القاعدة وحدوث انحناء بالمفاتيح العرضية. 

 ومن العيوب التي تتوقع في كراسي الارتكاز من النوع المطاطي حدوث نتوءات كبيرة بالحشو -حدوث انفلاق وانشقاق بين لوحي القاعدة ونقص التماسك بينهما. علي القائم بأعمال الفحص أن يكون مدركا لأهمية حالة كراسي الارتكاز وان يضع التوصيات والقياسات الصحيحة التي تجعل كراسي الارتكاز تعمل علي نحو دقيق. ومن الواضح أن تلف كراسي الارتكاز يؤثر علي عناصر إنشائية أخرى مع الوقت لذلك فان إصلاح هذا التلف يمكن اعتباره من الأعمال الوقائية.  
د –  الفواصل (Joint seals)  
الفواصل في الكباري لها فائدة أساسية وهي إتاحة عملية التمدد والانكماش للجزء العلوي من الكوبري بالإضافة إلي تيسير الانتقال السلس من الطريق إلي سطح الكوبري.
ويحدث الإتلاف في الفواصل نتيجة حركة وتأثير المركبات الدائم عليها – الزيادات الكبيرة والغير متوقعة في درجات الحرارة – تجمع الأتربة والمخلفات بها. التلف الذى يحدث من حركة المركبات وتجمع المخلفات بها تؤدي اقتلاعها إن تمزقها أو جذب وتلف مسامير التثبيت لها. أما في حالة الارتفاع الكبير في درجات الحرارة فيحدث انهيار للتماسك بين الفاصل وسطح الكوبري ويؤدي إلي اقتلاع الفاصل .
الفواصل المستخدمة في الكباري تنقسم من حيث الصناعة إلي فواصل مفتوحة وفواصل مغلقة.
الفواصل المفتوحة تسمح بتساقط المياه والأتربة من خلالها وقد تودي إلي حدوث أضرار بكراسي الارتكاز. الفواصل المغلقة لاتسمح بتساقط المياه والمخلفات من خلالها وقد تكون فواصل مضغوطة – منصهرة – فواصل منزلقة – أو شرائح مغلفة. وأي إتلاف يحدث في
مادة الفاصل يسبب دخول الماء إلي ارتكاز الفاصل وتلفه وتجميع الأتربة بداخلة وقد يتسبب في توقف حركة التمدد والانكماش للكوبري وحدوث شروخ بالعناصر الإنشائية .
وبالتالي يحدث زيادة تأثر الكوبري بالمركبات وتقليل قدرته في تحمل الأحمال الحية بكفاءة.

       اعداد  د.م : عبده خلف محمد نجاه 
ملحوظة:      هذا المقال نشر  بمجلة  المهندسين المصرية العدد رقم 533 نتاريخ ابريل
2002

الشروخ الخرسانية أسبابها وعلاجها

الشروخ الخرسانية أسبابها وعلاجها

تصنيف الشروخ :
صيانة وترميم الشروخ في المنشآت :
معالجة الشروخ وترميم المنشأ :
الحد من سعة الشروخ :

الشروخ الخرسانية أسبابها وعلاجها

تحدث الشروخ الخرسانية لأسباب عديدة ومختلفة . وقد تكون هذه الشروخ على درجة من الخطورة قد تؤثر في عمر المبنى . وفيما يلي تصنيف الشروخ حسب مسبباتها تصنيفاً يسري على كل المنشآت التي تصب في المواقع أو مسبقة الصب .
تصنيف الشروخ :
1. شروخ غير إنشائية ( لأسباب غير إنشائية ) ونميز منها :

1. شروخ الانكماش الحراري :

يتولد أثناء عملية التصلب المبكرة حرارة ناتجة من التفاعل الكيميائي بين الماء والإسمنت . وغالباً ما تعالج العناصر المسبة الصنع بالبخار STEAM CURING وهذه المعالجة الحرارية تولد كمية كبيرة من الحرارة خلال الخرسانة . وعند ما تبرد الخرسانة وتنكمش تبدأ الاجتهادات الحرارية في الظهور والنمو خاصة إذا كان التبريد غير منتظم خلال العنصر . وقد يحدث اجتهاد الشد الحراري شروخاً دقيقة جداً يقدر أن يكون لها أهمية إنشائياً. ولكن ذلك يوجد أسطحاً ضعيفة داخل الخرسانة ، كما أن انكماش الجفاف العادي يؤدي إلى توسيع هذه الشروخ بعد ربط العناصر مسبقة الصنع .

2. شروخ الانكماش اللدن :

تحدث نتيجة التبخر السريع للماء من سطح الخرسانة وهي لدنه أثناء تصلدها . وهذا التبخر السريع يتوقف على عوامل كثيرة أهمها درجة الحرارة وسرعة الشمس المباشرة تجعل معدل التبخر أعلى من معدل طفو الماء على سطح الخرسانة .
وتكون شروخ الانكماش اللدن عادة قصيرة وسطحية وتظهر في اتجاهين عكسيين في آن واحد . وفي حالة عناصر المنشآت سابقة الصب التي تصنع في أماكن مغلقة وتعالج جيداً فلا يخشى من خطورة شروخ الانكماش اللدن لصغرها .

3. شروخ انكماش الجفاف DRYING SHRINKAGE CRACKING

يحدث هذا النوع من الشروخ عندما تقابل العناصر القصيرة ذات التسليح القليل حواجز تعيقها ( كما في حالة اتصال كورنيشية ذات ثخانة صغيرة ببلاطة شرفة ذات ثخانة كبيرة ).وفي الكمرات مسبقة الصنع فإن خرسانة الأطراف المفصلية تصب في مجاري من وصلات متصلدة مسبقة الصنع ( كقالب ) . ونظراً لضيق هذه المجاري نسبياً لتسهيل عملية الصب ، وتحدث في الفواصل الرأسية غالباً شروخ دقيقة نتيجة الانكماش .

4. فروق الإجهاد الحرارية DEFFERENTIAL THERMAL STRAINS :

إن أسلوب الإنشاء في المنشآت مسبقة الصب يساعد على التأثر باختلاف درجة الحرارة لاختلاف الطقس الطبيعي أو نتيجة التسخين STEAM CURIG . ولذا تظهر الشروخ في البحور المحصورة عند ما يكون اتصال وجهيها بالمنشأ متيناً . كما أن الحرارة المفاجئة لها تأثير آخر حيث يولد الارتفاع المفاجئ في درجة الحرارة سلسلة من الشروخ أيضاً إذا حدث اختلاف كبير في درجة الحرارة بين وجهي بلاطة أو كمرة . وهذا التأثير نادر الحدوث في المنشآت السكنية . ولكن قد يحدث في منشآت معينة ، مثل حوائط الخزانات وفي حالات خاصة عندما يكون السائل المخزون داخل الخزان ساخناً أو بارداً جداً . كما تحدث إجهادات بالمنشأ نتيجة اختلاف درجة الحرارة بين أجزئه المختلفة ، فإن أطراف الواجهة مثلاً تتعرض لأشعة الشمس المباشرة فتتمدد ، بينما تظل درجة حرارة باقي المنشأ منخفضة ، فينتج عن ذلك ظهور شروخ قطرية من الزوايا في أرضيات المنشآت الطويلة جداً أو المتينة جداً . وهناك أنواع أخرى من الشروخ قد تحدث تحت هذا التأثير وبخاصة مع حدوث الضوضاء والاهتزازات ، وتقلل الشروخ الناتجة من الانكماش وفروق درجات الحرارة من متانة المنشأ وهذا يعني أن الاجتهادات لا تتزايد بعد حدوث الشروخ .

2. شروخ نتيجة التآكل

هناك نوعان رئيسان من العيوب يساعدان على تزايد تأثير عوامل التعرية على المنشأ الخرساني ، وهما :

• تآكل حديد التسليح :

ينمو الصدأ ويتزايد حول حديد التسليح منتجاً شروخاً بامتداد طولها . وقد يؤدي ذلك إلى سقوط الخرسانة كاشفة حديد التسليح وتساعد كلوريدات الكالسيوم الموجدة في الخرسانة على ظهور هذا العيب ، كما تساعد على ذلك الرطوبة المشبعة بالأملاح في المناطق الساحلية تحمل كلوريد الكالسيوم ، وبالتالي فإن خطورة تآكل الحديد تصبح كبيرة في هذه الحالة . إن شروخ تآكل الحديد خطيرة على عمر المنشأ وتحمله حيث تقلل مساحة الحديد في القطاع الخرساني ، وهذه الظاهرة خطيرة بصفة خاصة في الخرسانة مسبقة الإجهاد .

• نحر الخرسانة

هناك تفاعلات كيميائية تؤدي إلى تهتك الخرسانة والحالة الأكثر شيوعاً هي تكوين ألـ ETTRINGIT نتيجة اتحاد الكبريت مع ألومينات الإسمنت في وجود الماء . والملح الناتج ذو حجم أكبر من العناصر المكونة له ، والتمدد الناتج يؤدي إلى تفجر الشروخ وسقوط أجزاء الخرسانة المتهتكة . وقد يظهر خلل كيميائي نتيجة اختيار حبيبات ( حصى ) غير ملائمة ، فإن النتوءات والحفر التي تظهر على السطح الخرساني تعني أن الحبيبات المعزولة قد تفتتت .

• الشروخ الإنشائية

تتعرض الخرسانة المسلحة لاجتهادات الشد عند تحميل المنشأ ، ولذلك تحدث شروخ في الكمرات ( وهذا طبيعي ) في الجانب المعرض للشد تحت تأثير عزم الانحناء .
فإذا كان التسلح المستخدم موزعاً بالشكل الملائم ( تفريد الحديد ) وكانت الخرسانة جيدة النوعية فإن هذه الشروخ تكون دقيقة بالقدر الكافي لتجنب تآكل الحديد . وعموماً فإن هذه الشروخ مقبولة إذا كان سمكها 0.2مم وقد أثبتت التجارب أن التآكل والصدأ يتزايدان بسرعة فقط عندما يزيد سمك الشرخ عن 0.4مم.
وقد تظهر بعض الشروخ نتيجة اجتهادات القص ، وإن كانت نادرة ، وتكون شروخاً قطرية ( مائلة)في اتجاه أسياخ التسليح ( التكسيح ) وتحدث بسبب عيوب في ترابط أسياخ الحديد ذات القطر الكبير مع الخرسانة ، خاصة إذا كان غطاء الحديد قليل السمك ، أو إذا كان جنش الأسياخ قصيرة مما يؤدي إلى ضعف الربط بين أسياخ الحديد والخرسانة أو إذا كانت هذه الشروخ معقولة في الحدود المسموح بها وتشير إلى سلوك طبيعي للمنشأ فلا خطر منها ولكن في بعض الحالات تكون هذه الشروخ ظاهرة بدرجة تشكل خطراً مثل :

1. شروخ عزوم الانحناء أو القص التي يزداد اتساعها بصفة مستمرة .
2. شروخ تحدث في أجزاء الخرسانة المعروضة للضغط وهذا ينبه إلى أن هناك سلوكاً غير عادي يحدث في المنشأ .
3. تفتت الخرسانة في مناطق الضغط ( الأعمدة أو الكمرات أو البلاطات في الجانب المعرض للضغط ) وهذه الحالة من أقصى درجات الخطورة على المنشأ.

عند حدوث مثل هذه الأنواع من الشروخ فقد يكون من الضروري تدعيم المنشأ وتُزال الأحمال فواً ،وبعد ذلك يدرس أساس ومصدر الخلل في المنشأ ، ونبدأ في حل مشكلة تقوية المنشأ وكيفية معالجة الشروخ .
وقد يكون سبب الخلل زيادة في الأحمال على المنشأ ، أو أن التسليح غير كاف ، أو أن نوعية الخرسانة رديئة أو أن هناك هبوطاً في التربة …… الخ .
صيانة وترميم الشروخ في المنشآت :

1. مراقبة الشروخ

يجب ملاحظة الشروخ عندما تظهر في المنشأ الخرساني وعند ظهورها يجب اختبار سمك الشرخ وطوله وعمقه .
ومن المهم ملاحظة ما إذا كان الشرخ يتسع بمرور الوقت أم لا . وهناك طرق كثيرة تستخدم الدراسة ذلك ( مثل استخدام بقع الجبس فوق الشروخ ومتابعة حدوث الشروخ في الجبس ، أو باستخدام جهاز يقيس العرض بين كرتين من الحديد مثبتتين على جانبي الشرخ ) .
ويجب قياس تشوه أو انحناء عناصر المنشأ التي تحدث فيها الشروخ الإنشائية باستخدام نقط المناسيب المعروفة كمرجع للقياس ( من الضروري معرفة الهبوط النهائي للأساسات ) وسوف تقودنا الملاحظة وأحذ القراءات المختلفة إلى معرفة نوع الشروخ من حيث أسبابها . وغالباً ما تؤثر عدة أسباب في وقت واحد .
من الممكن الآن اقتراح طريقة للعلاج ( الترميم ) التقوية المنشأ مثلا أو حقن الشروخ ……وما إلى ذلك .
معالجة الشروخ وترميم المنشأ :

1. الشروخ الشعرية غير الإنشائية ( الناتجة عن أسباب غير إنشائية)

من المفروض في هذه الحالة أن الخرسانة جيدة النوعية ، وأن الشروخ دقيقة ولتمثل خطورة على استمرارية تحمل التسلح . فإذا تمت معاينة الشروخ ، وكانت ناتجة عن سلوك طبيعي للمبنى كما في حالة الوصلات بين الوحدات مسبقة الصب ، فعلى المصمم أن يأخذ هذه الشروخ في الحساب وخاصة الوصلات الرأسية والأفقية بوجه المبنى ، والتي يجب معالجتها بعناية لتجنب الأضرار التي تنجم عن هذه الشروخ ( مثل تسرب المياه خلال لها ) . وبالتالي يجب أن نتوقع ذلك في اكتساء الجدران الداخلية . وعادة يتم إجراء اختبارات معملية على وصلات مشروخة لنحصل على القوة الحقيقية للوصلات في حالة الاستخدام الفعلي لها ، ويجب أن يصمم حديد التسليح ويختار تفرده بطريقة تجعل اتساع الشروخ غير خطير . وغالباً ما يكون وضع الحديد الإضافي غير المحسوب إنشائياً ضرورياً ( مثل حديد التسليح القطري المكسح ) ويكون عمودياً على اتجاه الشروخ المتوقعة في زوايا المبنى .
وعموماً فإن التصميم الجيد والتنفيذ الجيد يعطينا أفضل تحكم في الشروخ . وتعالج الشروخ الشعرية غير الإنشائية ( مثل شروخ الانكماش اللدن ) بتنظيف السطح بالفرشاة المعدنية ، ثم تدمن الشروخ على طبقات من روبة حقن إسمنتية لاصقة ؟. وعندما تكون الشروخ الشعرية عميقة وعمودية على اتجاه قوى الضغط في المنشأ فمن الضروري حقن هذه الشروخ بعناية باستخدام المنتجات التي تتصلب حرارياً . ومن الضروري اختيار منج منخفض اللزوجة .

2. الشروخ العريضة

عندما يكون عرض الشرخ كبيراً وعميقاً داخل الخرسانة بحيث يصل إلى التسليح فيجب معالجه لتجنب تآكل الحديد . أما إذا حدث هذا التآكل في الحديد فعلا فيجب إزالة الغطاء الخرساني المغلف للحديد ، تنظف أسياخ الحديد ،ويستبدل الغطاء المزال بخرسانة جيدة كغطاء للحديد ( ومن المهم ي هذه الحالة استخدام الرتنجات الغروية اللاصقة والترميم بخرسانة عالية المقاومة بالدفع بالهواء باستخدام مدفع الإسمنتCEMENT GUN ) وغالباً ما تتميز الشروخ الناتجة عن تمدد الخرسانة باحتوائها على نسبة كبريتات عالية . وقد يكون من الضروري في هذه الحالة إزالة الخرسانة المعابه وتغييرها . وإذا كانت الشروخ ناتجة عن أسباب ميكانيكية ( مثل زيادة الأحمال أو نقص التسليح أو استخدام خرسانة رديئة أو هبوط التربة ) فيجب أن نتأكد من السيطرة على هذه الأسباب قبل البدء في ترميم المبنى خاصة إذا كانت هذه الشروخ مستمرة في الزيادة .
وقد يكون من الضروري إزالة وتغيير الخرسانة المعابة وإضافة طبقة من الخرسانة الجديدة مثلاً ( نحصل على ربط الخرسانة القديمة بالخرسانة الجديدة باستخدام طبقة دهان خاصة من مادة غروية مطاطة أو باستخدام أيبوكسي لاصق EPOXYDE GLUE . وقد يكون من الضروري وضع أسياخ حديد تسليح إضافي في مجاري أو ثقوب محفورة لها في الخرسانة القديمة ( يزرع الحديد باستخدام مونه أيبوكسية لاصقة ) وعندما نقرر حقن الشروخ فيجب العناية باختيار المنتج اللزوج الذي سنستخدمه وفقاً لترتيب الشروخ وتوزيعها ، ووفقا لنتائج عملية الحقن .
إذا كانت الشروخ نشطة ويتغير عرضها نتيجة التأثيرات الحرارية فلابد من أن نتأكد من عدم ظهور تأثير إجهادات الشد وشروخ جديدة بعد ملء الشروخ .

1. علاج الشروخ باستخدام المواد المرنة

سوف نتاول هنا حلول ومشاكل ملء شروخ الخرسانة مع متابعة الترميمات الأخرى الضرورية .

1. المواد المستخدمة :

تستخدم البوليمرات العضوية والإسمنت في علاج الشروخ وسوف نشير إليها بالروابط . وأكثر البوليمرات العضوية استخدما في الترميمات الإنشائية هي الروابط الإيبوكسية . وهي عبارة عن مركب أساسي راتنجي EPOXY BINDERS أو مصلد أو معجل للتصلب ، حيث يجب خلطها بالنسب المحددة . وللروابط الإيبوكسية خاصية الاتصاق بالخامات كالخرسانة والحديد وقلة الانكماش ، كما أنها ذات قوة شد وضغط عاليتين . ويعيب البوليمرات العضوية ضعف مقاومتها للحريق ودرجات الحرارة المرتفعة . والروابط الإيبوكسية تنتمتي إلى فصيلة البوليمرات حرارية التصلد وهي تشمل ضمن تركيبها البوليرثان مجهزاً على هيئة مركبين خلطهما عند الاستخدام ويعد البوليستر من نفس الفصيلة . وهو يتكون عادة من ثلاث مركبات ( أساس راتنجي ، وسيط مساعد ، ومعجل تصلب ) .
وهناك فصيلة أخرى من الروابط العضوية تتكون من البوليمرات البلاستيكية THERMOPLASTIC POLYMERS أو الروابط الاكريليكية ACRYLAMID BINDER وهي سريعة التصلب ولا تلتصق بالخرسانة ، وهي ذات انكماش عال في الظروف الجافة ولذا فإن استخدامها الرئيسي يكون في سد الشروخ في حالات الرطوبة والتشبع لمقاومة تسرب الماء والإسمنت المستخدم هنا هو الإسمنت البورتلاندي العادي ، كما أن الإسمنت قليل الانكماش والإسمنت سريع التصلب يمكن خلطهما بالبوليمرات العضوية .

2. اختيار الخامات

يستخدم إسمنت الحقن ( اللباني ) لملء التعشيشات والفراغات الهامة ، كما يستخدم الإسمنت السريع التصلب في بعض حالات ملء الشروخ وتستخدم البوليمؤات البلاستيكية ( الراتنجات الاكليريكية ) بصفة رئيسية لملء الشروخ تحت ضغط الماء لإيقاف نفاذا الماء . كما تستخدم أيضاًالبوليمرات حرارية التصلد ويعطي الجدول المرفق (1) ملخصا لوضع استخدامات أنواع الخامات المختلفة والمفصلة عن استخدام البوليمرات حرارية التصلد.
الحد من سعة الشروخ :
يمكن تلافي وصول الشروخ في عناصر الخرسانة المسلحة إلى الحد غير المسموح به باتخاذ
مايلي :

1. استعمال الخرسانة الكثيفة ما أمكن .
2. تأمين طبقة كافية من الخرسانة لحماية حديد التسليح ضد عوامل التآكل بما لا قل عن 2 سم في البلاطات المعروضة لتأثيرات جوية ، و 2.5سم للكمرات والأعمدة ، على أن لا تقل سماكة هذه الطبقة عن أكبر قطر لحديد التسليح المستعمل .

معلومه هامه لحصر المبانى

صدأ حديد التسليح وتأثيره علي المنشأت

صدأ حديد التسليح وتأثيره علي المنشأت

تهتم الدول الغربية في طرق حماية المنشات ومعالجتها  من صدأ حديد التسليح نظرا لكون هذه المشكلة اقتصادية بالمقام الأول .

  ففي الولايات المتحدة الأمريكية حصرت تكلفة الصدأ السنوية في العقد السابق بحوالي 150 مليون دولار نتيجة لمشاكل الصدأ علي المباني والجسور والتي تحدث في أمريكا وأوربا نتيجة إذابة الجليد باستخدام الملح .

وفي المملكة المتحدة تقدر تكلفة إصلاح الجسور نتيجة للصدأ في حديد التسليح بحوالي 616 مليون جنيه إسترليني وهذا بإنجلترا وويلز فقط ( 1989م ) وهي فقط 10 % من إجمالي الجسور في المملكة المتحدة .

أما في المنطقة العربية وخاصة دول الخليج فإن المشكلة اعمق و أوسع نتيجة لنقص عمر المنشاة بسبب الصدأ والتكاليف العالية جدا لإعادة العمران ,بالإضافة لتميز دول الخليج بارتفاع درجة الحرارة ونسبة الأملاح العالية ومشاكل المياه الجوفية وتأثيرها , كل هذه العوامل زادت من مشاكل حدوث صدأ الحديد في المنطقة   بدرجة كبيره جدا .

إذا من الواضح أن صدأ حديد التسليح في المنشآت الخرسانية يهدد الاستثمارات العقارية في الوطن العربي عامة ودول الخليج العربي بوجه خاص ويؤثر كثيرا في اقتصاد هذه الدول ويستنزف الكثير في أعمال الإصلاح والحماية للمنشات العامة والخاصة , ولا بد من استخدام احدث الطرق لحماية وإصلاح المنشات للمحافظة علي الثروات الوطنية.

يتكون الصدأ بوجه عام نتيجة تعرض الحديد للهواء والماء , والخرسانة بطبيعتها مادة مسامية تحوي رطوبة ولذلك من الطبيعي  حدوث صدأ للحديد بداخلها !!!
 لكن ليس بالضرورة حدوث الصدأ للحديد في الخرسانة لان الخرسانة مادة قلوية  وهي معاكسة للأحماض وبالتالي فإن الخرسانة تقوم بحماية الحديد من الصدأ بتكون طبقة قلوية كثيفة تمنع حدوث الصدأ ( طبقة حماية سلبية ).
ويحدث الصدأ نتيجة تكسير طبقة الحماية السلبية وظهور الصدأ علي سطح حديد التسليح , يبدأ صدأ حديد التسليح في التكون من نقرة صغيره (  Pit Formation ) في السيخ ثم تزداد هذه النقر ويحدث اتحاد بينها مما يكون الصدأ العام .

وهناك أسباب أخرى لتكون الصدأ  وهي البكتيريا . وهي بالغالب موجودة بالتربة وتقوم بتحويل الأملاح والأحماض إلي حمض الكبريتيك الذي يهاجم الحديد ويسبب عملية الصدأ .

معدل الصدأ يرتبط بعوامل كثيرة ولكن  في منطقتنا الرطوبة ودرجة الحرارة عوامل رئيسيه ومؤثرة بدرجة كبيره جدا في معدلات الصدأ ولذلك يجب التحكم في تلك العوامل  ليصبح معدل الصدأ قليل بحيث لا يسبب مشكلة كبيرة علي المنشأة العقارية ..!!


الوقاية خير من العلاج  وإذا تم الحفاظ علي المنشاة العقارية من التعرض للصدأ يكون ذلك اكثر واقعية وحفاظا علي الثروة الوطنية .

ويتم تفادي صدأ حديد التسليح في الخرسانة بالتقيد بمواصفات التصميم والتنفيذ وبإتباع الكودات المختلفة الخاصة بتصميم القطاعات الخرسانية والتي تعمل علي تقليل احتمالات حدوث الصدأ  في حديد التسليح .

ومن العوامل المهمة في حماية المباني الخرسانية  من صدأ حديد التسليح طريقة استخدام الخرسانة وتحديد محتوي الإسمنت والاهتمام بالمعالجات الخرسانية أثناء التنفيذ .

وهناك طرق مختلفة  لحماية حديد التسليح من الصدأ من أهمها :

1. موانع الصدأ
    وهي نوعين يعتمد النوع الأول علي حماية الطبقة السلبية حول حديد التسليح ويعتمد النوع الآخر علي منع       توغل الأكسجين داخل الخرسانة .
2. استخدام الحديد المجلفن Galvanized Bar 
   ويعتبر الحديد المجلفن ذو كفاءه مناسبة خصوصا للمباني التي تتعرض للكربنه .
3. دهان حديد التسليح بالابوكسي
   هذه الطريقة أعطت نتائج إيجابية وخاصة لحديد التسليح المعرض لمياه البحر
4.حديد ستنلس ستيل Stainless Steel     
    نظرا لارتفاع تكاليف هذا النوع من الحديد فإن استخدامه يتم في نطاق محدود
5.حماية أسطح الخرسانة  من النفاذ يه 
   وذلك إما باستخدام مادة سائله يتم رشها أو دهانها أو ألواح وطبقات من المطاط أو البلاستيك ( membrane )



المهندس / قاسم سالم اليافعي

العزل الحراري للمباني

العزل الحراري للمباني

طور الإنسان معالجاته للظروف البيئية المحيطة به من خلال التجارب الطويلة والمستمرة في ممارسة البناء فاستطاع أن يتعرف على خصائص مواد البناء فصار يستخدمها بأقصى فعالية لتلبية احتياجاته ومتطلباته .. فمن بين العيوب الرئيسية في المباني الخرسانية رداءة سلوكها وتصرفها الحراري بالنظر الى طبيعة المناخ وشدة حرارته . وافضل دليل على ذلك هو منحنى استهلاك الطاقة الكهربائية في مدينة الرياض فالملاحظ ارتفاع استهلاك الكهرباء في فصل الصيف بمقدار الضعف عن فصل الشتاء . والسبب في هذا التزايد الكبير يرجع بصورة أساسية إلى الطاقة الكهربائية المستعملة لتشغيل وسائل التكييف المتنوعة والتي يضطر إليها الناس لطرد الحرارة الشديدة والنافذة الى مساكنهم نتيجة رداءة ومقاومة الحوائط والأسقف لاختراق الحرارة من الخارج .

كما أن نصف مرافق ومحطات الكهرباء مسخر بصورة أساسية لتشغيل أجهزة وسائل التكييف في فصل الصيف فقط مما يجعل معامل الانتفاع من هذه المرافق والمحطات منخفض جدا ويؤدي بالتالي الى ارتفاع تكلفة توليد وتشغيل وصيانة محطات وشبكات الكهرباء .

واما ما يمكن التحكم به على المستوى الفردي فاختيار الألوان الخارجية وتوجيه المبنى وتوزيع الفتحات ومساحاتها ومعالجتها وعزل الحوائط والأسقف المعرضة للأجواء والظروف المناخية الخارجية ،

العزل الحراري

من المعلوم أن العزل الحراري هو عملية منع انتقال الحرارة من مكان الى آخر كليا أو جزئيا وذلك بالاستفادة من خصائص بعض المواد كرداءة التوصيل الحراري وكزيادة السعة الحرارية وخاصية الانعكاس .

مواد العزل

وهي تلك المواد أو تشكيلة المواد التي إذا استخدمت بطريقة مناسبة يمكن أن تمنع أو تقلل انتقال الحرارة بوسائل الانتقال الحراري المختلفة ( التوصيل – الحمل – الإشعاع ).

ويمكن تقسيم المواد العازلة بصورة أساسية كما يلي :

• مواد عازلة غير عضوية تتركب من ألياف أو خلايا كالزجاج والاسبستوس والصوف الصخري وسيلكات الكاليسوم والبيرلايت والفيرميكيولايت .
• مواد عازلة عضوية ليفية مثل القطن وأصواف الحيوانات والقصب أو خلوية مثل الفلين والمطاط الرغوي أو البولي ستايرين أو البولي يورثين .
• مواد عازلة معدنية كرقائق الألمنيوم والقصدير العاكسة.

وأما الأشكال التي توجد عليها المواد العازلة فهي كما يلي :

1. مواد عازلة سائبة وتكون عادة في صورة حبيبات أو مسحوق تصب عادة بين الحوائط أو في أي فراغ مغلق كما يمكن أن تخلط مع بعض المواد الأخرى وهي تستخدم بصورة خاصة في ملء الفراغات غير المنتظمة .
2. مواد عازلة مرنة الشكل وهي تختلف في درجة مرونتها وقابليتها للثني أو الضغط وتوجد عادة على شكل قطع أو لفات وتثبت عادة بمسامير ونحوه كالصوف الزجاجي والصخري ورقائق الألمنيوم ونحوها .
3. مواد صلبة : وتوجد على شكل ألواح بأبعاد وسماكات محدودة بالبولي يورثين والبولي ستايرين .
4. مواد عازلة سائلة تصب أو ترش في أو على المكان المطلوب لتكوين طبقة عازلة وهذه مثل البولي يورثين الرغوي .

خصائص مواد العزل الحراري

بالنظر الى متطلبات التصميم فإن اختيار مادة عازلة معينة يستلزم بالاضافة الى معرفة الخاصية الحرارية ، معرفة الخصائص الثانوية الأخرى للمادة كامتصاص الماء والاحتراق والصلابة ..الخ.

1. الخصائص الحرارية:

والمقصود منها قدرة المادة على العزل الحراري وعادة ما تقاس بمعامل التوصيل الحراري فكلما قل معامل التوصيل دل ذلك على زيادة مقاومة المادة للانتقال الحراري . فالمقاومة الحرارية تتناسب تناسبا عكسيا مع معامل التوصيل الحراري خلال المادة العازلة يتم عادة بواسطة جميع وسائل الانتقال المختلفة ( التوصيل والحمل والاشعاع ).

أما المواد العاكسة فهي لقدرتها العالية على رد الاشعاعات والموجات الحرارية تعتبر مواد فعالة في العزل الحراري بشرط أن تقابل فراغا هوائيا وتزيد قدرة هذه المواد على العزل بزيادة لمعانها وصقالتها .

وغالبا ما تكون المادة العازلة متكاملة مع الجدران والأسقف ولذا فلمعرفة المقاومة الكلية للانتقال الحراري لابد من جمع المقاومات المختلفة لطبقات الحائط أو السقف بما فيها مقاومة الطبقة الهوائية الملاصقة للأسطح الداخلية أو الخارجية .

وجمع هذه المقاومات يشابه تماما جمع المقاومات الكهربائية ، فهي إما أن تكون على التوازي أو التسلسل ويعتمد هذا على تركيبة المواد في الحائط أو في السقف. وإضافة الى ما ذكر من خصائص حرارية فإن هناك خصائص أخرى كالحرارة النوعية والسعة الحرارية ومعامل التمدد والانتشار والتي لابد من معرفتها لكل مادة عازلة .

2. الخصائص الميكانيكية

بعض المواد العازلة تتميز بمتانة وقدرة على التحميل . ولهذا فيمكن أحيانا استخدامها للمساهمة في دعم وتحميل المبنى وذلك إضافة الى هدفها الأساسي وهو العزل الحراري . ولهذا ينظر الى قوة تحمل الضغط والشد والقص ..الخ.

3. الامتصاص

وجود الماء بصورة رطبة أو سائلة أو صلبة في المادة العازلة يقلل من قيمة العزل الحراري للمادة أو يقلل المقاومة الحرارية ، كما أنه قد يساهم في إتلاف المادة بصورة سريعة .

وتأثير الرطوبة على المادة يعتمد على خصائص المادة من حيث قدرتها على الامتصاص والنفاذ ، كما يعتمد على الأجواء المناخية المحيطة بها كدرجة الحرارة ونسبة الرطوبة ..الخ. اما الخصائص التي يقاس بها مدى تأثير المادة بالرطوبة فهي الامتصاص والنفاذية .

3. الأمان والصحة

لبعض المواد العازلة خصائص معينة منها ماقد يعرض الإنسان للخطر سواء وقت التخزين أو أثناء النقل أو التركيب أو خلال فترة الاستعمال فقد تتسبب في إحداث عاهات في جسم الإنسان ، دائمة أو مؤقتة ، كالجروح والبثور والتسمم والالتهابات الرئوية أو الحساسية في الجلد والعينين مما يستوجب أهمية معرفة التركيب الكيميائي للمادة العازلة . كذلك صفاتها الفيزيائية الأخرى من حيث قابليتها للاحتراق والتسامي .

4. الصوت

بعض المواد العازلة للحرارة قد تستخدم لتحقيق بعض المتطلبات الصوتية كامتصاص الصوت وتشتيته وامتصاص الاهتزازات لذا فإن معرفة الخصائص المرتبطة بهذا الجانب قد يفي بتحقيق هدفين بوسيلة واحدة .

إضافة الى ما سبق من خصائص فإن هناك خصائص قد تكون ضرورية عند اختيار المادة العازلة المناسبة كمعرفة الكثافة والقدرة على مقاومة الانكماش وامكانية الاستعمال وانتظام الأبعاد ومقاومة التفاعلات الكيميائية والمقاسات والسماكات المتوفرة..الخ . إضافة لكل ما سبق يلعب العامل الاقتصادي أخيرا دورا هاما في اتخاذ القرار ، في سعر المادة العازلة له اثر كبير عند الاختيار .

ما هو القدر المناسب من المادة العازلة

يتم عادة اختيار نوعية المادة العازلة بالموازنة بين تكلفتها الاقتصادية ومدى تحقيقها للمتطلبات الرئيسية والثانوية ولكن هذا الاختيار لا يغني عن السعي الى تحديد السماكة المناسبة من المادة المختارة . يمكن تقسيم المباني من حيث نوعية وطريقة الاكتساب الحراري الرئيسي الى نوعين :

1. مباني معظم اكتسابها للحرارة يأتي من خلال القشرة أو الغلاف الخارجي للمبنى بمعنى أن متطلبات التبريد والتدفئة تتناسب بصورة تقريبية مع الفرق بين درجة الحرارة الداخلية والخارجية . وتقع المساكن والمخازن عادة في هذا القسم نظرا لأن الحرارة المكتسبة من الخارج تفوق بكثير الحرارة الناتجة عن النشاطات المختلفة داخلها .ففي هذه المباني فإن زيادة العزل الحراري في الغلاف الخارجي للمبنى سيؤدي بالضرورة الى تقليل مقدار الحرارة المكتسبة أو المفقودة وهذا بالتالي يؤدي الى تقليل الطاقة اللازمة لإزالة ما يكتسب أو تعويض ما يفقد . ولتحديد السمك الأمثل للمادة العازلة في المباني من هذا النوع فإن الضابط الأساسي لهذا التحديد هو مقدار التكلفة الكلية وهي تساوي مجموع تكلفة المادة العازلة وتكلفة الطاقة اللازمة لتكييف المبنى .

2. مباني اكتسابها الرئيسي للحرارة يأتي من داخلها وهذه المباني يكون الاكتساب الرئيسي للحرارة فيها نتيجة للنشاطات المقامة داخلها كالمصانع أو نتيجة لضخامة عدد المستخدمين أو للحرارة الناتجة عن الاضاءة الصناعية كالمكاتب ونحوها . ففي مثل هذه المباني ولأن معظم الاكتساب لا يتأثر بشكل أساسي بالظروف الجوية الخارجية فإن زيادة سمك الطبقة العازلة لا يؤدي بالضرورة إلى تقليل تكلفة الطاقة بل قد يؤدي إلى زيادتها فضلا عن زيادة التكلفة الكلية . فزيادة سمك الطبقة العازلة يؤدي إلى احتباس الحرارة المكتسبة في الداخل من تراكمها فتزيد أحمال التبريد بصورة واضحة . لذا فالمباني من هذا النوع تحتاج إلى دراسة مستفيضة بواسطة الحاسب الآلي لتحديد سلوك المبنى الحراري على مدار العام باستخدام سماكات مختلفة من المادة العازلة ومن ثم الوصول الى السمك الأمثل .

معالجة مياه الصرف الصحي

معالجة مياه الصرف الصحي

ادى التطور الذي شهدته معظم دول العالم وزيادة عدد السكان وارتفاع مستوى المعيشة إلى ارتفاع ملحوظ في الطلب على المياه ورغم أن بعض الدول لاتعاني من هذه المشكلة بسبب تنوع مصادر المياه التقليدية فيها ووجود هذه المياه بكميات تفي بالطلب 

إلا أن توزيع المياه المصالحة للاستعمال على سطح الكرة الأرضية ليس متساوياً . وقد أدى ذلك إلى اختلال التوازن بين الكميات المتوفرة من المياه والطلب الفعلي عليها ، الأمر الذي أدى إلى التفكير في تنويع مصادر المياه واستغلال أكبر كمية ممكنة منها بشتى الطرق . وتعد إعادة استعمال مياه الصرف الصحي المعالجة من طرق استغلال المياه التي تلاقي قبولاً ملحوظاً في الاونة الاخيرة .

إن الغرض من معالجة مياه الصرف الصحي هو إسراع العمليات الطبعية التي تحدث لتلك المياه تحت ظروف محكمة وبحجم صغير . ومن الأسباب الهامة لتطوير طرق معالجة تلك المياه تأثيرها على الصحة العامة والبيئة حيث كانت المعالجة تنحصر في ازالة المواد العالقة والطافية والتخلص من المواد العضوية المتحللة وبعض الأحياء الدقيقة المسببة للأمراض . ونتيجة لتقدم العلم في مجال الكيمياء والكيمياء الحيوية وعلم الاحياء الدقيقة وزيادة المعرفة بتأثير الملوثات على البيئة سواء على المدى القريب أو البعيد إضافة إلى التقدم الصناعي وإنتاج مواد جديدة جعل من الضروري تطوير طرق معالجه لتلك المياه تكون قادرة على إزالة معظم الملوثات التي لم يكن من السهل إزالتها بالطرق المستعملة قديماً .

مياه الصرف وملوثاتها

يتم تجميع مياه الصرف الصحي من عدة مصادر ، وتعتمد الكميات التي يتم جمعها من تلك المصادر على المصدر ونوعية نظام التجميع المستعمل فيها . ومن مصادر تلك المياه مايلي :

1. مياه استعمالات الاغراض المنزلية والتجارية وغيرها كالمدارس والفنادق والمطاعم .
2. مياه الاستعمالات الصناعية .
3. مياه الأمطار في حالة دمج شبكة المجاري بشبكة تصريف السيول .
4. المياه المتسربة من عدة مصادر وخاصة الجوفية .

تحتوي هذه المياه على عدة عناصر صلبة وذائبة ، يمثل الماء فيها نسبة 99.9% والبقية عبارة عن ملوثات أهمها :

1. مواد عالقة
2. مواد عضوية قابلة للتحلل
3. كائنات حية مسببة للأمراض
4. مواد مغذية للنبات نتروجين ، فوسفور بوتاسيوم
5. مواد عضوية مقاومة للتحلل
6. معادن ثقيلة
7. أملاح معدنية ذائبة

معالجة مياه الصرف الصحي

تشمب معالجة ميياه الصرف الصحي مجموعة من العمليات الطبعية والكيميائية والاحيائية التي يتم فيها إزالة المواد الصلبة والعضوية والكائنات الدقيقة أو تقليلها إلى درجة مقبولة ، وقد يشمل ذلك إزالة بعض العناصر الغذائية ذات التركيزات العالية مثل الفوسفور والنيتروجين في تلك المياه ويمكن تقسيم تلك العمليات حسب درجة المعالجة إلى عمليات تمهيدية وأولية وثانوية ومتقدمة ، وتأتي عملية التطهير للقضاء على الأحياء الدقيقة في نهاية مراحل المعالجة وتتضمن هذه المراحل شكل مايلي :

1. المعالجة التمهيدية :

تستخدم في هذه المرحلة من المعالجة وسائل لفصل وتقطيع الاجزاء الكبيرة الموجدة في المياه لحماية أجهزة المحطة ومنع انسداد الأنابيب ، وتتكون هذه الوسائل من منخل متسع الفتحات وأجهزة سحق وتحتوي هذه المرحلة أحيانا على أحواض أولية للتشبيع بالأكسجين ، ومن خلال هذه العملية فإنه يمكن إزالة 5- 10% من المواد العضوية القابلة للتحلل إضافة إلى 2-20 % من المواد العالقة . ولا تعد هذه النسب من الإزالة كافية الغرض إعادة استعمال المياه في أي نشاط .

2. المعالجة الأولية :

الغرض من هذه المعالجة إزالة المواد العضوية والمواد الصلبة غير العضوية القابلة للفصل من خلال عملية الترسيب . ويمكن في هذه المرحلة من المعالجة إزالة 35 – 50 % من المواد العضوية القابلة للتحلل إضافة إلى 50 –70 % من المواد العالقة وحتى هذه الدرجة من المعالجة فإن الماء لا يزال غير صالح للاستعمال . وتحتوي الوحدة الخاصة بالمعالجة الأولية على أخواض للترسيب بالاضافة إلى المرافق الموجدة في وحدة المعالجة التمهيدية وربما تحتوي أيضا على وحدات تغذية لبعض المواد الكيميائية إضافة إلى أجهزة لخلط تلك المواد مع المياه .

3. المعالجة الثانوية :

هذه المرحلة من المعالجة عبارة عن تحويل احيائي للمواد العضوية إلى كتل حيوية تزال فيما بعد عن طريق الترسيب في حوض الترسيب الثانوي ، وهناك عدة أنواع من المعالجة الثانوية يمكن تقسيمها حسب سرعة تحليل المواد العضوية إلى :

• عمليات عالية المعدل : ومن أمثلتها عملية الحمأة المحفزة Activated sludge process والترشيح بالتنقيط Trickling filter والتلامس الحيوي دائري الحركة Rotating bioloqical contactors .

• عمليات منخفضة المعدل : ومن أمثلتها البحيرات الضحلة ذات التهوية Aerated Lagoons وبرك الاستقرار Stablilization Ponds . ويمكن من خلال المعالجة الثانوية إزالة مايقرب 90 % من المواد القابلة للتحلل إضافة الى 85 % من المواد العالقة .

4. المعالجة المتقدمة :

يتم تطبيق هذه المرحلة من المعالجة عندما تكون هناك حاجة إلى ما نقي بدرجة عالية ويحتوي هذه المرحلة على عمليات مختلفة لإزالة الملوثات التي لا يمكن إزالتها بالطرق التقليدية سابقة الذكر ومن هذه الملوثات : النتروجين والفوسفور والمواد العضوية والمواد العالقة الصلبة الزائدة إضافة إلى المواد التي يصعب تحللها بسهولة والمواد السامة وتتضمن هذه العمليات ما يلي :

1. التخثر الكيميائي والترسيب : Chemical coagulation & sedimentation التخثر الكيميائي عبارة عن إضافة مواد كيميائية تساعد على إحداث تغير فيزيوكيميائي للجسميات ينتج عنه تلاصقها مع بعضها وبالتالي تجمعها ومن ثم ترسيبها في أحواض الترسيب نظراً لزيادة حجمها وتستخدم . وتستخدم عدة مخثرات كيميائية من أهمها مركبات الحديد والألمونيوم والكالسيوم والبوليمر .

2. الترشيح الرملي : Sand Filteration :عبارة عن عملية تسمح بنفاذ الماء خلال وسط رملي بسماكة لاتقل عن 50 سم ويتم من خلال هذه العملية إزالة معظم الجسميات العالقة والتي لم يتم ترسيبها في أحواض الترسيب نظراً لصغر حجمها إضافة إلى إزالة الموادالصلبة المتبقية بعد عملية التخثر الكيميائي كما أن هذه العملية ضرورية لتنقية المياه قبل معالجتها في عمليات لاحقة مثل الامتصاص الكربوني والتبادل الأيوني والتناضح العكسي .
3. الامتصاص الكربوني : Carbon Adsorption :ويتم في هذه العملية استخدام كربون منشط لإزالة المواد العضوية المذابة حيث يتم تمرير المياه من خلال خزانات تحتوي على الوسط الكربوني ويتم من خلال الكربون المنشط امتصاص المواد العضوية المذابة الموجودة في مياه الفضلات . وبعد تشبع الوسط الكربوني يتم إعادة تنشيطه بواساطه الحرق أو استخدام مواد كيميائية .
4. التبادل الأيوني Ion Exchange من خلال هذه العملية يتم إخلال أيةنات معينة في الماء من مادة تبادل غير قابلة للذوبان بأيونات أخرى . وعملية التبادل الأيواني مشابهة لعملية الامتصاص الكربوني إلا أن الأولى تستعمل لأغراض إزالة المواد غير العضوية .
5. التناضح العكسي : Reverse Osmosis :يتم في هذه العملية ضخ الماء تحت ضغط عال من خلال غشاء رقيق ذو فتحات صغيرة جدا يسمح بمرور جزيئات الماء فقط ويمنع مرور جزيئات الأملاح .

ويوضح جدول (1) نسب إزالة بعض الملوثات الموجودة في مياه الصرف الصحي من خلال طرق المعالجة المختلفة الأولية والثانوية والمتقدمه .

5. عملية التطهير :

تتم عملية التطهير من خلال حقن محلول الكلور إلى حوض التطهير حيث تتراوح الجرعة ما بين 5 –10 مليجرام للتر الواحد وعادة ما تكون فترة التطهير لمدة 15 دقيقة كحد أدنى في حالة عدم استخدامها وفي حالات استخدام المياه في الأغراض الزراعية فإن مدة التطهير تصل إلى 120 دقيقة .

الطريقة عنصر لإزالة	معالجة أولية %	معالجة ثانوية عملية الحمأة المحفزة%	معالجة متقدمة باستخدام
			المرشحات الرملية%	امتصاص كربوني بعد التبادل الأيوني %	أكسدة كيميائية وتناضح عكسي %
الأكسجين الكيموحيوي	42	94	96	100	100
الأكسجين الكيميائي	38	83	88	98	100
المواد العالقة الصلبة	63	91	99	100	100
نتروجين الأمونيا	18	70	80	100	100
الفوسفور	27	60	83	100	100
الكربون العضوي	34	89	90	100	100
الزيوت والدهون	65	94	94	97	100
العكر	31	90	97	100	100
القلوية	تزداد	38	89	لا تغير	لا تغير
اللون	15	56	70	93	93
المواد المسببة للزبد	27	79	79	92	92

استخدامات المياه المعالجة

يمكن استعمال مياه الصرف الصحي المعالجة في عدة أغراض سواء بطريقة مباشرة أو غير مباشرة ، ويوضح شكل (2) أهم استعمالات تلك المياه . وبصفة عامة فإن نسبة إعادة استعمال المياه المعالجة من قبل القطاعات المختلفة تتمثل في الاتي:

1. أغراض زراعية 60 %
2. أغراض صناعية 30 %
3. أغراض أخرى كتغذية المياه الجوفية 10 %

وتشير بعض المعلومات المحدودة الخاصة بتكاليف معالجة مياه الصرف الصحي للأغراض الزراعية في بعض دول الشرق الأوسط إلى أن تكلفة المعالجة تتراوح ما بين 66 هللة إلى 1.61 ريال للمتر المكعب .

محاسن المياه المعالجة

من محاسن استعمال مياه الصرف الصحي المعالجة المحافظة على احتياطي المياه حيث أن استعمالها في الزراعة أو أي استعمالات أخرى بدلا عن المياه الصالحة للشرب يؤدي إلى توفير هذه المياه والتوسع في المساحات الزراعية لا نتاج محاصيل متنوعة وبسعر أقل كما يؤدي أيضا إلى التقليل من التكاليف المتعلقة بإنتاج واستيراد واستعمال الأسمدة بسبب وجود العناصر الضرورية للنبات في تلك المياه والتقليل من تكاليف الحصول على المياه في الزراعة خاصة إذا كانت مصادر تلك المياه جوفية .

مساوئ المياه المعالجة

من مساوي استعمال مياه الصرف المعالجة أنها تسبب مشاكل صحية إذا لم تتم معالجتها بشكل صحيح بسبب وجود أنواع مختلفة من الفيروسات والبكتيريا وغيرها إضافة إلى تركيزات عالية من المواد الكيميائية التي لا تتم إزالتها في مراحل المعالجة المختلفة قد تسبب أضرارا للنباتات أما في حال استعمالها في تغذية المياه الجوفية وعدم معالجتها بطريقة صحيحة فإنه بالإمكان تلوث تلك المياه كما أنها قد تسبب انسدادا لشبكات الري عند استعمالها .

مجالات استخدام المياه المعالجة

تختلف درجة معالجة مياه الصرف الصحي حسب الاستعمال المطلوب ، وقد اقترحت منظمة الصحة العالمية طرق معالجة خاصة بالاستعمالات الشائعة لتلك المياه ، جدول ( 2 ) وتتضمن مجالات استخدام مياه الصرف الصحي المعالجة ما يلي :

1. الشرب :

من أمثلة استعمالات مياه الصرف الصحي المعالجة في الشرب استخدامها في الولايات المتحدة الأمريكية عام 1956م عندما تعرضت المناطق الوسطى منها لجفاف مما حدا ببعض المدن الصغيرة باستعمال مياه الصرف الصحي بعد معالجتها في محطات للتنقية فقد تم في مدينة شانوت بولاية كنساس معالجة ما يقرب من 4000 متر مكعب من المياه يوميا لسد حاجتها من مياه الشرب وفي مدينة ويندهوك بناميبيا أنشئت في عام 1968م محطة معالجة متقدمة لمياه الصرف الصحي لامداد المدينة بما يقارب من 50% من احتياجاتها من مياه الشرب .

• المرافق الترفيهية :

في مجال استعمالات مياه الصرف الصحي المعالجة في المرافق الترفيهية هناك بعض الأمثلة للمشاريع التي لاقت نجاحاً كبيراً ومن هذه الأمثلة المشروعان اللذان تم إنشاؤهما بولاية كاليفورنيا الأمريكية . يسمى المشروع الأول مشروع سانتي وفيه يتم ضخ المياه المعالجة من المحطة سانتي لأحد الوديان وتترك لتنساب مسافة قدرها 1 كم خلال الرمل والحصى قبل استرجاعها . ثم توجه المياه المسترجعة بعد ذلك إلى ثلاث بحيرات متصلة ببعضها ومحاطة بحديقة عامه . تستخدم بحيرتان من تلك البحيرات لصيد الأسماك ورياضة القوارب بينما يتم تعقيم البحيرة الثالثة بمادة الكلور لتستخدم للسباحة . وتطابق نوعية المياه هذه مواصفات الولاية الخاصة بالمياه المستعملة للسباحة .

أما المشروع الثاني فهو مشروع خزان الجدول الهندي وهذا الخزان يستلم المياه المعالجة من محطة تاهو الجنوبية حيث توجد معالجة متقدمة مكونة من عمليات لإزالة النتروجين والفوسفور والبوتاسيوم كما توجد بها مرشحات رملية وأجهزة امتصاص كربوني ويتسع الخزان لما يقارب من 27 مليون متر مكعب من المياه وكلها مياه صرف معالجة تستخدم لنشاطات متعددة منها السباحة وصيد الأسماك.

أغراض الاستعمال طريقة المعالجة	زراعية			صناعية	استجمام		مرافق عامة
	محاصيل ليست للاستهلاك الآدمي المباشر	محاصيل تؤكل بعد الطبخ	محاصيل تؤكل طازجة		نشاط ملامسة كالسباحة	نشاط بدون ملامسة كرياضة القوارب	شرب	أغراض أخرى
أولية	(1+6) ضرورية	(2+6)ضرورية	(3+6)ضرورية	(3أو4) ضرورية	(4+7)ضرورية	(2)ضرورية	(5)ضرورية	(3)ضرورية
ثانوية		(2+6)ضرورية	(3+6)ضرورية	(3أو4) ضرورية	(4+7)ضرورية	(2)ضرورية	(5)ضرورية	(3)ضرورية
مقدمة: مرشحات رملية امتصاص كربوني تبادل أيوني		(2+6)مطلوبة أحياناً -	(3+6)مطلوبة أحياناً -	(3أو4) مطلوبة أحياناً - مطلوبة أحياناً	(4+7)مطلوبة أحياناً -	- - -	(5)ضرورية مطلوبة أحياناً مطلوبة أحياناً	(3)ضرورية
تطهير		(2+6)مطلوبة أحياناً	(3+6)ضرورية	(3أو4) مطلوبة أحياناً	(4+7)ضرورية	(2) مطلوبة أحياناً	(5)ضرورية	(3)ضرورية

• الزراعة :

يعد مشروع مدينه موسكيغون بولاية ميشجان الأمركية لإعادة استعمال مياه الصرف الصحي من أحدث المشاريع التي أنشئت للاستفادة من تلك المياه في الزراعة وقد صمم هذا المشروع بحيث تمر تلك المياه أولا على الأراضي الزراعية ثم تصب بعد ذلك في البحيرة وتعد عملية مرور المياه في الأراضي الزراعية إحدى الطرق لإزالة الملوثات إضافة إلى فائدتها في ري بعض المحاصيل ويقوم هذا المشروع بري أكثر من 2000 هكتار من الأراضي المزروعة بمحصول الذرة .

إيقاف انسياب المياه المالحة

في المناطق الساحلية في أي بلد من بلدان العالم يؤدي ازدياد الطلب على المياه الجوفية إلى انخفاض مستواها مما ينتج عنه دخول المياه المالحة إلى الطبقات الحاملة للمياه العذبة والمعالجة هذه المشكلة يتم ضخ مياه الصرف الصحي المعالجة في تلك المناطق مما يؤدي إلى إيقاف تدخل المياه المالحة إضافة إلى الاستفادة منها في تغذية المياه الجوفية ومن أمثلة ذلك ما تم عمله في ولايتي كاليفورنيا ونيويورك الأمريكيتين .

أصدرت هيئة كبار العلماء بالمملكة فتوى شرعية بإجازة استعمال مياه الصرف الصحي المعالجة فقد جاء في دورتها الثالثة عشر وبموجب قرارها رقم 64 بتاريخ 25-10- 1398هـ النص التالي : ( بناءاً على ما ذكره أهل العلم من أن الماء الكثير المتغير بنجاسة يطهر إذا زال تغيره بنفسه أو بإضافة ماء طهور إليه أو زال تغيره بطول مكث أو تأثير الشمس ودور الرياح عليه أو نحو ذلك لزوال الحكم بزوال علته ) انتهى .

وحيث انه يتم تنقية مياه الصرف الصحي حسب طرق المعالجة المذكورة سابقاً فإن نجاستها تكون قد زالت كما يمكن شربها شريطة أن لا يترتب على ذلك أضرار صحية ورغم ذلك فإن المجلس يستحسن الاستغناء عن استعمال المياه المعالجة للشرب تحوطاً من ضررها وتنزها عن ما تنفر منه طباع الناس وتستقذره .

اللحام بالليزر

اللحام بشعاع الليزر

أن أحد الأنواع الرئيسية للحام هو الصهر . ولحام الصهر يستخدم فيه طاقة حرارية كافية لتسخين أو صهر طرفي الجزء المطلوب لحامه ويمكن أن تكون الطاقة الحرارية المطلوبة من عدة مصادر فهي إما كيمائية أو كهربائية أو ضوئية مثل اللحام الليزر.

شعاع الليزر Laser

هي اختصار للكلمات التالية :

Light amplification by stimulated Emission of radiation

والليزر شعاع ضوئي يصدر بنبضات تدوم 2/1000 ثانية وبتردد 1/10 نبضات في الثانية والواحدة . ويستخدم في لحام وقطع معظم المعادن وذلك بتركيز شعاع منه لا يزيد عن قطر شعرة الرأس ومن أهم مميزات الليزر أنها تخترق المواد الشفافة واللدائن الشفافة و الراتجات العازلة دون أن تتلفها بينما تسخن أو تصهر المعادن سواء كانت مطلية بالمواد الشفافة أو بدونها . ونظرا لتركيز الليزر في مساحة صغيرة جدا فان سطح المناطق الملاصقة للحام لا تتعرض للتلف وتكون متناهية الضيق ولا تتأثر الأجزاء المعالجة حراريا بالليزر ولا تفقد شيئا من خواصها المكتسبة بالمعالجة الحرارية حتى أنه يمكن مسك الأجزاء الملحومة باليد مباشرة بعد اللحام نظرا لتركيز الأشعة أو انخفاض مقدار الطاقة المستخدمة.

وباستخدم الليزر يمكن لحام المعادن غير المتشابه والصعب لحامها بالطرق الأخرى مثل النحاس والنيكل والألمنيوم والصلب المقاوم لصدأ والتيتانيوم والكلومبيوم.

إن نظرية توليد الليزر تستند الى انه نمكن استثارة ذرات المادة باستخدام طاقة ضوئية أو كهربائية تعتمد على قابلية ذراتها لإطلاق أشعة ضوئية عندما تتعرض لأشعة ضوئية أو كهربائية طول موجتها قصير.

ففي أجهزة توليد أشعة الليزر تستخدم قضيب قطره 10 ملم وطوله 100 ملم مصنوع من بلورة الياقوت (A12 O3 ) ويضاف نسبة ضئيلة من أكسيد الكروم(Cr2 O2) حوالي 5/100 الذي يكسب الياقوت لون احمر خفيف بسبب امتصاصه للضوء الأخضر من الضوء الأبيض العادي .

تمتص ذرات الكروم الضوء فتستثار بعض إلكترونات الكروم ويرتفع طاقة الإلكترون الى مستوى أعلى طاقة لكن هذه الإلكترونات ما تلبث أن تعود الى مستوى طاقتها الأولى مطلقة جزا مما امتصته وتشعها في صورة أشعة ضوئية حمراء شكل وهذه الأشعة تقوم بدورها باستثارة ذرات أخرى ثم تعود هذه الأخيرة الى مستواها الطبيعي للطاقة وتطلق جزا مما امتصته وتكون هذه الأشعة السالفة المنطلقة من الذرات الأولى وتتوافق معها على نسق واحد واستقطاب في مستوى واحد وبطول موجة تتراوح من ذرات بين 00,4 – 00,7 ميكرون. وهكذا تتكرر الأستثارات وإطلاق الأشعة من ذرات الكروم وتعرف هذه العملية بتكبير الأشعة.

وينتهي ساق الياقوت في طرفة بمرآة عاكسة وبينما يكون طرفه الأخر ينتهي بمرآة نصف عاكسة ونصف منفذه . ومهمة هاتين المرآتين المتوازيتين تبادل انعكاس ما يسقط عليهما من أشعة وتستمر عملية تكبير الأشعة بتكرار اصطدامها بذرات الكروم وإثارتها حتى تصل الى الحد الحرج المتشبع والتي عندها يمكن للأشعة النفاذ من الطرف ذي المرآة نصف العاكس ونصف المنفذ.

في الوقت الحاضر تم توليد الليزر باستخدام الغاز بنفس المبدأ في توليده بالمواد الجامدة . ففي ليزر الغاز يتكون من انبوبه طويلة من الزجاج المقاوم للحرارة (Pyrex) بنافذتين في الطرفين ومرآتين مصممتين لعكس وارتداد الأشعة.

وباستخدام غاز النيون مع شوائب من غاز الهليوم وباستخدام أشعة كهرومغناطيسية ذات تردد عالي الارتفاع وتتصل بالالكتلرودات حول الأنبوب الزجاجي ومن ثم يتم توليد الليزر . كما يستخدم غاز ثاني أكسيد الكربون مع شوائب من النيتروجين أو الهليوم في أنبوب طوله عدة امتار فتصدر ليزر بطول موجة يبلغ 10.6 ميكرون وتكون هذه الأشعة إما مستمرة أو بصورة نابضة والتي تكفي لصهر ولحام معظم المعادن مثل النيوبيم والتيتانيوم والتنجستن ويمكن ثقب اشد المواد صلادة مثل الألماس وتوجد حاليا وحدات لتوليد الليزر بقدرة 20 كيلو وات تستخدم للحام وقطع المعادن السميكة بمساعدة الأكسجين .

ويمكن استخدم وحدة ليزر بغاز ثاني أكسيد الكربون قدرتها 2 كيلو وات للحام معادن سمكتها 3ملم وتبلغ سرعة اللحام بالليزر 12 ملم /ث. ونظرا لارتفاع تكلفة لحام الليزر فان استخدامها يقتصر حاليا على استخدامات الفضاء والصناعات التي تتطلب دقة وتحكم عاليين مثل الصناعات الإلكترونية وريش التربيات.

اعداد المهندس : عبدالرحيم صالح اخميمي