الركام الخشن المعاد تدويره من الأسفلت المستصلح: أثر خصائص الشكل في الخواص الميكانيكية للخرسانة الأسفلتية

يفتح استخدام الركام الخشن المعاد تدويره المستخلص من رصف الأسفلت المستصلح في إعداد الخلطات الأسفلتية بابًا واسعًا أمام ترشيد استهلاك موارد الرمل والحصى الطبيعية، ومعالجة التلوث البيئي الناجم عن تراكم مخلفات الخرسانة الأسفلتية القديمة، ولدفع التطبيق الواسع لهذا الركام أجريت بحوث على الخرسانة الأسفلتية المعاد تدويرها بالكامل، غير أن نجاحها يظل رهنًا بفهم العلاقة بين الخصائص الخارجية لحبيبات الركام وسلوك الخلطة الميكانيكي تحت الأحمال

وتبرز في هذا السياق أهمية النمذجة الرقمية التي تتيح توليد عينات افتراضية تحاكي التوزيع العشوائي لحبيبات الركام وأشكالها غير المنتظمة، ودراسة أثر كل خاصية شكلية على حدة دون كلفة التجريب المخبري المتكرر، وهو ما يفيد مهندسي الطرق والباحثين في هندسة المواد عند اعتماد مواد معاد تدويرها في مشروعات الرصف وصيانة شبكات الطرق

أولًا: أهداف الدراسة ومنهجيتها

هدفت الدراسة إلى بيان العلاقة بين الخصائص الخارجية للركام الخشن المعاد تدويره والخواص الميكانيكية للخرسانة الأسفلتية، واعتمدت برنامج أباكوس للنمذجة بالعناصر المحدودة، فكتبت بلغة بايثون البرمجية خوارزمية لوضع الركام عشوائيًا من أجل توليد عينات رقمية تحاكي البنية الداخلية للخلطة، وبعد الحصول على مؤشرات المواد من الاختبارات الداخلية حللت العينات الرقمية إجهاديًا، واختيرت أربعة مؤشرات لوصف خصائص الركام هي نسبة الاستطالة ومؤشر الشكل ونسبة الاستدارة والزاوية، بغية وصف العلاقة بين الملامح الخارجية للركام والخواص الميكانيكية للخرسانة الأسفلتية بمزيد من الدقة

ثانيًا: أبرز النتائج

1، أظهرت النتائج أنه كلما ازداد عدم انتظام الشكل الخارجي للركام الخشن المعاد تدويره اتجه حمل الانهيار الأقصى للعينات إلى الارتفاع، بما يشير إلى دور الشكل غير المنتظم في تعزيز مقاومة الخلطة للانهيار

2، حين بلغت نسبة الاستطالة مدى يتراوح بين 1.70 و1.75، وبلغ مؤشر الشكل مدى بين 0.70 و0.75، ووقعت نسبة الاستدارة بين 0.84 و0.82، وبلغ مؤشر الزاوية مدى بين 0.76 و0.74، أظهر حمل الانهيار الأقصى للعينات اتجاهًا نحو الانخفاض، بما يحدد نطاقات شكلية ينبغي التنبه لها عند اختيار الركام

3، أثبتت خوارزمية النمذجة بالعناصر المحدودة قدرتها على عكس شكل الركام الخشن بدقة، وتوصيف أثر شكل الركام في الخواص الميكانيكية للخلطات الأسفلتية توصيفًا دقيقًا يصلح أساسًا موثوقًا للتصميم والاعتماد في التطبيقات العملية

ثالثًا: دلالات الدراسة وتطبيقاتها

تقدم هذه النتائج أساسًا علميًا لتوظيف الركام المعاد تدويره في الخلطات الأسفلتية بثقة أكبر، إذ يمكن لمهندسي الرصف مراعاة خصائص شكل الركام عند قبول المواد وتصميم الخلطات بما يحفظ الأداء الميكانيكي ويحقق وفورات بيئية واقتصادية في آن واحد، كما تفتح النمذجة الرقمية أمام الباحثين العرب وطلاب الدراسات العليا في هندسة الطرق والمواد مجالًا خصبًا لدراسة مواد محلية معاد تدويرها ومحاكاة سلوكها الإنشائي قبل التوجه إلى المختبر والميدان

وتندرج بحوث إعادة تدوير مخلفات الرصف ضمن توجه عالمي نحو الاقتصاد الدائري في قطاع الإنشاءات، إذ تتحول مواد كانت تعد عبئًا بيئيًا يتطلب التخلص منه إلى مورد هندسي ذي قيمة يقلل الطلب على الخامات الطبيعية ويخفض كلفة المشروعات وانبعاثاتها، غير أن تعميم هذا الاستخدام يظل مشروطًا بتراكم الأدلة المخبرية والميدانية حول سلوك المواد المعاد تدويرها طويل الأمد تحت تأثير الأحمال المتكررة والعوامل المناخية المختلفة

وتمثل النمذجة بالعناصر المحدودة في هذا المجال أداة بحثية اقتصادية تسمح باختبار سيناريوهات عديدة لخصائص الركام وتركيب الخلطة قبل استهلاك المواد والوقت في تجارب مخبرية واسعة، ويمكن للباحثين وطلاب الدراسات العليا في الهندسة المدنية تطوير هذه النماذج بإدخال خصائص مواد محلية معاد تدويرها والتحقق من نتائجها بتجارب معملية موجهة، بما يبني قاعدة أدلة وطنية تدعم اعتماد مواصفات فنية واضحة لاستخدام الركام المعاد تدويره في مشروعات الطرق

وخلاصة القول إن شكل حبيبات الركام المعاد تدويره ليس تفصيلًا ثانويًا في صناعة الخلطات الأسفلتية، بل عامل مؤثر في قوة الخلطة وتحملها للأحمال، وإن حسن قياسه ونمذجته يجعل إعادة التدوير خيارًا هندسيًا ناضجًا يجمع بين الأداء العالي والاستدامة البيئية