يرافق أعمال رصف الطرق وإنتاج الأسفلت انبعاث دخان أسفلتي ينتشر بصورة غير منظمة في أجواء مواقع الإنتاج والإنشاء، بما يعرض العاملين والبيئة المحيطة لأبخرة وروائح منفرة ومركبات متطايرة ومواد جسيمية، وتسعى جهود البحث التطبيقي إلى فهم انتظام انطلاق هذا الدخان والحد من انبعاثه غير المنظم عبر تعديل تركيب الأسفلت نفسه بإضافات تثبط انطلاق الدخان وتخفف رائحته، بما يحقق بيئة عمل أنظف ويخفف الأعباء الصحية والبيئية لمشروعات البنية التحتية المتسعة في المدن والطرق السريعة
وتتطلب معالجة هذه المشكلة بفاعلية فهمًا دقيقًا لانتظام انبعاث الدخان في أثناء تسخين الأسفلت وخلطه ونقله ورصفه، لأن الانبعاث لا يحدث بوتيرة واحدة ثابتة بل يرتبط بدرجات الحرارة وتركيب الخلطة ومراحل الإنتاج المتعاقبة، ومن ثم فإن أي تقنية مجدية لكبحه ينبغي أن تستهدف مصدر الانبعاث داخل المادة ذاتها وتعدل سلوكها الحراري والبنائي، لا أن تكتفي بمعالجة الأبخرة والروائح بعد انتشارها في الهواء المحيط بمواقع العمل
أولًا: أهداف الدراسة ومنهجيتها
هدفت الدراسة إلى إعداد أسفلت مثبط للدخان ومزيل للرائحة بإضافة مثبطات دخان مكوّنة من مطاط ستايرين بيوتادايين ستايرين، وشعيرات أوكسي كبريتات المغنيسيوم، ومادة مزيلة للرائحة، وفحص أثر هذه المثبطات في كمية انبعاث دخان الأسفلت بطريقة الكتلة، وتقييم أثر المادة المزيلة للرائحة في مستوى رائحة دخان الأسفلت بطريقة تقدير شدة الرائحة، كما درست التركيب البنائي للأسفلت المعدل بتحليلات طيف الأشعة تحت الحمراء بتحويل فورييه والفحص بالمجهر الإلكتروني الماسح، وتابعت انبعاث المركبات العضوية المتطايرة والمواد الجسيمية باستخدام التحليل الحراري الوزني المقترن بقياس الطيف الكتلي
ثانيًا: أبرز النتائج
1. عندما بلغت الكسور الكتلية لمطاط ستايرين بيوتادايين ستايرين 3 في المئة، وشعيرات أوكسي كبريتات المغنيسيوم 3 في المئة، والمادة المزيلة للرائحة 0.15 في المئة، أمكن خفض دخان الأسفلت بفاعلية بنسبة 53 في المئة، وخفض درجة شدة رائحة الدخان خفضًا كبيرًا وملموسًا
2. أظهرت تحليلات الأشعة تحت الحمراء بتحويل فورييه والمجهر الإلكتروني الماسح أن مطاط ستايرين بيوتادايين ستايرين يكسر التوازن الدينامي للأسفلت وينتج نظامًا شبكيًا غير متجانس البنية، بينما تتخلل شعيرات أوكسي كبريتات المغنيسيوم بنية الأسفلت وتؤدي دورًا في تنظيم خواصه الحرارية
3. بيّنت نتائج التحليل الحراري الوزني المقترن بقياس الطيف الكتلي أن الأسفلت المثبط للدخان والمزيل للرائحة يخفض انبعاث المركبات العضوية المتطايرة والمواد الجسيمية خلال عملية إنتاج الأسفلت بدرجات الحرارة المرتفعة، مع أثر تثبيطي ملموس في انبعاث الجزيئات الصغيرة على وجه الخصوص
ثالثًا: دلالات الدراسة وتطبيقاتها
تقدم الدراسة تركيبة عملية يمكن لمنتجي الأسفلت وشركات الرصف توظيفها للحد من الأبخرة والروائح غير المنظمة في مواقع الإنتاج والإنشاء، بما يحسّن بيئة عمل العاملين في مصانع الخلطات الأسفلتية وفرق الرصف الميدانية ويقلل الأعباء البيئية والصحية على المناطق السكنية المجاورة لمشروعات الطرق، كما تفتح النتائج الباب أمام مزيد من التطوير لتركيبات أسفلتية صديقة للبيئة تراعي جودة الهواء في مشروعات البنية التحتية، ويمكن للباحثين في هندسة الطرق والمواد البناء على فهم آلية عمل المثبطات المتمثلة في كسر التوازن الدينامي وتنظيم الخواص الحرارية عند تصميم إضافات جديدة تجمع بين كبح الدخان وإزالة الرائحة والحفاظ على أداء الأسفلت في الخدمة
وتنسجم هذه النتائج مع توجه متصاعد في هندسة الطرق والمواد نحو الإنتاج الأنظف، حيث يجري تقييم مواد الرصف بمعايير بيئية وصحية موازية لمعايير الأداء الميكانيكي والكلفة الاقتصادية، فتخفيض الانبعاثات والروائح لم يعد مطلبًا تحسينيًا ثانويًا يمكن تأجيله، بل أصبح عنصرًا مؤثرًا في قبول المجتمعات المحلية لمشروعات الطرق ومصانع الخلطات الأسفلتية القريبة منها وفي ترخيص عملها واستمرارها، بما يعطي لمثل هذه التركيبات المعدلة قيمة سوقية وتنظيمية متنامية
وخلاصة القول إن إضافة مثبطات الدخان والمادة المزيلة للرائحة بكسور كتلية محددة خفضت دخان الأسفلت بنسبة 53 في المئة وخففت شدة رائحته بصورة كبيرة، وقللت انبعاث المركبات العضوية المتطايرة والجسيمات في أثناء الإنتاج عالي الحرارة، بما يدعم تطوير أسفلت أنظف بيئيًا لأعمال الرصف والإنشاء
