الخرسانة الورقية مقابل بالات القش
لقد قمنا بالبحث والمقارنة بين الخرسانة الورقية وحزم القش كبدائل لأكثر أنواع مواد البناء شيوعًا استنادًا إلى معايير مثل قيمة R وتكلفة الإنتاج ومخاوف التلوث. والغرض من ذلك هو معرفة مدى ملاءمة هذه المواد للتطبيق اعتمادًا على الموقع والاختيار الشخصي.
محتويات
خلفية
على الرغم من أننا قد اعتدنا على عدد قليل فقط من أنواع مواد البناء المختلفة في الولايات المتحدة، إلا أن هناك العديد من البدائل للمباني التقليدية المصنوعة من الخشب والحجر أو الطوب الأحمر. بعض البدائل أكثر "صداقة للبيئة" من غيرها وأكثر ملاءمة لمواقع معينة، ولكن على أي عوامل يمكن اتخاذ هذه القرارات؟ كيف يمكن مقارنتها؟ أتيحت لنا الفرصة للبحث في مواد البناء المصنوعة من الورق والخرسانة وحزم القش كبدائل لمواد البناء التقليدية والأكثر شيوعًا وتطوير جدول بيانات لتقييم المواد لمقارنة الاثنين.
كانت المنازل المصنوعة من رزم القش تحظى بشعبية كبيرة بين المستوطنين في مناطق السهول بسبب وفرة القش وخصائصه العازلة المفيدة خلال فصول الشتاء الطويلة الباردة. وبمجرد بدء الإنتاج الضخم لمواد البناء في الخمسينيات من القرن العشرين، بدأ بناء رزم القش يفقد شعبيته. لم تستطع رزم القش منافسة رخص وسرعة تطبيق المواد المنتجة بكميات كبيرة، ولكن بسبب حركة التقنيات المناسبة في السبعينيات، كان هناك عودة إلى الاهتمام بتطبيق رزم القش كمواد بناء. إنه منتج ثانوي لحصاد الحبوب وعادة ما يصبح نفايات. يتمتع بقيمة R مذهلة تقلل من الحاجة إلى التدفئة في الشتاء وتكييف الهواء في الصيف ويمكنه تحمل النشاط الزلزالي القوي بسبب قوته الانضغاطية ومرونته.
الخرسانة الورقية هي مادة بناء مصنوعة من الأسمنت والورق الممزق والرمل. يمكن استخدام الورق المستعمل - ويجب استخدامه - ويمكن تعديل نسب المواد المكونة له لتلبية احتياجات البنّاء. إن استخدام الخرسانة الورقية متعدد الاستخدامات لأنه يمكن تشكيلها في أشكال مختلفة عديدة. يمكن تشكيل الطوب بأحجام مختلفة لتلبية مواصفات مشاريع معينة ويمكن تصنيعها وتخزينها في الموقع على مدى فترة زمنية.
بيان المشكلة
لقد طلب منا مركز الحرم الجامعي للتكنولوجيات المناسبة ( CCAT ) في جامعة كال بولي هومبولت ، بصفتنا طلاب هندسة، البحث عن مواد بناء مختلفة لمستودع الأدوات الذي سيبنونه في الموقع. لن يكون المستودع عمليًا فحسب، بل سيكون أيضًا أداة تعليمية وأداة توضيحية للمجتمع.
هدفنا من البحث في هاتين المادتين هو تحديد أيهما أكثر ملاءمة لموقعنا بناءً على عدد من المعايير المختلفة القابلة للمقارنة مثل تكاليف النقل وانبعاثات ثاني أكسيد الكربون وقيمة R. إن مجرد وجود مادة بناء بديلة لا يجعلها بالضرورة الخيار الأفضل. إذا كانت إحدى المواد تستهلك وقودًا أكثر وتسبب تلوثًا أكبر وتستهلك موارد طبيعية أكثر من مادة أخرى، فقد يكون من الحكمة إلقاء نظرة أخرى قبل اتخاذ أي قرار.
تعليمات
إن جدول بيانات تقييم المواد لدينا، Media:Straw bale vs papercrete.xls ، ديناميكي وسهل الاستخدام. يتيح جدول البيانات هذا للمستخدم تغيير القيم في الخلايا الحمراء لتحديد المادة الأنسب لمشروعه. في الورقة الثانية من جدول البيانات توجد صفحة الحسابات الخاصة بـ "الفائز". تحتوي الخلايا الحمراء في هذه الورقة على أوزان على مقياس من 1 إلى 10. تعكس هذه الأوزان مدى أهمية كل سمة للمستخدم ويمكن تعديلها. على سبيل المثال، قد تكون التكلفة مهمة للغاية بالنسبة لمستخدم واحد ويتم تعيين وزن لها "10"، بينما قد لا يكون مستخدم آخر مهتمًا بالتكلفة وقد يعين لها وزنًا "5". بعد تعديل جميع المدخلات في الخلايا الحمراء وضغط المستخدم على Enter، سيظهر "الفائز" الجديد في مربع "الفائز". يوجد شريط مقياس أحمر ياقوتي في مربع "الفائز" يعرض مقدار ما فاز به "الفائز". بالإضافة إلى ذلك، إذا كان "الفائز" عبارة عن بالة قش، فسيتحول مربع "الفائز" إلى اللون الأصفر. إذا كان "الفائز" هو papercrete، فسوف يتحول مربع "الفائز" إلى اللون الرمادي.
المبررات
تم العثور على متوسط إنتاج القش لموسم النمو 2003-2004 في مزرعة Spindletop التابعة لجامعة كنتاكي، ليكسينجتون، كنتاكي. وقد زودنا هذا بالمعلومات حول متوسط السعر لكل رزمة - [1] معلومات الزراعة بما في ذلك متوسط استخدام الوقود لكل فدان. من هذا الموقع جمعنا جزءًا من المعادلة اللازمة لمعرفة انبعاثات الكربون - [2] وزن وأبعاد رزمة القش، سمح لنا هذا بحساب عدد الرزم المطلوبة لكل سقيفة - [3] جرارات John Deere 8030 Series: كفاءة وقود قياسية! (15.13 حصان * ساعة / جالون. البيانات التي استخدمناها في تحديد انبعاثات الكربون - [4] الموقع الأكثر شمولاً لرزمة القش الذي وجدناه (مراجع رائعة) - موقع مقره كندا يتناول التاريخ والطريقة وقدرة تحمل الحمل والتطبيقات والمخاوف الشائعة (مثل قيود الارتفاع والتعفن والحرائق وطول العمر ...). أصبحت هذه معظم الخصائص المستخدمة لمقارنة رزمة القش بالخرسانة الورقية - [5] وجدنا أسعار رزمة القش من موزع محلي في مدينتنا. ساعدنا هذا المصدر أيضًا في حساب المسافة التي يقطعها القش من موقع الحصاد إلى موقع البناء. كان هناك أيضًا مشروع في وسط كاليفورنيا حصل على قشه من نفس المنطقة. وفرت مسافة النقل هذه مزيدًا من المعلومات لحساب انبعاثات الكربون - [6] [7] يمكن تصنيع الخرسانة الورقية باستخدام نسب مختلفة من المواد. حاولنا مطابقة معلوماتنا مع بعض الأشكال والمخاليط الأكثر شيوعًا المستخدمة في البناء الحامل للأحمال. سمح لنا هذا التوحيد القياسي بمقارنتها بقش القش - لقد وجدنا الكثير من المعلومات من خلال living paper.com التي قدمت كيفية القيام بذلك والمخاليط والتعليمات. [8] لقد وجدنا أيضًا الكثير من المعلومات المتعلقة بالإحصائيات حول انبعاثات ثاني أكسيد الكربون من الأسمنت بالإضافة إلى الرسوم البيانية للتحليل على الخرسانة الورقية. لقد استخدمنا هذه المعلومات لمقارنة انبعاثات ثاني أكسيد الكربون من الأسمنت بانبعاثات ثاني أكسيد الكربون من قش القش.- [9]
نتائج
تمكنا من تحديد المادة الأكثر ملاءمة لمشروع سقيفة CCAT من خلال إدخال البيانات المجمعة والافتراضات المذكورة في جدول بيانات تقييم المواد الديناميكية لدينا. في البداية، كنا نعتقد أن رزمة القش ستكون المادة المفضلة لدينا لأنها تتكون بالكامل تقريبًا من مواد طبيعية ومعاد تدويرها وإنتاج الأسمنت المستخدم في الخرسانة الورقية يتطلب طاقة مكثفة. ولكن بمجرد أن وضعنا الأوزان وفقًا لما نقدره أكثر وفكرنا في سبب بناء السقيفة، أظهرت نتائجنا أن الخرسانة الورقية أكثر ملاءمة. يمكن عرض نتائج كل تقييم للخصائص على جدول بيانات Media:Straw bale vs papercrete.xls .
الاستنتاجات
على الرغم من أن عملية استخراج رزمة القش تتطلب طاقة أقل بكثير من الأسمنت المستخدم في الخرسانة الورقية، فقد اخترنا الخرسانة الورقية كمواد بناء بناءً على تحليلنا في جدول البيانات. لقد قمنا بتقييم الفئات المختلفة ووزنها وخرجت الخرسانة الورقية باعتبارها "الفائزة" في جدول بيانات تقييم المواد لدينا. يمكن الاطلاع على النتائج التفصيلية على جدول البيانات Media:Straw bale vs papercrete.xls .
المناقشة والخطوات التالية
يمكن تحسين هذا المشروع والتحليل وتوسيع نطاقهما بطرق عديدة. لقد قمنا فقط بالبحث والتحليل لمادتين، بالة القش والخرسانة الورقية، ويمكن تقييم المزيد من المواد بناءً على الخصائص التي اخترناها. إحدى الطرق التي نود من خلالها تحسين هذا المشروع هي إضافة مواد البناء الشائعة والتقليدية المستخدمة في بناء الهياكل الخشبية والهياكل الخشبية والكتل الخرسانية لعرض كيفية مقارنة مواد البناء البديلة. نعتقد أنه من المهم إضافة هذه المواد إلى مقارنتنا لأن الغرض من تحديد المواد الأكثر "ملاءمة" هو تقليل الاستهلاك والتلوث الناتج عن استخدام مواد البناء التقليدية.
الاعتمادات
شون جافلاس ، جيسيكا فاولر ، براندون بارلو ، جراهام فيلسينثال، جامعة كالفورنيا بوليتكنك هومبولت - أركاتا، كاليفورنيا
ديسمبر 2008
مراجع
- ^ http://web.archive.org/web/20080807171754/http://www.uky.edu/Ag/GrainCrops/Research/Research_pdf/SmallGrains_StrawYields2005.pdf
- ^ http://web.archive.org/web/20100107110945/http://www.precisiontillage.com:80/assets/uploads/Costs%20and%20Fuel%20Use.pdf
- ^ http://www.buildinggreen.com/auth/image.cfm?imageName=images/0403/baledimensions.jpg&fileName=040301a.xml
- ^ http://web.archive.org/web/20090928023435/http://www.deere.com:80/en_US/ag/feature/2008/8030_fuel_efficiency.html
- ↑ - http://web.archive.org/web/20120301034803/http://harvesthomes.ca/building/stra_bale_primer.pdf
- ↑ 3G's Hay and Grain، أركاتا كاليفورنيا
- ↑ http://web.archive.org/web/20150416032546/http://www.presentationcenter.org:80/Environment/Welcome_Center/WC_Construction/stra_bale.html
- ↑ http://www.livinginpaper.com
- ^ http://www.buildingforafuture.co.uk/autumn05/ordinary_portland_cement.pdf