الفهرس 
IntroductionOnly 14 pages are availabe for public view
 |  | from | 277 |  |  |
| | | from | 277 | | |
Abstract
تشكل التنمية المستدامة شاغلا رئيسيا، ولذلك تحاول البلدان تنفيذ استراتيجيات للحد من انبعاثات الغازات الدفيئة أثناء إنتاج مواد البناء. البناء بالتربة هى تقنية البناء القديمة التي تستخدم التربة المتاحة لخلق الطوب والجدران السميكة التي تستخدم كحوائط حاملة ولذلك هى تعد صديقة للبيئة حيث تقلل من استخدام الموارد الطبيعية غير المتجددة. وعلى الرغم من أن الإسمنت يستخدم عادة كمثبت للتربة بنسب تتراوح بين 5% إلى 7% من وزن التربة، إلا أن هذه النسب تعتبر غير مقبولة من منظور الاستدامة حيث أن إنتاج الأسمنت يساهم في الاحترار العالمي من خلال انبعاث أطنان من ثاني أكسيد الكربون. من ناحية أخرى، هناك الكثير من النفايات الصناعية والزراعية التي تتراكم يوميا. ولذلك فإن تقليل استخدام الإسمنت وتقليل أثره السلبي على البيئة بالإضافة إلى التخلص من المخلفات الصناعية والزراعية يعتبر تحديا.
والهدف الرئيسي من هذا البحث هو إنتاج وحدات طوب من التربة المثبتة المضغوطة الصديقة للبيئة باستخدام النفايات الزراعية والصناعية التي يتم تنشيطها قلوياً كمثبتات للتربة لتقليل استخدام الأسمنت الى الحد الأدنى، ودراسة الخصائص الفيزيائية والحرارية والميكانيكية للطوب المنتج. بالإضافة إلى إجراء محاكاة رقمية للسلوك الحراري للحوائط المبنية بالتربة المثبتة.
وتتكون الدراسة المعملية من ثلاث مراحل: المرحلة الأولى تختص بدراسة الخصائص الفيزيائية والكيميائية للتربة المستخدمة والمواد ذات الخصائص البوزولانية المتاحة مثل الرماد المتطاير وغبار السليكا والميتاكاولين ورماد قشر الأرز وخبث الفرن العالى المحبب.
وقد صممت المرحلة الثانية لتطوير مواد تثبيت صديقة للبيئة باستخدام مواد لها خصائص بوزولانية من النفايات الزراعية والمنتجات الثانوية الصناعية. وقد تم بحث كفاءة مواد التثبيت المطورة من خلال دراسة تأثير استخدام المواد البوزولانية المنشطة قلوياً كبديل جزئي أو كامل للأسمنت على مقاومة الضغط لعينات المونة المعالجة في درجة الحرارة المحيطة.
المرحلة الثالثة تشمل دراسة الخواص الفيزيائية والحرارية والميكانيكية لوحدات الطوب المصنوع باستخدام مواد التثبيت المطورة كبديل جزئي أو كامل للأسمنت. كما تم دراسة إمكانية إنتاج طوب ذو موصلية حرارية منخفضة باستخدام حبيبات فوم البولي ستيرين وقشر الأرز كبديل جزئي للتربة. وقد استخدم إجمالي عدد واحد وعشرون خليط من التربة المثبتة فى تصنيع وحدات الطوب بأبعاد 250x120x60 مم. وقد تم معالجة الطوب المنتج بالخيش المبلل وتغطيته بالبلاستيك لمدة 28 يوم. وقد شملت اختبارات وحدات الطوب ما يلى: اختبار الكثافة، اختبار الامتصاص، اختبار التآكل بالنقر، اختبار الضغط، اختبار الإنحناء، اختبار التوصيل الحراري، اختبار الضغط لمنشور من مباني الطوب.
وقد أظهرت نتائج الدراسة المعملية أن استخدام الرماد المتطاير وخبث الفرن العالى المحبب المنشط قلوياٌ كبديل للأسمنت بنسبة إحلال 80% و100٪ على التوالي قد أظهر تفوقاً كمادة تثبيت في انتاج وحدات طوب لها مقاومة ضغط تنافس الطوب المنتج باستخدام الأسمنت. كما ان استخدام قشر الأرز في الطوب كبديل للتربة بنسبة 0,25% من وزن التربة (5% من حيث الحجم) أدى إلى تحسين مقاومة الضغط وتقليل النسبة المئوية لامتصاص الماء بصورة ملحوظة. وقد تبين أن استخدام حبيبات فوم البولي ستيرين بنسبة 0,5% من وزن التربة (55% بالحجم) له تأثير فعال على خفض الكثافة الجافة والتوصيلية الحرارية للطوب المنتج مما سوف يسهم فى خفض معدل انتقال الحرارة للحوائط الخارجية.
وقد تم تطبيق طريقة العناصر المحددة للنمذجة الحرارية لسلوك الحوائط المبنية من التربة المثبتة وتلك المبنية باستخدام وحدات طوب من التربة المثبتة المضغوطة باستخدام برنامج (ANSYS) وذلك بإدخال بيانات درجة الحرارة الداخلية والخارجية والحمل الحراري الداخلي والخارجي. كما تضمنت البيانات المستخدمة فى التحليل العددى أبعاد الحوائط والطوب معامل التوصيل الحراري لأنواع مختلفة من الطوب. وقد تم استخدام المعادلات الحسابية للتحقق من دقة النماذج العددية. وقد أظهرت نتائج التحليل العددى توافقاً جيداً مع النتائج الحسابية.
كما تم إجراء دراسة تحليلية للخواص الحرارية للحوائط باستخدام المواصفات ذات الصلة. كما تم حساب السمك الأمثل للحوائط فى حالة استخدام المواد العازلة أو بدونها لاستيفاء متطلبات بنود أعمال العزل الحراري. وقد استخدمت هذه البيانات في عمل محاكاة السلوك الحراري لنموذج مبنى مكاتب مكون من حوائط من وحدات التربة المثبتة المضغوطة باستخدام برنامج (Design Builder) ودراسة الراحة الحرارية الداخلية والطاقة المستهلكة في التدفئة والتبريد وكذلك انبعاثات ثاني أوكسيد الكربون.
وكانت البيانات المحددة في النموذج هي ملفات بيانات الطقس للأعوام 2020 و 2050 و 2080 ونظام التدفئة والتكييف المستخدم كما تم ادخال البيانات الحرارية لأنواع الطوب المستخدم. وشملت الدراسة نوع وسمك الجدران، وسمك المواد العازلة في حالة استخدامها، وتأثير الاحترار العالمي. وكشفت النتائج عن تأثير نوع وسمك الجدران بالإضافة إلى زيادة سمك طبقة العزل المستخدمة في تقليل إجمالي استهلاك الطاقة وانبعاثات ثاني أكسيد الكربون للحوائط من وحدات التربة المثبتة المضغوطة.
والرسالة تحتوى على ستة فصول وهى كالتالى:
الفصل الاول:
ويحتوي هذا الفصل على المقدمة ويوضح موضوع البحث والتنظيم المقترح للرسالة والهدف منها.
الفصل الثانى:
ويحتوى هذا الفصل على التجميع العلمى للأبحاث العلمية السابقة فى مجال البناء بالتربة. كما يحتوى على الخواص الكيميائية والفيزيائية للتربة والمواد البوزولانية المنشطة قلويا. كما يحتوي على الخواص الفيزيائية والميكانيكية والكيميائية للتربة المثبتة. كما يستعرض أيضا استخدام طريقة العناصر المحددة للنمذجة ومحاكاة السلوك الحراري لبعض المنشآت.
الفصل الثالث:
يحتوى هذا الفصل على خواص المواد المستخدمة فى البحث وتفاصيل البرنامج العملى وكيفية تحضير المحلول القلوى المنشط ونسب الخلط وطريقة اعداد عينات الاختبار وتصنيع وحدات الطوب من التربة المثبتة المضغوطة وطرق اجراء الاختبارات.
الفصل الرابع:
يحتوى هذا الفصل على نتائج الاختبارات المعملية ومناقشتها وتحليل النتائج.
الفصل الخامس:
يعرض هذا الفصل تطبيق طريقة العناصر المحددة لنمذجة الحوائط المبنية بالتربة باستخدام برنامج (ANSYS) بالإضافة الي محاكاة السلوك الحراري لنموذج مبنى اداري باستخدام برنامج (Design Builder) ودراسة الراحة الحرارية الداخلية والطاقة المستهلكة في التدفئة والتبريد وكذلك انبعاثات ثاني أوكسيد الكربون للحوائط المبنية باستخدام وحدات طوب من التربة المثبتة المضغوطة.
الفصل السادس:
يحتوى هذا الفصل على خلاصة الاستنتاجات التى تم التوصل إليها من خلال الدراسة العملية والتحليلية وكذلك التوصيات والاقتراحات الخاصة بالأبحاث المستقبلية فى هذا المجال.