الخرسانة…. حاضنة التاريخ والحضارة

 إعداد/ مثنى المحمود-

 يقضي مُعظمنا جلَّ أوقاته محاطاً بها، فسواء في منزلك، أو في الشارع، أو بمقر عملك، أو بأي مبني آخر تدخله، فستجدها لا محالة، وبدونها سيبدو ذلك العالم المتقدم والمتطور الذي نعيش به مختلفًا اختلافًا جذريًا؛ أنها الخرسانة، على الرغم من أهميتها في حياتنا، إلا أن معظمنا لا يعلم تاريخها ولا مصدرها ولا أول من عمل بها.

ما هي الخرسانة؟

قبل الخوض في تاريخ الخرسانة كيف وأين صُنعت، يجب توضيح مفهوم خاطئ أولاً وهو أن الخرسانة هي الإسمنت، فعلى الرغم من أن الكلمتين غالبًا ما يتم الخلط بينهما، إلا أن هناك فرقًا رئيسيًا واحدًا: وهو أن الإسمنت مكون من مكونات الخرسانة، حيث يُصنع الإسمنت من مجموعات مختلفة من الحجر الجيري، والطين، والحصى، والطباشير، والصخر الزيتي والأردواز، ورمل السيليكا، فيتم طحن هذه المكونات ثم تسخينها في درجات حرارة عالية للغاية لإنتاج مادة تسمى الكلنكر، وهي مادة إسمنتية صلبة للغاية ثم يُضاف الجبس إلى الكلنكر ويُطحن الخليط بالكامل جيدًا لإنتاج مسحوق الإسمنت.

فقط أضف الماء بعد ذلك، فتجد الخرسانة بعد جفافها من الماء، حيث تقوم جزيئات الماء بعمل روابط كيميائية مع المعادن الموجودة في مسحوق الإسمنت وهي: الكالسيوم، والسيليكون، والألمنيوم، والحديد، وغيرها. مع انتهاء هذه العملية، يتبخر الماء ويجف المعجون، تاركًا وراءه هذه الروابط في مادة تشبه الصخور، ومن هنا نعلم أن الخرسانة عبارة عن خليط من عجينة الإسمنت والماء وركام الرمل والصخور.

 أول من استخدموا الخرسانة

 هناك تاريخ طويل ومثير للإعجاب لتلك المادة منذ آلاف السنين، فعلى الرغم من صعوبة تصديق أن تلك المادة ترجع إلى ذلك العصر القديم، نظرًا لصعوبة تقنية تصنيعها وتشغيلها، إلا أنها قد استُخدمت بالفعل من قبل النبطيين الذين احتلوا وسيطروا على سلسلة من الواحات في مناطق جنوب سوريا وشمال الأردن منذ حوالي 6500 قبل الميلاد، والذين قاموا ببناء مدينة البتراء بالأردن والتي تُعد أحد أكثر الأماكن الأثرية شهرةً بالعالم، وكل هذا بسبب اكتشافهم مزايا الجير الهيدروليكي أي الإسمنت الذي يتصلب تحت الماء وبحلول عام 700 قبل الميلاد، كانوا يقومون ببناء منازل ذات جدران، وأرضيات خرسانية، وصهاريج أي خزانات مقاومة للماء تحت الأرض، ظلت الصهاريج في طي الكتمان وكانت أحد الأسباب التي دفعت الأنباط إلى الازدهار في الصحراء، وأدرك النبطيون الحاجة إلى الحفاظ على المزيج جافًا بحيث يكون المحتوى المائي أقل ما يمكن، حيث يؤدي الماء الزائد إلى إحداث فراغات ونقاط ضعف في الخرسانة، ولذلك كانوا يقومون بدك الخرسانة والتي بدورها تتماسك أكثر وتربط المكونات بشكل أكبر.

بناء أهرامات الجيزة وسور الصين العظيم بالخرسانة

بعد ذلك يأتي الفراعنة منذ أكثر من 3000 سنة قبل الميلاد، حيث تم العثور على دلائل من عيّنات تم أخذها من أهرامات الجيزة، أحد عجائب الدنيا السبع، تشير إلى استخدامهم لـ “مونة” من الجبس ومونة من الجير والطين الممزوج بالقش لترتبط أكثر بالحجارة المُستخدمة في البناء ويُقدّر حجم المونة المستخدمة في بناء الهرم الأكبر إلى حوالي 500،000 طن من المونة

وفي نفس هذا التوقيت وعلى الجانب الآخر من الكرة الأرضية، كان الصينيون يستعملون الأرز كمادة لاصقةً كالإسمنت مع عيدان الخيزران لتثبيت قواربهم وأيضًا في بناء سور الصين العظيم أحد عجائب الدنيا السبع

براعة الهندسة الرومانية في البناء

 بحلول عام 600 قبل الميلاد، اكتشف الإغريق مادة البوزلان، وهي مادة بركانية سوداء مثل الحصى تستخدم في تصنيع الإسمنت، لكنهم لم يستفادوا بها شيئًا، على النقيض تمامًا وبحلول عام 200 قبل الميلاد، كان الرومان يبنون الكثير من المباني باستخدام الخرسانة، لكنها لم تكن مثل الخرسانة التي نستخدمها اليوم، كانت أشبه بركام إسمنتي، حيث بنى الرومان معظم هياكلهم عن طريق تكديس الأحجار ذات الأحجام المختلفة وملء الفراغات بين الأحجار يدويًا بالمونة، ربما أشهر مُنشأ تم بناءه من قبل الرومان هو “البانثيون” والذي تم بناءه في عصر الإمبراطور “هادريان” عام 124 بعد الميلاد، وبه أشهر قبة غير مسلحة أي لا يوجد بها حديد تسليح لتقويتها من إجهادات الشد. وفكرة أن القبة ماتزال صامدة حتى الآن لحوالي 2000 سنة ومع كل الزلازل التي تعرّض لها المنشأ كفيلة بأن تؤدي إلى هدم المُنشأ كاملاً وليس فقط القبة.

ومن هنا وفي عام 2013، قام علماء وباحثون بجامعة كاليفورنيا بدراسة عيّنات من الخرسانة الرومانية المأخوذة من ميناء بالقرب من نابولي بإيطاليا، أثبتت تلك الدراسة أن الخرسانة التي استخدمها الرومان منذ أكثر من 2200 سنة أقوى من الخرسانة التي نستعملها حاليًا في بناء مبانينا.

وجد الباحثون أيضًا أن العملية الرومانية لإنشاء الخرسانة تُطلق كمية أقل من ثاني أكسيد الكربون مقارنةً بالطريقة الحالية، حيث يتطلب الإسمنت البورتلاندي الحالي كمية كبيرة من الحرارة لإنتاجه، بينما استخدم الرومان مادة طبيعية، ألا وهي الرماد البركاني وعلى الرغم من أن الخرسانة الرومانية أقوى وأقل تأثيرًا على البيئة، فمن غير المُرجح أن تحل محل نسختنا الحديثة، فهي تأخذ وقتًا أطول في عملية الجفاف عن الخرسانة الحالية، مما يعني إهدار الكثير من الوقت، وكلنا نعلم أن الوقت هو المال في مشاريع الإنشاءات وبالتالي هذا بالتأكيد يصُب في مصلحة الخرسانة الحالية.

إعادة اكتشاف الخرسانة بالعصور المظلمة

خلال العصور الوسطى المظلمة، تراجع استخدام الخرسانة في البناء، فبعد سقوط الإمبراطورية الرومانية عام 476 بعد الميلاد، فُقدت تقنيات صناعة الإسمنت البوزولاني بالطريقة الرومانية حتى تم اكتشاف مخطوطات رومانية قديمة تصف تلك التقنيات عام “1414 ميلاديًا” إلى إعادة تنشيط الاهتمام بالبناء بالخرسانة.

عام 1793م عندما قفزت التكنولوجيا قفزة كبيرة إلى الأمام عندما اكتشف “جون سميتون” طريقة أكثر حداثة لإنتاج الجير الهيدروليكي (المونة) للإسمنت، حيث استخدم الحجر الجيري في مزيجٍ يحتوي على الطين ثم قام بتسخين هذا المزيج حتى تحول إلى الكلنكر ثم قام بطحن هذا الكلنكر حتى تحول إلى مسحوقٍ، ثم قام باستخدام هذه المادة في إعادة البناء التاريخي لمنارة إديستون في كورنوال.

أخيرًا، وفي عام 1824م، اخترع رجل إنجليزي يُدعى “جوزيف أسبدين” الإسمنت البورتلاندي عن طريق حرق الطباشير المطحون جيدًا في مزيجٍ مع الطين في فرن حتى يتم إزالة ثاني أكسيد الكربون من المزيج، وسُمي بإسمنت “بورتلاند” لأنه يُشبه أحجار البناء عالية الجودة الموجودة في بورتلاند بإنجلترا.

ومن هنا، كان بداية طريق طويل للغاية في عملية تطوير الخرسانة كما نعرفها الآن، فحاليًا تم ابتكار خرسانة مُضيئة في الليل لتنير للمارين بسياراتهم ليلاً بدلاً من عواميد الإنارة التي تستهلك الكهرباء، فتخيل الخرسانة التي تبدو كالخرسانة العادية ذات اللون الرمادي أثناء النهار ولكن عند حلول الليل، ستوّلد توهجًا مضيئًا يستمر طوال الليل دون الاتصال بأي مصدر طاقة على الرغم من أن هذا قد يبدو كتكنولوجيا لا تقرأ عنها إلا في كتب وروايات الخيال العلمي، إلا أنه في الواقع شيئًا ممكنًا هذه الأيام بفضل تكنولوجيا هذا العصر.

بين هذا وذاك، تبقى الخرسانة هي أحد أهم إن لم تكن أهم ابتكارات الإنسان على مر العصور.