ما هو إنتاج الرمل؟
ما هو إنتاج الرمل؟
إنتاج الرمل هو استخراج الرمال الموجودة في مجاري الأنهار والجداول والوديان وفي البحيرات والبحار بما يتوافق مع الغرض من استخدامها وتجهيزها للاستعمال. ولهذا الغرض، غالبًا ما يُستخرج الرمل من مهد تكوّنه أو تراكمه بواسطة معدات الحفر والتحميل مثل الجرافات والبلدوزرات والحفارات الكابلية (dragline)، ويُنقل ويُنظّف في منشآت الغسل والتصنيف من الشوائب غير المرغوب فيها التي يحتويها، ويُصنّف حسب الحجم، وأحيانًا يُجفّف قبل طرحه للاستخدام.
كيف يُنتَج الرمل؟
إنتاج الرمل ليس صعبًا. ففي مجاري الأنهار والبحيرات والبحار يتراكم الرمل في حالة سائبة مع انفصال الحبيبات بعضها عن بعض. ويمكن بسهولة تحميل الرمل الموجود على هذا النحو في شاحنة بواسطة لودر.
يُنتَج من رواسب المشاطئ (placer) الذهب والمعادن الثقيلة والرمل. وغالبًا ما تكون تكوينات المشاطئ بعيدة جدًا عن مواقع استخدام الرمل والركام. ويتطلب نقلها تكلفة كبيرة. ومع ذلك، يُنتَج الرمل من رواسب المشاطئ الواقعة على مسافة معقولة من مواقع الاستخدام.
في معظم المشاطئ يوجد الرمل والحصى في حالة متكتلة مُتلبّدة ومُتماسكة بعضها ببعض. ولأن المشاطئ تتكوّن بمرور الزمن، فإنها تحتوي أيضًا على مواد عضوية غير مرغوب فيها في الخرسانة. لذلك يلزم تفتيت كتل الرمل المتصلبة وتفكيكها بواسطة غسّالة الجذوع (log washer)، ثم تنظيف الشوائب العضوية التي تحتويها بواسطة اللوالب.
اليوم، وبحسب موقع الاستخدام، يُنتَج الركام من الحجر الجيري والدولوميت والغرانيت والسيانيت والديوريت والمونزونيت والأنديزيت والبازلت وحصى الأنهار. وعندما يُكسَّر الركام بصورة أدق بل ويُطحَن، يُحصَل على الرمل. وتُسمى هذه الرمال «الرمل المكسّر». والمادة المُنتَجة، تبعًا لخصائص الركام والرمل، تُستخدَم في قطاع الخرسانة والبناء.
الحجر الجيري هو أكثر الصخور استخدامًا لإنتاج الركام والرمل. وتُسمى الصخور التي تحتوي على %90 على الأقل من CaCO3 «الحجر الجيري» أو «الكلس». ولأن كمية CaCO3 في التركيب الكيميائي للصخر تزيد على %90، فإنه يُسمى حجرًا جيريًا. وعندما يحتوي على أكثر من %98.5 من CaCO3، يدخل الصخر في فئة الحجر الجيري عالي النقاء.
الآثار البيئية لإنتاج الرمل
بسبب خصائصها الفيزيائية والكيميائية وكذلك الآثار البيئية والاجتماعية لاستخراجها، فإن رمال الصحراء والبحر غير مناسبة للاستخدام في قطاع البناء.
إن استخراج كميات كبيرة من الرمل من المشاطئ ومجاري الأنهار والجداول ومن محيط هذه المناطق يُحدث تغييرات كبيرة في طوبوغرافية المنطقة ونظامها البيئي وتنوعها البيولوجي. وأفضل (أسوأ) مثال على ذلك يمكن رؤيته في مقارنة صورتين التقطتهما وكالة ناسا عامي 1995 و2013 حول بحيرة بويانغ.
بحيرة بويانغ هي أكبر بحيرة مياه عذبة في الصين. وقد غيّر استخراج الرمل بنية البحيرة بصورة كبيرة، خصوصًا عند مدخل المياه ومخرجها.
كلما أُخذ الرمل من مناطق الأنهار القريبة من البحر، يتعمّق مجرى النهر، ولأن مستوى المياه ينخفض، تتسلّل المياه المالحة من البحر عبر مجرى النهر نحو الداخل. ونتيجة لاستخراج الرمل تتدهور البنية البيئية للمنطقة، وبسبب المياه المالحة المتسللة إلى الداخل يصبح استخدام الأراضي لأغراض الزراعة مستحيلًا. وتزداد الحاجة إلى المياه النظيفة والعذبة في المنطقة، وتحدث انهيارات أرضية وفيضانات.
ويمكن مشاهدة النتائج السلبية لاستخراج الرمل من الأنهار خصوصًا في كثير من البلدان. ففي نهر ميكونغ، أطول أنهار جنوب شرق آسيا، أدّى استخراج الرمل إلى انخفاض مستوى الدلتا التي دخلتها مياه البحر، فتملّحت أراضٍ كانت خصبة ومزروعة من قبل، وأصبحت أراضي المنطقة غير قابلة للزراعة.
في إندونيسيا المكوّنة من 17500 جزيرة، أكثر من 7000 منها غير مأهولة، اختفى نحو 24 جزيرة بفعل التعرية نتيجة استخراج الرمل. كما أثّر استخراج الرمل سلبًا على صيد الأسماك.
وفي أفريقيا أيضًا بدأ عمومًا استخدام رمال الشواطئ لبناء المدن الكبرى. ويُشار إلى أن هذا الاستخراج قد يجعل الأشرطة الساحلية أكثر عرضة لتأثيرات تغيّر المناخ، مثل العواصف الأشد.
إن الاستخراج العشوائي وغير المنظّم ومن كل مكمن رملي له آثار سلبية على البيئة. ولتنظيم إنتاج الرمل في العالم، يُوصى بوضع معيار دولي في هذا الاتجاه.
عملية إنتاج الرمل
تُدار عملية إنتاج الرمل بعناية بهدف ضمان الاستخدام المستدام للموارد الطبيعية. أولًا، تُكسَّر الكتل الصخرية الكبيرة وتُغربَل لتتحوّل إلى حبيبات رمل. ثم يُغسَل الرمل ويُصنَّف وأحيانًا يُعالَج بعمليات كيميائية لإكسابه الخصائص المثالية لقطاعي البناء والصناعة.
تكوّن الرمل ومصادره
بمرور الزمن تتحوّل الصخور إلى رمل بفعل التعرية الناتجة عن تأثيرات فيزيائية مختلفة، أبرزها تجمّد الماء الذي تحتويه في البرد وذوبانه في الحر، والتغيرات في درجة حرارة الهواء، والرياح قبل كل شيء. والرمل المتكوّن على هذا النحو يُنقَل ويتراكم بفعل الرياح في السهول والصحاري، وبفعل المياه نحو البحر ومجاري الأنهار والجداول.
تتراوح نسبة SiO2 في الرمل المستخدم في قطاع البناء عادةً بين %60 و75. وتبعًا لبنيته، قد يحتوي الرمل على نسب أعلى من SiO2. وعندئذٍ يمكن استخدام هذا الرمل في قطاع البناء وكذلك في قطاعات أخرى. والمهم هنا أن يكون سطح حبيبات الرمل مناسبًا لتماسك الخرسانة.
الرمال التي تبلغ نسبة SiO2 فيها %90 فأكثر يعود أصلها في الغالب إلى الغرانيت والسيانيت والغرانوديوريت والديوريت والمونزونيت وعروق الكوارتز. ونتيجة تفتّت هذه الصخور بفعل الظروف الطبيعية وتراكمها في مكان واحد بسبب كثافتها، قد ترتفع نسبة SiO2 في الرواسب القديمة إلى %90 فأكثر.
هل يمكن إنتاج الرمل من الصخور؟
تكوّن الرمل عبر عملية طويلة نتيجة تفتّت الصخور بفعل الظواهر الفيزيائية الطبيعية. واليوم، وباستخدام المعدات وبالقوى الفيزيائية المطبَّقة على الصخور بما يتوافق مع تكوّن الرمل، يمكن إنتاج رمل أعلى جودة. ولهذا الغرض تُستخدَم الكسّارات والمطاحن، وبعمليات كسر وطحن الصخور يمكن إنتاج الرمل في وقت قصير جدًا. فالحجر الجيري والدولوميت والغرانيت والسيانيت والديوريت والمونزونيت والأنديزيت والبازلت وحصى الأنهار عند كسرها بل وطحنها يُحصَل منها على الرمل. وتُسمى هذه الرمال «الرمل المكسّر». والمادة المُنتَجة، تبعًا لخصائص الركام والرمل، تُستخدَم في قطاع الخرسانة والبناء.
مراحل عملية إنتاج الرمل
يختلف إنتاج الرمل بحسب تكوّنه وموقع وجوده والغرض من استخدامه. فإذا كان الرمل بعد تكوّنه في حالة متصلبة بفعل الانضغاط، فإنه يُفكَّك بالبلدوزر. وغالبًا ما يمكن حفره وإنتاجه بالحفار أو اللودر دون الحاجة إلى تفكيك.
لإنتاج الرمل في قيعان البحار أو في البحيرات تُستخدَم الجرافات الكابلية التي تُسمى draglines. وإذا كان الرمل لا يُؤخذ من عمق كبير، تقوم مضخات كبيرة مصنوعة لأغراض خاصة ومركّبة على عوّامات أو منصّات عائمة بشفط الرمل والماء من القاع، ثم يُفصَل الماء والرمل بعضهما عن بعض في وسط مناسب.
وفي طريقة أخرى يُنقَل الرمل من موضعه إلى السفينة أو المنصّة الموجودة فوق سطح الماء بواسطة سير ناقل بألواح قاطعة أو دواليب تُنزَل إلى قاع البحر.
إذا كان الرمل يُؤخذ من البحر أو البحيرة في منطقة بعيدة عن الساحل، يُمَدّ عند الحاجة خط أنابيب إلى البر. أو يُخزَّن الرمل المأخوذ من القاع على منصّة عائمة ويُنقَل إلى البر على فترات منتظمة.
استخراج الرمل ومعالجته
بعد إنتاج الرمل في موضع تكوّنه، يلزم غسله لتنظيفه من الشوائب المحتملة التي يحتويها. ولهذا الغرض تُستخدَم عند الحاجة غسّالة الجذوع (log washer) لفصل حبيبات الرمل الملتصقة بعضها ببعض، وتُستخدَم أسطوانات الغسل ومناخل الغسل واللوالب أو الأعاصير المائية (السيكلون) لتنظيف الرمل من الشوائب الفيزيائية والكيميائية غير المناسبة للاستخدام. ثم يُصنَّف الرمل المُنظَّف على المناخل حسب حجمه وفقًا للغرض من الاستخدام.
تقنيات إنتاج الرمل
تهدف تقنيات إنتاج الرمل إلى تقليل الآثار البيئية وزيادة الكفاءة. فالكسّارات المتطورة وآلات الغربلة المصممة خصيصًا توصل حبيبات الرمل إلى الأحجام المطلوبة مع خفض استهلاك الطاقة. كما أن أنظمة إعادة تدوير المياه تقلّل استخدام الماء وتخفّف العبء على البيئة. وأجهزة الاستشعار المتطورة وأنظمة الأتمتة تُحسّن العملية بأكملها، فتزيد سرعة الإنتاج وجودته، وبذلك تقدّم حلولًا حديثة لإنتاج مستدام للرمل.
إسهام التقنيات الحديثة في إنتاج الرمل
لا توجد تقنية خاصة بإنتاج الرمل. فقدرة المعدات المستخدمة حاليًا ووظيفيتها وفعاليتها تُزاد بالتطبيقات الجديدة التي تُجرى. ويمكن عند الحاجة تجهيز هذه المعدات أيضًا بأجهزة تحكّم إلكترونية مناسبة.
عمليات غربلة الرمل وغسله
يحتوي الرمل والحصى وسائر المواد المستخدمة في البناء وصناعة الخرسانة، ولو بكميات قليلة، على أجزاء مثل الملح والطين والشيست والحمأة وأوراق الأشجار وأغصانها، وهي تسبب مشكلات في اللياسة والخرسانة بعد الاستخدام وتخفّض المتانة. وفي مثل هذه الحالة يجب أولًا تحرير المواد المراد استخدامها من الأجزاء غير المرغوب فيها التي تحتويها، ثم غسلها وإزالتها من الوسط لتنظيف الرمل.
في رواسب المشاطئ، ولاستخلاص المعادن الثمينة الموجودة في الكتل المختلطة جزئيًا أو المتلبّدة، والمرتبطة خصوصًا بالطين أو الشيست أو الكلس، دون طحن، تُفكَّك هذه الكتل أولًا بقوة فيزيائية ثم تُغسَل.
عندما لا تكون الكتل مرتبطة بعضها ببعض ارتباطًا قويًا، يمكن بعملية غسل بسيطة تفكيك هذه الكتل بالماء وفصلها بعضها عن بعض. أما إذا اجتمعت بروابط قوية جدًا، فيصعب بعض الشيء فصلها. وبحسب أحجامها يجب أولًا فصلها بعضها عن بعض باستخدام أحواض تفكيك الطين (clay tanks) أو غسّالة الجذوع (log washer)، ثم تنظيفها بالغسل.
الغسّالات معدات يُزال بها من الوسط، باستخدام الماء، الأجزاء غير المرغوب فيها لجعل الصخور صالحة للاستخدام تبعًا لحالتها وحجمها والغرض من استخدامها. وغالبًا ما يلزم نزع الماء من المادة بعد الغسّالة. ولهذا الغرض تقوم المعدة المستخدمة كغسّالة بعمليتي الغسل ونزع الماء معًا.
غسّالة الجذوع (log washer) نوع من مجاري الغسل يشبه اللوالب فيزيائيًا، ويُستخدَم قبل الغربلة أو نزع الماء. وداخل مجرى ضيق تُركَّب ريش بأشكال مختلفة على محور واحد دوّار أو، في الغالب، على محورين يدوران في اتجاهين متعاكسين. وفي المادة المُغذّاة تُبقى نسبة الصلب إلى السائل مرتفعة قدر الإمكان. وفي المجرى ينفصل الطين والرمل والشيست والوحل الملتصق بعضه عن بعض بفعل احتكاك المادة بنفسها أو بالريش أو بين الريش والمجرى.
كما تُستخدَم أحواض تفكيك الطين (clay tanks) على نطاق واسع لتفتيت المادة المتلبّدة وتحرير الطين.
في أحواض تفكيك الطين تُركَّب على المحور الواقع في مركز الحوض ريش خلط بأعداد مختلفة لكي تختلط المادة وتحتكّ بنفسها. ومع أن الريش تدور في الاتجاه نفسه، فبسبب تعاكس زوايا الريش تُحرَّك المادة بين الريش بعضها نحو بعض، فيتحقق اصطدام الحبيبات. وبهذه الحركات ينفصل الطين عن المادة التي كان ملتصقًا بها. وفي الأحواض يكون حجم المادة المراد تنظيفها مهمًا؛ إذ يجب ألا تكون المادة بحجم يمكن أن يترسّب في الحوض.
في أسطوانات الغسل ونزع الماء تُغسَل وتُنظَّف الأجزاء غير المرغوب فيها كالطين والوحل التي يحتويها الرمل.
صُنعت غسّالات ونازعات الماء ذات الجرادل (الأوعية) لغسل المادة وفصل الصلب بالغسل عن خليط الصلب والماء المتّسخ المتكوّن.
عادةً تُغذّى المادة المُصنّفة حجميًا القادمة من الغربلة الرطبة إلى حوض نازع الماء. وتُغسَل المادة المُغذّاة من جهة بالخلط بواسطة اللوالب على طول الحوض، وتُدفَع من جهة أخرى باللوالب في اتجاه الجرادل الدوّارة. وفي هذه العملية ينفصل الطين والشيست والوحل عن الرمل ويطفو، بينما يغطس الرمل الخشن. ويُدفَع الرمل الغاطس باللوالب نحو الجرادل الدوّارة، فتأخذ الجرادل الرمل من قاع الحوض وترفعه إلى سطح الماء حيث يُصفّى الماء، ثم يُؤخذ الرمل من الوسط للاستخدام.
تتكوّن وحدة غسل الرمل ونزع الماء منه من جرادل دوّارة واحدة أو أكثر ومضخة وحل وهيدروسيكلون وحوض وصومعة ومنخل نزع ماء وسيور ناقلة. وتبعًا لحجم السيكلون يمكن إجراء فصل حتى 75 ميكرون.
تتكوّن أسطوانة الغسل من جسم أسطواني دوّار مركّبة بداخله ريش تعمل على رفع المادة وإسقاطها للخلط والغسل. وغالبًا ما يُوضَع منخل عند المخرج لتنظيف المادة المغسولة في الأسطوانة.
لوالب الغسل: إلى جانب الأعاصير المائية (السيكلون)، وجدت المصنّفات الميكانيكية اللولبية والمشطية تطبيقًا واسعًا في منشآت غسل الرمل. وتتكوّن لوالب الغسل من حوض تترسّب فيه الحبيبات الخشنة ونظام ميكانيكي يجرّ المواد المترسّبة ويخرجها. أما الحبيبات الصغيرة والناعمة فتفيض من الحوض وتُؤخَذ. وكثافة المادة وشكلها وكثافة اللبّ (البلب) متغيرات تؤثر في الترسّب.
إن محاجر الرمل والحصى الطبيعية، بحكم مواقع تكوّنها ووجودها، تحتوي على مكوّنات غير عضوية كالطين والغرين والوحل، وأحيانًا على مواد غريبة عضوية كالخشب وجذور الأشجار وأوراقها. وهذه المواد غير مرغوب فيها في الرمل بحسب موقع استخدامه.
أنظمة الأتمتة التي تزيد الكفاءة في غسل الرمل
لا شك أن لكل معدة تُستخدَم في منشآت غسل الرمل ظرف تشغيل تكون فيه الأكثر فعالية. فمتغيرات التشغيل مثل تصريف الماء وضغط الماء وعدد الدورات وكثافة الوسط والسعة واستهلاك الطاقة تحدّد فعالية المنشأة والمعدة المستخدمة، وبالتالي تكلفة الإنتاج. ويمكن ضبط هذه المتغيرات من قِبل المشغّلين، كما يمكن ضبطها بأجهزة إلكترونية ومعدات تحكّم في العملية مركّبة في النظام. وغالبًا ما تُدار منشآت غسل الرمل من مركز تحكّم واحد، ومن هذا المركز يمكن أيضًا تغيير بيانات العملية.الإنتاج المستدام للرمل
ممارسات التعدين المستدام
الرمل، بعد الماء، ثاني أكثر مورد يستخدمه الإنسان في العالم. وفي التقرير الصادر عام 2022 عن برنامج الأمم المتحدة للبيئة (UN Environment Programme) بعنوان «Sand and Sustainability: 10 Strategic Recommendations to Avert a Crisis» («الرمل والاستدامة: 10 توصيات استراتيجية لتفادي أزمة»)، ذُكِر أن إنتاج الرمل غير مستدام، وأن هذا الإنتاج يتزايد كل عام بنسبة %6، ودُعِي إلى «تعريفه كمورد استراتيجي» وإلى «إعادة النظر في استخراجه واستخدامه». وقد بدأت بعض الدول التي تناولت المسألة بجدية، كإجراء وقائي، باستخدام مواد متجددة ومعاد تدويرها في الإنشاءات. لكن هذه التوصية لم تلقَ من معظم الدول الاستجابة المتوقعة والمطلوبة.
للحديث عن الاستدامة في إنتاج الرمل، يجب أولًا استخدامه استخدامًا صحيحًا، وإدخال الرمل الناتج عن إعادة التدوير حتمًا في دورة الاستخدام، ومن جهة أخرى وضع قواعد معيّنة لإنتاج الرمل.
أهمية الرمل المعاد تدويره
إمداد الرمل ليس لا نهائيًا. فعند ذكر الرمل، تبدو موارد الرمل في العالم — وفي مقدمتها رواسب المشاطئ والصحاري وشواطئ البحار وقيعان البحيرات — للبعض وكأنها بلا حدود. غير أن معظم هذه الرمال غير مناسب للاستخدام، خصوصًا في قطاع البناء. لذلك يجب استخدام موارد الرمل المتوفرة بصورة مخطَّطة. ومن جهة أخرى، فإن استخدام الرمل المعاد تدويره أيضًا سيمنع الاستنزاف غير الضروري لهذه الموارد المتوفرة.
عند حسن اختيارها، يمكن إعادة استخدام مخلفات البناء المعاد تدويرها كمادة ردم وخرسانة حشو ولياسة ومونة تسوية. ويمكن استخدام هذه المخلفات أيضًا كخرسانة حاملة في المباني المنخفضة الطوابق.
لكي يتسنى إعادة تدوير مخلفات البناء، يجب حتمًا كسرها وتصنيفها حجميًا وغسلها جيدًا.
أنواع الرمل المستخدمة في قطاع البناء
أنواع الرمل الشائعة الاستخدام في مشاريع البناء
الرمل المستخدم في قطاع البناء مادة ترسّبية سائبة القوام يتراوح حجمها بين -2 مم و+63 ميكرون. ويُطلَق على ما بين -250 ميكرون و+63 ميكرون رمل ناعم، وعلى ما بين -1 مم و+250 ميكرون رمل متوسط الدرجة، وعلى ما بين -2 مم و+1 مم يُستخدَم تعبير «الرمل». ويحتوي الرمل على معادن مثل الكوارتز والفلسبار والميكا والغلوكونيت. وخصائص أسطح الحبيبات وصلابتها ومحتواها من الطين وسائر مكوّناتها تحدّد خصائص الرمال.
بحسب الغرض من الاستخدام، يُسمى الرمل الذي يقل حجمه عن 0.25 مم غرين الرمل أو الفيلر أو رمل «أرينا»، ويُستخدَم كمادة ردم. والرمل من 0.25 إلى 1 مم هو رمل التنعيم أو الرمل الناعم المستخدم للياسة الناعمة، والرمل من 0.25 إلى 4 مم هو الرمل المتوسط المستخدم للياسة العادية والخشنة، والرمل من 0.25 إلى 8 مم يُعرَف بالرمل الخشن المستخدم في الخرسانة.
دور الرمل في مواد البناء
الخرسانة هي المكوّن الرئيسي الذي لا غنى عنه في البناء، وتتكوّن من خلط متجانس بنسب معيّنة من الأسمنت والماء والركام والرمل وبعض الإضافات. ثم يُصَبّ هذا الخليط بحسب المشروع، وغالبًا مع حديد التسليح، في قالب معيّن، ويُنتظَر تصلّبه لكي يصبح مقاومًا للضغط.
لكي تكون مقاومة الخرسانة للضغط أو قدرتها الحاملة عالية بعد التصلّب، يجب خلطها خلطًا صحيحًا وأن تكون متجانسة وخالية من الفراغات وأن تُرَوّى بشكل مناسب أثناء التصلّب. وأهم خاصية للرمل هي أن يملأ، بعد تغلّفه بالأسمنت، الفراغات بين الركام الأكبر حجمًا، وأن يزيد بخاصيته الرابطة مع الأسمنت من متانة الخرسانة.
أهمية الرمل الجيد
يُرغَب في أن تكون مقاومة الخرسانة للضغط عالية. وللحصول على خرسانة عالية المقاومة للضغط يجب استخدام رمل جيد.
تُعرَف الصخور ذات التركيب الكوارتزي بأنها ركام جيد يُستخدَم للخرسانة والمونة. وتحتوي الخرسانة وزنًا على نسبة ركام تتراوح بين %75 و85. وقد يكون هذا الركام حصى طبيعيًا سيليسي التركيب أو مادة يُحصَل عليها بتمرير كتل وصخور ذات تركيب كيميائي مماثل عبر الكسّارة.
يعتمد ثبات الرمل وكثافته إلى حد كبير على شكل حبيبات الرمل وقدرة الحبيبات على التماسك بعضها ببعض. وقبل استخدام الرمل في الخرسانة يجب فحص الشكل الفيزيائي لحبيباته. فالخرسانة التي تُستخدَم فيها رمال مكوّنة من حبيبات مستديرة تكون مقاومتها للضغط منخفضة. أما جزيئات الرمل المستطيلة أو الزاويّة ذات الأسطح الخشنة فتمنح الخرسانة مقاومة أعلى.
يجب أن تتشابك حبيبات الرمل المراد استخدامه في قطاع البناء بحيث لا تترك فراغات بينها؛ ويجب أن تكون حبيبات الرمل زاويّة لتتمكن من التجمّع بصورة متراصّة. ومعظم حبيبات رمل الصحراء والبحر ذات شكل مستدير، وعند تجمّعها تتكوّن فراغات بينها. وهذا يخفّض قدرة الرمل والركام على الترابط بعضهما ببعض داخل الخرسانة.
لكي يشكّل الرمل والركام المستخدمان في قطاع البناء رابطة جيدة عند ارتباطهما بالأسمنت، يجب أن يكون سطحهما الخارجي خشنًا.
من أهم خصائص الرمل المراد استخدامه في الخرسانة أيضًا التوزيع الحجمي للحبيبات. ولكي تتكوّن رابطة جيدة بين الركام والرمل داخل الخرسانة، يجب أن يكون للرمل توزيع حجمي معيّن. فالرمال الناعمة لا تبقى مستقرة داخل الخرسانة، وتسبب الحبيبات الصغيرة انزلاق الخرسانة، ونتيجة لذلك يصعب تكوّن الروابط الكيميائية اللازمة أثناء تصلّب الخرسانة.
القلوي مركّب غير مرغوب فيه إطلاقًا في الرمل. فالرمل ذو المحتوى القلوي يخفّض متانة الخرسانة. وفي رمال الصحراء يتبخّر ماء الوسط بفعل الحرارة، فيبقى في الرمل ملح وقلويات. ومياه البحر مالحة أصلًا. وحتى لو غُسِل الرمل جيدًا، فإن القليل من الملح المتبقي فيه يمتص الرطوبة من الجو، ويصدّئ مع الزمن حديد التسليح داخل الخرسانة، فيُضعف الخرسانة.
حتى وإن تكسّرت، تكون الأصداف مسطّحة وأسطحها لامعة، والأسطح اللامعة لن يلتصق بها الأسمنت أيضًا. كما أن تنظيف الرمل من الأصداف صعب. وما دامت الأصداف، وخصوصًا أصداف بلح البحر، الموجودة في رمل البحر لم تُنظَّف، فإنها لن تتّحد مع الخرسانة، وستتكوّن فراغات داخل الخرسانة، وبالتالي ستنخفض متانة الخرسانة.
سوق الرمل ومستقبله
الطلب والعرض العالميان على الرمل
يُستهلَك في العالم سنويًا نحو 4 مليارات طن من الأسمنت. وكمية الرمل المستخدمة تبلغ نحو 10 أضعاف استهلاك الأسمنت، وبتقدير جيد يُستخدَم كل عام في العالم أكثر من 40 إلى 50 مليار طن من الرمل. ومن جهة أخرى تُنتِج الطبيعة الرمل باستمرار عبر تعرية الصخور وتفكيكها. لكن في القرن الأخير ظلّت كمية الرمل المُستهلَكة في العالم أعلى بكثير مما تنتجه الطبيعة.
اتجاهات سوق الرمل
توفّر الدول الرمل اللازم لقطاعات البناء لديها من قيعان البحار ومجاري الأنهار والجداول. غير أنه تحدث مشكلات بيئية من حيث قابلية استخدام الرمل المُنتَج وجودته، وكذلك في مناطق استخراج الرمل.
لدى معظم الدول قواعد قانونية خاصة بها بشأن استخراج الرمل داخل أراضيها. وفي هذه الدول حُدِّدت أيضًا جودة الرمل الذي يمكن استخدامه في قطاع البناء. أما في الدول المتخلّفة والنامية التي لا تملك قواعد قانونية، فيجري استخراج الرمل بصورة غير منظّمة، بل تنظّم هذا العمل جماعات غير قانونية.
من المشكلات المهمة المتعلقة بالرمل أيضًا التكلفة الواجب تحمّلها لنقل الرمل من مكان إنتاجه إلى مكان استخدامه. وبما أن تكاليف النقل في تجارة الرمل الدولية تشكّل 70 في المئة من إجمالي التكاليف، فإن الرمل يُوفَّر في المقام الأول من مصادر محلية. وعمومًا، عندما تتجاوز مسافة نقل الرمل والركام 50 كم، ترتفع بصورة كبيرة نسبة تكلفة النقل ضمن سعر بيع الرمل والركام. وبطبيعة الحال فإن زيادة المسافة تتناسب طرديًا مع زيادة التكلفة. في المقابل، تستطيع بعض الدول الغنية أن تتحمّل، لا حدود 50 كم فحسب، بل تكلفة نقل الرمل بحرًا لمسافات طويلة.
وفقًا لبيانات OEC، تُعدّ أستراليا ثاني أكبر دولة مصدّرة للرمل في العالم بعد الولايات المتحدة. وحجم قطاع البناء يتناسب طرديًا مع عدد السكان. والصين، التي تستهلك نحو 20 مليار طن من الرمل سنويًا، هي أكبر منتج للأسمنت في العالم.
وفقًا لمجموعة بحثية هولندية، أنشأ الإنسان في العالم منذ عام 1985 على سواحل البحار مساحات اصطناعية من الرمل بحجم 13500 م2. وقد استوردت سنغافورة خلال السنوات العشرين الأخيرة نحو 550 مليون طن من الرمل من دول جنوب شرق آسيا، وجعلت مساحة قدرها 130 مليون كم2 قابلة للاستخدام. كما تدفع الإمارات العربية المتحدة كل عام 6 مليارات دولار لأستراليا مقابل استيراد الرمل.
إنتاج الرمل واستخدامه في المستقبل
عند ذكر المأوى، أول ما يتبادر إلى الذهن هو حيّز مغلق كالمبنى، وما يُستخدَم في إنشائه من رمل وحصى وأسمنت. ويُذكَر أن حاجة العالم إلى الرمل ستتجاوز خلال السنوات العشر القادمة 50 مليار طن، وأن تلبية هذه الحاجة ستكون صعبة، وأنه سيحدث نقص حاد في الرمل. ولهذا يُفكَّر في تلبية الطلب اللازم على الرمل في المقام الأول عبر إنتاج الرمل من الركام.
