שימושים ענפי התשתית

סלילת כבישים

סלילת כבישים באפר פחם תורמת תועלות הנדסיות, כלכליות וסביבתיות. לשימוש באפר פחם כחומר מילוי מבני וביישומי איכות שונים ערך מוסף, המקבל משקל יתר לאור מצוקת חומרי הסלילה ובזכות תרומתו לסביבה בצמצום כריית חומרי גלם טבעיים. השימושים העיקריים של אפר פחם בסלילת כבישים הם רבים ומגוונים, כאשר הבולטים הם:
  1. אפר פחם כחומר מילוי "נטו" - לחץ על התמונה למעבר לגלריה אפר פחם מרחף ותחתי כחומר מילוי מבני בסוללת הכביש המתבסס על תכונותיו ההנדסיות הייחודיות. יישום פופולרי וכדאי מבחינה כלכלית בתלות במרחקי ההובלה. ניסיון הולך וגדל בארץ נצבר עם יישום זה משלהי 1997 בכבישי מע"צ ובכביש 6 בלמעלה מ- 1,000,000 טון בפרויקטים שונים.

  2. לעיון במסמך המתאר את התכונות ההנדסיות האופייניות של אפר פחם לשימוש בסלילה ובתשתיות (מסמך PDF) ובמפרט כללי של מע"צ למילוי מבני בכבישים (מסמך PDF) שהוכן ע"י דר' מריו הופמן ממשרד "יונה - ייעוץ וניהול הנדסי".
  3. תערובות אספלט - אפר פחם מרחף כמלאן או אפר פחם תחתי כמחליף פרקציה חולית בתערובת אספלט. יישומים אלה צורכים כמויות קטנות יחסית של אפר פחם. במחקר היתכנות שנערך בטכניון ע"י גלי ישראל בהנחיית פרופ' אילן ישי במסגרת לימודיה לתואר שני, ומחקר המשך משלים ע"י פרופ' ישי, נעשו בדיקות לבחינת כושר קיים, שיפור ההתנגדות לנזקי מים, החלקה וחריצה של בטון אספלט עם מרכיב חולי (קטן מ- 5 מ"מ) של אפר פחם תחתי וכן של אפר פחם מרחף כמחליף מלאן גירי. בדיקות אלה סוכמו בדו"חות בשנים 2006, 2009 ו- 2011 וממצאיהן הוגדרו כחיוביים ביחס לתוספת של עד 10% אפר תחתי.
    בשנת 2005 הסתיים בהצלחה ניסוי ריבוד קטע כביש אזורי באספלט בזלתי אשר בו מלאן אפר פחם מאפשר ניצול בזלת (חומר פסול כשלעצמו, לפי דרישות מע"צ) במקום חול גירי/דולומיטי. ממצאי הבדיקות שהתקבלו בניסוי ובמעקב המשך שנה מהיישום הובילו להכרה באפר מרחף כתוסף מינרלי תקני לתערובות אספלטיות חמות ותערובות אספלט בזלתיות.
  4. ייצוב תשתית עם אפר פחם מרחף וסיד - יצירת תשתית מיוצבת עם אגרגטים "גבוליים" נחותים באמצעות אפר פחם וסיד בתכולה טיפוסית של 5% סיד ו- 15% אפר פחם מרחף. יישום נפוץ במדינות מרכז-מערב ארה"ב. הבחינה הכלכלית בתנאי הארץ מראה שיישום זה לא תחרותי בגלל מחירו הגבוה של הסיד.
  5. ייצוב/טיוב חרסית "שמנה" עם אפר פחם מרחף - ייצוב/טיוב חרסית עם 20% עד 40% אפר פחם מרחף עתיר תחמוצות של קלציום ומגנזיום ("סיד") להורדת הפלסטיות, שיפור העבידות, והגדלת החוזק של החרסית. מתאים לשיפור השתית החרסיתית המקומית או להכשרת חרסית "פסולה" כחומר מילוי משופר לא פלסטי. מחייב שימוש בציוד ומיומנות שטרם פותחו בארץ. יכול להניב מדדי עלות/תועלת אטרקטיביים לפרויקט בקנה מידה מתאים. ניסוי שטח בקנה מידה קטן שנעשה ע"י מע"צ ב-1999 הראה תוצאות מבטיחות. ב- 2001 יצא מפרט כללי של מע"צ לייצוב קרקע חרסיתית עם אפר מרחף שהוכן ע"י דר' מריו הופמן ממשרד "יונה- ייעוץ וניהול הנדסי".
  6. קשרנים הידראוליים HRB - Hydraulic Road Binders - חומרים המתקשים בתערובת עם מים, הן באויר והן במים, ונשארים מוצקים אפילו במים. קשרנים הידראוליים משמשים בשכבות תשתית, מצע, שכבת חיזוק (Capping Layer), ייצוב וטיוב קרקעות למטרות סלילה. באירופה ובמיוחד בצרפת הצטבר בשנים האחרונות נסיון בייצור ושימוש קשרנים הידראוליים המכילים בין השאר אפר פחם מרחף. במשפחת התערובות FABM - Fly Ash Bound Mixtures מהווה אפר פחם מרחף מרכיב ראשי. במחקר שנערך בטכניון (מסמך PDF) ע"י קרן בנימין בהנחיית פרופ' אילן ישי ודר' מריו הופמן במסגרת לימודיה לתואר מגיסטר בהנדסה אזרחית, נבחנו תערובות HRB של אפר פחם מרחף מתחנות הכח בישראל עם סיד וגבס.
מדריך שימושי אפר פחם בסלילת כבישים הוכן ע"י דר' מריו הופמן ממשרד "יונה".

ייצוב שבילי עפר

לחץ על התמונה למעבר לגלריה ייצוב קרקעות חרסיתיות בשבילי עפר ע"י יצירת שכבה עליונה המורכבת מהקרקע החרסיתית, אגרגאט מובא (פסולת בניין גרוסה או אפר תחתית) להקניית ייצוב מכני, וסיד כבוי כחומר מייצב כימי, תוך פעולות ערבוב, תיחוח, עיבוד, הרטבה, הידוק ואשפרת התערובת. בארץ נבדקה יעילות האפר כמייצב במסגרת פרוייקט עבודות שטח שהחל ב- 2006 להכשרת דרכי פארק איילון כשבילי הולכי רגל, אופניים וכדומה, בפיקוח דר' רפי ירון, אינג' מוחמד חביב-אללה ואדריכל ארז לוטן. מרכיב האפר בתערובת הגיע ליותר מ- 70% משקלית, על חשבון החרסית. השפעת האפר על חיזוק וייצוב פני השטח חיובית, אך בתנאי שמקפידים על תהליכי הביצוע על פי דרישות המפרט לייצוב שבילי עפר (מסמך PDF).

עבודות תשתית

לחץ על התמונה למעבר לגלריה מסווגות לאחד משלושת השימושים הבאים:
  1. מילוי לעבודות פיתוח - מילוי קונסטרוקטיבי (מבני), המיועד לשאת עומסים סטטיים ודינמיים בנוסף על משקלו העצמי.
  2. מילוי לסוללות תפקודיות - מילוי לסוללות שאינן צריכות לעמוד תחת עומסים סטטיים או דינמיים חיצוניים. סוללות אלו צריכות לשאת את משקלן העצמי ונזקי הסביבה בלבד, כגון: סוללות אקוסטיות וסוללות מסתור.
  3. מילוי בורות - מילוי של שטח מוגבל הנמצא בנחיתות גובה משאר האזורים הגובלים אליו, ומחייב מילוי כדי להתאימו למפלס הכללי של השטח כגון: מטמנות, בורות שאילה ותיקוני נוף.
מתחילת עידן הפחם בישראל נוצלו כ- 2 מיליון טון אפר פחם למטרות מילוי מבני בפרויקטים באחריות חברת החשמל. מתוכם כ- 1.02 מליון טון בסוללת המסתור סביב תחנת הכח אורות רבין בחדרה וכ- 130,000 טון בשיקום מטמנת שושני בסמוך לגבעת אולגה.

מפרט כללי לשימושי אפר פחם בעבודות תשתית הוכן ע"י דר' אריה סידס ואינג' אירית סחר ממשרד יותם. להלן המפרטים במבנה PDF (הקטעים המסומנים בצהוב הם הנחיות המשרד לאיכות הסביבה):
פרק 1: הנחיות כלליות, פרק 2: מילוי לצורכי עבודות פיתוח, פרק 3: מילוי לסוללות תפקודיות, פרק 4: מילוי בורות, נספח א': תרשימים 1-3.

מתקנים תת-קרקעיים

לחץ על התמונה למעבר לגלריה למטרות שונות כדוגמת תשתיות להולכת מים, ביוב, תקשורת, כבלי מתח, דלקים וגז מרפדים ועוטפים בחול הן לצורך הגנה על המתקנים ולהידוק מאוזן לפיזור עומסים והן לחפירה חוזרת לצרכי תחזוקה.
עם התמעטות חול הדיונות "המתוק", המהווה חומר מילוי מועדף ואף הכרחי למתקנים מתכתיים, מתעורר ביקוש לחומרים תחליפיים, בתוכם גם לאפר פחם. מסיבות סביבתיות ותפעוליות רק אפר התחתית יכול לשמש כמועמד מתאים למטרה זו.
מפרט כללי לשימושי אפר פחם בתשתיות תת-קרקעיות קשיחות (בטון, פלדה(פרק 5: עטיפות למתקנים תת קרקעיים) ) ותרשימים 4-6 הוכנו ע"י דר' אריה סידס ואינג' אירית סחר ממשרד יותם.
פרופ' נפתלי גלילי מהפקולטה להנדסה אזרחית וסביבתית ערך סקירה של פוטנציאל השימוש באפר פחם תחתית כחומר מילוי להנחת צנרת תת קרקעית בתשתיות מים, ביוב, ניקוז ותקשורת. ממצאי הסקירה ישמשו להכנת מפרט הנחה בתשתיות צנרת לאחר בחינת היישום בניסוי שדה.
במתקנים העשויים מתכת, כדוגמת מכלים וצנרת לדלק וגז, צריך חומר המעטפת לעמוד בדרישות מחמירות למניעת פגיעה מכנית בציפוי, העשוי בדרך כלל חומרים פולימריים, ולהגנה מפני קורוזיה. ואמנם אפר התחתית, המאופין בפיזור גודל גרגרים אחיד בקירוב, נבדק ונמצא מתאים לתנאים מונעי קורוזיה בזכות מוליכות חשמלית נמוכה (התנגדות סגולית חשמלית למעלה מ- 3000 אום לסנטימטר), pH גבוה ופילוג אחיד בחומר. מאידך גיסא, המקטע הדק מ- 2 מ"מ של אפר התחתית, המתקבל בהפרדה מהאפר הגולמי ומאופין בגרגרים כדוריים מלוכדים, מתאים במיוחד לשמש כחומר מעטפת למתקנים בעלי ציפוי רגיש.
בדיקות התאמת אפר פחם תחתית לשמש כמעטפת מתקנים תת קרקעיים נערכו ע"י אינג' ישע ברגר. דו"ח אינג' ישע ברגר מפרט ממצאי בדיקות המאשרות התאמת אפר פחם תחתית לשמש למטרה זו.

המעוניינים להשתמש באפר פחם בתשתיות מוזמנים לעיין במדריך ללקוח בענף הסלילה והתשתית.

לגלריית תמונות בענפי תשתית לחץ כאן