أيهما أفضل .. الخرسانة أم الأسفلت للبنية التحتية للطرق في مصر ؟

كانت مشروعات البنية التحتية للطرق والكباري من بين أهم الملفات في الأجندة السياسية لإدارة الرئيس عبد الفتاح السيسي، وجرى تخصيص مليارات الجنيهات للاستثمارات العامة التي تستهدف تحديث البنية التحتية الحالية والتوسع في طرق جديدة. 

وعلى وجه التحديد، تعكف الحكومة على تنفيذ خطة مدتها عشر سنوات بدأت من 2014 حينما تولى الرئيس عبد الفتاح السيسي السلطة، لتنفيذ طرق جديدة بتكلفة تصل إلى 1.1 تريليون جنيه، حسبما صرح وزير النقل كامل الوزير في أغسطس الماضي. يتطلب إنشاء هذه البنية التحتية كمية كبيرة من المواد الخام، وأكثر المواد استخداما في رصف الطرق على مستوى العالم هي الأسفلت والخرسانة.

ورغم أن مصر عادة ما تستخدم الأسفلت في بناء الطرق، إلا أن ورقة بحثية أشارت إلى أن الخرسانة تعد خيار أفضل لبعض أنواع الطرق كثيفة الاستخدام. وخلصت الورقة البحثية التي عمل عليها محمد مرزوق من قسم الهندسة الإنشائية بجامعة القاهرة، ومحمد مصطفى عشماوي من قسم المشروعات الإنشائية التجارية في لافارج مصر، إلى هذا الاستنتاج بناء على عدد من العوامل والمتغيرات، بما في ذلك التكلفة الأولية وتكلفة وعدد مرات الصيانة المطلوبة، وملائمة كل مادة لكفاءة الوقود بالنسبة للمركبات على كل نوع من الطرق.

إذا كانت الخرسانة بالفعل خيارا أفضل، فلماذا تستخدم مصر الأسفلت؟ بشكل عام، يستخدم الأسفلت أكثر من الخرسانة بسبب سهولة إصلاحه وصيانته، وكذلك لنعومة سطحه، وإمكانية زيادة سمكه، إذ تستخدم طبقات الأسفلت القائمة كقاعدة لرصف طبقة جديدة. وبالإضافة إلى ذلك، يتحمل الأسفلت درجات حرارة مختلفة بما يتناسب مع شمس الصيف الحارقة في مصر.

وثمة اختلاف في التكلفة المبدئية بين المادتين: في عام 2018 كان استخدام الأسفلت لشق الطرق يتكلف 364 جنيها للمتر المربع، مقابل 460 جنيها لمتر الخرسانة.

إلا أن تكلفة صيانة الأسفلت مرتفعة، وعمره الافتراضي قصير، ويتطلب صيانة متكررة وإعادة تمهيد، غير أنه يسهم بشكل كبير في الانبعاث التي تلوث الهواء، بحسب ما ذكره باحثون من جامعة ييل. وتشكل تكاليف صيانة الأسفلت ما يقرب من 31% من التكلفة الأولية الإجمالية، والتي تزيد بنحو 7 أضعاف عن نظيرتها الخرسانية.

أما على الناحية الأخرى، فإن تكاليف صيانة الخرسانة تمثل 3.7% فقط من إجمالي التكلفة الأولية، ناهيك بأن الخرسانة تتمتع بمتانة عالية وعمر أطول، ويمكنها أيضا مقاومة الفيضانات وتدفقات المياه.

نقطتان أخريان يجب مراعاتهما عند المقارنة بين الخرسانة والأسفلت: تكاليف الطاقة، واستهلاك الوقود. 

ويقول الباحثان إن الخرسانة تستهلك طاقة مجسدة أقل بقليل من الأسفلت. الطاقة المجسدة هي مجموع الطاقة اللازمة لكل العمليات الداخلة في إنشاء الطريق السريع، بداية من استخراج المواد الخام وحتى نقلها وتجميعها وتصنيعها. 

ويمكن أن يزيد هذا الاختلاف الطفيف في المستقبل في حالة استخدام منتجات الأسمنت الأخضر، والذي يحد الانبعاثات خلال عملية التصنيع فيكون المنتج النهائي أقل ضررا للبيئة.

الجزء الأكثر إثارة هو استهلاك وكفاءة الوقود: تستهلك الشاحنة نصف مقطورة التي تسير على طريق أسفلتي لترا من الوقود لكل 1.9 كيلومتر. أما على الخرسانة، فإن نفس كمية الوقود تسمح للشاحنة بالحركة لمسافة 2.33 كيلومتر، كما تؤكد الورقة البحثية. 

وتوضح دراسة لقسم الهندسة المدنية بجامعة تكساس في أرلينجتون أن "مقاومة الأرض للانحراف تعتبر عاملا مهما في استهلاك الوقود وإنتاج ثاني أكسيد الكربون".

وتشير مقاومة الانحراف إلى الاحتكاك الناجم عن حركة الجسم على سطح ما. 

فإذا كان السطح صلبا، يستهلك الجسم طاقة أقل عند الانحراف، وعادة ما تكون الخرسانة أكثر صلابة من الأسفلت. وتوضح الدراسة أن الشاحنة ذات الحمولة الثقيلة تستهلك طاقة لتغيير مسارها على الأرضيات غير الصلبة، وهو ما يجعل الخرسانة حلا أكثر استدامة.

إذا كان هذا هو الحال، فلماذا لا نرى المزيد من الطرق الخرسانية؟ في عام 2016، جلبت شركة سيمكس العالمية 130 ألف متر مكعب من الخرسانة لتنفيذ الطريق السريع بين القاهرة والسويس، والذي وصفته في حينها بأنه الأول من نوعه. 

وفي حين أن هذه الخطوة قد تبدو متأخرة للغاية أن يصبح لدى بلد مثل مصر طريق سريع خرساني، فإن الإجابة عن سبب عدم وجود طرق سريعة خرسانية من قبل يمكن في التكاليف الأولية. 

في بداية دورة حياة المشروع، تكون التكلفة الأولية للخرسانة والإصلاحات المتكررة للوصلات بين القطع الخرسانية مرتفعة، وبالتالي فإن الأسفلت يكون أقل تكلفة على رأس المال في بداية دورة حياة المشروع.

الخرسانة أيضا ربما لا تكون مناسبة لكل الطرق: يرسم مرزوق وعشماوي إطارا شاملا لكيفية المفاضلة بين الأسفلت والخرسانة لبناء الطرق، بما يشمل التكلفة والمتانة والوقت والسلامة، وكذلك الطاقة التي تستهلكها الطرق خلال وبعد البناء، مع ضرب مثال بطريق السخنة – المحاجر.

هناك أداة أو معادلة تساعد صناع القرار على اتخاذ القرار، وتقييم ما إذا كان الأسفلت أو الخرسانة يناسب احتياجاتهم بشكل أفضل، كما يوضح مرزوق وعشماوي. تتيح الأداة لصناع القرار إدخال قيم لمجموعة محددة من المعايير وتعيين أوزان لها وفقا للتفضيلات والأولويات. 

المعايير هي التكلفة الأولية (بالجنيه)، وتكلفة الصيانة (بالجنيه)، والخبرة والمدة (باليوم)، والطاقة المتجسدة (بالميجا جول)، واستهلاك الوقود (باللتر). وبناء على البيانات والأوزان المدخلة، توصي المعادلة بالحل الأمثل من حيث استخدام الأسفلت أو الخرسانة لبناء طريق معين.

تسمح المعادلة لصناع القرار بتحديد التكاليف المستقبلية من خلال دمج تحليل تكلفة دورة الحياة، والذي يتضمن بشكل أساسي إنشاء هيكل طريق جديد، والصيانة الدورية، وعمليات الكيان المسؤول، وإزالة المواد أو إعادة استخدامها أو التخلص منها أو إعادة التأهيل.

ماذا نتعلم من المعادلة؟ يوصي النموذج الذي أنشأه مرزوق وعشماوي بالاعتماد على الخرسانة في الطرق السريعة المزدحمة، لأن هذا يوفر 17% من تكاليف دورة الحياة نتيجة قلة متطلبات الصيانة وقابليتها الأكبر للاستدامة. أما الشوارع التي لا تشهد حركة مرور عالية فيوصي النموذج بالأسفلت، نظرا لرخص تكلفته الأولية بنسبة 23%.

النقاش حول الخرسانة أم الأسفلت مستمر منذ عقود، وتميل بعض الأبحاث إلى أحدهما أحيانا على حساب الآخر، بينما ترجح الشركات في كلا المعسكرين المنتج الخاص بها بالطبع.

 إلا أن هناك عاملا واحدا مؤكدا، فبينما يقدم المعسكران تقنيات جديدة ويحشدان الأدلة على سوء التقنيات القديمة، فإن عملية شق الطرق تتحول إلى الاخضرار يوما بعد يوم، كما تؤكد ناشونال جيوجرافيك.