מאבן לאבן -ניסויים עם שיירי אבן

תקציר

מאמר זה עוסק בשיירי האבן הנוצרים כשאריות מתעשיית חיתוך האבן בשטחים הפלסטיניים הכבושים. הוא דן ברעיון של מיחזור השיירים כהזדמנות לפיתוח מלאכות אלטרנטיביות בכפרים הפלסטיניים הנשענים כלכלית על תעשיית האבן. השימושים החוזרים המוצעים כאן כרוכים בטכניקות יציקה ויצירת דגמי אבן חדשים. מטרת דגמים אלה היא להגדיר מחדש את התפקיד התרבותי והארכיטקטוני של חזית האבן באמצעות חומרי גלם חדשים: אבקת אבן, חצץ ופיסות אבן שבורות. האבנים הממוחזרות יהפכו את השיירים מעול סביבתי המכביד על הפלסטינים להזדמנות כלכלית ולדרך לחשוב מחדש על הפרקטיקות התעשייתיות ועל מערכת היחסים שלהם עם הנוף.

המאמר הנוכחי מסביר תחילה את הרקע שמאחורי המחקר, מתאר ניסויים שבוצעו על ידי מעצבים, בעלי מלאכה וחוקרים אקדמיים וכן ניסויים שביצעתי במסגרת פרויקט הסיום שלי, ולבסוף דן במסקנותיהם ובתחזיות שלהם. המטרה היא להצביע על הסוגיות הסביבתיות והכלכליות המתמשכות בשטחים הפלסטיניים, וליזום מחקר מתמשך לטיפול בסוגיות אלה באמצעות תכנון חומרי.

רקע כללי

פרויקט סיום הלימודים שלי, "להשיב את האבן להרים" מציב סימן שאלה על ערכה של האבן במורשת התרבותית של ירושלים על ידי התייחסות להשפעתה של תעשיית האבן על הנוף ועל פרקטיקות הבנייה בשטחים הפלסטיניים הכבושים כיום. הפרויקט שופך אור על ההיבטים הסביבתיים והכלכליים של פרקטיקות חציבה העומדות בצלה של קדושת ירושלים.

מאז תחילת המנדט הבריטי ב-1918, ירושלים נתפסה כ"סלע יקר" הקפוא בזמן. שימור האבן כחומר הבניין המקומי העיקרי בירושלים וכביטוי פיזי לדימויה המקראי תורגם לתקנות החיפוי הקפדניות ביותר. תקנות אלה תקפות עד היום גם ב"ירושלים רבתי" – העיר והישובים וההתנחלויות הישראליים הסובבים אותה – והן מניעות תעשיית אבן פלסטינית עצומה בשטחים הכבושים, הידועה בכינויה "שמן לבן".¹¹ ביטוי שבו ...

תעשיית האבן עומדת כיום בפני אתגרים כלכליים רבים. "נגמרה לנו האבן", אומר הבעלים של חברת אל-וואליד בעיירה בית פג'אר, הסמוכה לבית לחם, שהיא אזור התעשייה הגדול ביותר של חציבה וחיתוך אבנים בגדה המערבית. שאר האדמות הנותרות לחציבת האבן בשטח B, תחת שליטה פלסטינית חלקית, הן נדירות, ואילו שטח C, בשליטה ישראלית מלאה, מכיל את השטחים הגדולים ביותר שבהם אפשר לחצוב אבן. יתרה מזאת, הענף תלוי בעיקר בביקוש הישראלי המהווה כ-65% מכלל המכירות (Hashish, 2012). אף על פי כן, בראיונותיי עם בעלי המפעלים הם הודו בכך ששיעור זה צנח משמעותית בעשור האחרון בגלל מעבר הישראלים לשימוש באבנים טורקיות וסיניות, שהשפיע באופן דרמטי על מגזר ייצור האבן בפלסטין.

מבין האתגרים הרבים האחרים העומדים בפני התעשייה כיום, סוגיית סילוק המֶרֶס (stone slurry) – תוצר לוואי של מַחזוֹר המים המשמש לקירור להבי היהלומים של מכונות חיתוך האבן במפעלים – הוא אחד הדחופים ביותר. המרס מעולם לא טופל בשיטתיות; במקום זאת, הוא מושלך בכמויות גדולות בשטחים פתוחים ומשפיע ישירות על החקלאות ועל בריאות התושבים החיים בסמוך (עיריית בית פג'אר, 2018). המרס גם מעמיס עלויות נוספות על מפעלים שצריכים להיפטר ממנו מדי יום או שבוע.

בהצעה שלי, אני מחזירה את שיירי האבן לענף הבנייה. המטרה היא להציג חלופה אפשרית לאבן טבעית תוך יצירת הזדמנויות תעשייתיות חדשות לפלסטינים. לשם כך בחנתי מחקרים בינלאומיים ומקומיים העוסקים בשימוש חוזר במרס. נוסף על כך, מאחר שפרויקט זה הוא הניסיון הראשון שלי בעבודה בתכנון חומרים, ביצעתי ניסויים ביציקת שיירי אבן תוך שימוש בכישוריי האדריכליים בשימוש חוזר בשיירים אלה כחומר בניין.

על שיירי אבן

ניתן לחלק את שיירי האבן לשתי קטגוריות: פיסות שבורות שהושלכו מאחר שאינן מתאימות לבנייה, ומרס המיוצר על ידי סחיטת הבוצה המשוחררת ממכונות חיתוך האבן (תערובת המורכבת בעיקר ממים ו-CaCO3).

הפיסות השבורות מועברות בדרך כלל למרסקי אבן ונהפכות לחצץ לצורכי בנייה בגדלים שונים: נעימה, סימסימייה, עדסייה ופולייה.²² נעימה משמש ... המרס אינו מוחזר לשימוש בשום דרך משמעותית, אלא הוא מושלך בסמוך למפעלים, בתוך מחצבות לא פעילות, באדמות חקלאיות ובסמוך לאזורי מגורים. מפעל אבן בגודל בינוני מייצר כ-15 טונות של מרס ביום. בשנה אחת מיוצרות בגדה המערבית כמיליון טונות מכל מפעלי האבן בסך הכול. הכמות הזו שווה בערך לחצי מיליון מ"ק של מרס סחוט בשנה (Joulani, 2014).

הזדמנויות

בראיון עם הגיאולוג ד"ר טאלב אל חרית'י, הוא ציין שימושים אפשריים במרס לאחר עיבודו, כולל ייצור מספוא, ייצור נייר (80% CaCO3 ו-20% פלסטיק), תרופות, חומרי ליטוש וכולי. תעשיות אלה עשויות להיות מבטיחות מאוד ויכולות להביא יתרונות כלכליים גדולים; עם זאת, הן זקוקות לטכנולוגיות שאולי אינן קיימות כרגע, והן כרוכים בעלויות השקעה גבוהות ובלוגיסטיקה מסובכת (Al Joulani, 2014).

במאמרו, "The Stone Slurry in Palestine from Environmental Burden to Economic Opportunities – Feasibility Analysis", טוען ד"ר נביל אל ג'ולאני כי בין השימושים האפשריים השונים במרס, הפיתרון האופטימלי הנוכחי המתאים לנסיבות הכלכליות והסביבתיות הפלסטיניות ולאתגרים הקשורים לתעשיית האבן הוא בטון הרדי-מיקס (ready-mix).

ד"ר אל ג'ולאני מציין כמה סיבות לתועלת השימוש במרס בייצור בטון. האחת היא הפרקטיות של הבטון כחומר בנייה בסיסי והתאמתו של בטון רדי-מיקס לבנייה אנכית, מה שהופך את הבטון למצרך עם ביקוש גבוה. לפיכך, השימוש במרס בתערובת הבטון הוא דרך יעילה להיפטר מכמויות הגדולות של מרס המיוצרות מדי שנה. גורם חשוב נוסף שמעדיף את השימוש במרס במקום בחול בתערובות בטון הוא שימור החול – חומר טבעי שאינו מתחדש. הדבר יעזור ביצירת מנוע פיתוח בר-קיימא חדש נוסף על היפטרות מעול סביבתי כבד והרסני (Al Joulani, 2014). האתגר העיקרי יהיה למצוא את הכלים והידע הטכניים כדי להפוך זאת ליישומי.

ניסויים ומודלים מקומיים

בשבוע העיצוב ירושלים 2018 הציגו המעצבים אביאור זאדה ואליעד מיכאלי קטלוג חדש של אבנים מעוצבות שיכולות להחליף את חיפוי האבן המונוטוני שבו מחויבים אדריכלים העובדים בירושלים. על הקיר נתלו כ-90 אבנים בעלות קומפוזיציות שונות, ואילו צורותיהן זהות שכן נוצקו באותה תבנית. 80% מהתרכובת עשויים מאגרגטים של אבן ואבקות ואילו השאר הם חומרי הדבקה פולימריים. דוגמה אחת היא אבן עשויה אבקת אבן ממחצבה בסע'יר, חברון וחמר מבית מפורק ברחוב אגריפס, ירושלים. היצירה פוליטית ושנויה במחלוקת מכיוון שהיא מערבבת חומרים שנאספו מאזורים ישראליים ומהשטחים הפלסטיניים הכבושים (Riba, 2018).

מעצבים אלה רואים באבנים שלהם דגמים שעשויים להיות מיוצרים בייצור המוני או אפילו מודפסים בתלת-ממד כדי להחליף את אבן הגיר הטבעית בעתיד. מודלים אלה מעלים שאלות לגבי מהי "אבן ירושלמית", אבן שכבר אינה מגיעה מירושלים, אלא מהגדה המערבית או אפילו מיובאת כיום מסין או טורקיה. האם האבנים שפיתחו המעצבים מקומיות יותר מהאבנים הטבעיות שתקנות הבנייה בירושלים דורשות בחומרה?

מוסא חוריזאת מהעיר יטא שבנפת חברון הוא בעל מפעל שבו הוא מייצר אבן מלאכותית עם מרס מתערובות בטון ביציקה רטובה.³³ סוג של ... אבן מלאכותית עשויה בדרך כלל ממלט לבן, ואגרגטים של חול וחצץ עם כמות קטנה של תוספים לשיפור עמידותו. הוא התחיל את הפרויקט לפני שלוש שנים, לאחר שהבין כמה גדול הנטל שגורם המרס לעסק האבנים של משפחתו. הוא חשב שהוא יכול לעזור למחזר את השיירים על ידי פיתוח מודל חלופי שלא רק נראה ומתפקד כמו אבן טבעית אלא גם עשוי משאריות אבן. הוא החל להוסיף את המרס בכמויות קטנות מאוד (עד 5%) לתערובת הבטון, כשהוא מחליף חלקית את החול. כיום, האבנים שהוא מייצר כוללות עד 70% מרס אבן, שמחליף לחלוטין את החול והחצץ בתערובת הבטון. מוסא טוען כי האבן ממרס המלט אינה רק עשויה מתערובת הומוגנית טובה יותר עם סיכוי נמוך יותר לסדקים בהשוואה לאבן מלאכותית רגילה, אלא גם שמחירה ועמידותה מתחרים בהצלחה עם אבן טבעית.

בראיון עם מוסא, הוא נתן לי שלושה דגמים שונים שפיתח לבחינתי. הראשון הוא אבן מלאכותית העשויה ממרס אבן (כ-60%), פיסות קטנות של זכוכית כחולה ומלט לבן. הזכוכית היא סוג אחר של שיירים המיוצרים בכמויות גדולות בסדנאות הזכוכית של חברון. מוסא עיבד את פני האבן בפטיש לכדי טובזה,⁴⁴ לבנת אבן ... כדי לחשוף את הזכוכית הכחולה בתוך הגוש. האבן יכולה לשמש כחומר חיפוי חיצוני למבנים. האבן השנייה היא אריח שעד 66% ממנו עשוי ממרס בתערובת הבטון הרטובה. מוסא מוסיף גם צבעים כימיים ליצירת גוונים ואפקטים שונים באריחי האבן תוך חיקוי אבן טבעית. האבן השלישית היא גוש בטון בעובי 1 ס"מ המעוקל לצורת U. האבן מחוזקת בסיבי זכוכית המקנים לה חוזק רב.

במשך כל פרויקט הסיום שלי עבדתי על ניסויים בשיירי אבן במחלקה לעיצוב קרמי וזכוכית בבצלאל, מכיוון שהותר לי להשתמש במעבדות שלה. ניסויים אלה היוו חומרים משלימים להצעה האדריכלית שלי בבית פג'אר. ההתערבות שלי מציעה התחדשות כלכלית ותרבותית בפעילות כלכלית מתמשכת והרסנית בעיירה, שמבוססת בעיקר על ענף האבן. בהצעה שלי אני מציגה מודל חדש של מפעלי אבן משותפים עם אזוריםשלי מאחורי ניסויי האבן הייתה לחקור את הפוטנציאל של אבקת אבן וחצץ כחומרי גלם לתכנון תערובות חדשות שבהן ניתן להשתמש בתעשיית האבן הפלסטינית.

הניסוי הראשון קשור להתמחות המסוימת של המחלקה המארחת אותי: זכוכית. ערבבתי את אבקת האבן עם אבקת זכוכית בארבעה יחסים שונים, מילאתי ​​איתן תבניות גבס ואפיתי אותן בתנור בחום של 770 מעלות. בטמפרטורה זו קיימת סבירות גבוהה שהאבן תיהפך לתחמוצת סידן.⁵⁵ תחמוצת ... התוצאה היא חומר קליל מאוד בעל נקבוביות זעירות. התערובת עם השיעור הגבוה ביותר של זכוכית (75% זכוכית, 25% אבקת אבן) היא הדגם הקשה ביותר; התערובת עם השיעור הנמוך ביותר של זכוכית התפרקה לחלוטין לאחר הוצאתה מהתבנית. אף שהחומר לא עבר בדיקות פיזיקליות או כימיות כלשהן, התוצאות מראות שאם המודל יפותח יהיה לו פוטנציאל לתפקד כמבודד חום, בגלל בועות האוויר הקטנות שנלכדו בו.

בניסוי השני החלפתי את חצץ האבן בתערובת הבטון בחתיכות אבן שהושלכו כפסולת מעבודת הפטיש על פני השטח של אריחי המשמשים לחיפוי. יצרתי שני דגמים – האחד עם חתיכות קטנות יותר והשני עם חלקים גדולים יותר. חתכתי את פני הבלוק כדי לחשוף את חתיכות האבן. לפי הבדיקות הפיזיקליות שערכתי, לבלוק עם חלקי האבן הגדולים יותר היה חוזק דחיסה טוב יותר מאשר לבלוק השני עם חלקי האבן הקטנים יותר.

בניסוי נוסף, החלפתי את החול שבתערובת הבטון במֶרֶס, ניסוי שנחקר היטב על ידי ד"ר נביל אל ג'ולאני. ניסיתי זאת באריחי בטון ביציקה יבשה⁶⁶ ביציקה ... ובאבני בטון ביציקה רטובה. בדיקות הדחיסה של האבנים ביציקה הרטובה הראו תוצאות טובות יותר לבטון המכיל מרס במקום חול. עם זאת, על מנת להגיע למסקנות טובות יותר, יש לבצע את הניסוי כמה פעמים והתוצאה הסופית צריכה להיות מבוססת על ממוצע של תוצאות הבדיקות השונות. מחקריו של ד"ר אל ג'ולאני, שהתבססו על כמה ניסוייםמערך הניסויים האחרון כלל את טכניקת הדחיסה ליצירת לבניות מתוך אבקת מרס. ניסיתי לדחוס את האבקה בלחץ גבוה של עד 120 טון.

בהתחלה, דחסתי את המרס ללא תוספים ואז הוספתי חומרים אחרים כמו טיט ומלט כדי להדביק את האבקה. בגלל אי דיוק העבודה והמגבלות של התבניות שבהן השתמשתי – העשויות מכמה יחידות מתכתיות גליליות – נשברו הדגמים כאשר הוצאו מהתבנית. עם זאת, אפשרעשויה גליל מתכתי במקשה אחת או כל צורה סגורה אחרת, תוך שימוש בחומר הפרדה מתאים ובטכניקה להסרת זהירה של הדגם הפנימי.

מסקנות

מהניסויים השונים שנדונו במאמר זה, ניתן להסיק כי קיימות אפשרויות שונות ליציקת מרס ליצירת דגמי אבן חדשים בהתאם לטכניקה ולחומר ההדבקה. הצלחתן נמדדת על ידי גורמים שונים: תכונות פיזיות (כלומר חוזק דחיסה, ספיגת מים וכו'), שיקולים סביבתיים, תועלת כלכלית ואסתטיקה.

הדגמים של אביאור ואליעד שהוצגו בשבוע העיצוב בירושלים הם בעלי איכויות פיזיות מצוינות בהשוואה לאבן טבעית ויכולים גם להתחרות בה כלכלית. המעצבים התייחסו להיבטים האסתטיים של האבנים שלהם, ראשית על ידי ערבוב סוגים שונים של אבן ליצירת דגם אחד, ושנית על ידי פיתוח צורות שונות של אבנים ליצירת פונקציות שונות. עם זאת, ייתכנו שיקולים סביבתיים הקשורים לחומרים שבהם הם משתמשים עקב הכללת חומרי הדבקה פולימריים.

במודלים של מוסא חוריזאת, מלט משמש כחומר מדביק, שגם הוא מעלה את הנושא הסביבתי. עם זאת, הזמינות של בטון כמו גם הפרקטיות שלו הופכת אותו ליתרון כלכלי. לדגמים גם תכונות פיזיקליות כמו של אבן טבעית והתערובות שלהם הומוגניות יותר בהשוואה לתערובת האבן המלאכותית הרגילה. בעוד שצבעי הדגמים של אביאור ואליעד הם תוצאה של ערבוב סוגים שונים של אבן טבעית, מוסא משתמש בצבעים כימיים כדי להוסיף גוונים שונים של צבעים. בכמה מהדגמים, מוסא משתמש בתבניות אלסטיות ליציקת האבן לצורות עקמומיות, טכניקה שניתן לערוך בה ניסויים נוספים ליצירת צורות אבן שאי אפשר לחתוך מאבן טבעית. ניסויים אלה יכולים להוביל לפרשנויות חדשות של חזית האבן באמצעות פיתוח אלמנטים אדריכליים חדשים מהצורות המקומרות.

החלפת החצץ שבבטון בשאריות אבן שבורות, כפי שהודגם בניסויים שלי, מקטינה את כמות המלט המשמשת בתערובת והופכת אותה ליעילה יותר לסביבה. כדי להוכיח את יכולת התחרות שלה עם תערובות חצץ-מלט לבטון, יש לבצע בדיקות דחיסה וספיגת מים כדי להשוות בין השתיים. כאשר חותכים את פני הבטון החדש כדי לחשוף את האבנים, נחשף דפוס פסיפס, המוסיף פן אסתטי למבנה הבטון. תערובת זו של בטון ואבן מציגה דגם חדש של חזית האבן שיכול להחליף את טכניקת חיפוי האבן הנפוצה המשמשת לכיסוי מבנה הבטון. עם זאת, האתגר העיקרי שיש להתמודד עימו הוא גורמי בליה המשפיעים על הבטון בטווח הרחוק.

יש ללמוד לעומק את סחיטת המרס. כיוון מעניין יהיה שימוש בחומרים טבעיים כמו טיט ואדמה כחומרי הדבקה. הדבר מזכיר את טכניקת האדמה המדוחסת המשמשת לבניית קירות הנעשים באתר. במקום להשתמש בטכניקת בנייה של לבנים וטיח, קיר העשוי ממודול אחד הנכבש באצוות יכול להיהפך לדגם החדש של קיר האבן.

לסיכום, ניתן לפתח כל אחד מהמודלים הללו למטרות שונות ולהציג נקודות מבט חדשות לשימוש באבן, כמענה לאתגרים הכלכליים והסביבתיים הדחופים הניצבים בפני תעשיית האבן בשטחים הפלסטיניים הכבושים. מחקר זה מהווה צעד התחלתי וראשוני לקראת מחקרים עתידיים, העשויים לבחון כל אחת מטכניקות אלו לעומק, לחקור כיוונים וטכנולוגיות חדשות, להתמקד בלימוד ההזדמנויות הכלכליות העולות ממודלים אלה, או להציע אלמנטים אדריכליים חדשים ואף בניין שלם.