إن حديد التسليح GFRP ، الذي تم اختصار اسمه من البوليمر المقوى بالألياف الزجاجية ، هو نوع من المواد المركبة لتقوية العناصر الهيكلية. اليوم ، يُعرف استخدام حدائد التسلیح GFRP أو حدائد التسليح المضلع بالزجاج بأنه أحد أحدث طرق تقوية المباني والمواد مثل الخرسانة.
في الواقع ، لقد غطت هذه التقنية العديد من نقاط الضعف في حديد التسليح وبسبب خصائصها العملية العديدة ، فقد دخلت قطاعات مختلفة من الصناعة. في هذه المقالة ، نناقش مسألة التقویه باستخدام حدائد التسليح GFRP.
ما هي المكونات الرئيسية لحدائد التسليح GFRP؟
حدائد التسليح GFRP عبارة عن مجموعة من مواد FRP التي تستخدم الألياف الزجاجية في بنائها. يتم تصنيع هذه المادة عن طريق وضع ألياف زجاجية عالية الكفاءة في طبقة راتينج بوليمر وتستخدم كتعزيز خرساني في الهياكل الخرسانية.
الألياف الزجاجية عبارة عن خيوط رفيعة للغاية من الزجاج ، بطول غير محدود ، يبلغ قطرها حوالي 5 إلى 25 ميكرون. بشكل عام ، لدينا 4 أنواع من الألياف الزجاجية ، وهي الزجاج الكهربائي والزجاج الهيكلي والزجاج الكيميائي والزجاج المقاوم للظروف القلوية. تُستخدم الألياف الزجاجية الكهربائية على نطاق واسع أكثر من الأنواع الأخرى نظرًا لسعرها الرخيص وقوة شدها العالية.
عادة ما يكون نوع المصفوفة في هذه حدائد التسلیح هو راتنجات البوليستر وإستر الفينيل. تُعرف هذه البوليمرات المقواة بالألياف الزجاجية ، نظرًا لخصائصها الميكانيكية الملائمة ، كبديل فعال للخرسانة المسلحة بالفولاذ. يعد وقت الطهي القصير والسعر المنخفض والتغير الكبير في الحجم أثناء الطهي من خصائص راتنجات البوليستر.
في المقابل ، فإن راتينج فينيل إستر أكثر مرونة وصلابة. يعمل هذا الراتينج بشكل أفضل من راتنجات البوليستر من حيث الثبات ومقاومة التآكل ومقاومة الصدمات والتعب.
ما هو استخدام GFRP حدائد التسليح
في حدائد التسليح GFRP ، يتم استخدام الزجاج ، وهو مادة عازلة ولها ثبات كبير في البيئات المختلفة. لهذا السبب ، على عكس الفولاذ ، فإن هذه المواد لا تتآكل ، وفي البيئات الرطبة والهياكل المعرضة للكلوريدات ، فهي خيار مناسب لتقوية الخرسانة.
لقد صنعت هذه الميزة حدائد التسليح الزجاجي المركب لاستخدامه في حالات مثل بناء أسطح الجسور ، ومعدات تخزين الملح ، والقنوات ، والأحواض والهياكل البحرية ، ومعدات تحلية المياه ، ومصارف الصرف الصحي ، إلخ.
أيضًا ، في الحالات التي يكون فيها الغطاء الخرساني غير كافٍ لأي سبب من الأسباب ، تكون احتمالية تآكل الفولاذ عالية ومن الأفضل استخدام حدائد التسلیح زجاجية. تعتبر حدائد التسلیح GFRP فعالة في تقليل وزن الهيكل نظرًا لخفتها وقوتها العالية. هذه المشكلة تسبب تقوية زلزالية للمبنى.
في حالات مثل عدم كفاية الانحناء والقص حدائد التسلیح، وعدم كفاية حجم حديد التسليح ، وقصر طول المقواه ، والحاجة إلى إنشاء فتحات جديدة في البلاطة ، والتدهور والتآكل ، وجميع العوامل التي تقلل من قوة الهيكل ، استخدم حدائد التسلیح الزجاج لتوفير القوة اللازمة يأخذونها.
هناك استخدام آخر لحدائد التسليح GFRP في الأجزاء الخرسانية المعرضة للجهد العالي والمجال الكهرومغناطيسي. من هذه الفئة أماكن مثل السكك الحديدية ومترو الأنفاق وبيئات المستشفيات وغرف التصوير بالرنين المغناطيسي ومحطات الطاقة عالية الجهد ومصانع الألمنيوم و الفولاذ ومحطات الراديو وما إلى ذلك.
تعتبر هذه حدائد التسلیح بديلاً جيدًا للفولاذ المجلفن والمطلي بالإيبوكسي. بناء وحدات محطات المعالجة المختلفة ، والقنوات والأنابيب الخرسانية ، والكتل الخرسانية الجاهزة ، والأكوام ، وحفر الأنفاق اليدوي ، والجدران الاستنادية وتسمير التربة ، وتقوية الهياكل وترميم الآثار القديمة ، وما إلى ذلك ، هي مجالات أخرى يمكن استخدام حدائد التسليح GFRP فيها. .
كما أن استخدام حدائد التسليح الفايبر جلاس عند تقاطع مواد البناء دون تغيير شكل الهيكل يزيد من مقاومته ويقويه ضد الزلازل.
ما هي مزايا التقوية باستخدام حدائد التسليح GFRP؟
يعتبر استخدام حدائد التسليح GFRP أحد الحلول الفعالة في تقوية وتحسين الهياكل. مزايا هذه الطريقة على النحو التالي:
- إن قوة الشد الخاصة بحدائد التسليح GFRP عالية نسبيًا وتبلغ حوالي 3 أضعاف قوة الشد للفولاذ. لذلك ، يمكنه تعويض ضعف الخرسانة في التوتر بشكل أفضل من الفولاذ.
- المقواه GFRP هي عوازل كهربائية وحرارية ، ويزيد استخدامها من متانة العناصر الهيكلية ضد التآكل والضرر.
- كثافة هذا حدائد التسلیح ، مع وجود المقاومة المرغوبة ، أقل من كثافة الفولاذ ، كما أن استخدامها يقلل من الحمل البالی للهيكل.
- بالنظر إلى السعر المرتفع لحديد التسليح الفولاذي ، فإن استخدام المقواه المصنوعة من الألياف الزجاجية يقلل بشكل كبير من تكلفة المشاريع وهو اقتصادي.
- نظرًا للتخفيض بمقدار 8 أضعاف في وزن حدائد التسليح GFRP مقارنةً
- بحدائد التسليح الفولاذي ، تم تقليل التكاليف المتعلقة بالتنفيذ والنقل.
- من السهل قطع حدائد التسلیح الألياف الزجاجية ويتم تنفيذها بسرعة وسهولة أكبر
- نظرًا للمرونة النسبية لهذه الحدائد التسلیح ذات القطر الصغير ، يمكن جمعها في شكل حلقة وتخزينها في مساحات صغيرة.
- تماسک حداید التسلیح GFRP بالخرسانة بشكل أفضل من الفولاذ ، وهذا سيقلل من طول الرقعة.
- نظرًا لأن هذه المقواه مقاومة للتآكل ، يمكن تقليل سمك الغطاء الخرساني. نتيجة لذلك ، يتم تقليل سماكة الأسطح والأجزاء الأخرى وبشكل عام حجم الخرسانة المستهلكة.
ما هي عيوب التقوية باستخدام حدائد التسليح GFRP؟
على الرغم من أن تقویه المباني باستخدام حدائد التسليح GFRP له العديد من المزايا ، إلا أن أداء هذه المقواه لا يزال قيد التحقيق والدراسات في هذا المجال ليس لها تاريخ طويل. في هذا القسم ، يتم سرد بعض عيوب التقوية باستخدام حدائد التسليح GFRP
- إن ثني هذه الأنواع من حدائد التسليح له اعتبارات أكثر من الفولاذ وهو أكثر صعوبة.
- خاصية الهشاشة والهشاشة المفاجئة في التوترات العالية (على عكس الفولاذ الذي يعمل بمرونة ويتدفق أولاً.)
- الضعف ضد الحريق المباشر. (الغطاء الخرساني يعوض جزئياً عن هذا الضعف.
استنتاج
نظرًا للحساسية الشديدة للفولاذ للتآكل ، فإن التقوية باستخدام حدائد التسليح GFRP في الظروف البيئية القاسية أمر مهم للغاية. نحن نعلم حتى الآن المقاومة المناسبة والعزل والاستقرار لهذا النوع من المقواه ، وعلى الرغم من لوائح التصميم والاختبارات الخاصة التي أخذها الباحثون في الاعتبار لهذا النوع من حدائد التسليح ، فقد تم الحصول على نتائج موثوقة من أدائهم.
بالطبع ، يجب إجراء التصميمات اللازمة في المشاريع الكبيرة بواسطة مهندسين ذوي خبرة ويجب إجراء مزيد من التحقيق في عملية الإنتاج والأداء الهش لهذه المواد حتى يمكن الاستمتاع بفوائد التقویه باستخدام حدائد التسلیح GFRP بشكل أكثر موثوقية.