ألياف PP (البولي بروبيلين) وألياف PVA (كحول البولي فينيل) كلاهما ألياف صناعية للمواد القائمة على الأسمنت. تحل كل ألياف منهما مشكلة مختلفة.
عادةً ما تكون ألياف PP هي الخيار الأول لـ السيطرة على التشققات في سن مبكرة. كما تُستخدم ألياف البولي بروبيلينيل متعدد البروبيلين على نطاق واسع في التخفيف من تشقق الحرائق في الخرسانة الكثيفة لأن PP يذوب عند درجة حرارة 170 درجة مئوية تقريبًا، مما يساعد على تحرير ضغط البخار.
غالبًا ما يتم اختيار ألياف PVA لـ قوة رابطة عالية بالأسمنت. ألياف PVA محبة للماء، لذا فهي تشكل التصاقًا قويًا بالمصفوفة. وهذا يدعم عرض الشقوق الضيق في الخلائط عالية الانسيابية مثل ECC.
ما هي ألياف الـ PP؟
ألياف PP عبارة عن ألياف صناعية من البولي بروبيلين مخلوطة في الخرسانة. يحمل المزيج الألياف عبر الحجم الكامل. وهذا يخلق تقوية موزعة.
يحدد معهد الخرسانة الأمريكي مجموعتين عمليتين لحجم الألياف الاصطناعية. الألياف الاصطناعية الدقيقة هي الألياف التي يقل قطرها المكافئ عن 0.3 مم. الألياف الاصطناعية الكبيرة هي التي يزيد قطرها المكافئ عن 0.3 مم. وتنص نفس الإرشادات على أن ألياف البولي بروبيلين يمكن أن تكون متناهية الصغر أو كبيرة. كما يدرج أيضًا الثقل النوعي للبولي بروبيلين على أنه 0.91.
تُستخدم ألياف البولي بروبيلين بروبيلين بشكل أساسي للأداء في سن مبكرة:
- تقليل تشققات التسوية البلاستيكية
- تقليل تشققات انكماش البلاستيك
- تحسين الصلابة ومقاومة الصدمات (أقوى في الجرعة الأعلى)
تشرح الرابطة الوطنية للخرسانة الجاهزة منطق الموقع. تمنع الألياف نمو التشققات الدقيقة. كما تعمل الألياف أيضًا على تثبيط قنوات المياه الكبيرة النازفة. وهذا يقلل من المستويات الضعيفة التي تتحول فيما بعد إلى شقوق.
ما هي ألياف PVA؟
ألياف PVA عبارة عن ألياف صناعية من كحول البولي فينيل متعدد الفينيل تستخدم في المواد القائمة على الأسمنت. يختار العديد من المشترين PVA لأنها ترتبط بقوة مع عجينة الأسمنت.
تدرج كوراراي قائمة بالسمات الرئيسية لألياف PVA المهمة في الخرسانة: قوة عالية، ومعامل عالٍ، والتصاق قوي بالأسمنت، بالإضافة إلى مقاومة جيدة للقلويات.
تُعرف ألياف PVA أيضًا بأنها محبة للماء. وتصف الأدبيات الأكاديمية ألياف البولي فينيل كلورايد بولي إيثيلين البوليسترين بأنها محبة للماء، مما يخلق روابط كيميائية قوية مع المصفوفات الأسمنتية في الأنظمة من نوع ECC.
هذه الرابطة القوية هي أداة ذات حدين:
- يدعم عرض الشقوق الضيقة.
- ويمكنه أيضًا دفع الألياف نحو التمزق إذا كانت الرابطة قوية جدًا بالنسبة لنهج تصميم المزيج.
الترابط هو الفرق الأكبر
يتحكم الترابط في كيفية عمل الألياف بعد تكون الشقوق. ويتحكم الترابط أيضًا في كيفية تطور نمط التشقق.
عادةً ما توصف ألياف PP بأنها كارهة للماء. وتركز بعض الأبحاث على تحسين السطح البيني لأن ال PP الكاره للماء يتميز بضعف الترابط دون معالجة سطحية.
توصف ألياف PVA عادةً بأنها محبة للماء. وتسلط الأبحاث التي أُجريت على ECC الضوء على الترابط الكيميائي القوي بين ألياف PVA والمصفوفة الأسمنتية بسبب قابليتها للماء.
ما يعنيه ذلك في الموقع:
- تميل ألياف PP إلى العمل كشبكة “مانعة” تعمل على إبطاء التشققات الدقيقة المبكرة.
- تميل ألياف PVA إلى العمل كجسر “عالي التماسك” يحافظ على الشقوق بإحكام، خاصةً في الخلطات المصممة هندسيًا.
الدور الميكانيكي مختلف
غالبًا ما يتم اختيار ألياف PP للتحكم في التشقق المبكر لأنها سهلة الجرعة وسهلة التفريق، بالإضافة إلى أنها فعالة من حيث التكلفة في عمليات الصب الكبيرة. يسرد NRMCA انخفاض تكسير التسوية البلاستيكية وانخفاض تكسير انكماش البلاستيك كفوائد أساسية، مع سلوك أكثر صرامة عند تناول جرعة أعلى.
غالبًا ما يتم اختيار ألياف PVA عندما يريد المشتري سد شقوق قوية في المواد المتصلبة. وهذا أمر شائع في التراكبات على غرار ECC، وطبقات الإصلاح، والألواح الرقيقة، بالإضافة إلى الخلطات عالية الأداء التي تستهدف أنماط الشقوق الدقيقة. وتصف الأبحاث ألياف PVA بأنها ألياف محبة للماء مع ترابط كيميائي قوي، مما يغير سلوك التشقق وقدرة الشد في المركبات الأسمنتية المصممة هندسيًا.
ملخص عملي
- عادةً ما تكون ألياف PP أداة “الساعات الأولى”.
- وغالبًا ما تكون ألياف PVA أداة “عرض التشقق في مدة الخدمة”.
سلوك الحرائق ليس هو نفسه
تتمتع ألياف PP بقيمة خاصة في سيناريوهات الحرائق. وتوضح مراجعة تمت مراجعتها من قِبل الأقران أن ألياف البولي بروبيلين بروبيلين تذوب عند حوالي 170 درجة مئوية. وهذا أقل من نطاق درجة الحرارة التي يحدث فيها أقصى ضغط لبخار الماء في الخرسانة. يساعد هذا الذوبان على إنشاء مسارات لإطلاق البخار، مما يقلل من مخاطر التشظي.
ليس لألياف PVA نفس الدور القياسي في تخفيف التشظّي مثل PP في معظم المواصفات. تركز العديد من مناهج التشظّي المدفوعة بالحريق على الـ PP لأن درجة حرارة الانصهار تتماشى جيدًا مع توقيت ضغط البخار.
الوجبات الجاهزة للمشتري:
- غالبًا ما تستدعي مواصفات التبطين المقاوم للحريق أو البطانة المقاومة للحريق ألياف البولي بروبيلين الدقيقة.
- غالبًا ما تتطلب مواصفات التراكبات التي تعتمد على عرض الشقوق في الخلطات الهندسية استخدام مادة PVA.
عادة ما تكون نطاقات الجرعات مختلفة للغاية
تعتمد الجرعة على نوع الألياف وهدف الأداء. يجب التعامل مع الجرعة على أنها معيار تصميم وليس عادة.
تقدم إرشادات ACI نطاقات الجرعة النموذجية حسب حجم الألياف:
- ألياف اصطناعية دقيقة: من 0.05% إلى 0.2% من حيث الحجم، أي حوالي 0.44 إلى 1.8 كجم/متر مكعب.
- ألياف اصطناعية كبيرة: 0.2% إلى 1% من حيث الحجم، أي حوالي 1.8 إلى 9 كجم/متر مكعب.
تشير NRMCA إلى أن الألياف الاصطناعية الكبيرة تستخدم بجرعات أعلى من جرعات الألياف الدقيقة النموذجية. كما يشير المجلس الوطني لرصد الألياف الاصطناعية الكبيرة إلى أن الألياف الاصطناعية الكبيرة هي ألياف أكثر سمكاً، حيث تبلغ الجرعة حوالي 5 رطل/يد³ في سياقها الإرشادي.
بالنسبة لـ PVA في المواد ذات النمط ECC، تستخدم العديد من الدراسات المنشورة كسور حجم الألياف حوالي 1% إلى 2% في المركبات الأسمنتية المصممة هندسيًا، لأن تصميم ECC يحتاج إلى قدرة سد وإجهاد مستدامة.
التفسير العملي:
- عادة ما تكون جرعات الألياف الدقيقة PP منخفضة. والهدف هو السيطرة المبكرة على التشققات.
- يمكن أن تكون جرعات PVA في أنظمة الدكتايل أعلى بكثير من حيث الحجم. الهدف هو سلوك الشد بعد التصدع.
أفضل حالات الاستخدام: PP مقابل PVA
أفضل استخدامات ألياف البولي بروبيلينيلين
- ألواح على الأرض تحتاج إلى عدد أقل من شقوق الانكماش البلاستيكية
- الطبقات العلوية والطبقات الرقيقة التي تجف بسرعة
- وضع الخرسانة المرشوشة حيث يكون التماسك مهماً
- تخفيف تشقق الحرائق في الخرسانة الكثيفة، وخاصة الأنفاق
أفضل استخدامات ألياف PVA
- طبقات التراكبات على نمط ECC وطبقات الإصلاح التي تستهدف عرض الشقوق الضيق
- ألواح أسمنتية رقيقة وخفيفة الوزن ومفاهيم مسبقة الصب عالية الأداء
- أنظمة من طراز UHPC حيث يكون الترابط القوي للألياف ومقاومة القلويات مهمين (حسب النظام)
كيفية الاختيار بين ألياف PP وألياف PVA
استخدم منطق القرار البسيط. هذا النهج يتجنب التوقعات الخاطئة.
- متى تبدأ التشققات؟ إذا بدأت التشققات في الساعات الأولى، فغالبًا ما تكون الألياف الدقيقة PP هي أسهل طريقة للفوز. تدرج NRMCA تقليل انكماش البلاستيك المتشقق كميزة أساسية.
- هل تحتاج إلى عروض شقوق ضيقة في الخدمة؟ إذا كنت بحاجة إلى شقوق ضيقة في المواد المتصلبة، غالبًا ما يتم اختيار PVA في المركبات الهندسية بسبب الترابط المائي وسد الشقوق.
- هل مخاطر تشظّي الحرائق من دوافع التصميم؟ إذا كان تشظّي الحرائق خطرًا معروفًا، فإن PP يتمتع بميزة واضحة لأنه يذوب عند درجة حرارة 170 درجة مئوية تقريبًا ويساعد على تخفيف ضغط البخار.
- هل المزيج مصمم هندسيًا ليونة؟ إذا كان المزيج من نمط ECC، فإن PVA شائع، ولكن يجب التحكم في مستوى الرابطة. وتسلط الأدبيات الضوء على أن PVA يمكن أن يرتبط بقوة شديدة، مما يؤثر على سلوك الانسحاب.
- ما الذي يتطلبه مسار الرمز؟ لا تحل الألياف محل حديد التسليح الإنشائي في معظم الأعضاء الإنشائية. ويدرج المجلس الوطني للمواد الصلبة المقاومة للحظات هذا الأمر بوضوح تحت عنوان “لا تستخدم الألياف الاصطناعية”، بما في ذلك استبدال حديد التسليح الصلب المقاوم للحظات.
إرشادات الخبراء
ينجح مشروع الألياف عندما يتطابق اختيار الألياف مع وضع الفشل.
يشمل الدعم الجيد ما يلي:
- اختيار الألياف بناءً على توقيت التصدع وعرض التصدع المستهدف
- اقتراح الجرعة المرتبط بهدف الأداء، بالإضافة إلى الخلط التجريبي
- إرشادات الخلط لحماية التشتت وقابلية التشغيل
- دعم التوثيق لمواصفات المشتريات وتقديمات المشروع
- حدود واضحة لاحتياجات التعزيز الهيكلي
توفر Ecocretefiber™ دعم الاختيار العام أولاً. ثم نقوم بمطابقة نوع الألياف مع هدف الوظيفة. كما ندعم التوريد المستقر للطلبات المتكررة.
العلامة التجارية: إيكوكريتي فايبر™ Ecocretefiber™
الشركة: شركة شاندونغ جيانبانغ للألياف الكيماوية المحدودة.
المنتجات ذات الصلة
- ألياف البولي بروبلين الدقيقة (التحكم في التشققات في الخرسانة الطازجة)
- ألياف البولي بروبيلين الاصطناعية الكلية (مراقبة ما بعد التصدع للبلاطات، حسب المشروع)
- ألياف PVA (ألياف عالية الترابط لمركبات الأسمنت المصممة هندسيًا)
- الألياف الفولاذية (الأرضيات الصناعية والأرصفة والخرسانة الخرسانية)
- الألياف الزجاجية AR (تطبيقات GRC)
الخاتمة
يمكن لكل من ألياف PP وألياف PVA تحسين التحكم في التشقق، ولكنهما يقومان بذلك بطرق مختلفة. يُعرّف معهد الخرسانة الأمريكي ACI ألياف البولي بروبيلين بروبيلين ضمن فئات الألياف الاصطناعية الدقيقة والكبيرة، مع ربط نطاقات الجرعة النموذجية بحجم الألياف.
تُستخدم ألياف PP على نطاق واسع للتحكم المبكر في التشققات المبكرة، بالإضافة إلى تخفيف تشقق الحرائق لأن PP يذوب عند درجة حرارة 170 درجة مئوية تقريبًا ويساعد على تحرير ضغط البخار.
غالبًا ما تُستخدم ألياف PVA للترابط العالي مع الأسمنت. وتصف الأدبيات الترابط الكيميائي القوي بسبب قوة الترابط الكيميائي بسبب قابلية الماء التي تدعم عرض الشقوق الضيق في المركبات الأسمنتية المصممة هندسيًا عندما يتم تصميم المزيج بشكل صحيح.
