عندما يسأل الناس “ما هي الأنواع المختلفة من الألياف الفولاذية؟”, فإنها عادةً ما تعني أحد أمرين قد يريدون التصنيفات القياسية المستخدمة في معايير ASTM أو EN. أو قد يرغبون في أشكال السوق المشتركة التي يرونها في الكتالوجات، مثل الألياف ذات الأطراف المعقوفة أو المجعدة أو المستقيمة أو الملتوية. كلتا الطريقتين صحيحتان. تصنف المعايير الألياف الفولاذية بشكل أساسي حسب كيفية صنعها. وغالبًا ما يصفها السوق حسب الشكل ونمط التثبيت.
هذا هو السبب في أن الموضوع قد يبدو مربكاً في البداية. قد يُطلق على الألياف الألياف الفولاذية السلكية المسحوبة على البارد بموجب معيار، ولكن يمكن أيضًا بيع المنتج نفسه على أنه ألياف فولاذية معقوفة - معقوفة لأن هذا هو الشكل الذي يلاحظه المشترون أولاً. لذا، فإن أفضل إجابة هي شرح كلا النظامين بطريقة بسيطة.
الإجابة المختصرة
عادةً ما يتم تجميع الأنواع الرئيسية من الألياف الفولاذية بطريقتين:
- حسب طريقة التصنيع: الأسلاك المسحوبة على البارد، والصفائح المقطوعة، والأسلاك المسحوبة على البارد المقطوعة أو المقطوعة أو المقطوعة أو المحلوقة على البارد، والأسلاك المسحوبة على البارد المعدلة أو الألياف المطحونة من الكتل، اعتمادًا على المعيار الذي تتبعه.
- حسب الشكل: مستقيمة، أو ذات أطراف معقوفة، أو مجعدة أو مموجة، أو ذات أطراف مسطحة أو ذات أطراف مكبرة، أو ملتوية، أو غيرها من الأشكال المشوهة المصنوعة لتحسين التثبيت في الخرسانة.
إذا كنت تتذكر شيئًا واحدًا فقط، فتذكر هذا: وتركز المعايير على مصدر الألياف وكيفية إنتاجها، بينما يركز المهندسون والمشترون غالبًا على شكل الألياف وكيفية إمساكها بالخرسانة.
أنواع الألياف الفولاذية حسب التصنيف القياسي
المعيار الأكثر استخدامًا في أمريكا الشمالية هو أستم A820/A820M. ويحدد خمسة أنواع من الألياف الفولاذية للخرسانة المقواة بالألياف. وهي السلك المسحوب على البارد من النوع الأول، والصفائح المقطوعة من النوع الثاني، والنوع الثالث المستخرج بالذوبان، والنوع الرابع المقطوع بالمطحنة، والنوع الخامس المعدل المسحوب على البارد. تنص ASTM أيضًا على أن هذه الألياف قد تكون مستقيمة أو مشوهة.
التصنيف الأوروبي الرئيسي هو EN 14889-1. كما أنها تستخدم خمس مجموعات، ولكن الفئات الأخيرة مسماة بشكل مختلف قليلاً. حيث تدرج EN 14889-1 المجموعة الأولى الأسلاك المسحوبة على البارد، والمجموعة الثانية الصفائح المقطوعة، والمجموعة الثالثة المستخرجة الذائبة، والمجموعة الرابعة الأسلاك المسحوبة على البارد المحلوقة، والمجموعة الخامسة المضروبة من الكتل. وتنص نفس المواصفة القياسية أيضًا على أن الألياف قد تكون مستقيمة أو مشوهة.
لذا، عند المقارنة بين ASTM وEN، من السهل مطابقة المجموعات الثلاث الأولى. يظهر الفرق عادةً في الفئتين الأخيرتين. تستخدم ASTM قطع الطاحونة و أسلاك معدلة مسحوبة على البارد, بينما يستخدم EN سلك مسحوب على البارد محلوق و مطحون من الكتل. في أعمال الشراء الحقيقية، سيظل العديد من الموردين يصفون المنتج أولاً بالشكل، لأن ذلك أسهل على المقاولين لفهمه.
1. الألياف الفولاذية المسحوبة على البارد
الألياف الفولاذية المسحوبة على البارد هي واحدة من أكثر الفئات شيوعًا في السوق. وبموجب معيار ASTM هو النوع الأول، وبموجب معيار EN هو المجموعة الأولى. تأتي هذه الألياف من الأسلاك الفولاذية التي يتم سحبها إلى الحجم المطلوب، ثم تقطع حسب الطول، وغالبًا ما يتم تشويهها لتحسين الترابط. تقول إرشادات الصناعة من NPCA أن الأسلاك المسحوبة على البارد هي الألياف الفولاذية الأكثر شيوعًا المستخدمة في الخرسانة مسبقة الصب بسبب قوة الشد العالية للسلك المصدر.
تغطي هذه الفئة العديد من المنتجات التي يعرفها المشترون بالفعل، خاصةً الألياف المعقوفة وبعض الألياف المستقيمة. وهي شائعة جدًا في الخرسانة مسبقة الصب والبلاطات والخرسانة المرشوشة. إذا قمت بفتح العديد من كتالوجات الألياف الفولاذية، فإن جزءًا كبيرًا من مجموعة المنتجات سيعتمد على الأسلاك المسحوبة على البارد.
2. قطع الألياف الفولاذية المقطوعة
تُصنع الألياف الفولاذية المقطوعة من ألواح الصلب المقطوعة من ألواح الصلب المقطوعة أو المقطوعة إلى قطع ليفية ضيقة. تدرجها ASTM ضمن النوع الثاني. وتدرجها EN على أنها المجموعة الثانية. يمكن أن تكون هذه الألياف ملساء أو مشوهة، تمامًا مثل الفئات الأخرى.
تُعد ألياف الصفائح المقطوعة نوعًا قياسيًا معترفًا به، ولكن يتم مناقشتها بشكل أقل من الأسلاك المسحوبة على البارد في العديد من المحادثات اليومية حول المنتجات. ومع ذلك، فإنها لا تزال جزءًا من كلا المعيارين الرئيسيين، ولا تزال تُستخدم حيثما كانت هندسة المنتج ونقطة السعر مناسبة للمهمة.
3. الألياف الفولاذية المستخرجة بالذوبان
يتم إنتاج الألياف الفولاذية المستخرجة بالذوبان مباشرةً من الفولاذ المنصهر. تُدرجه ASTM ضمن النوع الثالث. وتدرجه EN ضمن المجموعة الثالثة.
وغالبًا ما يكون لهذه الألياف سطح ومقطع عرضي مختلف عن المنتجات القائمة على الأسلاك. وتشير EN 14889-1 إلى أن ألياف المجموعة الثالثة لها مقاطع عرضية غير منتظمة، وهذا أحد أسباب التعامل مع طريقة اختبار قوة الشد بشكل مختلف عن المجموعتين الأوليين.
4. الألياف الفولاذية المقطوعة في المطاحن أو الأسلاك المسحوبة على البارد
هنا تتغير التسمية اعتمادًا على المعيار. تستخدم ASTM قطع الطاحونة من النوع IV. استخدامات EN المجموعة الرابعة الأسلاك المسحوبة على البارد المحلوقة.
لا تعني هذه الأسماء أن كل المنتجات متطابقة في كلا المعيارين. ومع ذلك، فإن كلاهما يصف الألياف التي لا تمثل الشكل الأساسي النموذجي للأسلاك المسحوبة على البارد. من الناحية العملية، هذا هو أحد الأسباب التي تجعل المهندسين يتحققون من كل من النوع القياسي وورقة المنتج قبل الموافقة على الألياف. يخبرك النوع القياسي بالمصدر ومسار الإنتاج. أما ورقة المنتج فتخبرك بالهندسة الفعلية والطول ونسبة العرض إلى الارتفاع وشكل التثبيت.
5. الأسلاك المعدلة المسحوبة على البارد أو الألياف الفولاذية المسحوبة على البارد أو الألياف الفولاذية المضروبة من الكتلة
ASTM النوع V هو أسلاك معدلة مسحوبة على البارد. EN المجموعة الخامسة هي مطحون من الكتل.
هذا مكان آخر يحتاج فيه المشترون إلى القراءة بعناية. الملصق ليس مجرد تغيير بسيط في الصياغة. فهو يعكس لغة معايير مختلفة. ومع ذلك، سيظل العديد من الأشخاص في السوق يصفون هذه الألياف بالشكل النهائي الذي يرونه، مثل مشوه أو ملتوي أو نمط تثبيت آخر، لأن ذلك يساعدهم في الحكم على كيفية تصرف الألياف في الخرسانة.
أنواع الألياف الفولاذية حسب الشكل
بالنسبة لمعظم المقاولين والمصممين والمشترين، فإن الإجابة القائمة على الشكل أسهل في الاستخدام. وذلك لأن شكل الألياف يؤثر على التثبيت ومقاومة السحب وسلوك الخلط وتأثير سد الشقوق النهائي. يسرد كتيب سيكا الأشكال الرئيسية للألياف الفولاذية الكلية على النحو التالي طرف معقوف، وطرف مسطح، وألياف متموجة أو مشوهة باستمرار، وألياف مستقيمة. تشير نظرة عامة على الرصف في ولاية أيوا أيضًا إلى أن الألياف الفولاذية في السوق عادةً ما تكون مستقيم، أو معقوف الطرف، أو مشوه الطرف، أو متضخم الطرف.
ألياف فولاذية مستقيمة
الألياف الفولاذية المستقيمة هي أبسط الأشكال. لا تحتوي على خطاف أو موجة. قد يكون لبعض الألياف المستقيمة سطح خشن أو مقطع عرضي خاص، لكن جسم الألياف يبقى مستقيماً.
من السهل فهم الألياف المستقيمة، ولكنها عادةً ما تعتمد على الرابطة والاحتكاك أكثر من اعتمادها على مثبت طرفي ميكانيكي. وهذا هو السبب في أن العديد من الألياف الفولاذية التجارية الحديثة لم تعد أسلاكًا مستقيمة ناعمة عادية. تستخدم العديد من المنتجات الآن نوعًا من التشوه لتحسين مقاومة السحب والأداء بعد التصدع.
ألياف فولاذية ذات نهاية معقوفة
تعتبر الألياف الفولاذية ذات الأطراف المعقوفة أحد أشهر الأشكال التجارية. يتم ثني الأطراف في شكل خطافات لتحسين التثبيت داخل الخرسانة. وتشير شركة سيكا إلى أن العديد من الألياف الفولاذية تستخدم نهايات معقوفة أو مسطحة لتحسين التثبيت. كما تشير المواد التعليمية في ETH زيورخ إلى أن الألياف ذات الأطراف المعقوفة هي المعيار في العديد من التطبيقات لأن الخطاف يعطي رسوًا ميكانيكيًا، بينما تعتمد الألياف المستقيمة بشكل أكبر على الرابطة وحدها.
وهذا أحد الأسباب التي تجعل الألياف ذات النهاية المعقوفة شائعة جدًا في الأرضيات الصناعية، والمنتجات مسبقة الصب، وبطانات الأنفاق، وأعمال SFRC الإنشائية. يحبها المشترون لأنه يسهل التعرف على شكلها ويسهل فهم فكرة الأداء: يساعد الخطاف الألياف على البقاء متماسكة عبر الشقوق.
الألياف الفولاذية المجعدة أو المموجة
الألياف الفولاذية المجعدة لها جسم متموج أو مموج. وتطلق بعض المستندات أيضًا على هذا الشكل المشوه أو المموج، اعتمادًا على الشكل الهندسي الدقيق. وتشير النظرة العامة على الرصف في ولاية أيوا إلى أن الألياف الفولاذية يمكن أن تكون مشوهة، وتصف سيكا الألياف الفولاذية المتموجة أو المشوهة باستمرار بأنها أحد الأشكال الرئيسية للألياف الفولاذية الكلية.
يُستخدم هذا الشكل لتحسين الترابط ومقاومة السحب على طول الألياف بالكامل، وليس فقط عند الأطراف. في تقارير وأبحاث المشاريع، غالبًا ما تظهر الألياف المجعدة كفئة اختبار منفصلة بجانب الألياف ذات الأطراف المعقوفة والألياف الملتوية. فعلى سبيل المثال، اختبرت دراسة حديثة لسطح الجسر تم تمويلها من خلال أبحاث النقل، الألياف الفولاذية ذات الأطراف المعقوفة والمجعدة والملتوية كثلاثة أشكال مختلفة.
ألياف فولاذية مسطحة الطرف أو موسعة الطرف
الألياف الفولاذية ذات الأطراف المسطحة هي نوع آخر شائع في السوق. وتبقى هذه الألياف في الغالب مستقيمة، ولكن يتم تكبير الأطراف أو تسطيحها أو تشكيلها بطريقة أخرى لزيادة التثبيت. تسرد سيكا الألياف ذات الأطراف المسطحة كأحد الأشكال الرئيسية للألياف الفولاذية المسطحة وتشير إلى أن الأطراف المسطحة تساعد على التثبيت. وتستخدم النظرة العامة لولاية أيوا أيضًا مصطلح الطرف الموسع لأشكال السوق الشائعة.
يمكن أن يكون هذا النوع مفيدًا عندما يريد المورد جسمًا مستقيمًا ولكنه لا يزال يريد ثباتًا ميكانيكيًا أقوى عند الشق. وبعبارات بسيطة، فهو حل وسط بين الألياف المستقيمة العادية والألياف الأكثر تشوهًا بشكل واضح.
ألياف فولاذية ملتوية
تُعد الألياف الفولاذية الملتوية نوعًا آخر مهمًا في السوق، خاصة في أنظمة الخرسانة عالية الأداء. تُظهر تقارير أبحاث النقل أن الألياف الملتوية يتم اختبارها كشكل منفصل إلى جانب الألياف المعقوفة والمجدولة. وتتعامل الأدبيات الأكاديمية والتقنية أيضًا مع الألياف الملتوية كشكل هندسي متميز لأن الالتواء يغير من سلوك الترابط والانسحاب.
الألياف الملتوية ليست دائمًا الخيار الأول لكل بلاطة خرسانية قياسية، ولكنها معروفة جيدًا في تصميم الخرسانة المسلحة بالألياف المتقدمة. وفي لغة السوق، غالبًا ما يتم اختيارها عند الرغبة في الحصول على تشابك ميكانيكي أقوى ومساهمة أعلى بعد التصدع.
الألياف الفولاذية المشوهة الأخرى
لا يتناسب كل منتج بدقة مع تسمية شائعة واحدة فقط. وتصف المصادر الصناعية والبحثية العديد من الأشكال المشوهة الأخرى، بما في ذلك الأشكال الحلزونية والمنقوشة والمجداف والمجداف وذات الأطراف الزرية، والملفوفة وغيرها من الأشكال الخاصة المصنوعة لتحسين الترابط أو التثبيت. وتشير مراجعة كلاسيكية قام بها نعمان إلى أن الألياف يمكن أن تكون ناعمة أو منقوشة أو مشوهة أو مجعدة أو ملفوفة أو ملتوية أو ملتوية أو مصنوعة بخطافات أو مجاذيف أو أزرار. كما تسرد معاينة حديثة للجمعية الأمريكية لمهندسي التثبيت في الهواء الطلق (ASCE) أيضًا فئات هندسية شائعة مثل المستقيمة، والمجعدة، والحلزونية، والملتوية، وذات الأطراف المعقوفة.
هذا مهم لأن تصميم الألياف الفولاذية لا يتعلق فقط بالمعدن نفسه. بل يتعلق أيضًا بكيفية إمساك الألياف بمصفوفة الأسمنت بعد بدء التشقق. وهذا هو السبب في أن العديد من المنتجات التجارية تستخدم هندسة معدلة بدلاً من شكل السلك العادي.
الأحجام والخصائص النموذجية
توصف الألياف الفولاذية أيضًا بـ الطول، والقطر، ونسبة العرض إلى الارتفاع، وقوة الشد، والمقطع العرضي, وليس فقط حسب اسم النوع. تشير جمعية الخرسانة إلى أن الألياف الفولاذية الشائعة تقع عادةً في نطاق 19 إلى 60 مم في الطول، مع نسب أبعادها حول 30 إلى 100, وقوة الشد حول 345 إلى 1700 نيوتن/مم². كما يشير أيضًا إلى المقاطع العرضية الشائعة مثل المستديرة والمسطحة، بالإضافة إلى التشوهات مثل المستقيمة والمتموجة والخطاف الطرفي.
لذا، يمكن أن يُطلق على كل من الألياف الفولاذية ذات النهاية المعقوفة ألياف فولاذية معقوفة ومع ذلك تتصرف بشكل مختلف في الخرسانة. قد يكون أحدهما أطول. قد يكون لأحدهما نسبة أبعاد أعلى. قد يستخدم أحدهما سلكًا فولاذيًا أقوى. وقد يتشتت أحدهما بشكل أفضل في الخلاط. لهذا السبب يقدم الموردون الجيدون أكثر من مجرد اسم الشكل. فهم يقدمون أيضًا الحجم وقوة الشد وإرشادات الجرعة وبيانات الأداء.
ما هو النوع الأكثر شيوعاً؟
إذا سألت أي نوع هو الأكثر شيوعًا في الأعمال الخرسانية الحقيقية، فعادة ما تكون الإجابة الألياف الفولاذية السلكية المسحوبة على البارد, ، وغالبًا ما تباع في شكل مشوه مثل الطرف المعقوف. وتقول جمعية الخرسانة الوطنية للخرسانة مسبقة الصب إن الأسلاك المسحوبة على البارد هي الألياف الفولاذية الأكثر شيوعًا في الخرسانة مسبقة الصب. يقول كتيب سيكا أيضًا أن ألياف المجموعة الأولى أو النوع الأول هي الألياف الفولاذية الأكثر استخدامًا في الخرسانة، وغالبًا ما يتم توفيرها كمنتجات مستقيمة أو مشوهة في شكل فضفاض أو ملتصق.
وهذا لا يعني أن الأنواع الأخرى غير مهمة. بل يعني ببساطة أن السلك المسحوب على البارد يمنح السوق توازنًا قويًا بين القوة والتوافر وقابلية التصنيع. وهذا هو السبب في أن العديد من الألياف التي يراها المشترون في أغلب الأحيان تعتمد على هذا المسار.
كيفية اختيار النوع المناسب من الألياف الفولاذية
يعتمد أفضل نوع من الألياف الفولاذية على الوظيفة. إذا كان المشروع يحتاج إلى خيار مألوف ومتوفر على نطاق واسع، فغالبًا ما تكون الألياف الفولاذية ذات الأطراف المعقوفة المسحوبة على البارد نقطة انطلاق قوية. أما إذا كان المشروع يحتاج إلى سلوك سحب مختلف أو هدف أداء محدد، فقد تكون المنتجات المجعدة أو المسطحة الطرف أو الملتوية جديرة بالمقارنة. فالشكل مهم لأن التثبيت يتحكم في كيفية سد الألياف للتشققات ومقدار القوة المتبقية بعد التشقق.
ومن الذكاء أيضًا التحقق من المعيار أولاً. إذا كانت مواصفات المشروع مكتوبة على ASTM A820، فيجب أن تتطابق الألياف مع نظام نوع ASTM. إذا كان المشروع مكتوبًا على EN 14889-1، فيجب أن يتطابق المنتج مع نظام مجموعة EN. بعد ذلك، يجب على المشتري التحقق من هندسة المنتج الفعلية وحجمه وقوة الشد والحماية من التآكل إذا لزم الأمر وبيانات اختبار المورد.
في إيكوكريتي فايبر™ Ecocretefiber™, ، هذه هي الطريقة العملية لقراءة السوق. لا ينبغي للمشتري أن يختار فقط من خلال صورة واحدة أو ملصق واحد قصير. فالاختيار الصحيح يأتي من مطابقة نوع الألياف وشكلها وبيانات الأداء مع الوظيفة الحقيقية. هذه هي الطريقة شركة شاندونغ جيانبانغ للألياف الكيماوية المحدودة. يقترب من اختيار الألياف الفولاذية للأرضيات والخرسانة مسبقة الصب والخرسانة مسبقة الصب وغيرها من الاستخدامات الخرسانية الصعبة.
الخاتمة
إذن، ما هي الأنواع المختلفة من الألياف الفولاذية؟ الإجابة الأوضح هي حسب المعيار، تنقسم الألياف الفولاذية بشكل أساسي إلى أسلاك مسحوبة على البارد، وصفائح مقطوعة، وأسلاك مسحوبة على البارد مستخرجة ذائبة، وأسلاك مسحوبة على البارد أو أسلاك مسحوبة على البارد معدلة أو ألياف مطحونة من الكتلة. وبحسب الشكل، تنقسم الألياف عادةً إلى مستقيمة، وذات أطراف معقوفة، ومجدولة، ومسطحة الأطراف، وملتوية، وأشكال أخرى مشوهة.
بالنسبة لمعظم المشترين، فإن الطريقة الأكثر فائدة هي معرفة كلا النظامين. يخبرك النوع القياسي بكيفية صنع الألياف. ويخبرك الشكل كيف من المحتمل أن تثبت في الخرسانة. وبمجرد فهمك لكليهما، يصبح اختيار الألياف الفولاذية المناسبة أسهل بكثير. وفي معظم مشاريع الخرسانة اليومية، لا تزال الألياف التي ستراها في أغلب الأحيان هي الألياف المسحوبة على البارد، خاصةً في شكل نهاية معقوفة.
