الألياف الفولاذية في الخرسانة للتحكم في التشققات وجعل الخرسانة أقل هشاشة بعد التشقق. توضع الألياف الفولاذية داخل المزيج كشبكة موزعة. وهذا يعطي الخرسانة بعض القدرة على التحميل بعد التشقق، خاصة في الألواح والخرسانة المرشوشة. تستخدم العديد من المشاريع الألياف الفولاذية لتقليل وقت معالجة الشبكة. تستخدم العديد من المشاريع الألياف الفولاذية لتقليل إصلاحات الأرضيات. وتظهر هذه الفوائد أكثر ما تظهر في الأرضيات الصناعية والأرصفة والخرسانة المرشوشة بالإضافة إلى العناصر مسبقة الصب.
ما هي الخرسانة المسلحة بالألياف الفولاذية؟
الخرسانة المقواة بالألياف الفولاذية (SFRC) هي خرسانة تحتوي على ألياف فولاذية قصيرة ممزوجة في الدفعة بأكملها. تعمل الألياف مثل العديد من عناصر التسليح الصغيرة. فهي تسد الشقوق عندما تبدأ الخرسانة في الانفتاح. وهذا يساعد على التحكم في عرض الشقوق. كما أنها تساعد البلاطة على الاستمرار في تحمل الحمولة بعد التشقق الأول، اعتماداً على نوع الألياف والجرعة.
ASTM C1116 هي مواصفات التوريد الشائعة للخرسانة المقواة بالألياف. وهي تغطي الخرسانة المصنوعة من الألياف التي يتم تسليمها بمكونات مخلوطة بشكل موحد. كما أنها تحدد الخرسانة المسلحة بالألياف الفولاذية من النوع I ويربطها بمتطلبات الألياف الفولاذية في ASTM A820/A820M.
ما هي الاستخدامات الرئيسية للألياف الفولاذية في الخرسانة؟
تُستخدم الألياف الفولاذية أكثر ما تُستخدم في أعمال الألواح والأرصفة. وتسلط جمعية الخرسانة الضوء على الأرضيات الصناعية والأرصفة كتطبيقات رئيسية. كما تدرج أيضًا الخرسانة المرشوشة والألواح المركبة على الألواح الفولاذية بالإضافة إلى العناصر مسبقة الصب كتطبيقات رئيسية.
يمكنك تجميع الاستخدامات في مجموعتين عمليتين:
- أعمال التسطيح والأرصفة: التحكم في التصدع بالإضافة إلى سعة ما بعد التصدع
- الخرسانة المرشوشة والخرسانة مسبقة الصب: الصلابة بالإضافة إلى مقاومة المناولة
الاستخدام 1: الأرضيات الصناعية والبلاطات على الأرض
الأرضيات الصناعية هي حالة الاستخدام الأكثر شيوعاً في العديد من الأسواق. وتذكر جمعية الخرسانة أن الخرسانة المصنوعة من الألياف الفولاذية تستخدم على نطاق واسع في الأرضيات الصناعية المدعومة بالأرضيات. وتشير إلى أن الجرعات النموذجية في نطاق 20 إلى 50 كجم/م³. كما تشير أيضًا إلى أن الألياف توفر التحكم في التشقق والقوة المتبقية بعد التشقق، والتي تعتمد على نوع الألياف والجرعة.
تناسب حالة الاستخدام هذه المشاريع التي تحتاج إلى إصلاحات أقل:
- الطوابق اللوجستية مع الرافعات الشوكية
- المصانع ذات الأحمال النقطية
- مراكز التوزيع ذات الحركة المرورية الكثيفة في المفاصل
تساعد الألياف الفولاذية في حواف الوصلات والزوايا لأنها تحسن سلوك ما بعد التصدع. كما أنه يقلل من خطر الكسر المفاجئ في مناطق الضعف المحلية.
الاستخدام 2: الأرصفة والمناطق المرصوفة الخارجية
تشهد الأرصفة أحمال عجلات متكررة. كما تشهد الأرصفة تجعيداً وتقييداً للانكماش بالإضافة إلى إجهاد المفاصل. تُستخدم الخرسانة المصنوعة من الألياف الفولاذية في المناطق المرصوفة الخارجية لأن الألياف تساعد في التحكم في التشقق. كما تساعد الألياف أيضاً في تحمل البلاطة للحمل بعد التشقق. وتدرج جمعية الخرسانة المناطق المرصوفة الخارجية والأرصفة كتطبيقات رئيسية للخرسانة المسلحة بالألياف الفولاذية.
غالباً ما يكون هذا الخيار جذاباً عندما يريد المالك:
- عمر خدمة أطول
- عدد أقل من إصلاحات الترقيع
- مقاومة أفضل للصدمات والتآكل عند السطح
الاستخدام 3: دعم الخرسانة المسننة وحفر الأنفاق والتعدين والحفريات
تُستخدم الألياف الفولاذية على نطاق واسع في الخرسانة المرشوشة وخاصةً في أعمال تحت الأرض. ويسرد تقرير معهد الخرسانة الأمريكي للخرسانة المسلحة بالألياف الفولاذية استخدام الخرسانة المسلحة بالألياف الفولاذية والخرسانة المرشوشة في الألواح على الأرض، بالإضافة إلى تطبيقات التعدين ودعم الأنفاق.
تساعد الألياف الفولاذية في الخرسانة المرشوشة لأنها تزيد من الصلابة بعد التشقق. يمكن أن تقلل الألياف الفولاذية أيضًا من الحاجة إلى شبكة في بعض طبقات الدعم بالرش، اعتمادًا على متطلبات التصميم والسلامة. تناقش أدبيات مجلس معايير الخرسانة المرشوشة بالألياف الفولاذية ممارسات الخلط والخلط للخرسانة المرشوشة المقواة بالألياف الفولاذية، مما يدل على أنها تطبيق ميداني ناضج.
تناسب حالة الاستخدام هذه:
- بطانات الأنفاق
- الخرسانة المرشوشة لتثبيت المنحدرات
- طبقات الدعم تحت الأرض
الاستخدام 4: العناصر والمنتجات مسبقة الصب
غالبًا ما يكون للأعمال مسبقة الصب حواف رفيعة ونقاط رفع، بالإضافة إلى اهتزازات النقل. تساعد الألياف الفولاذية على تقليل التشقق أثناء المناولة. كما تعمل الألياف الفولاذية أيضًا على تحسين المتانة، مما يقلل من مخاطر التقطيع والكسر.
تدرج جمعية الخرسانة عناصر الخرسانة مسبقة الصب كفئة تطبيق رئيسية للخرسانة المسلحة بالألياف.
ويتضمن تقرير معهد الخرسانة الأمريكي ACI عن الألياف أيضًا طرق التصنيع والتطبيقات عبر أنواع الألياف، بما في ذلك الخرسانة المسلحة بالألياف الفولاذية.
غالبًا ما يحب منتجو الألياف الفولاذية مسبقة الصب لأنها:
- تقليل احتقان الفولاذ في المقاطع الرقيقة
- تحسين التحكم في التشققات في عملية إزالة القوالب
- يدعم متانة الحافة في الخدمة
الاستخدام 5: الألواح المركبة على الألواح الفولاذية
يمكن لألواح السطح المركب استخدام الألياف للمساعدة في التحكم في الانكماش والتشقق. تدرج جمعية الخرسانة الألواح المركبة على الأسطح الفولاذية كتطبيق رئيسي للخرسانة المسلحة بالألياف.
لا تزال حالة الاستخدام هذه تتطلب فحوصات التصميم الإنشائي. يجب أن يتأكد فريق المشروع من مدى ملاءمة الألياف مع متطلبات تقوية الانكماش وممارسات الكود المحلي.
الاستخدام 6: أسطح الجسور وتراكبات أسطح الجسور
تُستخدم الخرسانة المصنوعة من الألياف الفولاذية في أعمال أسطح الجسور لأن التحكم في التشقق يحمي المتانة. وتصف تقارير البحوث والممارسة الخرسانة المسلحة بالألياف في أسطح الجسور والتراكبات، مع التركيز على التحكم في التشقق ومقاومة تسرب المحاليل العدوانية.
حالة الاستخدام هذه شائعة عندما يريد المالك:
- تراكب متين مع تشقق متحكم فيه
- حماية محسّنة للصلب المدمج
- تقليل دورات الصيانة
تقوم بعض الوكالات أيضاً بتقييم أنظمة الألياف عالية الأداء للتراكبات والإصلاحات.
ما الفوائد التي تضيفها الألياف الفولاذية في المشاريع الحقيقية؟
توفر الألياف الفولاذية فوائد يمكن أن تراها أطقم العمل.
التحكم في التشققات
تساعد الألياف في التحكم في التشقق المبكر وتشقق الانكماش طويل الأجل في الألواح. تدرج جمعية الخرسانة التحكم في التشقق كسبب رئيسي لاستخدام الألياف في الأرضيات.
سعة الحمولة بعد التصدع
يمكن أن تضيف الألياف قوة متبقية بعد التشقق. وهذا هو أحد الأسباب الرئيسية لاستخدام الألياف في الألواح المدعومة بالأرض.
الصلابة تحت الصدمات
تساعد الألياف على تماسك البلاطة بعد التلف الموضعي. وهذا الأمر ذو قيمة في مناطق مرور الرافعات الشوكية ومناطق السقوط.
مناولة أقل للصلب في بعض الألواح
يمكن أن تقلل الألياف من الحاجة إلى شبكة ملحومة في بعض تصميمات الألواح، رهناً بالقبول الهندسي. وهذا يمكن أن يقلل من مخاطر العمل والجدول الزمني.
نطاقات الجرعة النموذجية لخرسانة الألياف الفولاذية
تعتمد الجرعة على هدف التصميم. تعتمد الجرعة أيضًا على هندسة الألياف وسُمك اللوح.
مرجع عملي من جمعية الخرسانة واضح. حيث ينص على أن الأرضيات الصناعية المدعومة بالأرضيات الأرضية غالباً ما تستخدم 20-50 كجم/م³ من الألياف الفولاذية.
وغالبًا ما تناقش الأدلة الفنية ووثائق التصميم الأخرى نطاقات مماثلة لتطبيقات الأرضيات، مع جرعات أعلى للبلاطات غير المفصلية أو التصميمات الخاصة.
يجب أيضًا معرفة الحد الأعلى العملي للخلطات العادية. تشير CCAA إلى أنه في الخرسانة التقليدية ذات الركام الخشن النموذجي، من النادر أن يتجاوز معدل جرعة الألياف الفولاذية حوالي 1% حسب الحجم, والتي تصفها بأنها 80 كجم/م³, بسبب تأثيرات التداخل في المزيج.
قاعدة الشراء الآمن بسيطة:
- استخدم إرشادات المورد لمنتج الألياف.
- استخدام اختبار المشروع عند استخدام الألياف للمساهمة الهيكلية.
نصائح الخلط والوضع والتشطيب
تنجح خرسانة الألياف الفولاذية عندما يتم التحكم في التشتت.
الخطوات العملية التي تقلل من المشاكل:
- يضيف الطاقم الألياف تدريجياً وليس دفعة واحدة.
- يمزج السائق لفترة كافية للتشتت الكامل.
- يتحكم المصنع في الانحدار باستخدام الخليط وليس الماء الإضافي.
- تقوم أداة التشطيب بضبط التوقيت لأن الألياف يمكن أن تغير ملمس السطح.
توضح ASTM C1116 أيضًا حدودًا رئيسية. فهي تغطي توريد الخرسانة الليفية التي يتم تسليمها مخلوطة بشكل موحد. ولا تغطي وضع الخرسانة أو توحيدها أو معالجتها أو حمايتها بعد التسليم. هذا العمل يبقى مع المقاول والمواصفات.
الحدود: عندما لا تحل الألياف الفولاذية محل حديد التسليح
لا تلغي الألياف الفولاذية الحاجة إلى التصميم الإنشائي. كما أنه لا يحل محل حديد التسليح في معظم العوارض والأعمدة والبلاطات المعلقة.
تنص معاينة دليل التصميم الخاص بمعهد الخرسانة الأمريكي ACI على أن النهج المتحفظ للأعضاء الإنشائية هو استخدام قضبان التسليح لدعم أحمال الشد الكلية. كما يشير الدليل أيضًا إلى أن الألياف يمكن أن تكمل وتقلل من كمية التسليح التقليدي في بعض الحالات.
لذا يجب أن يتبع القرار هذا المنطق:
- استخدم حديد التسليح عندما يكون العنصر إنشائيًا ومحددًا بالكود.
- استخدام الألياف الفولاذية للتحكم في التشقق وتحسين الصلابة.
- استخدم التعزيز المختلط عندما يحتاج المشروع إلى كلتا الفائدتين.
المعايير والاختبارات المستخدمة لخرسانة الألياف الفولاذية
المعايير مهمة عندما تريد مطالبات أداء موثوقة.
نوع الإمداد والألياف
- يغطي المعيار ASTM C1116 توريد الخرسانة المقواة بالألياف، بما في ذلك الخرسانة المقواة بالألياف الفولاذية من النوع الأول.
اختبار القوة المتبقية
- تُستخدم BS EN 14651 بشكل شائع للخرسانة المصنوعة من الألياف المعدنية لقياس قوة الشد الانثناءية والقيم المتبقية. وتصف جمعية الخرسانة طريقة الاختبار هذه وتشير إلى أنها تستخدم عارضة مسننة تحت حمل خط مركزي.
هذه هي رسالة المواصفات العملية:
- إذا حددت فقط “إضافة الألياف الفولاذية”، فقد لا تحصل على نتائج متسقة.
- إذا قمت بتحديد أهداف القوة المتبقية مع الاختبارات المقبولة، فإنك تتحكم في الأداء.
إرشادات الخبراء
تعمل الألياف الفولاذية بشكل أفضل عندما يكون الغرض واضحًا.
يعمل تدفق القرار البسيط:
- يحدد المالك نقطة الألم. غالبًا ما تكون نقطة الألم هي تشققات الأرضية، وتلف المفاصل، بالإضافة إلى تكلفة الإصلاح.
- يحدد المهندس هدف الأداء. يمكن أن يكون الهدف هو التحكم في التصدع فقط، أو السعة المتبقية بعد التصدع.
- يقوم المقاول بمطابقة نوع الألياف والجرعة مع ذلك الهدف. ويتحقق الفريق من ذلك من خلال الصب التجريبي أو بيانات الاختبار عند الحاجة.
إيكوكريتي فايبر™ Ecocretefiber™ | شركة شاندونغ جيانبانغ للألياف الكيماوية المحدودة.
نحن نساعد العملاء على اختيار نوع الألياف، ووضع خطة للجرعة، ثم مواءمة المواصفات مع المعايير وطرق الاختبار الصحيحة. كما ندعم أيضًا أعمال عرض الأسعار بالإضافة إلى التعاون مع الموزعين.
المنتجات ذات الصلة
- الألياف الفولاذية للخرسانة (نهاية مدمن مخدرات, أو مستقيماً أو مشوهاً)
- ألياف البولي بروبلين الدقيقة (التحكم في انكماش البلاستيك)
- ألياف البولي بروبيلين الاصطناعية الكلية (صلابة الألواح)
- ألياف PVA (مركبات الأسمنت عالي الربط)
- الألياف الزجاجية AR (أنظمة GRC)
الخاتمة
تُستخدم الألياف الفولاذية في الخرسانة للتحكم في التشقق وإضافة صلابة ما بعد التشقق. ويُستخدم أكثر في الأرضيات الصناعية والأرصفة. كما يُستخدم أيضاً في الخرسانة المرشوشة وألواح الأسطح المركبة، بالإضافة إلى العناصر مسبقة الصب.
ويتعامل المشروع الجيد مع الألياف الفولاذية كنظام تقوية مصمم وليس كمادة مضافة عامة. يجب على الفريق ربط الجرعة بالأهداف والتحقق من الأداء بالمعايير المقبولة مثل ASTM C1116 للتوريد وEN 14651 لاختبار الانثناء المتبقي عند الاقتضاء.
