الفرق بين FRP و ف.ر.م.م. بسيطة بمجرد فصل الحروف. FRP يعني بوليمر مقوى بالألياف. وهي مادة مركبة مصنوعة من ألياف قوية داخل مصفوفة من الراتنج. في الأعمال الخرسانية، يظهر البولي بروبيلين الألياف الزجاجية عادةً على شكل القضبان، أو الأوتار، أو الأوتار، أو الصفائح، أو الشرائط، أو الشبكات، أو العناصر المثبتة بالقرب من السطح تستخدم لتدعيم أو تقوية الأعضاء الخرسانية. ويوضح المجلس الدولي للمطاط الصناعي أن مواد البولي بروبيلين المقوى بالألياف الخرسانية هي مواد مركبة تتكون عادةً من ألياف قوية مدمجة في مصفوفة راتنجية، ويشير إلى أن الألياف الأكثر شيوعًا هي الألياف الزجاجية والكربونية والاصطناعية. لدى ACI أيضًا وثائق منفصلة ل قضبان GFRP في الخرسانة و أنظمة الألياف البولي بروبيلين المقوى بالصلب الخارجي تستخدم لتقوية الهياكل الخرسانية.
ف.ر.م.م. يعني الخرسانة المقواة بالألياف. إنه خرسانة تحتوي على ألياف تقوية منفصلة ممزوجة في الخرسانة نفسها. يعرّف معهد الخرسانة الأمريكي ACI الخرسانة الاحتياطية على أنها خرسانة مصنوعة في المقام الأول من الأسمنت الهيدروليكي والركام وألياف التسليح المنفصلة. كما تصنف ASTM C1116 الخرسانة الخرسانية الاحتياطية حسب نوع الألياف المستخدمة: ألياف الصلب أو الزجاج المقاوم للقلويات أو الألياف الاصطناعية أو السليلوزية الطبيعية.
لذا فإن الإجابة المختصرة هي FRP هو منتج تقوية أو نظام تقوية يضاف إلى الخرسانة. FRC هو المادة الخرسانية نفسها بعد خلط الألياف بها.
عادةً ما يكون البولي فينيل متعدد الألياف البلاستيكية عبارة عن قضبان أو صفائح أو أشرطة أو نظام تقوية
في الممارسة العملية، عادةً ما يتم التعامل مع البولي فينيل متعدد الألياف الزجاجية نظام التعزيز. يمكن استخدامه داخل الخرسانة, مثل قضبان التسليح GFRP، أو خارج الخرسانة, مثل ألواح أو شرائح البولي بروبيلين المقوى بالالياف الزجاجية المربوطة خارجيًا لتقوية الأعضاء القائمة. ينص ACI CODE-440.11-22 على أنه يوفر الحد الأدنى من المتطلبات للمواد والتصميم والتفاصيل الخاصة بالخرسانة الإنشائية المقواة ب GFRP القضبان التي تتوافق مع ASTM D7957-22. ينص معيار ACI PRC-440.2-23 على أن أنظمة التقوية بال FRP تستخدم مواد FRP المركبة كمواد تكميلية تقوية مثبتة خارجيًا أو شبه مثبتة على السطح للهياكل الخرسانية.
هذه نقطة مهمة لأن البولي بروبيلين الألياف الزجاجية يتصرف مثل قضبان التسليح أو مواد التسليح المسبق أو مواد التعديل التحديثي أكثر من كونه مكونًا خرسانيًا. يقول ACI 440.1R أن قضبان التسليح المصنوعة من البولي إيثيلين الألياف الزجاجية توفر مزايا أكثر من الفولاذ لأنها غير قابلة للتآكل, وبعضها غير موصلة كذلك. وينص معيار ACI 440.2-23 أيضًا على أن أنظمة البولي بروبلين المقوى بالفلورايد المفلطح الملتصق خارجيًا خفيفة الوزن وسهلة التركيب نسبيًا وغير قابلة للتآكل.
لذا، عندما يقول شخص ما “خرسانة FRP ملموسة”، فإنه يعني عادةً خرسانة مدعمة بقضبان من الألياف البولي بروبيلين المقوى أو الخرسانة المعززة بأنظمة FRP. يظل البولي بروبيلين المقوى بالفلورايد منتجاً إنشائياً منفصلاً له قواعده التصميمية وقواعده التفصيلية الخاصة به.
خرسانة FRC عبارة عن خرسانة ذات ألياف قصيرة كثيرة ممزوجة في الحجم بالكامل
تعمل FRC بطريقة مختلفة. فبدلاً من وضع عنصر تقوية واحد في موقع واحد، تستخدم FRC العديد من الألياف القصيرة الموزعة عبر حجم الخرسانة. ينص موضوع الخرسانة المقواة بالألياف في معهد الخرسانة الأمريكي ACI على أن الخرسانة المقواة بالألياف هي خرسانة مصنوعة أساسًا من الأسمنت الهيدروليكي والركام و ألياف التسليح المنفصلة. تنص الأسئلة الشائعة التي يطرحها معهد الخرسانة الأمريكي على أن الألياف عادةً ما يتم قطعها أو تشكيلها بأطوال تصل إلى 2.5 بوصة (64 ملم)، ويمكن أن تكون مصنوعة من مواد صناعية أو فولاذ أو ألياف طبيعية أو زجاج.
تضع ASTM C1116 نفس التمييز في لغة المواصفات. وتنص على أن الخرسانة المسلحة بالألياف يتم تسليمها مع خلط المكونات بشكل موحد، وتصنف المادة حسب نوع الألياف المدمجة: النوع الأول من الصلب، والنوع الثاني من الزجاج المقاوم للقلويات، والنوع الثالث من الألياف الاصطناعية، والنوع الرابع من الألياف السليلوزية الطبيعية.
لهذا السبب عادةً ما تتم مناقشة FRC عادةً على أنها نظام المواد الخرسانية, وليس كمنتج قضبان أو صفائح. تصبح الألياف جزءًا من المزيج. وهي تغير سلوك التشقق والمتانة وأحيانًا الأداء الهيكلي، اعتمادًا على نوع الألياف والجرعة. يشير ACI 544.4R أيضًا إلى أنه يمكن استخدام الألياف في تصميم الألواح على الأرض، والألواح المركبة على الأسطح المعدنية، والوحدات مسبقة الصب، والخرسانة المرشوشة والأنظمة الهجينة مع قضبان التسليح بالإضافة إلى الألياف.
البولي فينيل متعدد الألياف البوليمرية والخرسانة المقواة بالخرسانة بطرق مختلفة
الفرق الفني الأوضح هو كيفية توصيل التعزيز إلى القسم.
يقوي البولي بروبيلين المقوى بالخرسانة من خلال العناصر الهيكلية المستمرة أو شبه المستمرة. هذه العناصر مصممة لحمل القوة مباشرة، مثل القضبان في مناطق الشد أو الصفائح الملتصقة بالجزء الخارجي من العارضة. يقول موضوع ACI الخاص بموضوع البولي بروبيلين المطاطي الألياف، أن الألياف في مركبات البولي بروبيلين الألياف توفر القوة والصلابة وتحمل بشكل عام معظم الأحمال المطبقة، بينما تربط مصفوفة الراتنج الألياف وتحميها وتنقل الضغط بينها.
تقوّي FRC الخرسانة من خلال العديد من الألياف القصيرة المنفصلة المنتشرة في الخرسانة. تُعرّف مصطلحات معهد الخرسانة الأمريكي وموضوع الخرسانة الاحتياطية FRC بأنها خرسانة تحتوي على ألياف مشتتة وموجهة عشوائيًا. والنتيجة ليست خط تسليح واحد مثل القضيب. والنتيجة هي نظام موزع لسد الشقوق داخل المصفوفة. ويصف ملخص نشرة فيب لعام 2022 FRC الخرسانة الاحتياطية FRC بأنها مادة مركبة تتميز بتعزيز قوة الشد المتبقية بعد التكسير لأن الألياف تسد أوجه الشقوق من خلال آليات السحب.
لذا، تعمل FRP أشبه بـ عضو التعزيز الموضوعة. تتصرف FRC أشبه بـ مادة خرسانية موزعة للتحكم في التشققات وتعزيز المتانة.
غالبًا ما يتم اختيار الألياف البلاستيكية المقاومة للتآكل وأعمال التعديل التحديثي
وغالبًا ما يتم اختيار FRP عندما يحتاج المشروع إلى بديل التعزيز غير المتكرّر أو عندما يحتاج الهيكل الحالي إلى التعزيز. يركز كل من ACI 440.1R و ACI CODE-440.11-22 تصميم قضبان البولي بروبيلين المقوى بال FRP في الخرسانة الإنشائية. يركز ACI PRC-440.2-23 دليل ACI PRC-440.2-23 على صفائح البولي بروبيلين المقوى بالالياف البوليمرية والصفائح والأنظمة المثبتة على السطح القريب من السطح في أعمال التقوية وإعادة التأهيل. وينص الدليل على أن أنظمة التقوية بالألواح المصنوعة من البولي بروبيلين الألياف البوليمرية FRP هي بدائل لربط الألواح الفولاذية وتوسيع المقطع والشد الخارجي اللاحق.
ولهذا السبب يشيع استخدام الألياف البلاستيكية المقاومة للصدأ في الهياكل البحرية وأسطح الجسور وهياكل مواقف السيارات والمرافق المائية ومشاريع إعادة التأهيل حيث يكون تآكل الفولاذ مصدر قلق كبير. غالبًا ما تكون حالة القيمة الرئيسية هي المتانة، وانخفاض الصيانة، وانخفاض الوزن، وسهولة التعديل التحديثي. تُظهر صفحة موضوع البولي بروبيلين المقوى بالفلورايد (FRP) الخاصة بمعهد الخرسانة الأمريكي أن عائلة وثائق معهد الخرسانة الأمريكي تشمل قضبانًا وأنظمة مرتبطة خارجيًا وأنابيب دائرية مملوءة بالخرسانة المكسوة بالفلورايد المقوى، مما يوضح أيضًا مدى اتساع فئة الهياكل المبنية بالفلورايد المقوى بالفلورايد.
يمكن أن تساعد FRC أيضًا في المتانة، ولكنها عادة لا تكون الإجابة الأولى عندما يحتاج المشروع إلى مواد استبدال حديد التسليح أو صفائح التقوية الخارجية. هذا هو جانب FRP من السوق.
غالبًا ما يتم اختيار FRC للتحكم في التشققات والمتانة وبعض التطبيقات الهيكلية
غالبًا ما يتم اختيار FRC عندما يحتاج المشروع إلى تحكم أفضل في التشققات, سلوك أفضل بعد التصدع, صلابة أفضل, أو سير عمل التعزيزات الأبسط في تطبيقات مثل الألواح والخرسانة المرشوشة والتراكبات والعناصر مسبقة الصب. ينص معيار ACI 544.4R على استخدام الاختبارات القياسية لتوصيف أداء FRC لأغراض التصميم، بما في ذلك التحكم في الانثناء والقص وعرض الشقوق، ويسرد تطبيقات مثل الألواح على الأرض، والألواح المركبة على الأسطح المعدنية، والألواح الأرضية المدعومة بالركائز، والوحدات مسبقة الصب، والخرسانة مسبقة الصب، والخرسانة المرشوشة والتسليح الهجين.
كما تُظهر ASTM C1116 وACI 544 أيضًا أن FRC هي عائلة واسعة. ويمكن استخدام الألياف الفولاذية أو الألياف الاصطناعية أو الألياف الزجاجية أو الألياف الطبيعية، اعتمادًا على التطبيق. وتقول الأسئلة الشائعة لمعهد ACI أيضًا أن إضافة الألياف تحسن من مقاومة التشقق والصلابة والمتانة في ظل ظروف التحميل المختلفة.
لذا، إذا كان السؤال المطروح في المشروع هو “كيف يمكنني تحسين تكسير الخرسانة والسلوك المتبقي داخل المزيج نفسه؟ إذا كان السؤال هو ”كيف يمكنني تعزيز أو تقوية هذا العضو بالقضبان أو الشبكات أو الأنظمة المترابطة؟“ فغالبًا ما تتجه الإجابة نحو البولي بروبيلين المقوى بالفلورايد.
يتبع كل من FRP وFRC مستندات تصميم مختلفة
الفرق الرئيسي الآخر هو إطار عمل التصميم.
عادةً ما يتبع البولي فينيل متعدد الألياف الزجاجية في الخرسانة عائلة ACI 440 أو غيرها من القوانين والمعايير الخاصة بالألياف المقواة بالألياف المقواة بالألياف الزجاجية. يعالج معيار ACI CODE-440.11-22 الخرسانة الإنشائية المدعمة بقضبان من ألياف البولي بروبيلين المقوى بالفلورايد. يعالج ACI PRC-440.2-23 أنظمة البولي بروبيلين المقوى بالفلورايد المفلطح المقوى خارجيًا لتقوية الهياكل الخرسانية. هذه هي وثائق مخصصة لأن قضبان الألياف البوليسترين المقوى بالألياف البوليمرية وأنظمة الألياف البوليمرية المقواة بالألياف البوليمرية لا تتصرف مثل الفولاذ، وتحتاج إلى قواعد تصميم وتفصيل مختلفة.
عادةً ما يتبع مركز الاحتياطي الفيدرالي ASTM C1116 لمواصفات المواد و ACI 544 وثائق السلوك والاختبار والتصميم. تحدد ASTM C1116 عائلات مواد FRC. ويغطي ACI 544.4R التصميم باستخدام FRC ويشير إلى تطبيقات وطرق التحكم في الانثناء والقص وعرض الشقوق. يفصل كود نموذج الألياف 2020 بين الأعضاء التي تحتوي على ف.ر.م.م. من الأعضاء الذين لديهم تدعيم بالألياف البلاستيكية المقواة في محتوياتها، مما يدل على أن تطوير الكود الحديث يعاملها كموضوعات هيكلية متميزة.
هذا الأمر مهم للمشترين والمهندسين لأنه لا يجب أن تتوقع أن تتناسب عائلة منتجات مع منطق تصميم العائلة الأخرى. قد يشتمل كل من FRP وFRC على كلمة “ألياف”، لكنهما لا يندرجان تحت مسار تصميم واحد.
وعادة ما يكون FRP اتجاهيًا، وعادة ما يكون FRC موزعًا
عادةً ما يتم وضع تعزيزات البولي بروبيلين المقوى بالألياف المقوى حيث يريد المصمم تدفق القوة. توضع قضبان FRP في مناطق الشد. يتم ربط صفائح البولي بروبيلين المقوى بالألياف المقواة بالألياف الزجاجية حيث يجب زيادة الطلب على الانثناء أو القص. يتم توجيه صفائح البولي بروبيلين المقوى بالفلوريد المقوى وقضبان البولي بروبيلين المقوى بالفلوريد المقوى لمقاومة مسار إجهاد محدد. يقدم معيار ACI PRC-440.2-23 أمثلة مثل التقوية الانثناء للعوارض الخرسانية المسلحة والتقوية بقضبان البولي بروبيلين المقوى بالالياف القابلة للطي المثبتة بالقرب من السطح.
وتختلف الخرسانة الاحتياطية الاحتياطية لأن الألياف مشتتة في الكتلة الخرسانية بأكملها. يُعرّف معهد الخرسانة الأمريكي ACI الخرسانة الاحتياطية بأنها خرسانة ذات ألياف مشتتة وموجهة عشوائيًا. وهذا لا يعني أن الألياف فعالة بنفس القدر في كل اتجاه في كل اختبار، ولكنه يعني أن مفهوم التسليح الحجمي والموزع, ، لا توضع فقط في عدد قليل من الحانات أو الشرائط.
يؤدي هذا الاختلاف إلى قاعدة بسيطة: وعادةً ما يتم وضع البولي بروبيلين المقوى بالألياف الزجاجية (FRP)؛ وعادةً ما يتم وضع البولي بروبيلين المقوى بالألياف الزجاجية (FRC) في التعزيزات. هذه إحدى أسهل الطرق لشرح الفرق للمشتري أو كاتب المواصفات.
كما يختلف البولي بروبيلين الألياف المقوى بالفلورايد والفلورايد الفينيل المتعدد الألياف أيضًا في سلوك الفشل والدور الهيكلي
يتميز حديد التسليح المصنوع من البولي بروبيلين الألياف الزجاجية بسلوكه الميكانيكي الخاص به، ويحتاج المصممون إلى قواعد خاصة لأن البولي بروبيلين الألياف الزجاجية لا يتصرف مثل الفولاذ. ينص ACI 440.1R على أن قضبان FRP تقدم مزايا عن الفولاذ، لكنه يشير أيضًا إلى أن سلوكها الفيزيائي والميكانيكي يختلف بما يكفي لضرورة وجود إرشادات فريدة. يظهر التمييز نفسه مرة أخرى في كود ACI CODE-440.11-22، وهو كود خرسانة FRP مخصص للخرسانة المصنوعة من البولي إيثيلين الفولاذي بدلاً من قاعدة استبدال قضبان الصلب البسيطة.
على النقيض من ذلك، غالبًا ما تتم مناقشة FRC من حيث القوة المتبقية بعد التكسير, التحكم في عرض الشقوق, و الصلابة. ويصف ملخص نشرة فيب FRC مادة FRC بأنها مادة مركبة ذات قوة شد متبقية معززة بعد التصدع بسبب سد الألياف. كما تصف نشرة ACI 544.4R الألياف أيضًا بأنها مكملات يمكن أن تقلل من الطلب على قضبان التسليح في بعض التطبيقات، على الرغم من أن المعاينة تشير إلى أنه في العديد من الأعضاء الإنشائية لا تزال تستخدم قضبان التسليح لدعم أحمال الشد الكلية.
لذا، فإن FRP غالبًا ما تكون بمثابة عنصر التعزيز أو التقوية الأساسي. وغالبًا ما يعمل مركز موارد الطاقة المتجددة كـ مواد التحكم في التصدع الموزعة ومواد الأداء بعد التصدع, وفي بعض التطبيقات يمكن أن تساهم أيضًا في التصميم الهيكلي. يمكن أن تتداخل الأدوار في الأنظمة المتقدمة، لكنها ليست نفس الدور بشكل افتراضي.
هل يمكن استخدام FRP وFRC معاً؟
نعم، إنهما نظامان مختلفان، لكنهما لا يتنافى مع بعضها البعض. وقد أدرجت البوابة الدولية لمستخلصات الخرسانة التابعة لمعهد الخرسانة الأمريكي مؤخرًا أبحاثًا عن عوارض FRCC المقواة بقضبان من البولي فينيل متعدد الألياف, كما تناقش الأبحاث الحديثة أيضًا الجمع بين قضبان البولي بروبيلين المقوى بالألياف مع مركبات الأسمنت المقوى بالألياف لتحسين الصلابة وسلوك التشقق. يخبرك هذا الأمر بشيء مهم: يمكن للمهندسين الجمع بين نظام تقوية الألياف المقواة بالألياف البوليمرية مع الخرسانة المقواة بالألياف أو المصفوفة الأسمنتية عندما يبرر التطبيق والتصميم ذلك.
وهذا مفيد لأن بعض المشترين يفترضون أن عليهم اختيار أحدهما ورفض الآخر. في الواقع، يجيب النظامان على أسئلة مختلفة. يمكن لأي مشروع استخدام قضبان البولي بروبيلين الألياف البوليمرية لحل مشاكل التآكل ووضع التعزيز، وكذلك استخدام قضبان البولي بروبيلين الألياف البوليمرية لتحسين التحكم في التشققات والأداء المتبقي في المصفوفة.
ومع ذلك، هذا لا يعني أنه يجب عليك طمس المصطلحات. يمكن أن تعمل الأنظمة معاً، ولكن لا تزال FRP هي FRP ولا تزال FRC هي FRC.
طريقة بسيطة لتذكر الفرق
إذا كنت تريد أسرع قاعدة عملية، استخدم هذه القاعدة:
FRP = منتج تسليح مركب من الألياف مصنوع من الألياف والراتنج.
عادة ما يكون قضيب أو لوح أو صفائح أو صفائح أو شبكة أو وتر تستخدم لتقوية أو تعزيز الخرسانة.
FRC = خرسانة ذات ألياف قصيرة ممزوجة بالخرسانة نفسها.
إنه نظام المواد الخرسانية تُستخدم لتحسين سلوك التشقق والصلابة وأحيانًا الأداء الهيكلي.
هذا الفرق بسيط، لكنه يمنع العديد من الأخطاء في المواصفات.
سبب أهمية هذا الاختلاف بالنسبة للمشترين
بالنسبة للمشتري، فإن الفرق بين FRP و FRC ليس أكاديميًا فقط. فهو يغيّر فئة الموردين, فإن مسار التصميم, فإن طريقة التثبيت, فإن المستندات التي تطلبها, و الأداء الذي تتوقعه.
إذا كنت تشتري البولي فينيل متعدد الألياف، فغالبًا ما تشتري منتجًا على شكل قضبان ذات خصائص القضبان وخصائص الصفائح وخصائص الرابطة وخصائص الراتنج ومتطلبات التفاصيل الخاصة بالكود. أما إذا كنت تشتري FRC، فغالبًا ما تشتري نوع الألياف ومفهوم الجرعة ومواصفات المواد وحزمة أداء الخرسانة المدعومة بالاختبار. لا تسأل ASTM C1116 وACI 544 وACI 440 نفس الأسئلة لأن الأنظمة ليست متماثلة.
هذا هو سبب أهمية المصطلحات الواضحة في المشتريات. إذا طلب العميل “تقوية الألياف”، فلا يجب عليك التخمين. يجب أن تسأل عما إذا كانت الحاجة تدعيم بالألياف البلاستيكية المقواة, التقوية بالألياف الزجاجية المقواة, أو أداء خرسانة FRC. يمكن لهذه الخطوة الواحدة أن تمنع الاقتباس الخاطئ، وورقة البيانات الخاطئة، وأساس الاختبار الخاطئ.
سبب أهمية هذا الموضوع بالنسبة لـ Ecocretefiber™
بالنسبة لـ إيكوكريتي فايبر™ Ecocretefiber™, ، هذا الموضوع ذو قيمة لأن العديد من الباحثين يخلطون بين هذين المصطلحين في بداية رحلة الشراء. فهم يرون “مقوى بالألياف” في كلا الاسمين ويفترضون أن المنتجات متشابهة. وهما ليسا كذلك. تساعد مقالة واضحة كهذه على نقل المشتري من لغة البحث العامة إلى لغة المنتج الصحيحة.
كما أنه يساعد في تأهيل الطلب. إن المشتري الذي يبحث عن قضبان FRP أو تقوية FRP هو في مسار مختلف عن المشتري الذي يبحث عن الخرسانة المقواة بالألياف. إذا كانت علامتك التجارية تخدم بشكل أساسي جانب الخرسانة المقواة بالألياف الخرسانية، فإن تثقيف السوق بشأن الفرق بين البولي بروبيلين المقوى بالألياف الزجاجية والخرسانة المقواة بالألياف هو طريقة عملية لتقريب العملاء المناسبين من مناقشة المنتج المناسب.
الخاتمة
يكون الفرق بين FRP و FRC مباشرًا بمجرد تفريغ المصطلحات. FRP يعني بوليمر مقوى بالألياف, وهي مادة تقوية مركبة مصنوعة من ألياف في مصفوفة من الراتنج وتستخدم كقضبان أو صفائح أو شرائح أو أنظمة تقوية في الهياكل الخرسانية. ف.ر.م.م. يعني الخرسانة المقواة بالألياف, وهي خرسانة تحتوي على ألياف منفصلة ممزوجة في جميع أنحاء المادة.
عادةً ما يكون البولي بروبيلين المقوى بالألياف الخرسانية عبارة عن نظام تقوية أو نظام تحديثي. وعادةً ما يكون FRC نظام مواد خرسانية ذات ألياف موزعة. تتبع FRP عائلة ACI 440 ومعايير FRP ذات الصلة. وتتبع FRC معايير ASTM C1116 وACI 544 وغيرها من أطر التصميم والاختبار الخاصة بالـ FRC.
لذا، فإن أفضل قاعدة عملية هي FRP هو تقوية مصنوعة من مركب البوليمر. FRC عبارة عن خرسانة مصنوعة من ألياف منفصلة. يمكن استخدامهما لأهداف مترابطة، بل ويمكن الجمع بينهما في الأنظمة المتقدمة، لكنهما مواد مختلفة وأنظمة مختلفة ومحادثات تصميم مختلفة.
