دليل تصميم قوالب الخرسانة عالية الأداء (UHPC): الضغط، والسد، والتشطيب السطحي، واتجاه الألياف، والمعالجة، واختيار المواد

لماذا تتطلب قوالب الخرسانة عالية الأداء (UHPC) نهجًا تصميميًا مختلفًا

لا يقتصر دور قوالب صب الخرسانة فائقة القوة (UHPC) على تحديد الشكل الخارجي للمكون فحسب. كما أنه يؤثر على التسرب، وجودة السطح، ودقة الأبعاد، وسرعة الصب، واتجاه الألياف، وظروف المعالجة، والأداء الميكانيكي النهائي للمادة.

الخرسانة فائقة الأداء هو مركب أسمنتي عالي الكثافة. تُعرِّف إدارة الطرق السريعة والطرق السريعة الفيدرالية (FHWA) الخرسانة عالية الأداء فائقة الكثافة (UHPC) بأنها مادة تتميز بتعبئة حبيبية مُحسَّنة، ونسبة الماء إلى المادة الأسمنتية أقل من 0.25،, تقوية داخلية بالألياف غير المتصلة, ، وقوة ضغط تزيد عن 150 ميجا باسكال، وقوة شد مستمرة بعد التصدع تزيد عن 5 ميجا باسكال.

لا تعني هذه الخصائص أن قوالب الصب يجب أن تتحمل قوة الضغط النهائية البالغة 150 ميجا باسكال. فقوالب الصب تتحمل وزن الخرسانة عالية الأداء فائقة القوة (UHPC) الطازجة، ووزنها الذاتي، وأحمال المعدات، ووزن العمال، والقوى المؤقتة الناتجة عن أعمال البناء. ويكمن التحدي الرئيسي الذي تواجهه قوالب الصب في الخرسانة الطازجة.

يمكن أن يتمتع الخرسانة عالية الأداء (UHPC) بقدرة عالية على التدفق. وعادةً ما يحتوي على جزيئات دقيقة جدًّا وكمية قليلة من الركام الخشن أو لا يحتوي عليه على الإطلاق. ويمكنه التسلل إلى الفراغات الضيقة، والتدفق حول حديد التسليح، وملء تفاصيل الوصلات المعقدة. وقد تؤدي هذه القدرة على التدفق إلى توليد ضغط جانبي مرتفع وتسرب خطير في حال كانت القوالب ضعيفة أو غير محكمة الإغلاق.

تدرك شركة «شاندونغ جيانبانغ فايبر» أن نجاح أي مكون من الخرسانة عالية القوة فائقة الكثافة (UHPC) يبدأ قبل أن تدخل الخرسانة إلى القالب. ويجب على المقاول تصميم القوالب، ومسار الصب، ونظام الألياف الفولاذية، وعملية فك القوالب، وخطة المعالجة كعملية متكاملة واحدة.

المهام الرئيسية لقوالب صب الخرسانة فائقة القوة (UHPC)

يجب أن تشكل قوالب الصب الشكل المطلوب وأن تحافظ على المواد الطازجة في الموضع الصحيح. كما يجب أن تحافظ على المحاذاة وتدعم أحمال البناء. تصف جمعية الخرسانة الأمريكية (ACI) قوالب الصب بأنها نظام الدعم الكامل للخرسانة الطازجة، بما في ذلك سطح التلامس، وعناصر الدعم، والتجهيزات، والدعامات.

بالنسبة لخرسانة UHPC، يضطلع نظام القوالب بست مهام رئيسية.

يجب أن يتحمل ضغط الخرسانة الطازجة دون أن يتعرض لتشوه مفرط.

يجب أن يمنع تسرب المعجون الناعم عبر الفواصل.

يجب أن توفر الملمس والتشطيب المطلوبين للسطح.

يجب أن تحافظ على أبعاد دقيقة.

يجب أن تسمح بالتعبئة بشكل متحكم فيه دون احتباس الهواء.

يجب أن تدعم عملية المعالجة والتجريد المخطط لها.

قد يؤدي وجود قصور في أي من هذه المجالات إلى انخفاض قيمة مادة الخرسانة عالية القوة (UHPC). فلا يمكن لخليط عالي القوة أن يعوض عن وجود فاصل متسرب، أو لوح مشوه، أو اتجاه سيئ للألياف، أو سطح تالف.

لماذا يجب أن تكون قوالب صب الخرسانة عالية الأداء (UHPC) مانعة لتسرب المياه

يُعد منع التسرب أحد أهم متطلبات قوالب صب الخرسانة عالية الأداء (UHPC).

توضح إدارة الطرق السريعة الفيدرالية (FHWA) أن الخرسانة عالية القوة المسبقة الصب في الموقع (UHPC) يتطلب هذا الخرسانة رقابة أكثر صرامة على القوالب مقارنة بالخرسانة التقليدية. فخصائصها الذاتية للتماسك وتركيبتها من الجسيمات الدقيقة يمكن أن تؤدي إلى ارتفاع ضغط القالب، وقد تتسرب المادة بسهولة عبر القوالب التي لم يتم إحكام إغلاقها بشكل صحيح.

قد تسمح فجوة صغيرة — التي يمكن أن يحتجزها الخرسانة العادية — بتسرب عجينة الخرسانة فائقة القوة (UHPC). وقد يبدو هذا التسرب طفيفًا في البداية، لكنه قد يتسبب في عدة مشاكل:

• خط أو تجويف ظاهر على السطح
• فقدان موضعي لمعجون الأسمنت
• تقلص التغطية حول حديد التسليح
• تراكم ألياف الصلب بالقرب من منطقة التسرب
• ملء غير كامل لإحدى الوصلات
• التباين في المقطع العرضي الفعلي

يجب على المقاول فحص كل وصلة بين الألواح، وكل زاوية، وكل فتحة مسمار، وكل ممر أنبوب، وكل مدخل، وكل فتحة تهوية، وكل نقطة تلامس مع الخرسانة الموجودة.

تشمل مواد الإحكام الشائعة شريط الرغوة ذي الخلايا المغلقة، والحشيات المطاطية، ومواد الإحكام الإنشائية المتوافقة، والرغوة الرشاشة، وشرائط الحواف المركبة بعناية. كما تستخدم إرشادات مشاريع الإدارة الفيدرالية للطرق السريعة (FHWA) شرائط الرغوة والرغوة الرشاشة لإنشاء واجهات مانعة لتسرب المياه في تطبيقات الجسور.

يجب أن تظل مادة الإحكام ثابتة أثناء عملية الصب. ويجب ألا تنفصل وتدخل إلى الخرسانة عالية القوة فائقة الكثافة (UHPC). كما يجب أن تتحمل درجة الحرارة المقررة وعملية الفصل.

يُعد صب النموذج الأولي أفضل طريقة للتأكد من إحكام الإغلاق. وتتضمن قائمة مراجعة أعمال البناء الصادرة عن الإدارة الفيدرالية للطرق السريعة (FHWA) التأكد من عدم حدوث تسرب في قوالب الصب أثناء عملية الصب أو بعدها، ومن أن الوصلة قد تم ملؤها حتى المستوى الصحيح.

استخدم سطح تلامس غير ماص

يتميز الخرسانة عالية القوة فائقة الكثافة (UHPC) بمحتوى مائي منخفض. ويجب ألا يؤدي سطح القالب إلى إزالة جزء من تلك الكمية المحدودة من الماء من المادة الطازجة.

توصي إدارة الطرق السريعة الفيدرالية (FHWA) باستخدام طبقة نهائية غير ماصة على الأسطح التي تتلامس مع الخرسانة عالية الأداء (UHPC). ومن الخيارات المناسبة في هذا الصدد الفولاذ والخشب الرقائقي المطلي بالراتنج. فالخشب الرقائقي المدهون بالزيت يمتص رطوبة أقل من الخشب الرقائقي غير المعالج، لكنه قد يزيل مع ذلك بعض الماء من الطبقة السطحية.

يمكن أن يؤدي امتصاص الماء إلى تغيير مظهر وخصائص الطبقة الخارجية للخرسانة عالية القوة فائقة الكثافة (UHPC). وقد يؤدي ذلك إلى:

• الاختلافات في درجات الألوان الداكنة والفاتحة
• سطح جاف أو خشن
• انقطاع التدفق الموضعي
• الثقوب الدقيقة
• ضعف دقة إعادة إنتاج التفاصيل الدقيقة
• عدم تماسك الطبقة في أعمال الطلاء اللاحقة

بالنسبة للخرسانة عالية الأداء فائقة الصلابة (UHPC) المستخدمة في الهندسة المعمارية، يجب على الشركة المصنعة اختبار المزيج الكامل المكون من مادة الألواح، ومادة العزل، وعامل الفصل، وطريقة الصب، وظروف المعالجة. ويمكن أن تكشف نموذج تجريبي صغير عن مشاكل السطح قبل بدء الإنتاج الكامل.

القوة مهمة، لكن الصلابة غالبًا ما تكون أكثر أهمية

قد يكون القالب قويًا بما يكفي لتجنب الانهيار، لكنه يظل مرنًا أكثر من اللازم لإنتاج الخرسانة عالية الأداء فائقة القوة (UHPC) بدقة.

ألواح رقيقة من الخرسانة عالية القوة فائقة الكثافة (UHPC)،, وحدات سطح الجسر, ، وغالبًا ما تتسم مكونات الواجهات والأغلفة المعمارية بتفاوتات أبعاد ضيقة. وقد يؤدي الانحراف الطفيف في الألواح إلى تغيير سماكة المكون أو ظهور تموجات مرئية.

يجب على مهندس القوالب التحقق مما يلي:

• ثني الألواح
• المسافة بين الدعامات والأضلاع
• قوى التعادل
• نموذج الاتصال
• فتحة الزاوية
• دعم التسوية
• التشوه الموضعي حول المداخل
• التشوه أثناء الاهتزاز أو الحركة

يجب أن يستند التصميم إلى قيم واقعية لضغط الخرسانة الطازجة وأحمال البناء. ولا ينبغي للمصمم أن يحسب قوالب الصب استنادًا إلى قوة الضغط النهائية للخرسانة عالية الأداء فائقة الصلابة (UHPC) بعد تصلبها.

توصلت شركة «شاندونغ جيانبانغ فايبر» إلى أن التشوه المفرط للقالب يمكن أن يؤثر أيضًا على نظام الألياف الداخلي. فالتغير في المقطع العرضي يغير مسار تدفق الخرسانة عالية القوة فائقة الكثافة (UHPC). وهذا قد يؤدي إلى تغيير السرعة واتجاه ألياف فولاذية دقيقة.

اللمسة النهائية للسطح وأداء الفصل

غالبًا ما يُستخدم الخرسانة عالية الأداء (UHPC) في العناصر المعمارية الظاهرة. وقد يظل السطح النهائي مكشوفًا دون جص أو بلاط أو أي طبقة زخرفية أخرى.

يصبح سطح القالب نسخة سلبية لسطح الخرسانة النهائي. ويمكن أن تظهر على المكون كل فجوة، وخدش، ورقعة ترميم، ومثبت، وملمس.

يمكن لكل من الفولاذ المصقول، والفولاذ المقاوم للصدأ، والفولاذ المطلي، والخشب الرقائقي المكسو بالراتنج، وبطانات البولي إيثيلين عالي الكثافة (HDPE)، والقوالب المصنوعة من مادة FRP ذات التشطيب الدقيق أن تنتج أسطحًا عالية الجودة. ويعتمد الاختيار الصحيح على حجم الإنتاج، والشكل الهندسي، ودرجة حرارة المعالجة، والملمس المطلوب.

يجب أن يكون عامل الفصل متوافقًا مع الخرسانة عالية الأداء (UHPC) والخطوة التالية في عملية الإنتاج. فقد يؤدي استخدام كمية زائدة من عامل الفصل إلى ظهور البقع، أو تكوّن جيوب هوائية، أو تباين في اللون، أو ضعف التصاق الطبقات الطلاء اللاحقة. أما استخدام كمية قليلة جدًا منه فقد يؤدي إلى الالتصاق وتلف الحواف.

قد يكون استخدام منتج فاصل ذي أساس مائي أو مطور خصيصًا لهذا الغرض أكثر ملاءمةً من طلاء الزيت الثقيل للعناصر المعمارية. يجب على الشركة المصنعة تطبيق طبقة رقيقة وموحدة. ويجب ألا تتجمع بقع من عامل الفصل في الزوايا.

يجب فحص وحدة الإنتاج الأولى قبل بدء إنتاج الدفعة بأكملها.

المواد الرئيسية لقالب صب الخرسانة عالية القوة (UHPC)

نوع القوالب	المزايا الرئيسية	القيود الرئيسية	التطبيقات المناسبة
الفولاذ	صلابة عالية، دقة عالية، إحكام جيد، دورات إعادة استخدام عديدة	ثقيلة، تكلفة أولية أعلى، تتطلب حماية من التآكل	وحدات الجسور، والمنتجات الجاهزة المتكررة، والمكونات الهيكلية الكبيرة
الألومنيوم	خفيفة الوزن، معيارية، سريعة التجميع، قابلة لإعادة التدوير	خطر التشوه المحلي، وارتفاع تكلفة الشراء	الألواح الموحدة والعناصر الجاهزة متوسطة الحجم
البلاستيك	خفيف الوزن، مقاوم للتآكل، أملس، سهل الفك	صلابة أقل ومقاومة محدودة للحرارة	المنتجات الصغيرة، البطانات، المقاطع الزخرفية
مركب FRP	خفيف الوزن، ومقاوم للتآكل، وسهل التشكيل في أشكال منحنية	ارتفاع تكلفة الأدوات وصعوبة الإصلاح أو إعادة التدوير	المنحنيات المعقدة والمكونات المعمارية المخصصة
قوالب صب دائمة	لا يؤدي إلى إزالة الطبقة الخارجية، ويمكن أن يوفر الحماية أو تأثيرًا مركبًا	زيادة تعقيد التصميم وتكلفة المواد الدائمة	الأغلفة المركبة، والألواح الثابتة، والهياكل المتخصصة

تقارن المادة المرجعية هذه الأنظمة الخمسة وتؤكد على أنه لا توجد مادة واحدة لقالب الصب تُعد الأفضل لجميع مكونات الخرسانة عالية القوة فائقة الكثافة (UHPC).

قوالب الصب الفولاذية

غالبًا ما يكون الفولاذ هو الخيار الأول في عمليات الإنتاج المتكررة للقطع الجاهزة المصنوعة من الخرسانة عالية القوة فائقة الكثافة (UHPC).

يوفر القالب الفولاذي المصمم بشكل سليم صلابة عالية وشكلًا هندسيًّا مستقرًا. ويمكن أن تحقق الوصلات الملحومة أو المُشكَّلة آليًّا إحكامًا جيدًا. كما يمكن صقل السطح للحصول على مظهر نهائي أملس.

تُعد القوالب الفولاذية خيارًا اقتصاديًا عندما ينتج المصنع عددًا كبيرًا من المكونات المتطابقة. فتنخفض تكلفة الوحدة مع زيادة عدد دورات الصب.

وتتمثل العيوب الرئيسية في الوزن والتآكل. كما تتطلب القوالب الكبيرة استخدام معدات الرفع. ويجب أيضًا تنظيف الأسطح الفولاذية وحمايتها أثناء التخزين.

يجب أن يتضمن القالب الفولاذي نقاط تفتيش يمكن الوصول إليها. يتعين على العمال فحص الزوايا والتجاويف المخفية والمسامير وموانع التسرب قبل كل عملية صب. فقد يؤدي وجود الخرسانة عالية الأداء فائقة القوة (UHPC) الجافة على سطح مانع التسرب إلى منع القالب التالي من الإغلاق بشكل صحيح.

قوالب الألمنيوم

توفر قوالب الصب المصنوعة من الألومنيوم توازنًا مفيدًا بين الوزن والصلابة. ويمكن للعمال نقل الأجزاء الأصغر حجمًا باستخدام معدات رفع أقل. كما تتيح الوحدات المعيارية المصنوعة من الألومنيوم التبديل بشكل أسرع بين المنتجات المماثلة.

لا يزال يتعين على المصمم التحقق من الأحمال المركزة وتفاصيل الوصلات. فالألومنيوم يتميز بمعامل مرونة أقل من الفولاذ. وقد تحتاج الألواح الخفيفة إلى أضلاع أكثر كثافة أو دعامات إضافية لتحقيق نفس حد الانحراف.

تُعد الحرارة عاملاً آخر يجب أخذه في الاعتبار. فالألومنيوم ينقل الحرارة بسرعة ويتوسع أكثر من الفولاذ. وإذا كان القالب جزءًا من نظام معالجة حراري، فيجب على المصمم التحقق من انتظام درجة الحرارة والتغيرات في الأبعاد.

يُعد الألومنيوم الخيار الأمثل للمكونات القياسية التي تخضع لدورات إنتاج محكومة.

قوالب الصب البلاستيكية وقوالب الصب المصنوعة من الألياف الزجاجية المقواة (FRP)

تُعد القوالب البلاستيكية مفيدة للمكونات الصغيرة، والأنماط الدقيقة، والبطانات، وحالات الفصل الصعبة. فهي لا تصدأ، كما أن العديد من أنواع البلاستيك توفر سطحًا أملسًا.

وتتمثل المحدودية الرئيسية لهذه القوالب في صلابتها. فقد يحتاج القالب البلاستيكي الرقيق إلى إطار خارجي من الفولاذ أو الألومنيوم. كما أن الحرارة قد تؤدي إلى تليين بعض أنواع البلاستيك.

توفر قوالب FRP مزيدًا من الحرية في التصميم. فهي قادرة على إعادة إنتاج الانحناء المزدوج، والأشكال الانسيابية، والأضلاع المتكررة، والأسطح المعمارية المخصصة. كما أنها مفيدة في بيئات الإنتاج المعرضة للتآكل.

يجب على المصنع التأكد من مقاومة نظام الراتنج للحرارة واستقرار أبعاده. فقد يتعرض قالب FRP منخفض التكلفة للتشوه أثناء المعالجة بالحرارة أو الاستخدام المتكرر.

بالنسبة للمنتجات المعقدة، غالبًا ما يكون الحل الأمثل هو استخدام قالب هجين. حيث يوفر الإطار الفولاذي الصلابة، بينما توفر البطانة المصنوعة من مادة FRP أو البلاستيك الشكل والتشطيب المطلوبين.

قوالب صب الخرسانة عالية القوة (UHPC) الدائمة

تظل القوالب الدائمة موجودة في الهيكل المكتمل. ويمكن أن تشكل غلافًا خارجيًا، أو طبقة واقية، أو سطحًا معماريًا، أو جزءًا من نظام هيكلي مركب.

يمكن استخدام الألواح الرقيقة المصنوعة من الخرسانة عالية الأداء (UHPC) كقوالب ثابتة للخرسانة التقليدية في التصاميم المتخصصة. ويمكن لهذه الطريقة أن تقلل من أعمال إزالة القوالب وتوفر سطحًا خارجيًا متينًا.

ومع ذلك، تتطلب القوالب الدائمة تنسيقًا هيكليًّا. ويجب على المهندس تقييم نقاط التوصيل، وتفاصيل الوصلات، والانكماش التفاضلي، والحركة الحرارية، ونقل الأحمال، والأداء في حالات الحريق، والمتانة.

لا ينبغي اعتباره مجرد بديل عن القوالب القابلة للإزالة، بل إنه يصبح جزءًا من الهيكل النهائي.

كيف تؤثر قوالب الصب على اتجاه ألياف الفولاذ

تحدد القوالب المسار الذي يسلكه الخرسانة عالية الأداء (UHPC) الطازجة، وهذا المسار هو الذي يحدد مسار حديد التسليح اتجاه الألياف.

تتحرك ألياف الفولاذ الدقيقة وتدور مع تدفق الخرسانة عالية القوة (UHPC). وقد تتوازى الألياف مع اتجاه التدفق الرئيسي. وقد تؤدي الزوايا، والفجوات الضيقة، وأسلاك التسليح، والتغيرات المفاجئة في المقطع العرضي، ومسافات التدفق الطويلة إلى ظهور اختلافات محلية في اتجاه الألياف.

تحدد المواد التعليمية الصادرة عن ACI أن طريقة الصب، وهندسة العناصر الإنشائية، وتوزيع حديد التسليح، وخصائص الريولوجيا للخرسانة عالية القوة فائقة الكثافة (UHPC) هي عوامل مؤثرة مهمة على اتجاه الألياف.

وهذا أمر مهم لأن الألياف توفر أقوى قدر من سد الشقوق عندما تتقاطع مع المستوى المتوقع للشق. فقد يحتوي المكون على الجرعة الإجمالية الصحيحة من الألياف، لكنه قد يظل يُظهر أداءً محليًّا ضعيفًا إذا كانت معظم الألياف متوازية في اتجاه غير ملائم.

لذلك، ينبغي أن تحدد خطة اختيار الممثلين ما يلي:

• المكان الذي يتم فيه إدخال الخرسانة عالية الأداء (UHPC) إلى القالب
• الاتجاه الذي ينبغي أن يتدفق فيه
• أقصى مسافة تدفق
• مواقع فتحات التهوية
• تسلسل عملية الصب
• ما إذا كانت هناك حاجة إلى عدة مداخل
• المناطق التي قد يؤدي فيها التعزيز إلى إعاقة التدفق
• المناطق التي قد تتراكم فيها الألياف

يجب على الفريق تجنب تغيير موضع التثبيت دون خطة محددة. فقد يؤدي التثبيت العشوائي إلى ظهور أنماط مختلفة من الألياف بين مكونات متطابقة بخلاف ذلك.

تخلصت شركة شاندونغ جيانبانغ للألياف من اختيار ألياف الصلب يجب أن يتوافق ذلك مع الشكل الهندسي للقالب. ويجب أن يتناسب طول الألياف وقطرها وكميتها وتدفق المصفوفة مع أضيق أجزاء المكون.

التعبئة، والتهوية، واتجاه الصب

يمكن لخرسانة UHPC أن تملأ الفراغات المعقدة، لكن الهواء لا يزال بحاجة إلى مسار للهروب.

تحتاج القوالب المغلقة إلى فتحات تهوية في النقاط المرتفعة وفي نهاية مسار التدفق. فقد تنسد فتحة التهوية الصغيرة جدًّا بسبب العجينة. أما فتحة التهوية الكبيرة جدًّا فقد تؤدي إلى حدوث تسرب أو فقدان للألياف.

يمكن أن تساعد النوافذ الشفافة المخصصة للفحص العمال على مراقبة المناطق الحساسة. كما قد تساعد مستشعرات الضغط أو مستشعرات المستوى في القوالب عالية القيمة.

في حالة القوالب المفتوحة من الأعلى، يمكن للعمال مراقبة عملية التعبئة بسهولة أكبر. ومع ذلك، فإن الأسطح العلوية المكشوفة تحتاج إلى حماية بعد صب الخرسانة. وتنص قوائم المراجعة الصادرة عن الإدارة الفيدرالية للطرق السريعة (FHWA) على ضرورة تركيب قوالب علوية أو أغطية فورًا بعد صب الخرسانة في بعض وصلات الجسور.

يجب على الفريق ملء القالب بطريقة تحد من الاضطرابات غير الضرورية. فقد يؤدي السقوط الحر العنيف أو إعادة التموضع المتكررة إلى إخلال بتوزيع الألياف.

غالبًا ما يتطلب الخرسانة عالية الأداء (UHPC) قدرًا ضئيلًا من الاهتزاز التقليدي. وتعتمد العملية الدقيقة على تركيبة الخلطة. ويمكن استخدام الاهتزاز الخارجي أو النقر الخفيف أو الحركة المتحكم فيها للتأكد من ملء القوالب، لكن الاهتزاز المفرط قد يغير توزيع الألياف ويؤدي إلى تراكمها على السطح.

قوالب الصب، ودرجة الحرارة، والمعالجة

يمكن أن يكتسب الخرسانة عالية القوة (UHPC) قوته في ظل ظروف المعالجة العادية. كما تستخدم بعض الأنظمة المعالجة الحرارية لتسريع عملية اكتساب القوة أو تحسين خصائص محددة.

تصف إدارة الطرق السريعة الفيدرالية (FHWA) معالجة شائعة بالبخار عند درجة حرارة تبلغ حوالي 90 درجة مئوية ونسبة رطوبة تبلغ 95% لمدة يومين على الأقل. وغالبًا ما تتم هذه المعالجة بعد إخراج المكون من القالب.

هذا التمييز مهم. لا ينبغي للمصنع أن يختار تلقائيًا قالبًا يعمل بدرجة حرارة عالية لمجرد أن مورد الخرسانة عالية الأداء (UHPC) أشار إلى المعالجة بالبخار. يجب على فريق الإنتاج أن يقرر أولاً ما إذا كانت المادة ستخضع للمعالجة أم لا:

• داخل القالب
• بعد إزالة الطبقة الخارجية في مرحلة مبكرة
• تحت غطاء عازل
• في غرفة بخار منفصلة
• مع نظام تدفئة مدمج
• في ظل الظروف المحيطة العادية

في حالة تعريض المكون للحرارة وهو لا يزال داخل القالب، يجب أن يتحمل القالب هذه الدرجة الحرارة دون أن يتعرض للتشوه أو التليين أو تلف الطلاء أو انفتاح الوصلات.

يمكن لأجهزة استشعار درجة الحرارة تحديد المناطق الباردة والساخنة. ويمكن أن يؤدي التحكم في معدل التسخين والتبريد إلى تقليل التدرجات الحرارية.

يمكن أن تساعد عينات الاختبار التي خضعت لعملية معالجة متطابقة في تأكيد مقاومة التسلخ والأداء اللاحق. وتوصي الإدارة الفيدرالية للطرق السريعة (FHWA) باستخدام عملية المعالجة المتطابقة عندما تُستخدم العينات لتقييم سلوك المعالجة لخرسانة عالية الأداء فائقة القوة (UHPC) المصبوبة ميدانيًّا.

نظام المعلومات الإنشائية (BIM) والتحكم الرقمي في الآلات (CNC) وتصميم القوالب الرقمية

يمكن لنظام BIM تحسين التنسيق بين المكونات، وقوالب الصب، وحديد التسليح، ومراسي الرفع، والملحقات، ونقاط الدخول، ونظام الدعم.

يمكن للنموذج الرقمي الكشف عن التضاربات قبل بدء عملية التصنيع. كما يمكنه إنتاج بيانات التحكم الرقمي (CNC) اللازمة لقطع أو تصنيع مكونات القوالب.

وهذا مفيد بشكل خاص في الحالات التالية:

• ألواح الواجهة المنحنية
• الأصداف الرقيقة
• عناصر الجسر المتكررة
• أضلاع معقدة
• جيوب تخزين مخفية
• المكونات التي تحتوي على العديد من الأجزاء المدمجة

كما أن سير العمل الرقمي يحسّن إمكانية التتبع. فيمكن للمصنع ربط كل نسخة من القوالب بدفعة الإنتاج الخاصة بها، وسجل الفحص، ونوع الألياف، واتجاه الصب، وسجل المعالجة، ورقم المكون النهائي.

بالنسبة للمكونات المخصصة، يمكن أن تسهم القوالب المطبوعة ثلاثي الأبعاد أو القوالب النموذجية في تقصير وقت تصنيع الأدوات. ومع ذلك، يجب أن توفر المادة المطبوعة الصلابة الكافية، والقدرة على الإحكام، وجودة السطح المطلوبة، ومقاومة درجات الحرارة.

مراقبة الجودة قبل الصب

ينبغي أن يشمل فحص قوالب الخرسانة عالية الأداء (UHPC) أكثر من مجرد النظافة العامة.

يجب على الفريق التأكد مما يلي:

بند الفحص	النتيجة المطلوبة
الأبعاد	التأكد من مطابقة الرسومات والتفاوتات المسموح بها
المحاذاة	تم وضع الدعامات وأسطح القوالب في مواقعها الصحيحة
التثبيت	تم تركيب جميع الدعامات والرباطات وتثبيتها بإحكام
المفاصل	مُحكم الإغلاق تمامًا دون أي فجوات مرئية
سطح التلامس	نظيفة وجافة وغير ماصة
عامل فصل	رقيقة، ومتجانسة، ومتوافقة
المداخل	كبير بما يكفي وموقعه مناسب
فتحات التهوية	مفتوحة وتقع في مناطق مرتفعة
التعزيز	ثابت وبعيد عن مسار التدفق المقصود
الملحقات	موضعها صحيح ومحمية بشكل مناسب
نظام قياس درجة الحرارة	تم اختبار أجهزة الاستشعار ومعدات التدفئة
تجربة التمثيل	يتم إكماله عندما تكون الهندسة أو العملية جديدة

كما يجب فحص انسيابية الخرسانة عالية القوة فائقة الكثافة (UHPC) قبل الصب. وتستخدم الإدارة الفيدرالية للطرق السريعة (FHWA) طريقة انسيابية الملاط لتقييم قوام الخليط ومدى ملاءمته للصب.

الأخطاء الشائعة في صب الخرسانة عالية الأداء (UHPC)

الخطأ الأول هو تصميم القوالب بالاعتماد فقط على مقاومة الضغط النهائية. أما مقاومة الضغط في مرحلة ما بعد الصب والأحمال المؤقتة الناجمة عن أعمال البناء فهي التي تحدد تصميم القوالب.

الخطأ الثاني هو اعتبار الفجوة الصغيرة بين الوصلات أمراً غير ضار. فمعجون الخرسانة عالية القوة فائقة الكثافة (UHPC) يمكن أن يتسرب عبر الفجوات التي من شأنها أن تحتجز الخرسانة التقليدية.

الخطأ الثالث هو استخدام خشب ماص غير معالج في التلامس مع الخرسانة عالية القوة فائقة الكثافة (UHPC).

الخطأ الرابع هو استخدام كمية زائدة من مادة الفصل.

الخطأ الخامس هو تجاهل اتجاه الصب واتجاه ألياف الفولاذ.

الخطأ السادس هو عدم توفير فتحات تهوية في القوالب المغلقة أو المعقدة.

الخطأ السابع هو الافتراض بأن كل خليط من الخرسانة عالية القوة (UHPC) يحتاج إلى نفس طريقة الاهتزاز.

الخطأ الثامن هو استخدام قالب بلاستيكي أو مصنوع من مادة FRP دون التحقق من درجة حرارة المعالجة.

الخطأ التاسع هو التخلي عن الصفقة بناءً على الوقت المنقضي فقط، بدلاً من القوة المؤكدة في المراحل المبكرة.

الخطأ العاشر هو البدء في الإنتاج الكامل دون صب نموذج أولي.

كيف يدعم Ecocretefiber™ إنتاج الخرسانة عالية القوة فائقة الكثافة (UHPC)

تقوم شركة شاندونغ جيانبانغ للألياف الكيميائية المحدودة بتوريد ألياف فولاذية دقيقة من نوع Ecocretefiber™ بالنسبة لـ UHPC و RPC،, خرسانة مسبقة الصب, ، ومواد الإصلاح، وأنظمة الأسمنت عالية الأداء الأخرى.

توفر ألياف الفولاذ الدقيقة نظامًا داخليًّا لربط الشقوق، وهو ما يمنح الخرسانة عالية القوة (UHPC) خصائصها المستدامة في مقاومة الشد وسلوكها بعد حدوث الشقوق. وتشير إدارة الطرق السريعة والطرق السريعة الفيدرالية (FHWA) إلى أن أداء الخرسانة عالية القوة (UHPC) يعتمد بشكل كبير على نوع الألياف، وكميتها، وتوزيعها، واتجاهها.

تخلصت شركة «شاندونغ جيانبانغ فايبر» إلى أن اختيار الألياف يجب أن يتوافق مع قوالب الصب وعملية الصب. فقد توفر الألياف الطويلة روابط فردية أقوى، لكن توزيعها عبر المقاطع الضيقة قد يكون أصعب. أما الألياف الأرق والأقصر فتوفر عددًا أكبر من الألياف لكل كيلوغرام، لكن يجب أن تحافظ المصفوفة على تعليقها بشكل متجانس.

بالنسبة لمشاريع الخرسانة عالية الأداء (UHPC)، يجب على المشترين التأكد مما يلي:

• طول الألياف
• قطر الألياف
• نسبة العرض إلى الارتفاع
• قوة الشد
• طلاء الأسطح
• الجرعة حسب الحجم
• طريقة الخلط
• متطلبات التدفق
• سماكة المكون
• الاتجاه المتوقع لتوزيع الأدوار

يمكن لـ Ecocretefiber™ دعم المقاولين ومصانع الخرسانة الجاهزة ومنتجي الخرسانة عالية القوة فائقة الكثافة (UHPC) والموزعين ومشتري مشاريع البنية التحتية في مجالات اختيار المواصفات، وتخطيط الطلبات التجريبية، والتعبئة والتغليف، وخدمات التصنيع بالنيابة (OEM)، والتواصل بشأن التطبيقات.

قائمة مراجعة للمشتري بشأن تجربة استخدام الألياف الخرسانية فائقة القوة (UHPC) وقوالب الصب

سؤال	ما أهمية ذلك
ما هو المقطع الأضيق في هذا المكون؟	وهو يحدد الطول المناسب للألياف ومسار التدفق.
في أي مرحلة يتم إدخال الخرسانة عالية الأداء (UHPC) إلى القالب؟	يتحكم المدخل في التدفق واتجاه الألياف.
ما هي أقصى مسافة تدفق؟	قد تؤدي مسارات التدفق الطويلة إلى اختلافات في الاتجاه.
هل النموذج مانع تمامًا لتسرب الماء؟	يؤدي التسرب إلى تغيير جودة السطح وتركيبته المحلية.
هل سطح التلامس غير ماص؟	قد يؤدي فقدان الماء إلى إتلاف الطبقة الخارجية للخرسانة عالية القوة فائقة الكثافة (UHPC).
ما هي كمية الألياف التي سيتم استخدامها؟	تؤثر الجرعة على قابلية التدفق وكثافة التسليح.
ما هي قيمة التدفق المطلوبة؟	يجب أن يملأ الخليط الشكل الهندسي دون حدوث فصل.
هل سيتم المعالجة الحرارية قبل عملية إزالة الطلاء أم بعدها؟	تحدد الإجابة اختيار مادة القالب.
هل السطح ذو طابع معماري؟	يصبح التحكم في تشطيب السطح وعامل الفصل أمرًا بالغ الأهمية.
هل سيتم صب نموذج أولي؟	يكشف الاختبار عن مشاكل التسرب والتدفق والألياف والتسرب.

الخاتمة

لا يُعد قالب الخرسانة عالية القوة فائق الصلابة (UHPC) مجرد وعاء للخرسانة الطازجة فحسب، بل إنه يتحكم أيضًا في الشكل الهندسي، والتسرب، وجودة السطح، واتجاه الصب، واتجاه الألياف، وعملية المعالجة، واتساق الإنتاج.

توصلت شركة «شاندونغ جيانبانغ فايبر» إلى أن المتطلبات الأكثر أهمية هي الصلابة الكافية، والمفاصل المانعة لتسرب الماء، والأسطح الملامسة غير الماصة، والأبعاد الدقيقة، والإطلاق المتحكم فيه، ومسار التعبئة المخطط له.

تُعد قوالب الصب الفولاذية مناسبة للإنتاج المتكرر في ظروف العمل الشاقة. أما الألومنيوم فيقلل الوزن ويسرع عملية التجميع المعياري. وتوفر القوالب البلاستيكية وقوالب الألياف المقواة بالبلاستيك (FRP) قيمة مضافة للأشكال الأصغر حجمًا أو الأكثر تعقيدًا. ويمكن للقوالب الدائمة أن تدعم الهياكل المركبة المتخصصة.

كما يجب أن يتوافق نظام القوالب مع نظام الألياف الفولاذية الدقيقة. ويؤثر اتجاه الصب والهندسة على اتجاه الألياف. ويؤثر اتجاه الألياف بدوره على قدرة الألياف على سد الشقوق وأداء الخرسانة بعد حدوث الشقوق. وهذا يعني أنه ينبغي لمصمم القوالب ومورد الخرسانة عالية القوة فائقة الكثافة (UHPC) ومورد الألياف ومنتج العناصر الجاهزة والمقاول التنسيق فيما بينهم قبل بدء الإنتاج.

شركة شاندونغ جيانبانغ للألياف الكيماوية المحدودة. الإمدادات حلول الألياف الفولاذية الدقيقة Ecocretefiber™ لمشاريع الخرسانة عالية الأداء (UHPC) والخرسانة المقواة بالألياف (RPC). إن اختيار الألياف المناسبة ونظام القوالب المصمم بعناية يتيحان للمادة تحقيق تحكم أفضل في التشققات، وجودة سطحية أعلى، ودقة أبعاد أفضل، وموثوقية إنتاجية أعلى.