“تعتمد كلمة ”الأفضل" على المشكلة الملموسة، ويجب أن تأتي المشكلة أولاً
كثيرًا ما يسأل المقاول “ما هي أفضل الألياف للخرسانة؟ كما يسأل كاتب المواصفات نفس السؤال. يريد المشتري إجابة واحدة لأن الشراء يحتاج إلى السرعة والوضوح.
لا يزال الفريق يحصل على نتائج أفضل عندما يطرح الفريق سؤالاً واحداً صغيراً أولاً. يجب أن يسأل الفريق “ما المشكلة التي نحتاج إلى الحد منها؟ قد يحتاج فريق البلاطة إلى تقليل التشققات السطحية المبكرة. قد يحتاج فريق النفق إلى تقليل مخاطر التشقق في الحريق. قد يحتاج فريق الخرسانة مسبقة الصب إلى حواف أقوى وشقوق أقل. قد يحتاج فريق الرصف إلى صلابة أعلى تحت أحمال العجلات المتكررة.
تستخدم معظم إرشادات الألياف الحديثة نفس نقطة البداية. يجب على الفريق فصل الألياف الدقيقة و الألياف الكلية. يعرّف ACI 544.3R الألياف الاصطناعية الدقيقة بأنها ألياف يقل قطرها عن 0.3 مم (أو ما يعادلها) والألياف الاصطناعية الكبيرة بأنها ألياف يزيد قطرها عن 0.3 مم، وينص ACI على أن ألياف البولي بروبلين يمكن أن تكون إما اصطناعية دقيقة أو اصطناعية كبيرة.
يساعد هذا التقسيم لأن الألياف الدقيقة والألياف الكبيرة تقوم بوظائف مختلفة في الخرسانة. تساعد الألياف الدقيقة بشكل أساسي خلال الساعات الأولى بعد وضع الخرسانة. وتساعد الألياف الكبيرة بشكل أساسي بعد بدء التشقق، وتساعد في حمل الحمل والتحكم في فتح الشقوق.
الألياف الدقيقة: الخيار “الأفضل” للتشققات المبكرة في الخرسانة الطازجة
يمكن أن تتشقق البلاطة الطازجة قبل أن تصل إلى التثبيت النهائي. يمكن أن تتشقق البلاطة عندما تسحب الرياح والحرارة الماء من السطح. يمكن أن تتشقق البلاطة أيضاً عندما تستقر الخرسانة حول حديد التسليح والركام الكبير. هذه هي أنماط التشققات المبكرة من العمر، وهي شائعة في الأعمال المسطحة.
تختار العديد من الفرق ألياف البولي بروبيلين الدقيقة (PP) لهذا السبب. وتصف NRMCA الألياف الاصطناعية بأنها مواد يمكن أن تساعد في سد الشقوق ونشرها، وتربط الفائدة بالتشقق الناتج عن الانكماش ودرجة الحرارة والانحناء، وتشير إلى أن الألياف تضاف قبل الخلط أو أثناءه.
تعمل شبكة ألياف PP الدقيقة بشكل جيد لأن الألياف تنتشر عبر العجينة وتساعد على تماسك المزيج معًا بينما لا تزال الخرسانة ضعيفة. كما أن ألياف البولي بروبيلين بروبيلين الدقيقة تناسب أيضًا واقع موقع العمل لأن طواقم العمل يمكنها إضافتها دون تغيير خطة حديد التسليح في معظم الأعمال.
إذا كانت مشكلتك الرئيسية هي التشقق الناتج عن انكماش البلاستيك، فغالبًا ما تكون ألياف البولي بروبيلين الدقيقة هي الخيار الأول الأفضل. وهذا هو السبب أيضًا في استخدام ألياف البولي بروبيلين الدقيقة في العديد من الألواح والطبقات السكنية والتجارية.
ألياف الماكرو: الخيار “الأفضل” عندما تحتاج إلى أداء ما بعد التصدع
تبدأ مشكلة مختلفة بعد التشققات الخرسانية. يمكن أن تتشقق البلاطة من أحمال العجلات وأحمال الرفوف وحركة المفاصل. يمكن أن يتشقق الرصيف تحت الأحمال المتكررة. يمكن أن تتشقق الخرسانة المرشوشة تحت حركة الأرض. تحتاج هذه المشاكل إلى صلابة وقوة متبقية بعد التصدع الأول.
تستهدف الألياف الكلية هذه الحاجة. وينص كتيب سيكا للخرسانة المسلحة بالألياف على أن مواد الألياف الشائعة تشمل ألياف الصلب والبولي أوليفين مثل البولي بروبلين، ويؤكد على أن الأداء يأتي من السلوك المركب وليس فقط من خاصية ألياف واحدة.
غالبًا ما يتحقق المصممون من مساهمة الألياف الكلية من خلال اختبار الانثناء. تنص المواصفة القياسية ASTM C1609 على أن الاختبار يقيِّم أداء الانثناء للخرسانة المقواة بالألياف باستخدام بارامترات من منحنى انحراف الحمل من العارضة المختبرة في تحميل النقطة الثالثة.
إذا كانت مشكلتك الرئيسية هي سعة التحميل بعد التصدع، فغالبًا ما تكون الألياف الكلية هي الأنسب، ويجب أن تتطابق بيانات الاختبار مع هدف التصميم. يمكن أن تكون ألياف البولي بروبيلين كبيرة الحجم خيارًا قويًا عندما تكون مخاطر التآكل مهمة وعندما تكون بساطة التعامل مهمة، ويمكن أن تكون الألياف الفولاذية خيارًا قويًا عندما تكون هناك حاجة إلى قوة متبقية عالية جدًا.
الألياف الفولاذية: الخيار “الأفضل” عندما تكون الأولوية للقوة المتبقية العالية
للألياف الفولاذية تاريخ طويل في الخرسانة المسلحة بالألياف. يمكن أن توفر الألياف الفولاذية قوة تجسير عالية لأن الفولاذ يتمتع بقوة شد وصلابة عالية. كما توفر الألياف الفولاذية أطرًا معيارية واضحة لأنواع المنتجات وتصنيفها.
تنص المواصفة ASTM A820 على أن المواصفة تغطي الحد الأدنى من متطلبات الألياف الفولاذية للخرسانة المقواة بالألياف، وتحدد أنواع الألياف الفولاذية مثل الأسلاك المسحوبة على البارد، والصفائح المقطوعة، والألياف المستخرجة الذائبة.
تختار بعض المشاريع الألياف الفولاذية لأن المصممين يمكنهم الوصول إلى فئات قوة متبقية عالية، ويمكن للمصممين استخدامها في الألواح المدعومة بالأرض وبطانات الأنفاق والأرصفة الصناعية. تختار بعض المشاريع أيضًا الألياف الفولاذية لأن الألياف الفولاذية يمكن أن تقلل أو تحل محل الشبكة في بعض أنظمة البلاطات عندما تدعمها طريقة التصميم.
لا يزال للألياف الفولاذية مفاضلات. يمكن أن تتآكل الألياف الفولاذية في بعض ظروف التعرض. ترغب بعض الفرق أيضًا في تجنب نتوءات الألياف الفولاذية على السطح في بعض التشطيبات. هذه المفاضلات لا تجعل الألياف الفولاذية “سيئة”. هذه المفاضلات تعني فقط أن ظروف العمل هي التي تقرر ما إذا كانت الألياف الفولاذية هي الخيار الأفضل.
ألياف البولي بروبلين (PP): غالبًا ما تكون الخيار “الأفضل” عندما تريد المتانة وانخفاض مخاطر التآكل وسهولة التعامل
تختار العديد من الفرق ألياف البولي بروبلين لأن البولي بروبلين بوليمر متين في البيئة الخرسانية ولا يصدأ. يتضمن المعيار ASTM C1116 ملاحظة مفادها أن الألياف مثل البولي أوليفينات، بما في ذلك البولي بروبيلين، أثبتت متانتها في الخرسانة.
تنقسم ألياف PP أيضًا إلى فئات صغيرة وكبيرة، ويتطابق هذا التقسيم مع حالات الاستخدام الرئيسية.
- ألياف البولي بروبيلين المايكرو بروبيلين غالبًا ما تستهدف التشقق المبكر وسلامة السطح. يحدد ACI 544.3R الألياف الاصطناعية الدقيقة بخط 0.3 مم.
- ألياف PP الكلية غالبًا ما تستهدف قوة وصلابة ما بعد التصدع، وغالبًا ما تقوم الفرق بتقييم هذا التأثير من خلال اختبارات مثل ASTM C1609.
كما يمكن أن تدعم ألياف البولي بروبيلين بروبيلين أيضًا الأداء المرتبط بالحريق في سياقات محددة. وتستخدم بعض مشاريع الأنفاق ومشاريع الخرسانة عالية الأداء ألياف البولي بروبيلين البولي بروبيلين للحد من مخاطر التشظي الناتج عن الحرائق. وتنص ورقة مراجعة حول مخاطر التشظّي على أن إضافة ألياف البولي بروبيلين البولي بروبيلين إلى الخرسانة يمكن أن يقلل من مخاطر التشظّي بسبب الحريق.
تشير ورقة فنية عن مقاومة التشظي الانفجاري إلى أن استخدام ألياف البولي بروبلين لمنع التشظي الانفجاري في الحريق أصبح ممارسة شائعة في العديد من أنحاء العالم، خاصةً في بناء الأنفاق.
إذا كانت مهمتك تحتاج إلى التحكم في التشققات والمتانة وانخفاض مخاوف التآكل، فغالبًا ما تكون ألياف البولي بروبيلين PP هي الخيار الأفضل من جميع النواحي. لا تزال الإجابة الدقيقة تعتمد على ما إذا كنت بحاجة إلى سلوك جزئي أو سلوك كلي.
الألياف الزجاجية: الخيار “الأفضل” لألواح GFRC والألواح الرقيقة التي تحتاج إلى تقوية الشد
لا تستخدم بعض المشاريع الألياف بشكل أساسي في شقوق البلاطة. تستخدم بعض المشاريع الألياف لصنع ألواح خرسانية رقيقة وأشكال معمارية. ومن الأمثلة الواضحة على ذلك الخرسانة المسلحة بالألياف الزجاجية (GFRC).
تم تصميم الألياف الزجاجية AR لتناسب بيئة الأسمنت القلوية. وتذكر شبكة الخرسانة أن المقاومة القلوية للألياف الزجاجية AR تأتي من إضافة الزركونيا، وتشير إلى أن أفضل الألياف تحتوي على محتويات من الزركونيا تبلغ 19% أو أعلى.
كما ينص أحد مراجع GFRC العملية على أن الألياف الزجاجية ذات القوسين المعزز هي التسليح الأساسي المستخدم في GFRC.
إذا كان عملك عبارة عن ألواح GFRC وأصداف رقيقة, ألياف زجاجية بتقنية AR غالباً ما يكون الخيار الأفضل من الألياف. لا يزال يتعين على الفريق مطابقة طول الألياف وطريقة التشتت مع عملية GFRC وتصميم المزيج.
الألياف البازلتية: الخيار “الأفضل” عندما تكون المتانة والمقاومة الكيميائية مهمة، وعندما يكون التصميم قابلاً للتغييرات في قابلية التشغيل
ألياف البازلت هي ألياف معدنية يمكنها تحسين الصلابة والتحكم في التشقق وبعض مؤشرات المتانة. كما تجذب ألياف البازلت الاهتمام في المناقشات المتعلقة بالتعرض البحري والصناعي.
تصف مراجعة عن الخرسانة المسلحة بالألياف البازلتية مزايا الألياف البازلتية مثل معامل المرونة العالية وقوة الكسر العالية ومقاومة التآكل ومقاومة الصقيع الجيدة.
تشير مراجعة شركة PMC للخرسانة المسلحة بالألياف البازلتية إلى أن الخرسانة المسلحة بالألياف البازلتية يمكن أن توفر فوائد مثل قوة الشد العالية ومعامل المرونة ومقاومة أكبر للأحماض، كما تشير أيضًا إلى وجود مقايضات مثل انخفاض خصائص التدفق وارتفاع السعر مقارنة ببعض البدائل.
إذا كان عملك في مكان معرض للخطر وتحتاج إلى مزيد من التحكم في التشققات والمتانة، يمكن أن تكون الألياف البازلتية الخيار الأفضل في المزيج المناسب. يجب أن يستمر الفريق في تشغيل دفعات تجريبية لأن تغييرات قابلية التشغيل يمكن أن تؤثر على نجاح التنسيب.
ألياف PVA وECC: الخيار “الأفضل” عندما يكون الهدف هو الليونة الشديدة وعرض الشقوق الضيق
تحتاج بعض المشروعات إلى أكثر من مجرد “تشقق أقل”. تحتاج بعض المشاريع إلى مادة يمكن أن تجهد في حالة الشد مع الاستمرار في تحمل الحمولة والتحكم في عرض التشققات. تعتبر المركبات الأسمنتية المهندسة (ECC) مثالاً رئيسيًا على ذلك، و ألياف PVA شائعة في أنظمة ECC.
تصف "فرونتيرز" مركبات الأسمنت المقوى بالألياف فائقة التوصيل (ECC) بأنها مركبات أسمنتية مقواة بالألياف فائقة التوصيل، وتربط سلوك تصلب الشد في مركبات الأسمنت المقوى بالألياف بالميكانيكا الدقيقة بين الألياف والمصفوفة والوصلة البينية.
كما تشير ورقة بحثية لشركة PMC حول أداء متانة ألياف البولي فينيل كلورايد ECC إلى أن ألياف البولي فينيل كلورايد ECC تحظى باهتمام أكبر بسبب خصائص تصلب الشد والتشقق المتعدد، وتذكر أن تكلفة ألياف البولي فينيل كلورايد PVA يمكن أن تحد من انتشار استخدامها على نطاق واسع.
إذا كان هدفك هو الليونة العالية والتحكم المحكم في الشقوق من أجل المرونة، يمكن أن تكون ألياف PVA في أنظمة من نوع ECC الخيار الأفضل. يجب أن يتوقع الفريق ارتفاع تكلفة المواد وزيادة متطلبات التحكم في المزيج.
كيف تساعدك المعايير وأدلة التصميم على اختيار الألياف “الأفضل” دون تخمين
يمكن للمشتري تبسيط عملية اختيار الألياف عندما يربط المشتري الخيارات باللغة القياسية وبيانات الاختبار القياسية.
1) استخدام التقسيم الجزئي مقابل الكلي للألياف الاصطناعية
يعطي معيار ACI 544.3R تقسيم 0.3 مم للألياف الاصطناعية الدقيقة والاصطناعية الكبيرة.
يساعد هذا التقسيم لأنه يرتبط مباشرةً بالوظيفة، ويساعد الفريق على تجنب شراء ألياف صغيرة لوظيفة كبيرة.
2) استخدام لغة المتانة للألياف الاصطناعية
يتطلب معيار ASTM C1116 أدلة موثقة لمقاومة التلف في الرطوبة والقلويات في عجينة الأسمنت وفي التعرض للمواد المضافة، ويشير إلى أن البولي أوليفينات مثل البولي بروبلين قد ثبت أنها متينة في الخرسانة.
هذه النقطة مهمة عندما يحتاج ملف المشروع إلى خط امتثال نظيف.
3) استخدام اختبار القوة المتبقية للأداء الكلي
تحدد ASTM C1609 تقييم أداء الانثناء من منحنى انحراف الحمل.
يجب أن يطلب المشتري طريقة الاختبار والقيم المتبقية المبلغ عنها، ويجب على المشتري مطابقة تلك القيم مع دليل التصميم المستخدم.
4) استخدام معايير واضحة لنوع المنتج للألياف الفولاذية
تحدد ASTM A820 أنواع الألياف الفولاذية والمتطلبات الأساسية.
وهذا يمنح المشترين مفردات مشتركة للمشتريات.
5) استخدام الإعلانات المستندة إلى EN عندما يستخدم المشروع ممارسة EN
ينص دليل التصميم في سنغافورة على أن الألياف يجب أن تتوافق مع EN 14889-1 للألياف الفولاذية و EN 14889-2 للألياف البوليمرية، ويربط تصميم الخرسانة المسلحة بالألياف بفئات القوة المتبقية.
تنص الملاحظة الفنية التي تشرح EN 14889-2 أيضًا على أن الشركة المصنعة تعلن عن حجم الوحدة من الألياف التي تحقق قوة الانثناء المتبقية المذكورة في قيم CMOD في إطار اختبار EN.
لا تلغي هذه الأدوات الحكم الهندسي. هذه الأدوات تقلل من الارتباك وتجعل مقارنات البائعين عادلة.
خريطة “أفضل الألياف” العملية حسب التطبيق
يمكن للفريق استخدام هذه الخريطة كدليل قرار سريع.
ألواح على الأرض وأرضيات المستودعات
غالبًا ما يرغب الفريق في تقليل التشققات المبكرة وتحسين أداء الخدمة في ظل حركة المرور. وغالبًا ما تتناسب ألياف PP الدقيقة مع التحكم المبكر في التشققات المبكرة، وتناسب الألياف الكلية احتياجات الأداء بعد التشقق. يحدد ACI مجموعات الألياف الاصطناعية الدقيقة والكليّة، ويمكن أن تكون ألياف PP في أي من المجموعتين.
يمكن لفريق العمل اختيار ألياف البولي بروبيلين الكلية عندما تكون هناك مخاوف من التآكل وعندما تكون المناولة مهمة، ويمكن لفريق العمل اختيار ألياف الصلب عندما يحتاج التصميم إلى قوة وصلابة متبقية أعلى.
الأنفاق ومخاطر تشقق الأنفاق والحرائق
يستخدم فريق في كثير من الأحيان ألياف البولي بروبيلين البولي بروبيلين الدقيقة لمقاومة التشظي في الخرسانة عالية الأداء. وتؤيد ورقة مراجعة أن ألياف البولي بروبيلين البولي بروبيلين يمكن أن تقلل من مخاطر التشظي بسبب الحريق، وتشير ورقة تقنية إلى أن هذه الممارسة أصبحت شائعة في بناء الأنفاق.
الألواح المعمارية والمنتجات الرقيقة
وغالبًا ما يستخدم الفريق الألياف الزجاجية AR في الخرسانة الخرسانية المقاومة للقلويات. تم تصميم الألياف الزجاجية AR للخرسانة القلوية، ويدعم محتوى الزركونيا مقاومة القلويات.
التعرض البحري والصناعي وأعمال المتانة البحرية والصناعية
يمكن للفريق أن يأخذ في الاعتبار الألياف البازلتية عندما تكون المقاومة الكيميائية والمتانة مهمة، ويجب على الفريق أيضًا التخطيط لفحوصات قابلية التشغيل.
المرونة في مواجهة الزلازل والصدمات والتحكم المحكم في عرض الشقوق
يمكن للفريق أن يفكر في استخدام ألياف PVA في أنظمة من نوع ECC عندما تكون الليونة وسلوك التشقق المتعدد من أهم الأهداف، ويجب على الفريق التخطيط لتكلفة أعلى وتحكم أكثر إحكامًا في المزيج.
حيث تناسب Ecocretefiber™ عندما تريد الحصول على نتيجة “أفضل” يسهل بناؤها أيضًا
إيكوكريتي فايبر™ Ecocretefiber™ يركز على حلول ألياف البولي بروبيلين للخرسانة، وتتناسب منتجاتنا مع الإطار الجزئي والكلي الذي تستخدمه المواصفات بالفعل. ويعطي معيار ACI 544.3R التقسيم 0.3 مم وينص على أن ألياف البولي بروبلين يمكن أن تكون متناهية الصغر أو متناهية الصغر.
تشير ASTM C1116 إلى أن البولي أوليفينات مثل البولي بروبلين قد ثبت أنها متينة في الخرسانة، وهذا يدعم الثقة على المدى الطويل في استخدام ألياف البولي بروبلين.
تقدم المواصفة القياسية ASTM C1609 مسارًا قياسيًا للتحقق من أداء انثناء الألياف الكلية باستخدام منحنى انحراف الحمل.
شركة شاندونغ جيانبانغ للألياف الكيماوية المحدودة. يدعم المشترين بإمدادات مستقرة وهندسة ألياف متسقة ووثائق واضحة. يمكن للمشتري بعد ذلك مطابقة اختيار الألياف مع المهمة، ويمكن للمشتري بناء مواصفات قابلة للتكرار تعمل عبر عمليات الصب.
الخاتمة
لا توجد ألياف واحدة أفضل لجميع أنواع الخرسانة. فالألياف الأفضل تتطابق مع المشكلة والمواصفات وطريقة التنسيب. فغالبًا ما تكون الألياف الدقيقة هي الأفضل للتحكم في التشقق في مرحلة مبكرة من العمر، وغالبًا ما تكون الألياف الكلية هي الأفضل لقوة وصلابة ما بعد التشقق. ويحدد معيار ACI 544.3R تقسيمًا بسيطًا دقيقًا وكليًا عند 0.3 مم، وينص على أن ألياف البولي بروبلين يمكن أن تكون في أي من المجموعتين.
يمكن أن تكون الألياف الفولاذية هي الأفضل عندما تكون الأولوية للقوة المتبقية العالية جدًا، وتوفر ASTM A820 إطارًا قياسيًا لأنواع الألياف الفولاذية.
وغالبًا ما تكون ألياف البولي بروبلين هي الأفضل عندما تكون المتانة وانخفاض مخاطر التآكل وسهولة التعامل معها، وتشير ASTM C1116 إلى أن البولي أوليفينات مثل البولي بروبلين متينة في الخرسانة.
غالبًا ما تكون الألياف الزجاجية AR هي الأفضل في GFRC، ويدعم محتوى الزركونيا مقاومة القلويات.
يمكن أن تكون الألياف البازلتية وألياف PVA هي الأفضل في الحالات المتخصصة التي تقود فيها أهداف المتانة أو الليونة التصميم.
إذا كنت تريد خيارًا عمليًا من الألياف يناسب المواصفات الشائعة وسير العمل الحقيقي في موقع العمل، فإن Ecocretefiber™ من شركة شاندونغ جيانبانغ للألياف الكيميائية المحدودة يمكن أن تدعم احتياجاتك من ألياف البولي بروبيلين الدقيقة والكبيرة.
