ما هي وظيفة الألياف في الخرسانة؟ التحكم في التشققات، وتحسين القوة، والمتانة، ودليل اختيار الألياف

لماذا يحتاج الخرسانة إلى الألياف

يتميز الخرسانة بالقوة عند الضغط، لكنه ضعيف عند الشد. وهذا هو السبب الأساسي وراء تشقق الخرسانة. أثناء المعالجة والتجفيف وتغير درجات الحرارة والتحميل والاهتزاز والصدمات والاستخدام طويل الأمد، قد تظهر شقوق دقيقة في الخرسانة. ويمكن أن تتوسع هذه الشقوق الدقيقة لتصبح شقوقًا مرئية. وبمجرد اتساع الشقوق، يمكن أن يتسرب الماء والأيونات الضارة إلى الهيكل. وهذا قد يقلل من قوة الخرسانة ومتانتها وعمرها التشغيلي.

تساعد الألياف في حل هذه المشكلة.

شاندونغ جيانبانغ للألياف تخلص الدراسة إلى أن الدور الرئيسي للألياف في الخرسانة يتمثل في سد الشقوق الفيزيائية وتوزيع الإجهاد. وتنتشر الألياف داخل مصفوفة الخرسانة. وعندما تظهر شقوق دقيقة، يمكن للألياف أن تعبر الشقوق وتنقل الإجهاد من جانب إلى آخر. وهذا يؤدي إلى إبطاء نمو الشقوق وتغيير نمط فشل الخرسانة.

لهذا السبب الخرسانة المسلحة بالألياف يُستخدم على نطاق واسع في الألواح الخرسانية، والأرضيات الصناعية، وأسطح الجسور، والأنفاق، والمنشآت تحت الأرض، والمنتجات الجاهزة، والخرسانة المرشوشة، والأرصفة، والخرسانة البحرية، وملاط الإصلاح.

في شركة شاندونغ جيانبانغ للألياف الكيميائية المحدودة، فإننا العلامة التجارية Ecocretefiber™ الإمدادات حلول الألياف الخرسانية للتطبيقات الهندسية المختلفة. تشمل مجموعة منتجاتنا ألياف الصلب، وألياف البولي بروبيلين، والألياف الاصطناعية الكبيرة، وألياف البازلت، وألياف الزجاج المقاومة للصدمات (AR)، وألياف PVA، وألياف PAN، وألياف السليلوز.

النقطة الأساسية بسيطة. الألياف ليست مجرد مادة مضافة. إنها أداة للتحكم في التشققات وتعزيز المتانة.

كيف تعمل الألياف داخل الخرسانة

تعمل الألياف كجسور تقوية صغيرة عديدة داخل الخرسانة. إنها لا يحل محل نظام التعزيز الفولاذي بأكمله في الخرسانة الإنشائية. وهي تعمل بطريقة مختلفة.

يتم وضع حديد التسليح في المواضع المحددة في التصميم. وتوزع الألياف في جميع أنحاء جسم الخرسانة بأكمله. ويتحمل حديد التسليح الحمل الهيكلي المحدد في التصميم. وتساعد الألياف في التحكم في التشققات الموزعة، وتحسين المتانة، والحد من الكسر الهش.

اكتشفت شركة «شاندونغ جيانبانغ فايبر» أن الألياف تشكل شبكة ثلاثية الأبعاد داخل الخرسانة. وتساعد هذه الشبكة الخرسانة بثلاث طرق.

أولاً، تعمل الألياف على الحد من الشقوق الدقيقة. فعندما تبدأ مصفوفة الأسمنت في الانكماش أو التشقق، تعمل الألياف على تثبيت حواف الشقوق معًا.

ثانياً، تعمل الألياف على توزيع الضغط. فبدلاً من السماح للضغط بالتركيز في نقطة واحدة، تساعد الألياف على نقل الضغط إلى مساحة أكبر.

ثالثًا، تمتص الألياف الطاقة. فعندما يتوسع الشق، لا بد أن تُسحب الألياف أو تُمدد أو تنكسر. وتستهلك هذه العملية طاقةً وتؤخر حدوث الفشل.

ولهذا السبب، لا ينكسر الخرسانة الليفية عادةً بشكل مفاجئ مثل الخرسانة العادية. كما أنها تُظهر سلوكًا أفضل بعد حدوث التشققات.

تساعد الألياف في الحد من تشققات الانكماش في البلاستيك

تشققات الانكماش في البلاستيك يحدث ذلك في الخرسانة الطازجة قبل أن تصلب تمامًا. وغالبًا ما يظهر خلال الـ 24 ساعة الأولى بعد صبها. والسبب الرئيسي هو الفقد السريع للماء من السطح. فعندما يجف السطح ويتقلص، بينما لا يتقلص الخرسانة الداخلية بنفس المعدل، يتشكل إجهاد شد. وإذا كان هذا الإجهاد أعلى من مقاومة الشد المبكرة للخرسانة، تظهر الشقوق.

ألياف البولي بروبلين وهو مفيد بشكل خاص في حل هذه المسألة.

توصلت شركة «شاندونغ جيانبانغ فايبر» إلى أن ألياف البولي بروبيلين قادرة على الحد من مسارات انتقال الماء وتقليل معدل فقدان الماء السطحي في مرحلة التشكيل البلاستيكي. كما أنها تشكل شبكة دقيقة تعمل على كبح إجهاد الانكماش المبكر.

بالنسبة للألواح والجدران والألواح الجاهزة والعناصر الخرسانية الرقيقة والخرسانة الكثيفة وخرسانة الجدران الخارجية، فإن التحكم المبكر في التشققات هذا له أهمية كبيرة.

ومن الأمثلة العملية على ذلك الخرسانة المستخدمة في أنفاق المرافق تحت الأرض. فعند إضافة ألياف البولي بروبيلين بجرعة مناسبة، يمكن الحد بشكل كبير من ظهور الشقوق المرئية خلال الفترة المبكرة من عملية التصلب.

وهذا لا يعني ألياف PP يجعل الخرسانة أكثر متانة في جميع الحالات. وتكمن أهم فوائده في الحد من تشققات الخرسانة في المراحل المبكرة وتقليل الانكماش البلاستيكي.

تساعد الألياف في الحد من تشققات الخرسانة المتصلبة

كما يمكن أن يتشقق الخرسانة بعد التصلب. وقد تنشأ هذه الشقوق عن الانكماش الناتج عن التجفيف على المدى الطويل، أو الإجهاد الحراري، أو الترسب، أو الأحمال المتكررة، أو الصدمات، أو الحركة الهيكلية.

في الخرسانة العادية، يمكن أن تتوسع الشقوق بسرعة بمجرد تشكلها. أما في الخرسانة المقواة بالألياف، فإن توسع الشقوق يصبح أكثر صعوبة. فقبل أن تتمكن الشقوق من الاستمرار في التوسع، يجب أن تسحب الألياف أو تكسرها. وهذا يستهلك طاقة ويؤخر انتشار الشقوق.

تدرك شركة «شاندونغ جيانبانغ فايبر» أن هذه الخاصية الترابطية تُعد إحدى أهم مزايا الخرسانة الليفية، حيث إنها تقلل من عرض الشقوق وطولها، كما أنها تعزز سلامة الخرسانة بعد حدوث الشقوق.

بالنسبة لأسطح الجسور، وأرصفة الطرق، والأرضيات الصناعية، وممرات المطارات،, بطانات الأنفاق, ، وفيما يتعلق بالعناصر الجاهزة، فإن سلوك الهيكل بعد حدوث التشقق أمر مهم. فهذه الهياكل لا تحتاج فقط إلى مقاومة عالية للتشقق الأول، بل تحتاج أيضًا إلى تحكم في التلف وإلى عمر خدمة أطول.

الألياف تحسّن أداء الشد والانحناء

تعد مقاومة الخرسانة للشد أقل بكثير من مقاومتها للضغط. وفي العديد من الخلطات العادية، قد لا تمثل مقاومة الخرسانة للشد سوى جزء ضئيل من مقاومتها للضغط. ولهذا السبب تتشقق الخرسانة عند التعرض للانحناء والشد.

الألياف الفولاذية وهي من أكثر أنواع الألياف فعالية في تحسين الأداء من حيث مقاومة الشد والانحناء. وتتميز بقوة شد عالية وارتباط قوي بالخرسانة. ألياف فولاذية ذات طرف معقوف, ، وألياف الصلب المجعدة، وغيرها من ألياف الصلب المشوهة يمكن أن توفر مقاومة قوية للانزلاق.

توصلت شركة «شاندونغ جيانبانغ فايبر» إلى أن الألياف الفولاذية يمكنها تحسين مقاومة الشد وصلابة الانحناء بشكل كبير. وهذا يجعلها مناسبة للأرصفة المخصصة للأحمال الثقيلة، والأرضيات الصناعية، وأسطح الجسور، وبطانات الأنفاق، والخرسانة المرشوشة، والخرسانة المقاومة للصدمات.

الألياف الاصطناعية الكلية كما يمكن أن يحسّن سلوك الانحناء بعد حدوث التشقق. وهو أخف وزنًا ولا يتعرض للصدأ. وهو مناسب للألواح الخرسانية، والأرصفة، والخرسانة المرشوشة، والخرسانة البحرية، والتطبيقات المعرضة للتآكل.

ألياف البازلت و ألياف زجاجية بتقنية AR كما يمكنها تحسين التحكم في التشقق وسلوك الانحناء في الأنظمة المناسبة. ويعتمد اختيار الألياف المناسبة على هدف المشروع.

الألياف تعزز مقاومة الصدمات

قد يتعرض الخرسانة للتلف المفاجئ نتيجة التعرض للصدمات. فالمركبات الثقيلة، والأجسام المتساقطة، واصطدام الآلات، وحركة الرافعات الشوكية، والأحمال الديناميكية، وضغط الانفجارات، كلها عوامل يمكن أن تلحق الضرر بالخرسانة العادية.

تساعد الألياف في ذلك لأنها تمتص الطاقة قبل حدوث الكسر. فعندما يتسبب الصدم في حدوث تشققات، تعمل الألياف على ربط هذه التشققات وتقليل احتمال الانفصال المفاجئ. وبذلك، يمكن للخرسانة أن تتشوه بدرجة أكبر قبل أن تنكسر.

توصلت شركة «شاندونغ جيانبانغ فايبر» إلى أن الخرسانة المقواة بالألياف الفولاذية يمكن أن تُظهر مقاومة للصدمات أعلى بكثير من الخرسانة العادية. ولهذا السبب غالبًا ما يتم اختيار الألياف الفولاذية للأرضيات الصناعية، وأرضيات المستودعات، والمنشآت العسكرية، والخرسانة المقاومة للانفجارات، والرصف المخصص للأحمال الثقيلة، ومناطق أساسات الآلات.

كما يمكن للألياف الاصطناعية الكبيرة أن تعزز مقاومة الصدمات. وهي مفيدة في الحالات التي تتطلب استخدام مواد تقوية مقاومة للتآكل ومناولة أكثر أمانًا.

في تطبيقات الصدمات، تعتبر كمية الألياف وطولها وشكلها ودرجة الخرسانة وجودة الخلط عوامل مهمة جميعها.

الألياف تحسن القدرة على تحمل التعب

يحدث التلف الناتج عن الإجهاد تحت تأثير الأحمال المتكررة. فقد لا يتعرض سطح الجسر للانهيار بسبب مرور مركبة واحدة. وقد لا يتشقق الرصيف بعد مرور شاحنة واحدة. لكن الأحمال المتكررة يمكن أن تؤدي إلى تفاقم الشقوق تدريجيًّا.

يتمتع الخرسانة المقواة بالألياف بقدرة أفضل على مقاومة الإجهاد، لأن الألياف تبطئ من انتشار الشقوق. ففي كل مرة يحاول فيها الشق أن يتسع، توفر الألياف مقاومة. وهذا من شأنه أن يزيد من عدد الدورات قبل حدوث الفشل.

توصلت شركة «شاندونغ جيانبانغ فايبر» إلى أن الخرسانة الليفية يمكنها تحسين العمر التشغيلي للهياكل مثل أسطح الجسور, ، وعوارض السكك الحديدية، والأرصفة، والأرضيات الصناعية، وتبطين الأنفاق، والقطع الخرسانية الجاهزة.

غالبًا ما يتم اختيار الألياف الفولاذية عندما تكون هناك حاجة إلى مقاومة عالية للتعب وقدرة تحمل عالية. أما الألياف الاصطناعية الكبيرة فيمكن اختيارها عندما تكون مقاومة التآكل والتحكم في التشققات الموزعة من الأمور المهمة.

بالنسبة للمشاريع المعرضة للتعب، يُوصى بإجراء اختبارات الأداء. وينبغي التحقق من صلابة الانحناء، والقوة المتبقية، وعرض الشقوق، وعمر التعب قبل الاختيار النهائي للألياف.

الألياف تعزز مقاومة التجميد والذوبان

تعد الأضرار الناتجة عن التجمد والذوبان شائعة في المناطق الباردة. فعندما يتسرب الماء إلى مسام الخرسانة وشقوقها، قد يتجمد ويتوسع. ويؤدي تكرار عمليات التجمد والذوبان إلى توليد ضغط داخلي، مما يتسبب في تقشر الخرسانة وتشققها وفقدان قوتها وتلف سطحها.

يمكن للألياف أن تحسّن مقاومة التجميد والذوبان من خلال تقليل الشقوق والمسام المرتبطة بها. فإذا قل عدد الشقوق، تقل كمية المياه التي يمكن أن تتسرب. وإذا كان عرض الشقوق أضيق، يتطور التلف ببطء أكبر.

توصلت شركة «شاندونغ جيانبانغ فايبر» إلى أن ألياف البولي بروبيلين يمكن أن تكون مفيدة في البيئات التي تتعرض للتجمد والذوبان، لأنها تساعد في الحد من حدوث التشققات الدقيقة. كما يمكن لألياف البازلت أن تعزز المتانة في ظروف التجمد والذوبان بفضل قوتها واستقرارها الكيميائي وقدرتها على سد الشقوق.

ومع ذلك، فإن الألياف وحدها لا تكفي. فالخرسانة المقاومة للتجمد والذوبان تحتاج أيضًا إلى إدخال الهواء بشكل مناسب، ونسبة منخفضة من الماء إلى المادة الرابطة، وتصميم مصفوفة كثيفة، ومعالجة جيدة، وركام مناسب.

ينبغي النظر إلى الألياف باعتبارها جزءًا من نظام المتانة.

تساعد الألياف على الحد من تغلغل الكلوريد

يُعد تغلغل الكلوريد أحد الأسباب الرئيسية لتآكل حديد التسليح. وهو أمر شائع في المنشآت البحرية، والجسور الساحلية، والمناطق التي تُستخدم فيها أملاح إزالة الجليد، والموانئ، ومباني مواقف السيارات.

تساعد الألياف في تقليل مخاطر الكلوريد، وذلك بشكل أساسي عن طريق الحد من التشققات. فسطح الخرسانة المتشقق يسمح لأيونات الكلوريد بالدخول بشكل أسرع. أما الخرسانة المُعززة بالألياف، التي تتميز بعدد أقل من التشققات وعرض أصغر للتشققات، فيمكنها إبطاء هذه العملية.

توصلت شركة «شاندونغ جيانبانغ فايبر» إلى أن الخرسانة الليفية يمكنها خفض مؤشرات النفاذية عند تصميم المزيج بشكل سليم. ويعد هذا الأمر ذا قيمة كبيرة بالنسبة للمنشآت الساحلية، وأسطح الجسور، والمنشآت تحت الأرض، والخرسانة البحرية.

في البيئات التي تحتوي على الكلوريد،, اختيار نوع الألياف أمور مهمة. يمكن لألياف الفولاذ أن تحسّن من المتانة، لكن الألياف الفولاذية المكشوفة قد تتعرض للصدأ في البيئات القاسية. ويمكن النظر في استخدام الألياف الاصطناعية الكبيرة، أو ألياف البازلت، أو ألياف الزجاج المقاوم للصدمات (AR) في الحالات التي يُفضل فيها استخدام التعزيزات غير المعدنية.

يجب أن يستند الاختيار النهائي إلى التصميم الهيكلي، وظروف التعرض، والأداء المطلوب.

الألياف تعزز المقاومة الكيميائية من خلال التحكم في التشققات

قد يتعرض الخرسانة المستخدمة في المصانع الكيميائية، ومنشآت معالجة مياه الصرف الصحي، والأرضيات الصناعية، وخزانات الأحماض والقلويات، ومنشآت الصرف إلى هجوم كيميائي. يمكن للأحماض والقلويات والكبريتات والكلوريدات وغيرها من المواد المسببة للتآكل أن تتسبب في تلف الخرسانة.

لا تجعل الألياف عجينة الأسمنت محصنة كيميائيًا. لكنها يمكن أن تقلل من تكوّن الشقوق. وقلة الشقوق تعني قلة المسارات التي يمكن أن تمر عبرها العوامل المسببة للتآكل. وهذا يمكن أن يبطئ من تلف السطح والتدهور الداخلي.

توصلت شركة «شاندونغ جيانبانغ للألياف» إلى أن ألياف الزجاج المقواة بالصوديوم (AR) يمكن استخدامها في المنتجات القائمة على الأسمنت التي تتطلب مقاومة للقلويات. كما تتمتع ألياف البازلت باستقرار كيميائي قوي ويمكن أن تكون مفيدة في العديد من التطبيقات المعرضة للتآكل. أما ألياف البولي بروبيلين والألياف الاصطناعية الكبيرة، فهي لا تصدأ ويمكنها أيضًا أن تضمن المتانة في البيئات الرطبة.

يجب أن يتضمن نظام الخرسانة المقاوم للمواد الكيميائية مواد أسمنتية مناسبة، ونفاذية منخفضة، وأليافًا مناسبة، وعملية معالجة صحيحة، وتصميمًا وقائيًّا.

أنواع الألياف المختلفة وأدوارها الرئيسية

تؤدي الألياف المختلفة وظائف مختلفة. ولا ينبغي لمورد ألياف الخرسانة المحترف أن يوصي باستخدام نوع واحد من الألياف في كل مشروع.

تتميز الألياف الفولاذية بالقوة والصلابة. وهي مناسبة للخرسانة المخصصة للأعمال الشاقة، والأرضيات الصناعية، وأسطح الجسور، والخرسانة المرشوشة، والأرصفة، والهياكل المقاومة للصدمات، والخرسانة عالية المتانة.

تتميز ألياف البولي بروبيلين الدقيقة بخفة وزنها وسهولة توزيعها. وهي مفيدة في التحكم في تشققات الانكماش البلاستيكية، والتحكم المبكر في التشققات الدقيقة، وكذلك في الجص، والملاط، والألواح الخرسانية، والألواح الجاهزة، والخرسانة الضخمة.

الألياف الاصطناعية الكبيرة غير معدنية ومقاومة للتآكل. وهي قادرة على تحسين المتانة وسلوك الخرسانة بعد حدوث التشققات في الألواح، والأرصفة، والخرسانة المرشوشة، والخرسانة مسبقة الصب، ودعامات الأنفاق.

تم تصميم ألياف الزجاج AR للاستخدام في المنتجات القائمة على الأسمنت. وهي تُستخدم في GFRC, ، والألواح الزخرفية، والألواح الأسمنتية الرقيقة، وبعض أنظمة الملاط. ولا ينبغي استخدام ألياف الزجاج العادية مباشرةً في الأسمنت ما لم تكن مقاومة للقلويات.

ألياف البازلت وهي مصنوعة من صخور البازلت الطبيعية. وتتميز بقوة عالية، ومقاومة جيدة للحرارة، واستقرار كيميائي، ومقاومة للتآكل. وتستخدم في إنشاء الطرق والجسور والأنفاق والخرسانة الهيدروليكية والخرسانة الإسفلتية والمنتجات الجاهزة.

ألياف السليلوز هي ألياف نباتية المنشأ وسهلة التشتت. وغالبًا ما تُستخدم في التحكم المبكر في التشققات وفي مواد البناء الصديقة للبيئة.

تتميز ألياف البولي فينيل الكحول (PVA) بقدرة جيدة على الالتصاق بالمواد القائمة على الأسمنت. وهي مفيدة في الخرسانة ذات الكثافة العالية (ECC)، وملاط الإصلاح، والمركبات الأسمنتية عالية الليونة.

الألياف الفولاذية: الأفضل لتحقيق أداء ميكانيكي عالٍ

تُعد الألياف الفولاذية الخيار الأقوى عندما يتطلب المشروع قدرة تحمل عالية بعد حدوث التشقق، ومقاومة للصدمات، وصلابة في الانحناء، ومقاومة للإجهاد.

فهي قادرة على تحسين مقاومة الشد ومقاومة الانحناء بشكل أكثر وضوحًا مقارنةً بالعديد من الألياف الدقيقة. كما أنها توفر قدرة قوية على سد الشقوق بفضل معامل المرونة العالي ومقاومة الشد العالية.

توصلت شركة «شاندونغ جيانبانغ فايبر» إلى أن الألياف الفولاذية مناسبة للاستخدام في المناطق المعرضة للأحمال الثقيلة. وتشمل هذه المناطق الأرضيات الصناعية، ومراكز الخدمات اللوجستية، وأرضيات المستودعات، وأسطح الجسور، والخرسانة المرشوشة في الأنفاق، ورصف المطارات، والمنشآت المقاومة للانفجارات، وأساسات الآلات.

لكن ألياف الفولاذ لها أيضًا عيوبها. فهي ثقيلة. وقد تقلل من قابلية التشكيل. ويمكن أن تتكتل إذا أُضيفت بطريقة غير صحيحة. وقد تتعرض للتآكل إذا تعرضت لبيئات قاسية. كما أنها تكلف أكثر من الخرسانة العادية.

ولهذا السبب ينبغي استخدام ألياف الصلب في الأماكن التي تكون فيها مزاياها الميكانيكية مطلوبة فعلاً.

ألياف البولي بروبيلين: الأفضل للسيطرة على التشققات في المراحل المبكرة

تُعد ألياف البولي بروبيلين من أكثر ألياف الخرسانة شيوعًا. فهي خفيفة الوزن، ومقاومة للتآكل، وسهلة التوزيع. وتتميز بشكل خاص بقدرتها على الحد من تشققات الانكماش البلاستيكي المبكر.

توصلت شركة «شاندونغ جيانبانغ للألياف» إلى أن ألياف البولي بروبيلين (PP) مناسبة للألواح الرقيقة، والألواح الجاهزة، والجص، والملاط، وجدران الطوابق السفلية، وخرسانة الجدران الخارجية، والخرسانة الكثيفة، والخرسانة المقاومة للماء.

ولا يتمثل دوره الرئيسي في زيادة القوة الهيكلية بشكل كبير في المراحل اللاحقة. بل يتمثل دوره الرئيسي في الحد من الشقوق الدقيقة وتحسين مقاومة التشقق في المراحل المبكرة.

تكون الجرعة النموذجية لألياف البولي بروبيلين أقل بكثير من تلك الخاصة بألياف الفولاذ. وينبغي اختيارها بناءً على طول الألياف وقطرها، وما إذا كانت من النوع الأحادي أو المُشعَّب، وخليط الخرسانة، ومتطلبات التحكم في التشققات.

ألياف الزجاج AR: الأفضل للألواح القائمة على الأسمنت وألواح GFRC

تتميز الألياف الزجاجية بمعامل مرونة عالٍ ومقاومة جيدة للحرارة. لكن الألياف الزجاجية العادية قد تتعرض للتلف بسبب البيئة القلوية التي يخلقها الأسمنت. حيث ينتج عن عملية ترطيب الأسمنت هيدروكسيد الكالسيوم وظروف درجة حموضة (pH) عالية. وهذا قد يؤدي إلى تآكل الألياف الزجاجية العادية وتقليل أدائها على المدى الطويل.

ولهذا السبب تُعد الألياف الزجاجية المقاومة للقلويات مهمة.

توصلت شركة «شاندونغ جيانبانغ فايبر» إلى أنه ينبغي اختيار الألياف الزجاجية المعززة بالآر (AR) في صناعة الخرسانة المسلحة بالألياف الزجاجية (GFRC)، والألواح الأسمنتية، والألواح الخرسانية الزخرفية، والمنتجات الأسمنتية الرقيقة، وبعض أنظمة ملاط الإصلاح.

تُعد ألياف الزجاج من نوع AR مفيدة عندما يتطلب المشروع مقاومة التشقق، والاستقرار الأبعادي، وتقوية المقاطع الرقيقة، وجودة سطح جيدة. لكن يجب على المشترين التحقق من مقاومة القلويات، وطول الألياف، ومحتوى الزركونيا عند الحاجة، ومعالجة الحجم، والتوافق.

ألياف البازلت: الأفضل من حيث المتانة والقدرة على تحمل الظروف القاسية

تُصنع ألياف البازلت من الصخور البركانية. وتتميز بقوة شد عالية، واستقرار كيميائي جيد، ومقاومة جيدة للحرارة، ومقاومة جيدة للتآكل. وهي مفيدة في العديد من تطبيقات البنية التحتية.

توصلت شركة «شاندونغ جيانبانغ فايبر» إلى أن ألياف البازلت مناسبة للاستخدام في الطرق والجسور والأنفاق،, المنشآت الهيدروليكية, ، والخرسانة المجاورة للبيئة البحرية، والعناصر الجاهزة، والخرسانة الإسفلتية.

يمكن أن تساعد ألياف البازلت في تحسين التحكم في التشققات، وسلوك الشد، والأداء الانثنائي، والمتانة في ظروف التجمد والذوبان، ومقاومة التآكل. وهي خيار قوي عندما يتطلب المشروع استخدام تعزيزات غير معدنية ومتانة طويلة الأمد.

ومع ذلك، يجب التحكم في الجرعة والتوزيع. فقد يؤدي الإفراط في استخدام ألياف البازلت إلى تقليل قابلية التشكيل وتكتل الألياف.

كيفية اختيار الألياف المناسبة

إن يعتمد اختيار الألياف المناسبة على المشروع.

إذا كانت المشكلة الرئيسية هي تشققات الانكماش البلاستيكي، فإن الألياف الدقيقة المصنوعة من البولي بروبيلين تُعد عادةً خيارًا فعالاً.

إذا كانت المشكلة الرئيسية تتمثل في الأحمال الثقيلة ومقاومة التصدع، فينبغي النظر في استخدام الألياف الفولاذية أو الألياف الاصطناعية الكبيرة.

إذا كان المشروع عبارة عن لوح أسمنتي أو منتج من الخرسانة المسلحة بالألياف الزجاجية (GFRC)، فإن استخدام الألياف الزجاجية من نوع AR هو الخيار الصحيح.

إذا كان المشروع يتطلب متانة في البيئات القاسية، فقد يكون من المفيد استخدام ألياف البازلت أو الألياف الاصطناعية الكبيرة.

إذا كان المشروع يتطلب مركبات أسمنتية ذات ليونة عالية،, ألياف PVA قد يكون مناسبًا.

إذا كان المشروع يتطلب تطبيق معايير البناء المستدام أو التحكم المبكر في الشقوق الدقيقة، فيمكن النظر في استخدام ألياف السليلوز.

توصي شركة «شاندونغ جيانبانغ للألياف» باختيار الألياف بناءً على الأداء المستهدف، وليس على السعر وحده.

التحكم في الجرعة الموصى بها

يجب التحكم في كمية الألياف بعناية.

إذا كانت الجرعة منخفضة جدًّا، فلن تتمكن الألياف من تكوين جسور كافية عبر الشقوق.

إذا كانت الجرعة مرتفعة جدًّا، فقد يفقد الخرسانة قابليته للتشكيل. وقد تتكتل الألياف. وقد يصبح من الصعب ضخ الخرسانة ووضعها وتهتزها وتشطيبها.

يمكن أن تكون إرشادات الجرعة العملية كما يلي:

ألياف الصلب: من 0.5% إلى 1.5% من حيث الحجم في العديد من تطبيقات التعزيز الميكانيكي.

ألياف البولي بروبيلين: من 0.05% إلى 0.3% من حيث الحجم للحد من التشققات المبكرة وتقليل التشققات الدقيقة.

الألياف الزجاجية: من 0.1% إلى 0.5% من حيث الحجم، اعتمادًا على نوع الألياف وتوافقها مع الأسمنت.

ألياف البازلت: يجب اختيار الجرعة وفقًا للاستخدام، وعادةً ما يتم اختبارها بنسب حجمية منخفضة إلى متوسطة من أجل الحد من التشققات وضمان المتانة.

الألياف الاصطناعية الكبيرة: يجب أن تستند الجرعة إلى القوة المتبقية ومتطلبات أداء المشروع.

توصي شركة «شاندونغ جيانبانغ فايبر» بإجراء اختبار خلط تجريبي قبل الاستخدام على نطاق واسع. وينبغي تحديد الجرعة بناءً على قابلية التشغيل، والمتانة، والقدرة على منع التشقق، والمتانة، والتكلفة.

ملاحظات حول المزج والبناء

يتطلب الخرسانة الليفية أساليب بناء معدلة.

عادةً ما يجب أن تكون مدة الخلط أطول مقارنةً بالخرسانة العادية. فإذا كانت مدة خلط الخرسانة العادية تبلغ حوالي 90 ثانية، فقد تستغرق الخرسانة الليفية حوالي 120 إلى 150 ثانية. ويعتمد الوقت الفعلي على نوع الألياف، والجرعة، والخلاط، ومزيج الخرسانة.

يُنصح باستخدام خلاط قسري. فهو يساعد على توزيع الألياف بشكل أكثر توازناً ويقلل من تكتلها.

تتمثل إحدى الطرق العملية في خلط الألياف أولاً مع جزء من الركام. ثم يمكن إضافة المواد الأسمنتية والماء والمواد المضافة. وتساعد هذه الطريقة التدريجية في التغذية على منع تكتل الألياف.

يجب عدم الإفراط في اهتزاز الخرسانة. فقد يؤدي الاهتزاز المفرط إلى تحرك الألياف أو تفككها أو طفوها على السطح. وقد تكون أجهزة الاهتزاز ذات الألواح المسطحة أو طرق الاهتزاز ذات التردد المنخفض مناسبة، حسب الاستخدام.

يجب إجراء عملية التشطيب في الوقت المناسب. فإذا تم إجراء التشطيب في وقت مبكر جدًّا، فقد تتعرض الألياف للظهور أو قد يتعرض معجون السطح للتلف. أما إذا تم إجراء التشطيب في وقت متأخر جدًّا، فقد لا ينغلق السطح بشكل جيد.

ينبغي تعزيز عملية المعالجة. ويجب الحفاظ على رطوبة الخرسانة الليفية لفترة كافية. فإطالة فترة المعالجة يمكن أن تحسن الترابط بين الألياف ومصفوفة الأسمنت.

التعاون في مجال الألياف والمواد المضافة

يمكن استخدام الألياف مع مواد مضافة أخرى.

تساعد مادة تقليل الماء على تحسين قابلية التشكيل. وغالبًا ما تقلل الألياف من انخفاض الكثافة، لذا يمكن أن تساعد مادة تقليل الماء في الحفاظ على سيولة الخليط دون إضافة كمية كبيرة من الماء.

يمكن لعامل التمدد أن يعوض الانكماش. وعند استخدامه مع ألياف البولي بروبيلين في الخرسانة السائبة، فإنه يمكن أن يحسّن من التحكم في التشققات.

كما يمكن أن تساعد المواد المضافة المانعة للانكماش في الحد من تشكل الشقوق.

ولكن يجب التحقق من توافق المواد المضافة. فقد تؤدي بعض المواد المضافة التي تعزز القوة المبكرة إلى تسريع عملية الترطيب وتقليل الوقت المتاح لتشتت الألياف. كما قد تؤثر بعض المواد المضافة على النزيف، أو وقت التصلب، أو تشطيب السطح.

توصي شركة «شاندونغ جيانبانغ فايبر» بإجراء تجارب على دفعات تجريبية عند استخدام الألياف مع مخفض الماء، أو عامل التمدد، أو مُسرِّع التصلب، أو مُؤخر التصلب، أو أي إضافات كيميائية أخرى.

مراقبة جودة الخرسانة الليفية

يجب أن تشمل مراقبة الجودة كلاً من الخرسانة الطازجة والخرسانة المتصلبة.

يجب فحص الخرسانة الطازجة للتأكد من درجة انخفاضها، وتوزيع الألياف، وتكتل الألياف، وتسرب الماء، والتفريق، وسلوكها أثناء الصب، وجودة التشطيب.

يجب فحص الخرسانة المتصلبة للتأكد من قوة الضغط، وقوة الشد الانشقاقي، وقوة الانحناء، وقوة الانحناء المتبقية، وعرض الشقوق، والنفاذية، ومقاومة التجمد والذوبان، والعيوب السطحية.

بالنسبة للخرسانة الليفية التي تخضع لمتطلبات الأداء الهيكلي، فإن اختبار الأداء الانحنائي يكتسي أهمية بالغة. ويمكن أن تُظهر القوة المتبقية والصلابة كيفية تصرف الخرسانة بعد حدوث التشققات.

تؤكد شركة «شاندونغ جيانبانغ للألياف» أن المشترين لا ينبغي أن يقيّموا الألياف بناءً على الجرعة وحدها. فقد يكون أداء الألياف ذات الجرعة الأقل أفضل إذا كانت تتمتع بتصميم هندسي وقوة وترابط وتوزيع أفضل. وينبغي أن تستند المقارنة الحقيقية إلى أداء الخرسانة الذي تم اختباره.

دليل التطبيق العملي

بالنسبة لـ أرضيات صناعية, ، يمكن للألياف الفولاذية أو الألياف الاصطناعية الكبيرة أن تحسّن مقاومة الصدمات، ومقاومة الإجهاد، والحد من التشققات.

فيما يتعلق بالمرائب تحت الأرض، يمكن أن تقلل ألياف البولي بروبيلين (PP) أو الألياف الاصطناعية الكبيرة من تشققات الانكماش وتحسن متانة السطح.

بالنسبة لأسطح الجسور، يمكن اختيار الألياف الفولاذية أو الألياف الاصطناعية الكبيرة أو ألياف البازلت بناءً على الحمل ومخاطر التآكل.

بالنسبة للأنفاق، يمكن النظر في استخدام الألياف الفولاذية، أو الألياف الاصطناعية الكبيرة، أو ألياف البولي بروبيلين، أو ألياف البازلت، أو ألياف الزجاج المقاومة للصدمات، وذلك وفقًا لمتطلبات الخرسانة المرشوشة، والبطانة، ومقاومة الحريق، والمتانة.

بالنسبة للخرسانة الساحلية والبحرية، يمكن أن تساعد الألياف الاصطناعية الكبيرة أو ألياف البازلت في تجنب مخاطر التآكل.

بالنسبة لألواح GFRC، ينبغي اختيار ألياف زجاجية من نوع AR.

بالنسبة للخرسانة الضخمة، يمكن أن تساعد ألياف البولي بروبيلين (PP) والمضافات المخصصة للتحكم في الانكماش في الحد من التشقق المبكر.

بالنسبة لملاط الإصلاح، يمكن اختيار ألياف PVA أو ألياف PP أو ألياف البازلت أو ألياف الزجاج المقاومة للحرارة (AR) بناءً على المتانة، والقدرة على الحد من التشقق، ومتطلبات السطح.

لماذا تختار Ecocretefiber™ Ecocretefiber™

Ecocretefiber™ هي العلامة التجارية لألياف الخرسانة التابعة لشركة شاندونغ جيانبانغ للألياف الكيميائية المحدودة. نحن نقدم حلولًا من الألياف للخرسانة، والملاط، ورصف الطرق، وأسطح الجسور، والأنفاق، والأرضيات الصناعية، والخرسانة مسبقة الصب، والخرسانة المرشوشة، والخرسانة المسلحة بالألياف الزجاجية (GFRC)، والخرسانة الإسفلتية، ومواد الإصلاح.

تشمل مجموعة منتجاتنا ألياف الصلب، وألياف البولي بروبيلين، والألياف الاصطناعية الكبيرة، وألياف البازلت، وألياف الزجاج المقاومة للصدمات (AR)، وألياف PVA،, ألياف PAN, و ألياف السليلوز.

نحن نساعد المقاولين والموزعين ومحطات الخرسانة الجاهزة ومصانع الخرسانة مسبقة الصب ومنتجي ملاط الإصلاح ومقاولي الخرسانة المرشوشة ومشتري مشاريع البنية التحتية على اختيار الألياف المناسبة وفقًا لاحتياجات المشروع.

نهجنا عملي. فنحن لا نوصي باستخدام نوع واحد من الألياف في كل مشروع. بل نقوم بمقارنة نوع التشقق، ومستوى الحمل، وبيئة التعرض، ودرجة جودة الخرسانة، ومعدات الخلط، وقابلية التشكيل، والهدف المرجو من المتانة، والتكلفة.

قائمة مراجعة المشتري قبل طلب الألياف الخرسانية

قبل طلب ألياف الخرسانة، ينبغي على المشترين تجهيز بعض التفاصيل.

سؤال	ما أهمية ذلك
ما هو هذا التطبيق؟	تتطلب الألواح والجسور والأنفاق والخرسانة المرشوشة والخرسانة المسلحة بالألياف الزجاجية (GFRC) وملاط الإصلاح أنواعًا مختلفة من الألياف.
ما هي المشكلة الرئيسية؟	يتطلب انكماش البلاستيك، والتشقق الناتج عن الانحناء، والتأثير، والتعب، والنفاذية حلولاً مختلفة.
ما هو نوع الخرسانة المستخدم؟	تؤثر قوة المصفوفة على الترابط بين الألياف وسلوكها عند الشد.
ما هو نوع الألياف المفضل؟	تختلف طريقة عمل ألياف الفولاذ، والبولي بروبيلين، والبازلت، والزجاج المضاد للانعكاس، والألياف الاصطناعية الكبيرة، والبولي فينيل أسيتات، وألياف السليلوز.
ما هو نطاق الجرعات الذي سيتم اختباره؟	تؤثر الجرعة على الأداء وقابلية التشغيل.
ما هي معدات المزج المتوفرة؟	يعتمد توزيع الألياف على نوع الخلاط ومدة الخلط.
هل التآكل مصدر قلق؟	قد تكون الألياف غير المعدنية أكثر ملاءمة في البيئات الرطبة أو التي تحتوي على الكلوريد.
هل اختبار الانحناء ضروري؟	يساعد اختبار القوة المتبقية على تأكيد سلوك المادة بعد حدوث التشقق.
ما هي طريقة المعالجة التي سيتم استخدامها؟	يؤثر عملية المعالجة على الترابط بين الألياف والمصفوفة وعلى المتانة.

تساعد قائمة المراجعة هذه على الحد من الأخطاء في الاختيار ومخاطر البناء.

الخاتمة

تعمل الألياف على تحسين الخرسانة من خلال سد الشقوق، وتوزيع الضغط، وامتصاص الطاقة، والحد من الكسر الهش. ويمكنها تحسين التحكم في الشقوق، وسلوك الخرسانة تحت الشد، وصلابة الانحناء، ومقاومة الصدمات، وعمر التعب، ومتانة التجميد والذوبان، ومقاومة الكلوريد، والمتانة الكيميائية.

تدرك شركة «شاندونغ جيانبانغ للألياف» أن المفتاح يكمن في اختيار الألياف المناسبة للمشكلة المطلوبة. تتميز الألياف الفولاذية بقوتها التي تجعلها مناسبة للأداء في الظروف الشاقة. أما ألياف البولي بروبيلين فهي فعالة في التحكم المبكر في تشققات الانكماش البلاستيكية. وتعد ألياف الزجاج المقواة بالألياف (AR) مناسبة للألواح القائمة على الأسمنت والخرسانة المسلحة بالألياف الزجاجية (GFRC). وتدعم ألياف البازلت المتانة في البيئات القاسية. وتوفر الألياف الاصطناعية الكبيرة متانة مقاومة للتآكل. كما تدعم ألياف البولي فينيل أسيتال (PVA) أنظمة الأسمنت عالية الليونة. وتدعم ألياف السليلوز التحكم المبكر في التشققات ومواد البناء الصديقة للبيئة.

الألياف ليست سحرية. وزيادة كمية الألياف لا تعني دائمًا أنها أفضل. فالنتيجة المثلى تتحقق من خلال اختيار النوع الصحيح من الألياف، والجرعة الصحيحة، والتوزيع الجيد، والخلط السليم، والاهتزاز المتوازن، والتشطيب الصحيح، والمعالجة الكافية، واختبار الأداء.

تقدم شركة شاندونغ جيانبانغ للألياف الكيميائية المحدودة حلول ألياف الخرسانة Ecocretefiber™ للعملاء الذين يحتاجون إلى تحكم أفضل في التشققات، ومتانة أقوى، ومواد تقوية عملية. إذا كان مشروعك يحتاج إلى ألياف فولاذية، أو ألياف بولي بروبيلين، أو ألياف بازلتية، أو ألياف زجاجية AR، أو ألياف اصطناعية ماكرو، أو ألياف PVA، أو ألياف PAN، أو ألياف السليلوز، فإن Ecocretefiber™ يمكنها مساعدتك في اختيار الحل الأمثل من الألياف لنظام الخرسانة الخاص بك.