قضبان بوليمر مقواة بالألياف الزجاجية
مقدمة مفصلة
تُعدّ المواد المركبة المقواة بالألياف (FRP) ذات أهمية بالغة في تطبيقات الهندسة المدنية، لا سيما في معالجة مشاكل المتانة الهيكلية، وفي بعض ظروف التشغيل الخاصة، نظرًا لخصائصها المميزة من حيث خفة الوزن، والقوة العالية، والتباين الاتجاهي. وبالنظر إلى مستوى تكنولوجيا التطبيق الحالية وظروف السوق، يرى خبراء الصناعة أن استخدامها محدود. وقد أظهرت هذه المواد أداءً ممتازًا في مجالات مثل قطع الخرسانة في هياكل الأنفاق، ومنحدرات الطرق السريعة عالية السرعة، ودعم الأنفاق، ومقاومة التآكل الكيميائي، وغيرها، ما جعلها تحظى بقبول متزايد من قبل شركات الإنشاء.
مواصفات المنتج
تتراوح الأقطار الاسمية من 10 مم إلى 36 مم. أما الأقطار الاسمية الموصى بها لقضبان GFRP فهي 20 مم، 22 مم، 25 مم، 28 مم، و32 مم.
| مشروع | قضبان GFRP | قضيب حقن مجوف (القطر الخارجي/القطر الداخلي) | |||||||
| الأداء/النموذج | BHZ18 | BHZ20 | BHZ22 | BHZ25 | BHZ28 | BHZ32 | BH25 | BH28 | BH32 |
| القطر | 18 | 20 | 22 | 25 | 28 | 32 | 25/12 | 25/12 | 32/15 |
| لا تقل المؤشرات الفنية التالية عن | |||||||||
| قوة شد جسم القضيب (كيلو نيوتن) | 140 | 157 | 200 | 270 | 307 | 401 | 200 | 251 | 313 |
| قوة الشد (ميجا باسكال) | 550 | 550 | 550 | 550 | 500 | 500 | 550 | 500 | 500 |
| قوة القص (ميجا باسكال) | 110 | 110 | |||||||
| معامل المرونة (جيجا باسكال) | 40 | 20 | |||||||
| الإجهاد النهائي للشد (%) | 1.2 | 1.2 | |||||||
| قوة شد الصامولة (كيلو نيوتن) | 70 | 75 | 80 | 90 | 100 | 100 | 70 | 100 | 100 |
| قدرة تحمل المنصات (كيلو نيوتن) | 70 | 75 | 80 | 90 | 100 | 100 | 90 | 100 | 100 |
ملاحظات: يجب أن تتوافق المتطلبات الأخرى مع أحكام معيار الصناعة JG/T406-2013 "البلاستيك المقوى بالألياف الزجاجية للهندسة المدنية"
تكنولوجيا التطبيقات
1. الهندسة الجيوتقنية باستخدام تقنية دعم التثبيت بالألياف الزجاجية المقواة بالبوليمر
تتضمن مشاريع الأنفاق والمنحدرات ومترو الأنفاق استخدام التثبيت الجيوتقني، والذي غالبًا ما يستخدم فيه الفولاذ عالي المقاومة للشد كقضبان تثبيت. تتميز قضبان GFRP بمقاومتها الجيدة للتآكل في الظروف الجيولوجية القاسية على المدى الطويل، فهي بديل مثالي لقضبان التثبيت الفولاذية، إذ لا تحتاج إلى معالجة ضد التآكل، كما أنها تتميز بمقاومة عالية للشد، وخفة الوزن، وسهولة التصنيع والنقل والتركيب. في الوقت الحالي، يتزايد استخدام قضبان GFRP كقضبان تثبيت في المشاريع الجيوتقنية.
2. تقنية المراقبة الذكية لقضبان GFRP ذاتية الاستقراء
تتميز مستشعرات الألياف الشبكية بالعديد من المزايا الفريدة مقارنةً بمستشعرات القوة التقليدية، مثل بساطة تصميم رأس الاستشعار، وصغر الحجم، وخفة الوزن، ودقة القياس، ومقاومة التداخل الكهرومغناطيسي، والحساسية العالية، وإمكانية تغيير الشكل، وإمكانية دمجها في قضبان GFRP أثناء عملية الإنتاج. يُعدّ قضيب LU-VE GFRP الذكي مزيجًا من قضبان LU-VE GFRP ومستشعرات الألياف الشبكية، ويتميز بمتانة عالية، ومعدل بقاء ممتاز أثناء الاستخدام، وخصائص نقل إجهاد حساسة، مما يجعله مناسبًا للهندسة المدنية وغيرها من المجالات، بالإضافة إلى أعمال البناء والخدمة في الظروف البيئية القاسية.
3. تقنية تسليح الخرسانة القابلة للقطع باستخدام الدرع
لمنع تسرب المياه أو التربة بفعل ضغط الماء الناتج عن الإزالة الاصطناعية لحديد التسليح في الخرسانة داخل هيكل نفق المترو، يضطر العمال، خارج الجدار العازل، إلى ردم التربة الكثيفة أو حتى الخرسانة العادية. لا شك أن هذه العملية تزيد من الجهد المبذول وتطيل مدة حفر النفق. يكمن الحل في استخدام أقفاص من قضبان البوليمر المقوى بالألياف الزجاجية (GFRP) بدلاً من الأقفاص الفولاذية، والتي يمكن استخدامها في الهيكل الخرساني لنهاية نفق المترو. لا تقتصر مزايا هذه الأقفاص على قدرتها على تحمل الأوزان المطلوبة فحسب، بل تتميز أيضاً بإمكانية قطعها بواسطة آلات الحفر النفقية (TBMs) أثناء مرورها داخل النفق، مما يقلل بشكل كبير من حاجة العمال للدخول والخروج المتكرر من فتحات العمل، وبالتالي تسريع وتيرة الإنشاء وتعزيز السلامة.
4. تقنية تطبيق قضبان GFRP على مسارات ETC
توجد مسارات ETC الحالية في فقدان معلومات المرور، وحتى في حالات الخصم المتكرر، وتداخل الطرق المجاورة، والتحميل المتكرر لمعلومات المعاملات وفشل المعاملات، وما إلى ذلك، ويمكن أن يؤدي استخدام قضبان GFRP غير المغناطيسية وغير الموصلة بدلاً من الفولاذ في الرصف إلى إبطاء هذه الظاهرة.
5. رصف خرساني مقوى مستمر بقضبان من الألياف الزجاجية المقواة بالبلاستيك
يتميز الرصف الخرساني المقوى باستمرار (CRCP) بمزايا هامة أخرى، منها القيادة المريحة، والقدرة العالية على التحمل، والمتانة، وسهولة الصيانة. ويتم استخدام قضبان تقوية من الألياف الزجاجية (GFRP) بدلاً من الفولاذ في هيكل الرصف هذا، وذلك للتغلب على عيوب سهولة تآكل الفولاذ، وللحفاظ على مزايا الرصف الخرساني المقوى باستمرار، وتقليل الإجهاد داخل هيكل الرصف.
6. تقنية تطبيق الخرسانة المقاومة للحديد الزهر باستخدام قضبان GFRP في فصلي الخريف والشتاء
نظراً لشيوع ظاهرة تكوّن الجليد على الطرق في فصل الشتاء، يُعدّ استخدام الملح لإذابة الجليد من أكثر الطرق فعالية واقتصادية، وتُعتبر أيونات الكلوريد السبب الرئيسي لتآكل حديد التسليح في رصف الخرسانة المسلحة. ويمكن استخدام قضبان GFRP المقاومة للتآكل بدلاً من الفولاذ لزيادة عمر الرصف.
7. تقنية تقوية الخرسانة البحرية بقضبان GFRP
يُعدّ تآكل حديد التسليح بفعل الكلوريدات العاملَ الأساسي الذي يؤثر على متانة هياكل الخرسانة المسلحة في المشاريع البحرية. وتتعرض هياكل الجسور والألواح ذات الامتدادات الكبيرة، والتي تُستخدم غالبًا في محطات الموانئ، لعزوم انحناء وقوى قص هائلة في امتداد الجسر الطولي وعند الدعامة، نظرًا لوزنها الذاتي والحمل الكبير الذي تتحمله، مما يؤدي إلى ظهور تشققات. وبفعل مياه البحر، قد تتآكل قضبان التسليح الموضعية هذه في فترة وجيزة جدًا، مما يُقلل من قدرة تحمل الهيكل ككل، ويؤثر على الاستخدام الطبيعي للرصيف، بل وقد يتسبب في وقوع حوادث تتعلق بالسلامة.
نطاق التطبيق: جدار بحري، هيكل مبنى على الواجهة البحرية، بركة تربية الأحياء المائية، شعاب مرجانية اصطناعية، هيكل كاسر الأمواج، رصيف عائم
إلخ.
8. تطبيقات خاصة أخرى لقضبان GFRP
(1) تطبيق خاص مضاد للتداخل الكهرومغناطيسي
يمكن استخدام قضبان GFRP كمادة تقوية للخرسانة بدلاً من قضبان الصلب أو النحاس، وذلك في المطارات والمنشآت العسكرية، مثل أجهزة التشويش الراداري، ومرافق اختبار المعدات العسكرية الحساسة، والجدران الخرسانية، ومعدات التصوير بالرنين المغناطيسي في وحدات الرعاية الصحية، ومراصد الجيومغناطيسية، ومباني الاندماج النووي، وأبراج قيادة المطارات، وما إلى ذلك.
(2) موصلات ألواح الجدران المركبة
تتكون لوحة الجدار العازل مسبقة الصب من لوحين جانبيين من الخرسانة وطبقة عازلة في المنتصف. يعتمد هذا الهيكل على موصلات OP-SW300 المصنوعة من مادة مركبة مقواة بالألياف الزجاجية (GFRP) والمُقدمة حديثًا، والتي تربط اللوحين الجانبيين معًا عبر لوحة العزل الحراري، مما يجعل جدار العزل الحراري يقضي تمامًا على الجسور الحرارية في البناء. لا يقتصر هذا المنتج على الاستفادة من خاصية عدم التوصيل الحراري لأوتار LU-VE GFRP فحسب، بل يُعزز أيضًا التأثير التجميعي للجدار المركب.







