مقالات هندسية

أستخدام الالياف في الخرسانة

مقدمة

تعددت الحلول والهدف واحد إلا وهو الحفاظ على البيئة بطريقة عقلانية يتم فيها الاستفادة من كل ما هو مضر بها، نظرا للتطور التكنولوجي الذي نحن يصدده اليوم.و تعد بقايا النجارة سواء كانت من الخشب ،الفولاذ أو الزجاج ،من المواد التي تسبب تلوث في المحيط في حال تلفها. فلم ترتئي الدراسات الخاصة بالهندسة الشعوب لمواد طبيعية كالتبن وسعف النخيل وألياف جوز الهند مع الطين كمواد رابطة ومقاومة للتشققات ،تم الاستفادة من بقايا النجارة كمواد رابطة ومقاومة للتشققات.سوف نتطرق اليوم في بحثنا هذا إلى إحدى هذه المواد إلا وهي بقايا نجارة الزجاج في تسليح الخرسانة
لخ_ر_س_ا_ن_ة _ال_ل_ي_ف_ي_ة - ٣ وهى الخرسانة المصنوعة من الأسمنت والركام والمحتوية على ألياف غير مستمرة وموزعة توزيعاً عشوائياً في جميع الاتجاهات خلال الكتلة الخرسانية وتنقسم الألياف إلى قسمين رئيسيين من حيث النوع: - ألياف الصلب وهى قطع من الصلب بطول ٣ إلى ٨سم وقطر من ٠٫5 إلى ٠٫٨ مم آما .(١4-) بالشكل (٣ -) والألياف الصناعية مثل ألياف البولى بروبلين والبوليستر والبوليثيلين والأآريلك وتأخذ نفس شكل ألياف الصلب ولكنها مصنعة من مواد صناعية.( ١4) ألياف صلب غير مستقيمة الأطراف. - شكل (٣ ) والألياف لها القدرة على تحسين مقاومة الخرسانة في القص والشد والانحناء والصدم والانكماش. آما أنها تعمل على تقليل اتساع الشروخ وإعادة توزيعها آما يتضح ذلك من الرسم ١5)، ولكن الألياف لا تؤثر بدرجة آبيرة على مقاومة الضغط. وأهم وظيفة - الكروآى بشكل (٣ ١6) يوضح منحنى - للألياف أنها تزيد من قيمة معاير المتانة للمادة زيادة آبيرة جداً. شكل (٣ في الخرسانة الليفية. Toughness الحمل والتشكل للخرسانة الليفية ومدى زيادة المتانة Dangerous وبالتالى فهي تحول ميكانيكية الكسر في الخرسانة من آسر قصف مفاجئ وخطر( ١7) يوضح - شكل (٣).Ductile Failure إلى آسر غير قصف وتدريجي Sudden Failure مقارنة بين آمرتين متشابهتين من الخرسانة المسلحة (بدون آانات) أحدهما بدون ألياف والأخرى تحتوى على ألياف. ويتضح التأثير الكبير والفعال للألياف في مقاومة قوى القص وتستخدم الخرسانة الليفية على نطاق واسع في الطرق.Toughness وزيادة معاير المتانة والمطارات والمنشآت العسكرية وقواعد الماآينات. آما تستخدم في الأسقف القشرية ومناطق حزمة من ألياف الصلب ٠,5 إلى ٠,٨ مم ٣٠ إلى ٨٠ مم 4٠ الاتصال بين الكمرة والعمود في الإطارات. وتستخدم الألياف أيضاً في المواسير الخرسانية والوحدات سابقة الصب وفي العناصر الخرسانية المعرضة لقوى القص والصدم. وبالرغم من أن الألياف تزيد من مقاومة قوى الشد في الانحناء إلا أن هذه الزيادة غير جديرة بالاعتبار وبالتالى فإنه ليس من الحكمة أن تستخدم الألياف آبديل آلى أو استعواضى لأسياخ صلب التسليح.

نبذة تاريخية
من المعروف أن قدماء المصريين أول من عرفوا الزجاج وأمكنهم صهره ولكنهم لم يستعملوه كمادة مضافة لمواد البناء ،و لكنهم كانوا أول من فكر بإضافة قش القمح (التبن) إلى الطين لمعالجة التشققات الناتجة عن انكماش الطوب وهي نفس الفكرة التي بني عليها تصنيع الخرسانة المسلحة بالألياف الزجاجية بعد ان استبدل الطين بالاسمنت والرمل والتبن (كمادة رابطة) بالألياف الزجاجية بدا استخدامها في الاتحاد السوفياتي خلال الفترة (1950_1960) ثم بدأت الدراسات الأكاديمية الأولى للمعالجة والتطور عام 1961 ومعا الوقت بدأت أبحاث إنتاج الألياف الزجاجية في الولايات المتحدة عام1971 وتم إنتاجها عام 1979بإضافة مادة مغلفة لها لإعطائها حماية أكبر من التآكل في إطار تطوير صناعة الخرسانة تم إنتاج الخرسانة المسلحة بالألياف الزجاجية في القرن 20 لتكون البديل عن مواد الاكساء الكلاسيكية والطبيعية كالحجر والرخام وغيره وليساهم بشكل عام في الإنشاء العصري اقتصاديا وتقنيا وجماليا في جميع أنحاء العالم و هي في تطور منذ أكثر من 30 عاما

تعريف الخرسانة المسلحة بالألياف الزجاجية
تعرف الخرسانة المسلحة بالألياف الزجاجية باسمها المختصر. وتعني:GFRC،GRC
Glassfiber Reinfroced Concrete* 
و تتكون في صورتها المبسطة من الاسمنت والرمل وبنسبة اسمنت عالية مضافا إليها الألياف الزجاجية المقاومة بشكل خصلات يتراوح طولها ما بين (12_50)مم

الخصائص الميكانيكية ل(GRC)
التركيب : الاسمنت+رمل ناعم + ألياف زجاجية+ + إضافات كيميائية
مواصفات السطح: أملس
اللون: رمادي فاتح
الكثافة للألواح 1550 كجم / م3 – 1650 كجم/ م3
نفاذية الماء لا يسمح بنفاذ الماء
إجهاد الانحناء (الشد) للألواح 22 نيوتن / مم2 – الاتجاه العمودي على اتجاه الألياف
11 نيوتن /مم2 – الاتجاه الموازي لاتجاه الألياف
إجهاد القص : 11 نيوتن / مم2 الاتجاه العمودي على سطح اللوح
العزل الحراري: التوصيل الحراري للفيبر 0.9-5.1وات / م درجه مئوية
معامل المرونة: 7-11 نيوتن / مم2
مقاومة الحريق: لا يشتعل
مراقبة الجودة: تم المصادقة عليه من قبل هيئة خاصة للجودة والنوعية
بالإضافة إلى
_درجة نفاذيتها للماء 0.1%
_مقاومة للأملاح والأحماض
– مقاومة للاحتكاك والكسر
– رديئة التوصيل للكهرباء
– ضعيفة التوصيل الحراري
– تتحمل إجهاد ضغط يصل إلى 50 نيوتن / مم2
– مقاوم للأشعة فوق البنفسجية.

مميزات الخرسانة المسلحة بالألياف الزجاجية
_ تعتبر إحدى المواد الأكثر طواعية المتوفرة للمهندسين والمعماريين
_هي عملية لإعادة الإنتاج والترميم وذات جمالية عالية صديقة للبيئة
_ تخفف الحمولات على الأبنية بعوامل أمان كبيرة كالهياكل الضخمة والأساسات
_يمكن تلوينها بالصباغات والدهانات
_الاكساء بواسطتها يمكن أن يحل محل الخرسانة مسبقة الصنع عندما تكون هناك مشكلة في الوزن والشكل
_يمكن تشكيل منتجاتها بمقاطع رقيقة بسمك(6_12)مم ليكون وزنها اقل بكثير من وزن منتجات الخرسانة مسبقة الصنع المماثلة بالحجم
_سهلة التصنيع والقولبة لإنتاج الأشكال والتفاصيل الدقيقة كما تعطي اللمس المطلوب للسطوح النهائية بأفضل نوعية
بالإضافة إلى:
_مقاومتها للتآكل والظروف الجوية الخارجية من حرارة ورطوبة وخاصة الأجواء البحرية
_عازلة للحرارة والصوت وتتسم بمقاومة عالية للحريق وتسرب المياه
_عمرها الزمني لا يقل عن 4 أضعاف العمر الزمني للخرسانة المسلحة وذلك من خلال مواصفاتها الفيزيائية والكيميائية العالية
_غير قابلة لتكاثر الحشرات ونمو الفطريات والمكروبات
_تتحمل إجهاد كسر يصل إلى 3 أضعاف الخرسانة المسلحة نتيجة للتوزيع المنتظم للتسليح الداخلي للألياف الزجاجية في مختلف الاتجاهات
_مقاومة شديدة للصلابة والاحتكاك

طرق تصنيعها
طريقة الرش
يتم خلط الاسمنت والرمل والماء والإضافات باستخدام خلاط مروحي ثم ينقل الخليط إلى المضخة التي تضخها إلى الخرطوم وبعد ذلك إلى مسدس الرش الذي يعمل بالهواء المضغوط ويتم الرش بالمسدس على القوالب المجهزة والمدهونة مسبقا.
طريقة الخلط المسبق مع الصب على الهزاز
يتم خلط العجينة باستخدام خلاطه دوارة ذات 4اذرع منحنية ثم يتم الصب في قوالب على طاولة هزازة لتفريغ الهواء وتتخلخل العجينة إلى جميع أجزاء القالب وإعطاء العنصر المنجز سطح أملس نظيف خالي من الفقاعات الهوائية
المواد الأساسية
تكون الألياف الزجاجية المستخدمة في صنع ألواحGRC بالخصائص التالية
معامل المرونة ≥ 70جيجا نيوتن/ م2
الكثافة النوعية =3.5غ/سم3
الاسمنت المستعمل في صناعة الألواح هو الاسمنت البورتلاندي العادي يكون الرمل المستعمل في صناعة الألواح من الرمل المغسول والمجفف.




التركيب الكيميائي
السليكا%96
رطوبة%2
الأملاح القابلة للذوبان%1
الفاقد للاشتعال%0.5
مقاس الحبيبات
1.2 مم بحد أقصى للألواح المنتجة بالرش
2.4 مم بحد أقصى للألواح المنتجة بالصب

استخدامات GRC
_ تكسيه واجهات المباني
_الكورنيشات
_الأعمدة والتيجان
_تغطية الأسقف
_جدران المباني
_وحدات معمارية وزخرفيه مختلفة
_الشرف
_القباب
_التماثيل
_النفورات
_أحواض الزهور
_جدران عزل الضوضاء

المدنية إلا أن تستفيد منها، واستنادا على تجارب قديمة من بينها استخدام بعض 

خاتمة
إن هذا التقدم العلمي المذهل في عالم البناء الذي عمل على إنتاج مباني عصرية بأحدث مبتكرات العلم الحديث في تكنولوجيا البناء للمباني السابقة التجهيز باستخدام الألياف الزجاجية تجمع بين جمال الشكل المعماري وخفة الوزن وسرعة الإنشاء بالإضافة إلى العزل الحراري الجيد مع المتانة والعمر الافتراضي للمباني التقليدية كان بودنا التعمق أكثر في هذا الموضوع لكن استحال الحصول عليه في المراجع إلا أن هذا لم يمنعنا من اطلاعكم على هذا النوع الجديد من الخرسانة المسلحة ولكم مواصلة البحث أن كان لديكم الفضول