دليل شامل عن الإنترلوك: أنواعه، طرق تصنيعه، أنماط التركيب، وأهم المميزات والعيوب

GRC composition, production and quality

ما هي الخرسانة المسلحة بالألياف الزجاجية (GRC)؟

الخرسانة المسلحة بالألياف الزجاجية Glass Fiber Reinforced Concrete – GRC أو (GFRC ) هي مادة إنشائية مركبة تعتمد على الأسمنت كمكون أساسي، معززة بألياف زجاجية مقاومة للشروخ والقلويات. تتميز هذه المادة بكونها تجمع بين قوة ومتانة الخرسانة التقليدية وخفة الوزن، مما يجعلها خيارًا مثاليًا في العديد من التطبيقات المعمارية والإنشائية.

تم تطوير GRC في السبعينيات كمادة مبتكرة، حيث تم دمج الألياف الزجاجية داخل خليط من الأسمنت والرمل، مما عزز من قوة الشد مقارنة بالخرسانة العادية. كما يمكن تحسين خصائصها الميكانيكية، وخاصة مقاومة الشد، من خلال إضافة البوليمرات إلى الخليط، مما يزيد من مرونة ومتانة المادة بشكل عام.

تاريخ وتطور الخرسانة المسلحة بالألياف الزجاجية (GRC).

تأسست رابطة الأسمنت المقوى بالألياف الزجاجية (Glass Fibre Reinforced Cement Association) رسميًا عام 1975، وساهمت في تطوير هذه المادة استنادًا إلى أبحاث (Building Research Establishment) ونظرًا لأن قوة المواد المركبة تعتمد بشكل أساسي على نقاء وقوة الألياف، فقد قامت شركة (Pilkington) بتطوير زجاج مقاوم للقلويات، حيث إن البيئة القلوية للأسمنت يمكن أن تتسبب في ظهور عيوب سطحية في الزجاج العادي، مما يجعله أكثر عرضة للكسر.

مكونات الخرسانة المسلحة بالألياف الزجاجية (GRC Components).

تتكون الخرسانة المسلحة بالألياف الزجاجية (GRC) من مجموعة من المكونات الأساسية، بالإضافة إلى بعض الإضافات التي تعزز من أدائها وخصائصها الفيزيائية.

أولًا: المكونات الأساسية (Main Components).

• الأسمنت البورتلاندي (OPC): يستخدم الأسمنت البورتلاندي الأسود أو الأبيض كعامل رابط أساسي يدمج الخليط معا، تمامًا كما هو الحال في الخرسانة التقليدية.

• الركام الدقيق (Fine Aggregates): يتكون عادة من رمل السيليكا الناعم (Silka)، والذي يساهم في ملء الفراغات بين جزيئات الأسمنت، مما يعزز من قوة ومتانة المنتج النهائي، إلى جانب تحسين ملمسه.

• الماء (Water): عنصر أساسي في عملية الإماهة للأسمنت، حيث يساعد على تحقيق تماسك الخليط، ويسهل عملية الصب أو الرش داخل القوالب المخصصة.

ثانيًا: العنصر المميز في تكوين المادة – الألياف الزجاجية (Glass Fibers, GF).

تُعد الألياف الزجاجية المقاومة للقلويات (AR Fiber) العنصر الأكثر تميزًا في GRC، حيث تم تطويرها خصيصًا لمقاومة التأثيرات القلوية للأسمنت، مما يزيد من متانة الخرسانة. تحتوي هذه الألياف على نسبة تصل إلى 17% من مادة الزيركونيا (Zirconia)، التي توفر مقاومة عالية للحرارة والتآكل.

أنواع الألياف الزجاجية المستخدمه فى إنتاج الخرسانه المسلحة (Types of AR Glass Fibers).

يتم إنتاج الألياف الزجاجية المقاومة للقلويات (Alkali-Resistant Glass Fibers - AR Fibers) بثلاثة أشكال مختلفة، وهي:

• الألياف المقطعة (Chopped Bundled Fibers): تأتي على شكل حزم تحتوي كل منها على ما يقرب من 200 شعيرة، بقطر يصل إلى 18 ميكرون، أي بإجمالي 3.6 ملم لقطر الحزمة الواحدة.
• الألياف المستمرة غير المقطعة (Roving Fibers): تتوفر إما على شكل حزم مجمعة أو شرائط مسطحة ملفوفة على بكرات.
• الألياف المنسوجة (Scrim Fibers): تأتي في صورة شبكات من الألياف الزجاجية، وتستخدم لتعزيز قوة ومتانة المنتجات المصنعة من GRC.

ثالثًا: الإضافات (Admixtures).

البوليمرات (Polymers): تعمل على تحسين خصائص GRC من حيث المتانة، مقاومة التآكل، مقاومة التشقق، والعزل الحراري، كما تُعد مادة مستدامة قابلة لإعادة التدوير.

• الملدنات (Plasticizers): تساعد في تحسين قابلية التشغيل (Workability) وتسهيل عملية الصب، خاصةً عند تقليل كمية المياه في الخليط.
• أصباغ التلوين (Pigments): هى المتحكم الرئيسى في لون GRC وإضفاء لمسات جمالية مختلفة، حيث يُفضل استخدام الأسمنت الأبيض عند إضافة الألوان لتحقيق تأثيرات جمالية متنوعة.
• الأديبوند (Addibond): يُستخدم لزيادة الترابط بين جزيئات المادة، مما يمنعها من التفتت أو الانفصال أثناء الاستخدام.
• كلوريد الكالسيوم (Calcium Chloride): يُضاف لتسريع زمن الشك والتصلد، حيث يساعد على جفاف القالب في أقل من 24 ساعة. ومع ذلك، يُفضل عدم استخدامه بكثرة، نظرًا لتأثيره على توازن الخليط .

" يُستخدم كلوريد الكالسيوم في إذابة الجليد على الطرق في البلدان الباردة نظرًا لقدرته العالية على امتصاص الماء".

"يمكن التحكم في نسب الخلط للحصول على خليط عالي المرونة ومقاوم للعديد من التأثيرات، مما يجعله مناسبًا لمجموعة واسعة من التطبيقات في مجال البناء والإنشاءات، حيث يتميز بمقاومته لمجموعة متنوعة من العوامل البيئية."

نسب الخلط اللازمه لعمليه إنتاج الحرسانه المسلحه بالألياف الزجاجية.

نسب الخلط لإنتاج مزيج تصنيع ألواح إنشائية خفيفة الوزن بسماكة تتراوح بين 10-12 ملم، مما يجعلها مثالية للاستخدام في التطبيقات الهيكلية المختلفة، هي كالتالي:

1. رمل السيليكا الناعم (Silka). يكون بحجم جسيمات يتراوح (بين 10 ميكرون -1 ملم).
2. نسبة الركام (رمل السيليكا الناعم) إلى الأسمنت البورتلاندى OPC تبدأ من 25 % فأكثر.
3. تتراوح نسبة الألياف الزجاجية في GRC بين (3-6) % من الوزن الكلى للخليط .
4.  بينما يتراوح طول الألياف بين 12-38 ملم.

طرق إنتاج الخرسانة المسلحة بالألياف الزجاجية (GRC Production Methods).

تُنتج الخرسانة المسلحة بالألياف الزجاجية (GRC) باستخدام طرق عدة ، حيث تتميز كل طريقة بخصائص مختلفة ويتم إستخدامهم وفقًا لمتطلبات المشروع ونوع المنتج المطلوب.

الضغط في القوالب (Pressing into a Mould).

تعتبر هذه الطريقة من أقدم الطرق وأكثرها استخدامًا في إنتاج GRC. إليك خطواتها الأساسية:

1. يتم تنظيف القالب وتجهيزه، وقد يتطلب ذلك وضع مواد مانعة للالتصاق لضمان سهولة إخراج المنتج بعد تصلبه.
2. يتم خلط مكونات الخرسانة (الأسمنت، الرمل، الماء، والإضافات الأخرى) في خلاط ميكانيكي. بعد ذلك، تضاف الألياف الزجاجية إلى الخليط ويستمر الخلط حتى يتم توزيع الألياف بشكل متجانس.
3. يتم وضع خليط الخرسانة والألياف الزجاجية في القالب المجهز.
4. يتم ضغط الخليط في القالب باستخدام مكبس أو أداة ضغط أخرى. يساعد الضغط على توزيع الألياف بشكل أفضل وإزالة أي فقاعات هوائية.
5. يترك المنتج في القالب حتى يتصلب. قد يتطلب ذلك بعض الوقت حسب نوع الأسمنت المستخدم وظروف المعالجة.
6. بعد تصلب الخرسانة، يتم إخراج المنتج من القالب.

طريقة الرش اليدوي (Hand Spray Technique).

وهي التقنيه الشائعه وشعبيه الإستخدام خاصه للشركات الصغيره لقله تكلفه التصنيع .

تتم عن طريق رش الخليط (ألياف زجاجية AR المقطعة والمونه الأسمنته في وقت واحد) بمسدس خاص Spry gun.
توزيع الألياف بكفاءة في جميع أنحاء الخليط.
الضغط على الخليط بروله يدويه فى جميع الإتجاهات لضغط المحتوى وزياده كثافه المنتج.
يتم إستخدام ألياف زجاجية بنسبه 5% تقريبا من الوزن الكلى .

الخلطة الجاهزة بالرش (Sprayed Premix).يتم خلط المونه الأسمنتيه والألياف الزجاجيه مسبقًا قبل الرش.

• يتم تطبيق الخلطة الجاهزة بالألياف الزجاجية باستخدام مسدس خاص.
• إنخفاض محتوى ألياف الزجاج المقطوعة (3% الوزن)، وأطوال الألياف الأقصر، واتجاه الألياف متعدد الأبعاد يجعلها أضعف نسبيا من طريقه الرش اليدوى التقليدى.
• ولكن تضمن هذه التقنية توزيعًا موحدًا للألياف في جميع أنحاء الخليط، مما ينتج عنه مواد تتمتع بمتانة أعلى .
الخلطة الجاهزة بالرش هي الطريقة المفضلة للعديد من العناصر المعمارية الصغيرة.

الخلطة الجاهزة للصب (Cast Premix).

ما يميز تلك الطريقه هى سرعة الخلاط الثنائيه مما يجعل الحصول على مزيج متجانس أمرا سهلا.

• يتم خلط الألياف الزجاجية في المونه الأسمنتيه قبل صبها مباشرة على القالب.
• في البداية، يتم خلط الرمل والأسمنت جافين قبل إضافة الماء/المواد المضافة والبوليمر (إذا تم استخدامه).
• يتم خلط مكونات المونه الأسمنتيه وبدء عمليه الخلط بإستخدام خلاط ثنائى السرعه ، ونبدأ أولا بسرعه خلط عاليه لمده (1-2 دقيقه) للوصول إلى منتج ​​ناعم وكريمي.
• ثم يتم تبديل الخلاط إلى سرعة أبطأ مع إضافة الألياف الزجاجية على شكل خيوط مقطوعه لمده (1 دقيقه)
• بمجرد أن يصبح الخليط جاهزًا، يتم صبه أو ضخه مباشرة على القوالب وضغطه بإستخدام الإهتزازعلى طاولة إهتزازية أو من خلال إضافات خاصة متضمنة في الخليط (Self-Compacted).
• يُترك المنتج في القالب ويُغطى بمشمع البولي إيثيلين لمنع فقدان الرطوبة حتى اليوم التالي عندما يتم إخراج المنتج من القالب لاحقًا.
• بعد إخراج المنتج من القالب، تستمر المنتجات لمدة 7 أيام تقريبًا في المعالجة تحت صفائح البولي إيثيلين، مع الحفاظ على الظروف الرطبة.

"تُفضل هذه العملية لتصنيع المنتجات القياسية نظرًا لسهولة التشغيل الآلي التي توفرها. يمكن استخدام القوالب المعقدة، مع ضمان نتائج متسقة على الرغم من انخفاض الخصائص الميكانيكية قليلاً".

الرش الآلي أو النصف آلي (Automatic or Semi-Automatic Spray Process).

• يتم تثبيت مسدس الرش على مسار ترددي مع مرور القوالب أسفله على ناقل.
• يمكن أن يتم الضغط يدويًا أو عبر نظام تجفيف.
• هذه الأنظمة مثالية لإنتاج المنتجات المسطحة.

الإعتبارات الأخرى التي تؤثر على جودة منتجات الخرسانه ذات الألياف GRC (Quality Control Factors).

بالإضافة إلى طريقة التصنيع هناك أيضًا إعتبارات أخرى كأساليب لتصنيع عناصر GRC ليصبح المنتج عالي الجودة:

1. إستخدام القوالب الجديده والقويه حيث يجب أن تكون قوالب GRC مصنوعة من مواد متينة وذات سطح أملس لتسهيل إزالة العناصربعد الصب.
2. انتاج المقاطع المطوية (Folded Sections) كأحد الحلول لتحسين صلابه الألواح اثناء تصميم هيكل العناصر المستخدمه.
3. جوده الخلط ميكانيكيا مع إستخدام النسب المحدده لمكونات الخلط .
4. التوزيع الجيد للألياف الزجاجيه تعطى متانه أكثر وتحمل الأحمال العاليه .
5. قوه ضغط مسدس الرش سواء يدويا أو ميكانيكيا مع الضغط اليدوى يزيد من كثافه الخليط
6. المعالجه الجيده لعناصر GRC فى ظروف الرطوبة ودرجة الحرارة المضبوطة لتحقيق أقصى قوة ومتانة.
7. الإهتمام باللمسات النهائية كالطلاء أو التلوين لتحقيق المظهر المطلوب.
8. تصنيع وتركيب عناصر GRC من قبل عمالة ماهرة ومتخصصه وذات خبرة وذلك لضمان الجودة والأمان.

اختبارات الخلطة الخرسانية المسلحة بالألياف الزجاجية (GRC Testing Methods).

تُستخدم اختبارات خلطه الخرسانة المسلحة بالالياف الزجاجية (GRC) لتقييم خصائصها الميكانيكية والجودة الإجمالية، وتشمل بعض الاختبارات الشائعة ما يلي:

1. اختبار الضغط المحوري Compressive strength : يقيس قدرة الخرسانة على مقاومة الضغط المحوري
2. إختبار الانحناء (ASTM C947): flexural strength: يقيس قدرة الخرسانة على مقاومة الانحناء عن طريق تعريض العينه إلى ضغط في المنتصف مع تحميل العينه على نقتطى إرتكاز.
3. يمكن عمل لاختبار قوه الشد لتحديد قدرة الخرسانة على مقاومة الشد.
4. الكثافة وامتصاص الماء والمسامية (ASTM C948): تقيس طريقة الاختبار القياسية هذه الكثافة الحجمية الجافة والرطبة وامتصاص الماء والمسامية الظاهرية للمقاطع الرقيقة للخرسانة المسلحة بالالياف الزجاجية.
5. محتوى الالياف الزجاجية (ASTM C1229): تساعد في تحديد كمية تعزيز الالياف الزجاجية في المواد المركبة. يعتبر محتوى الالياف عاملاً مهمًا يؤثر على الأداء الميكانيكي للخرسانة المسلحة بالالياف الزجاجية.
6. التقادم المعجل بالماء الساخن (ASTM C1560): تقييم مقاومة المادة للتدهور في ظل ظروف درجات حرارة ورطوبة مرتفعة هذه الطريقة تظهر متانة المواد المركبة الأسمنتية (بما في ذلك الخرسانة المسلحة بالالياف الزجاجية) عن طريق تعريضها للماء الساخن لفترة طويلة.
7. اختبار مقاومة التآكل: يقيس قدرة الخرسانة على مقاومة التآكل الكيميائي أو الميكانيكي.
8. إختبار مقاومة الحريق: يقيس قدرة الخرسانة على مقاومة الحريق.

ختاما

تعتمد اختبارات خلطه ال GRC المحددة المستخدمة على متطلبات التصميم والإستخدام المقصود للخرسانة.

تعديل المقال