تقوية العوارض الخرسانية باستخدام البوليمر المقوى بالالياف

ماذا يعني تقوية العوارض الخرسانية باستخدام البوليمر المقوى بالألياف؟

يتم استخدام قضبان البوليمر المقوى بالألياف المثبتة بالقرب من السطح لتقوية شعاع الخرسانة المسلحة. وهناك العديد من العوامل التي قد تقلل من سعة التحميل القصوى للهياكل الخرسانية مثل تآكل الفولاذ في بيئة عدوانية، وأخطاء في حساب التصميم، وتصميم المزيج السيئ. كما أن هدم وإعادة بناء الهياكل المتدهورة أمر غير اقتصادي.

لذلك، من المهم للغاية تقوية وتحسين قدرة الذروة أو استعادة قوة الهياكل المتدهورة. وهناك العديد من الطرق والتقنيات التي تم استخدامها لتحسين عناصر الخرسانة المسلحة مثل الألواح الملتصقة خارجيًا والتي تم فيها استخدام الألواح الفولاذية ثم طبقات البوليمر المقوى بالألياف.

تقنية البوليمر المقوى بالألياف المركّبة بالقرب من السطح هي إحدى الطرق العديدة المستخدمة لتحسين عناصر الخرسانة المسلحة.

إجراءات تقنية البوليمر المقوى بالألياف المثبتة على السطح القريب:

1. قطع الأخاديد على غطاء العارضة على طول جانب التوتر.

2. استخدم الفرشاة والهواء المضغوط لإزالة الحطام في الأخاديد.

3. يتم إدخال الإيبوكسي الماضي أو الإسمنت الجصي في نسبة ثلثين من الأخدود كمادة رابطة.

4. يتم دفع شريط البوليمر المقوى بالألياف في مواد الموثق حتى يتم تطويقه بواسطة عامل الربط.

5. أخيرًا، يتم ملء الجزء المتبقي من الأخدود بمعجون الإيبوكسي.

في هذه العملية، يجب منع التعزيزات الفولاذية من القطع وإلا سيفقد العنصر كل السعة. لذلك، يجب أن لا يقل غطاء عنصر الخرسانة المسلحة عن 20 مم حتى يتم تقويته بهذه الطريقة.

خصائص قضبان البوليمر المقوى بالألياف:

هناك ثلاثة أنواع من قضبان البوليمر المقوى بالألياف وهي قضبان الكربون والأراميد والزجاج المقوى بالألياف. إنّ قوة الشد لقضبان البوليمر المقوى بالألياف هي أكثر من حديد التسليح وتفتقر إلى نقطة الخضوع وهوتمييز واضح لقضبان البوليمر المقوى بالألياف.

قضبان البوليمر المقوى بالألياف مقاومة للتآكل وهي ميزة كبيرة على الفولاذ. ونظرًا لقوة الشد العالية، يمكن لقضبان البوليمر المقوى بالألياف مقاومة الأحمال الأكبر.

مزايا تقنية البوليمرات المقواة بالألياف المركبة:

• يمكن التعامل مع هذه الطريقة بسهولة في الميدان بسبب وزن قضبان البوليمر المقوى بالألياف.

• ليس عرضة للتآكل في بيئة معادية.

• قضبان البوليمر المقوى بالألياف محمية من التأثير الميكانيكي الضار لأن القضبان مغطاة بالخرسانة وعامل الربط.

• بعد اكتمال التقوية، لم يتغير المظهر الهيكلي للعناصر تقريبًا.

عيوب تقنية البوليمر المقوى بالألياف:

• لا توجد رموز معتمدة لاستخدامها كدليل.

• قضبان البوليمر المقوى بالألياف غالية الثمن مقارنة بالفولاذ.

• تتمتع قضبان البوليمر المقوى بالألياف بقوة عرضية منخفضة ويمكن أن تتلف بسبب الحريق أو التخريب.

تصميم تقنية البوليمرات المقواة بالألياف:

لا يوجد رمز محدد لاستخدامه في التصميم وهذا هو سبب تطوير عدد من النماذج لتقدير القدرة النهائية للعناصر المعززة وتوقع فشلها. ومن الأهمية بمكان إجراء التفتيش وجمع البيانات حول الحزم التالفة مثل:

• نسبة التعزيز الرئيسية، إذا تم تعزيز العنصر أكثر من اللازم، فلن يكون التعزيز فعالًا كثيرًا لأنه عند زيادة الحمل المطبّق، يمكن أن تفشل الحزمة في الضغط وهو أمر غير مقبول وفقًا لرمز معهد الخرسانة الأمريكي. كما يمكن الحصول على نسبة التعزيز من حسابات التصميم السابقة.

• يجب معرفة سماكة الغطاء الخرساني من أجل التحقق من جدوى استخدام هذه التقنية. بحيث يمكن الحصول على غطاء خرساني من حساب التصميم إذا كان ذلك متاحًا وإلّا يمكن تحديده عن طريق اختبار محدد موقع حديد التسليح (مقياس الغطاء) أو عن طريق كسر جزء صغير من الغطاء للوصول إلى التعزيز الرئيسي.

العوامل المؤثرة في تصميم خرسانة البوليمر المقوى بالألياف:

هناك عدة عوامل تؤثر على تصميم خرسانة البوليمر المقوى بالألياف، وهم:

• التباعد بين الأخاديد.

• سماكة الخرسانة بين قضبان البوليمر المقوى بالألياف والفولاذ.

• قوة ضغط الخرسانة.

• الصلابة المحورية لقضبان البوليمر المقواة بالألياف.

• قضبان البوليمر المقوى بالألياف لمحيط الأخدود.

• نسبة البوليمر المقوى بالألياف إلى حديد التسليح.

• تأثير المسافة بين حافة التسليح والأخاديد.

• أنواع الفشل في عوارض الخرسانة المسلحة المقواة.

أنواع الفشل في عوارض الخرسانة المسلحة المقواة:

هناك نوعان رئيسيان من الفشل في العوارض الخرسانية، وهما:

1. تمزق قضبان البوليمر المقوى بالألياف متبوعًا بتكسير الخرسانة: يحدث هذا النوع من الفشل عندما تكون الرابطة بين الخرسانة و البوليمر المقوى بالألياف قوية.

2. فشل سابق لأوانه: يحدث هذا النوع من الفشل عند فقد الرابطة بين قضبان البوليمر المقوى بالألياف والخرسانة ويمكن أن يكون بأشكال وآليات مختلفة مثل تقسيم الغطاء الخرساني، والفشل في الواجهة بين الخرسانة والإيبوكسي وفشل الواجهة بين القضبان و الإيبوكسي.