سترات وأطواق تقوية الأعمدة الخرسانية

ما هي سترات وأطواق تقوية الأعمدة الخرسانية؟

الأطواق أو الغلاف هو العملية التي يتم بموجبها استعادة جزء من عضو هيكلي موجود إلى أبعاده الأصلية أو زيادة حجمه عن طريق تغليف باستخدام مواد مناسبة. يمكن بناء قفص حديد التسليح أو غلاف مادة مركّبة حول الجزء التالف حيث يتم وضع الخرسانة المرشوشة أو الخرسانة المصبوبة في المكان. الياقات هي سترات تحيط فقط بجزء من عمود أو رصيف.

تستخدم هذه عادةً لتوفير دعم متزايد للبلاطة أو العارضة الموجودة في الجزء العلوي من العمود. يتكون شكل الغلاف من خشب أو معدن مموج أو خرسانة سابقة الصب أو مطاط أو ألياف زجاجية أو قماش خاص، وقد تكون دائمة في بعض الحالات. يجب تزويد النموذج بفواصل لضمان إزالة متساوية بينه وبين العضو الحالي. يتم استخدام المواد، مثل الخرسانة التقليدية والملاط وملاط الإيبوكسي والجِبص والملاط والخرسانة المعدّلة من اللاتكس، كمواد تغليف.

بالنسبة للغطاء، يتم ملء الفراغ بين النموذج والعضو الحالي باستخدام الضخ أو الخرسانة المجمعة مُسبقًا. يستخدم الغلاف بشكل خاص لإصلاح الأعمدة والأرصفة والقواعد الخرسانية المتدهورة ويمكن استخدامه بسهولة في التطبيقات تحت الماء. هذه الطريقة قابلة للتطبيق لحماية أقسام الخرسانة والحديد والأخشاب من المزيد من التدهور ولتعزيزها. يُفضل استخدام الأشكال الدائمة حيث تكون الحماية من العوامل الجوية والتآكل والتلوث الكيميائي مطلوبة.

يوفر الطوق قدرة قص متزايدة للبلاطة، ويقلّل من الطول الفعال للعمود. تعتبر الأطواق المعمارية أفضل من الغلاف ولكنها تؤدي نفس الوظيفة الهيكلية. قبل وضع السترات أو الأطواق، يجب إزالة جميع الخرسانة المتدهورة وإصلاح الشقوق وتنظيف التسليح الحالي وإعداد الأسطح. يعمل تحضير السطح على تحسين ارتباط المواد الموضوعة حديثًا بالهيكل الحالي، وهو أمر يصعب إصلاحه تحت الماء.

للظروف تحت الماء، يمكن وضع غلاف بلاستيكي في منطقة الرش للمساعدة في تقليل التآكل. من عيوب السترات والياقات أنها تشغل مساحة كانت متاحة سابقًا لاستخدامات أخرى. يمكن استخدام أشكال الأخشاب والكرتون والحديد المموج كأشكال مؤقتة أو دائمة. اكتسبت أشكال الألياف الزجاجية والمطاط والنسيج الدائمة شعبية كبيرة لأنها توفر مقاومة للهجوم الكيميائي بعد اكتمال الإصلاح.

تحتاج السترات المستخدمة لأغراض أخرى غير تغطية الخرسانة المتدهورة وتوفير الحبس الجانبي، مثل تحمّل الأحمال الطولية، إلى اعتبارات خاصة. قد يكون العمود الحالي قد تعرّض لانكماش كامل ومعظم الزحف ولديه أيضًا سلالات مرنة بسبب الأحمال المنقولة، في حين يجب أن يحدث انكماش وزحف المادة الجديدة. يعتبر نقل الحمولة إلى الغلاف مشكلة كبيرة أيضًا.

من الأفضل استخدام الرفع لتحرير الحِمل على العضو قبل الغلاف، واستخدام مواد غير قابلة للانكماش للغطاء ولطرق الحشوات الفولاذية عند نقاط نقل الغلاف بعد المعالجة. إذا كانت المادة المستخدمة للتغليف عبارة عن ملاط ​​أسمنتي أو خرسانة، فيجب أن يكون محتوى الأسمنت مطابقًا تمامًا للمتطلبات، قد يكون كل من محتويات الأسمنت المفرطة والأقل خطورة. أيضًا عند استخدام مادة التغليف يجب استخدام ركام نظيف ومستقر وأكبر حجم ممكن.

لتقليل الانكماش، يجب القيام بالتحكّم في درجة حرارة المواد والأماكن المحيطة مباشرة أثناء عملية الصب والمعالجة. يُعد استخدام المضافات مثل الملدّنات وعوامل امتصاص الهواء والمثبّطات والمسرعات ومضافات العزل المائي أكثر فائدة في الإصلاح من البناء العادي. يمكن صنع مدافع الهاون من الخرسانة المتوسعة عن طريق إضافة مسحوق الألومنيوم إلى المصفوفة للتغلّب على انكماش الإعداد وجزء من انكماش الجفاف.

يمكن أن يؤدي استخدام حشوات أو مسحوق الحديد أيضًا هذه الوظيفة في حالة توفر الرطوبة والهواء. في حالة استخدام الجِبص لملء النماذج، يُسمح له بالترسب لمدة 20 دقيقة تقريبًا بعد استيفائه ثم يملأ في حالة الفائض. يجب إنهاء الجزء العلوي من الغلاف بالخرسانة المسقطة بالهواء المضغوط أو الموضوعة يدويًا.

ضرورة سترات وأطواق تقوية الأعمدة الخرسانية:

الاستدامة تتطلّب حماية البُنية التحتية من أي نوع من التدهور على مدى دورة حياة الأصل. قد ينتج التدهور في قدرة البُنية التحتية للخرسانة المسلّحة (على سبيل المثال، الجسور والمباني، وما إلى ذلك) عن أضرار محلية تحدث أثناء سيناريوهات التحميل القصوى، مثل الزلازل أو الأعاصير أو أمواج تسونامي. بالإضافة إلى ذلك، قد تؤدي عوامل مثل تآكل حديد التسليح أو الشيخوخة أيضًا إلى تدهور قدرة العمود الخرساني المسلّح، ممّا يستلزم التعزيز الفوري إمّا لتمديد أو ضمان عدم تقييد عمر تصميمه.

الهدف من هذه المقالة هو تقديم مراجعة حديثة لمختلف طرق التعزيز والإصلاح لأعمدة الخرسانة المسلّحة التي اقترحها باحثون مختلفون في العقدين الماضيين. يقتصر نطاق ورقة المراجعة هذه على تقنيات التغطية لتقوية و إصلاح أعمدة الخرسانة المسلّحة ذات القوة العادية والعالية. تحدد المقالة أيضًا الثغرات البحثية المحتملة وتحدد الاتجاه المستقبلي للبحث في تقوية وإصلاح أعمدة الخرسانة المسلّحة. فيما يلي ضرورة سترات وأطواق تقوية الأعمدة الخرسانية:

1. عندما يكون جزء من التعديل التحديثي، أيّ الإصلاح والتجديد والتقوية.
   
2. التعديل التحديثي هو تعديل الهياكل الموجودة لجعلها أكثر مقاومة.
   
3. السترات هي الطريقة الأكثر استخدامًا لتقوية أعمدة المباني.
   
4. عندما يحتاج العمود إلى تحسين القوة المحورية وقوة القص للعمود وتجنّب التقوية الرئيسية للأساس.
   
5. زيادة الحِمل الذي يحمله العمود.
   
6. عندما يكون هناك خطأ في التصميم.
   
7. تدهور العمود بسبب أعمال التجوية.
   
8. خراب العمود.
   
9. أضرار جسيمة ناجمة عن أسباب أخرى مثل الزلازل والحرائق وما إلى ذلك.
   

مزايا سترات وأطواق تقوية الأعمدة الخرسانية:

تُستخدم تقنيات غلاف وسترات الخرسانة المسلّحة التقليدية على نطاق واسع في إصلاح عمود الخرسانة المسلّحة وتقويته وتعديله وإعادة تأهيله إمّا بغرض استعادة قوته أو سعته الأصلية أو زيادة القوة أو الليونة أو كليهما. اعتمادًا على مستوى التحميل المحوري المطبق على عمود، لا توجد توصيات مميزة لمقدار سماكة الغلاف للخرسانة المسلّحة أو ما هي نسبة تعزيز الغلاف المطلوبة.

توفر سترة الخرسانة المسلّحة بديلاً اقتصاديًا لِتقنيات الإصلاح الأخرى مثل طلاء الفولاذ وسترة البوليمر المقوى بالألياف لتقوية الأعمدة الخرسانية (FRP) عندما تسمح المساحة المفتوحة بتطبيقها. في حالة تلف أعمدة الخرسانة المسلّحة جزئيًا أو كليًا، هناك حاجة ماسة إلى تقنية إصلاح لاستعادة سعة العمود الأصلية (دون أي زيادة في القوة الأصلية):

1. إنّها تزيد من القدرة الزلزالية للعمود.
   
2. حجم العمل أقل لأن تقوية الأساس غير مطلوب.
   
3. يزيد من قوة القص للعمود.
   
4. كما يزيد من احتباس الخرسانة في الأعمدة الدائرية.
   
5. لا يزيد الغلاف الفولاذي من وزن العمود بشكل كبير ويوفر أيضًا وقت البناء (المعالجة).
   

إجراء سترات وأطواق تقوية الأعمدة الخرسانية:

1. يمكن استخدامها كمخطط إصلاح أو تقوية.
   
2. يجب القيام أولاً بإعداد سطح العضو الإنشائي الموجود.
   
3. توفير مفتاح القص والتعزيز حول العمود الحالي.
   
4. يتم تطبيق عامل الترابط على السطح المُجهز للعمود الموجود ويتم صب الخرسانة.
   

1- مفتاح القص في سترات وأطواق تقوية الأعمدة الخرسانية:

1. يتم حفر ثقوب بقُطر وعُمق محددين لاستقبال مفتاح القص.
   
2. يجب تنظيف الثقوب المحفورة عن طريق نفخ الهواء.
   
3. ثم، حقن معجون الإيبوكسي في الثقوب المحفورة لملئها من الأطراف إلى نصف الثقوب.
   
4. أخيرًا، يتم ادخال مفتاح القص على شكل حرف “L” وترك الايبوكسي يُعالج.
   

1- وظائف مفتاح القص في سترات وأطواق تقوية الأعمدة الخرسانية:

1. ربط الخرسانة الجديدة والخرسانة القديمة بشكل صحيح.
   
2. إنه يحمل التعزيز الرئيسي في الموضع.
   
3. يعالج عمودًا مترابطًا.
   
4. يجعل القِسم بأكمله فعال.
   
5. مقاومة فشل القص.
   
6. تحسين مقاومة القص.
   
7. تقليل تأثير الانزلاق بين العمود الجديد والمجوف.
   

2- التعزيز في سترات وأطواق تقوية الأعمدة الخرسانية:

1. يتم تثبيت حديد التسليح الطولي والعرضي حسب التصميم حول العمود الحالي.
   
2. يتم ربط التقوية بشكل صحيح بمفتاح القص باستخدام سلك ربط.
   

3- عامل الربط في سترات وأطواق تقوية الأعمدة الخرسانية:

عامل الربط في سترات تقوية الأعمدة الخرسانية ضروري لربط الخرسانة الجديدة بالخرسانة القديمة بشكل صحيح. لذلك يجب تطبيق عامل الترابط على سطح الخرسانة القديمة قبل صب الخرسانة الجديدة. بشكل عام، يتم استخدام معجون الترابط الإيبوكسي كعامل ربط. بحيث يربط الخرسانة الجديدة والخرسانة القديمة بشكل صحيح وعلاج للعمود المتآلف الثالث كَقسم كامل فعال.

4- خليط سترات وأطواق تقوية الأعمدة الخرسانية:

عادةً يتم استخدام خليط ملدّن مع الخرسانة الجديدة لزيادة القوة والقدرة على العمل. من الوظائف الرئيسية للخليط، يخلق الخرسانة المتدفقة ويزيل صعوبة الاهتزاز ويزيد من قوة الخرسانة الجديدة.

5- صب خرسانة سترات تقوية الأعمدة الخرسانية:

يتم تثبيت القوالب حول العمود الحالي ويتم توفير الدعم المناسب لتحمل الخرسانة المصبوبة حديثًا. أخيرًا يتم صب الخرسانة وإجراء المعالجة.

أنواع سترات وأطواق تقوية الأعمدة الخرسانية:

1. الغلاف الخرساني المقوّى.
   
2. الغلاف الفولاذي.
   
3. الغلاف المصنوع من البوليمر المقوّى بالألياف.
   
4. سترة بمواد عالية التوتر مثل ألياف الكربون والألياف الزجاجية وما إلى ذلك.
   

1- السترات المصنوعة من الفولاذ لتقوية الأعمدة الخرسانية:

إنّ إضافة الفولاذ المطبّق غالبًا ما يكون على شكل ألواح وسترات. الميزة الرئيسية هي أنها لا تضيف وزنًا كبيرًا للهيكل مقارنة بالخرسانة كما أنها توفّر وقت المعالجة. العيب هو أنها تتطلّب معدات ثقيلة للتعامل معها وصيانتها أكثر صعوبة.

2- سترة البوليمر المقوى بالألياف لتقوية الأعمدة الخرسانية:

وهي عبارة عن غلاف مركّب من البوليمر المقوى بالألياف يستخدم لِلتقوية. إنّها فعالة للغاية لتقوية القص والحصار. تقدّم مركّبات البوليمر المقوّى (FRP) مزايا مقارنة بتقنية الحبس التقليدية. لا يزيد حجم المقطع العرضي للعمود، ممّا يسمح بالامتثال لقيود البُنية، بسبب الوزن الخفيف لمادة البوليمر المقوّى (FRP)، يكون إجراء التثبيت أسرع وأسهل.