الخرسانة المسلحة بالألياف الزجاجية (GFRC)

تتكون الخرسانة المسلحة بالألياف الزجاجية Glass Fiber Reinforced Concrete ،اختصاراً GFRC أو GRC، من أسمنت ورمل ومياه وإضافات من الألياف الزجاجية القصيرة، حيث يؤدي وجود الألياف الزجاجية إلى زيادة مقاومة الشد والتصادم. استخدمت الخرسانة المسلحة بالألياف الزجاجية لأكثر من 30 عام في عناصر انشائية متعددة - تُستخدم بصورة رئيسية في العناصر غير الانشائية - مثل: الألواح المُستخدمة لإكساء الواجهات الخارجية للمباني (تُمثل ألواح الواجهات حوالي 80% من منتجات الخرسانة المسلحة بالألياف الزجاجية)، صناعة أنابيب شبكات الصرف الصحي، زخرفة قوالب الصب الدائمة، وبعض المنتجات الأخرى.

إحدى أكثر المشاكل التي عانت منها الخرسانة المسلحة بالألياف الزجاجية في بداياتها هي متانة أليافها الزجاجية، حيث أنها تصبح هشة بمرور الوقت بسبب القلوية الموجودة في الخلطة الاسمنتية. لكن منذ ذلك الحين خضعت لتحسينات شتى وتم حل المشكلة جزئياً عن طريق أنواع جديدة من ألياف الزجاج المقاومة للقلويات، وأيضاً عن طريق إضافات معينة تُضاف للخلطة والتي تمنع بدورها العمليات التي تؤدي إلى إضعاف الخرسانة المسلحة بالألياف الزجاجية.

الوزن الخفيف ومقاومة الشد المُحسّنة التي تتميز بها الخرسانة المسلحة بالألياف الزجاجية بالمقارنة مع الخرسانة المسلحة العادية شجعت الباحثين للقيام بعدة دراسات حول جدوى استخدامها كمادة انشائية. تم اجراء الدراسات بالتعاون مع شركات الخرسانة مسبقة الصنع للحصول على الخصائص المحسَّنة المطلوبة، خصوصاً أن تقليل وزن العناصر مسبقة الصنع يُعد من التطبيقات الهامة والمفيدة خلال نقل وتركيب العناصر مسبقة الصنع. كذلك من أجل الحصول على خرسانة مسلحة بألياف زجاجية ذات ديمومة عالية، وتم العمل على استبدال قضبان التسليح الفولاذية بألياف الكربون أو ألياف الزجاج أو استعمال قضبان الستانلس وذلك للتخلص من مشاكل صدأ الحديد.

وعلى الرغم من معرفة قيم متوسط بعض الخصائص الميكانيكية للخرسانة المسلحة بالألياف الزجاجية فإن استخدامها الحالي يقتصر على العناصر غير الإنشائية، إلا أنه عند الاعتماد عليها بالتصميم الانشائي سنكون بحاجة إلى معرفة أكثر من مجرد بضعة خصائص. ويجب عندها إجراء الاختبارات المعملية على عينات من الخرسانة المسلحة بالألياف الزجاجية بهدف تعيين كلاً من مقاومتها الميكانيكية، معامل يونج، سلوك الانكماش والزحف في هذه العينات، بالإضافة إلى منحنيات الإجهاد والانفعال. وبما أن خصائص المادة تعتمد بنسبة كبيرة على الإجراءات المُتبعة أثناء عملية الإنتاج، أصبح من الواجب أخذ الخلطة الإسمنتية ومكوناتها المختلفة في الاعتبار أثناء أداء الاختبارات التجريبية. وقد أدت هذه الاختبارات إلى توصيف دقيق لعملية الإنتاج في مختلف الظروف من أجل الحصول على الخصائص المثالية المرجوّة.

إنتاج الخرسانة المسلحة بالألياف الزجاجية:

يوجد نوعان رئيسيان من تقنيات إنتاج الخرسانة المسلحة بالألياف الزجاجية، عادةً ما يشار إليهما بتقنية الرش، وتقنية الخلط المسبق.

في عملية الرش، يتم إنتاج المونة منفصلة عن الألياف، ويتم خلطها فقط في مسدس الرش. يتم قطع خيوط الألياف الزجاجية بداخل جهاز الرش إلى الحجم المطلوب حيث تتراوح أطوال الخيوط في العادة من 25 - 40 ملليمتر، ويمثل وزنها حوالي 5% من الوزن الكلي لهذا النوع من الخرسانة. ومن أجل تهيئة الخرسانة المسلحة بالألياف الزجاجية لتأخذ شكل النموذج المطلوب يتم الضغط المتتابع عليها عن طريق لفافة اسطوانية، وكلما ازداد تلقيح المونة بالألياف الزجاجية قلت نسبة الهواء المحبوس داخل الخليط وأصبحت الكثافة مناسبة أكثر.

أما باستخدام تقنية الخلط المسبق، يتم خلط المونة والألياف التي يتم تقطيعها في وقت سابق. وعادةً ما تمثل كمية الألياف المُضافة للمونة 3.5% من حيث الوزن الكلي، ويبلغ طول الألياف 12 ملليمتر تقريباً. إنَّ زيادة طول الألياف عن الطول المناسب يؤدي إلى تقليل قابلية الخلطة للتشغيل بنسبة كبيرة. وقد يشتمل إنتاج الخرسانة المسلحة بالألياف الزجاجية بتقنية الخلط المُسبق علي العديد من الطرق مثل الحقن والاهتزاز والضغط والرش Shotcreting.

يتطلب إنتاج الخرسانة المسلحة بالألياف الزجاجية مع خصائص متجانسة تحكماً دقيقاً بالجودة، في كلاً مرحلتي الخلط والإنتاج النهائي. بالنسبة للمعايير الأوروبية EN1169 أو الجمعية العالمية للخرسانة المسلحة بالألياف الزجاجية قد تم وضع الدليل الأساسي والقواعد العامة لإنتاج هذا النوع من الخرسانة. في المعيار الأوروبي EN1170 وُضِعت طرق اختبار معينة للتحكم بالخرسانة المسلحة بالألياف الزجاجية المُنتجة. وللقدرة على التحكم في الخرسانة أثناء مرحلة الإنتاج فإن المعايير الأكثر أهمية هي تركيب الخليط، العلاقة بين الألياف مع وقت تسليم الخلطة وقابلية التشغيل. كذلك يجب اختبار المنتجات النهائية وفحصها من حيث إنهاء السطح، التفاوت المسموح في الأبعاد، الكثافة، والمقاومة.

صورة الغلاف هو مركز حيدر أليف Heydar Aliyev Centre في اذربيجان، للمعمارية الشهيرة زها حديد، والذي تم استخدام ألواح GFRC في الاكساء الخارجي.

المصدر:

هنا