تدقيق لغوي: أ. موانا دبس

ما هي الألياف المكونة للخرسانة؟

هي عبارةٌ عن قطعةٍ صغيرةٍ من مادة تقوية لها خصائص معينة، ويمكن أن تكون مسطحةً أو دائرية، وغالبًا ما يتمُّ وصف الألياف بنسبة (العرض إلى الارتفاع)، حيث تتراوح نسبة العرض إلى الارتفاع النموذجية من 30 إلى 150، ويتمُّ استخدامها بشكلٍ رئيسي في الخرسانة المرشوشة، ولكن يمكن استخدامها أيضًا في الخرسانة العادية.

كما تُعتبر الألياف الزجاجية أو البلاستيكية أقلّ تكلفةً من حديد التسليح المربوط يدويًا، ويعدُّ شكل الألياف، وأبعادها، وطولها أمرًا مهمًا، فمثلاً: الألياف الزجاجية الرفيعة والقصيرة، على شكل شعرة، لن تكون فعالةً إلا في الساعات الأولى بعد صبّ الخرسانة، والتي تُقلّل من التشقُّقات أثناء تصلُّب الخرسانة. ^{[1] [2]}

ما هي أنواع الخرسانة المُسلّحة بالألياف؟

من العوامل الرئيسية التي تؤثر على خصائص الخرسانة المُسلّحة بالألياف هي نسبة الماء إلى الأسمنت، ونسبة الألياف، وقطر، وطول الألياف. وهنالك عدة أنواع للخرسانة المُسلّحة منها:

1 – الخرسانة المُسلّحة بالألياف الفولاذية (SFRC)

– تُعتبر الخرسانة المُسلّحة بالألياف الفولاذية واحدةً من أكثر الأنواع انتشاراً، حيث إن كميةً قليلةً من الألياف الفولاذية يمكن أن تُسبّب تحسيناً في الخواص الفيزيائية للخرسانة. ويمكن أن يزيد من مقاومة التشقُّق، والتعب، والانحناء، والمتانة، ومقاومة الإجهاد.

يتمُّ استخدام SFRC في التطبيقات ذات متطلباتٍ خرسانية ثقيلة، مثل: الأرضيات، والمُسبقة الصب، والجسور، والأنفاق، والرصف الثقيل، والتعدين. ومن أنواع الألياف الفولاذية التي تمَّ تعريفها بواسطة ASTM A820، والمستخدمة لتقوية الخرسانة، سلك مسحوب على البارد، وألياف الصفائح الفولاذية المقطوعة والمستخرجة بالذوبان، وقطع المطحنة، والألياف المعدلة المسحوبة على البارد.

2- الخرسانة المسلحة بألياف البولي بروبيلين (PFR)

هي عبارة عن ألياف صناعية تُسمّى ألياف البولي بروبيلين، وتستخدم في مجموعةٍ متنوعةٍ من التطبيقات. تُستخدم هذه الألياف عادةً للتحكم في التشقُّق الناتج عن انكماش البلاستيك، وانكماش الجفاف، حيث إنها تُقلّل من نفاذية الخرسانة، وتُقلّل من نزيف الماء. 

مجموعة البولي أوليفينات التي تنتمي إليها ألياف البولي بروبيلين، وهي بلوريةٌ جزئيًا، وغير قطبية، ولها خصائص مشابهةٌ للبولي إيثيلين، ولكنها أكثر مقاومةً للحرارة. تتميز ألياف البولي بروبيلين بخصائص عزلٍ حراري جيدة، وهي مقاومة للغاية للأحماض، والمذيبات العضوية، والقلويات.

3- الخرسانة المسلحة بالألياف الزجاجية (GFRC)

تتكون هذه الخرسانة من العديد من الألياف الزجاجية الدقيقة للغاية. وتتمتع بخصائص ميكانيكية مماثلةً تقريبًا للألياف الأخرى، مثل: البوليمرات، وألياف الكربون. حيث تُعتبر الألياف مادةً مضافةً منخفضة التكلفة، مما يجعلها أرخص بكثيرٍ من الخرسانة المسلحة بألياف فولاذية، وأقلّ هشاشةً بشكلٍ ملحوظ عند استخدامها في المواد المركبة. وتستخدم الألياف الزجاجية كعامل تقويةٍ للعديد من منتجات البوليمر لتشكيل مادة مركبة من البوليمر المقوى بالألياف (FRP) خفيفة الوزن، وقوية جداً تُسمّى البلاستيك المقوى بالزجاج(GRP) .

4- الخرسانة المُسلّحة بألياف البوليستر

تتوفر ألياف البوليستر للخرسانة المُسلّحة بالألياف على شكل أليافٍ دقيقةٍ وأليافٍ كبيرة. متانتها المُحسّنة تجعلها تُستخدم للأرضيات الصناعية، وأرضيات المستودعات، والأرصفة، والمنتجات مُسبقة الصب. حيث يتمُّ استخدام ألياف البوليستر الدقيقة والكبيرة في الخرسانة لتوفير مقاومةٍ لتشكيل شقوق الانكماش البلاستيكية. وتتميز الخرسانة المسلحة بألياف البوليستر بصلابةٍ أكبر وسلامة هيكلية أعلى.

5- الخرسانة المسلحة بألياف الكربون

ألياف الكربون هي أليافٌ يبلغ قطرها حوالي 5 إلى 10 ميكرو متر، وتتكون في الغالب من ذرات الكربون. تتمتع ألياف الكربون بالعديد من المزايا الصلابة، وقوة الشدّ، والمقاومة الكيميائية العالية، والتحمُّل لدرجات الحرارة العالية، والتمدُّد الحراري، والوزن المنخفض. عادةً ما يتمُّ دمج ألياف الكربون مع مواد أخرى، مثل: الجرافيت لتكوين مركب الكربون المُعزّز، والتي تتمتع بقدرةٍ عاليةٍ جدًا على تحمُّل الحرارة.

6- الخرسانة المُسلّحة بأليافٍ صناعية ماكرو

تصنع الألياف الاصطناعية الكلية من مزيجٍ من البوليمرات حيث تمَّ تطويرها لتوفير بديلٍ للألياف الفولاذية في عدد من التطبيقات، ولها دورٌ في تصميم وبناء الألواح المُدعّمة بالأرض، وتستخدم في البيئات العدوانية، مثل: الهياكل البحرية، والساحلية التي قد يتآكل حديد التسليح في هذه المناطق نتيجة الرطوبة العالية، كما تعاني الألياف الزجاجية من خطر التشظّي، ونظرًا لأنها غير موصلة للكهرباء، فقد تمَّ استخدامها في السكك الحديدية، وتطوير الترام.

7- الخرسانة المُسلّحة بأليافٍ طبيعية

يمكن الحصول على الألياف الطبيعية مباشرةً من مصدرٍ حيواني، أو نباتي، أو معدني، ويمكن تحويلها إلى أقمشةٍ غير منسوجة، مثل: اللباد، أو الورق، أو بعد غزلها إلى خيوط، أو قماشٍ منسوج. هي عبارة عن تكتّل من الخلايا يكون قطرها ضئيلًا مقارنةً بالطول، وخاصةً الأنواع السليولوزية، مثل: القطن، والخشب، والحبوب، والقش.

يوصى باستخدام الألياف الطبيعية في صناعة الخرسانة، حيث تتوفر هذه الألياف محلياً وبكثرة، وخصوصاً في البلدان النامية، ويتمُّ استخدام هذه الألياف لتحسين قوة ومتانة المواد الهشّة، مثل: القش، وشعر الخيل، ويستخدم لصنع الطوب والجص.

8- الخرسانة المُسلّحة بألياف السليلوز

تُصنع ألياف السليلوز من إسترات السليلوز، والتي يمكن الحصول عليها من اللحاء، أو الخشب، أو أوراق النباتات. والتطبيقات الرئيسية لألياف السليلوز هي في صناعة النسيج، كمرشحاتٍ كيميائية. ^[1]