تقوية الألياف البازلتية في التطبيقات الهندسية العملية والبحوث
1.ألياف البازلت تدعيم الأرصفة الخرسانية
تتحكم الأرصفة الخرسانية المسلحة بشكل مستمر في التشققات الناتجة عن الانكماش من خلال وضع عدد كافٍ من قضبان التسليح في الاتجاه الطولي. لا يُحسّن هذا التصميم قدرة تحمل الطريق السريع ومتانته فحسب، بل يُحسّن أيضًا بيئة القيادة للسيارات من خلال عدم وجود فواصل تمدد وانكماش أثناء الرصف. بناءومع ذلك، بما أن هيكل الرصف لا يمكن إغلاقه بالكامل، فإن عوامل مثل تسرب مياه الأمطار وتجمد التربة يمكن أن تؤدي إلى تآكل حديد التسليح، مما يؤثر بشكل خطير على عمر خدمة الطريق السريع.
ألياف البازلت يمكن استخدام حديد التسليح بدلاً من حديد التسليح التقليدي في أرصفة الخرسانة المسلحة بشكل مستمر، وذلك بفضل مقاومته الممتازة للتآكل وقوة شده العالية. يحل هذا الحل البديل مشكلة تآكل حديد التسليح بشكل فعال، مما يحسن بشكل كبير من متانة رصف الخرسانة. إضافة إلى ذلك، ألياف البازلت يُعدّ التسليح من المواد منخفضة الكربون والصديقة للبيئة، وستزداد ميزته السعرية وضوحًا مع نضوب موارد خام الحديد. وقد أظهرت الدراسات الحالية أن استخدام تسليح BF-RP في الأرصفة الخرسانية يُحقق فوائد واضحة من حيث المتانة ومقاومة التآكل، كما أن صعوبة التنفيذ وسرعة إنجازه تُضاهي تلك الخاصة بالتسليح الفولاذي. مع ذلك، ونظرًا لانخفاض معامل المرونة النسبي لتسليح BF-RP، فمن الضروري زيادة نسبة التسليح فيه قليلًا، عادةً ما بين 0.78% و1.0%، واعتماد مفهوم التصميم القائم على "صغر قطر التسليح وتقارب المسافات بين قضبانه".
2.بحث حول تقوية أعمدة الضغط اللامركزية القصيرة بألياف البازلت
تعتمد طرق التسليح التقليدية عادةً على الفولاذ المُستورد، إلا أن هذه الطريقة مُرهقة في التنفيذ وضعيفة المقاومة لدرجات الحرارة العالية والتآكل. تُوفر خصائص ألياف البازلت، من حيث خفة الوزن والقوة العالية ومقاومة درجات الحرارة العالية والتآكل، خيارًا جديدًا لعملية التسليح. في الوقت الحالي، تُعد تقنية التسليح بالربط من التقنيات الرائدة في هذا المجال. ألياف البازلت تُعدّ الألواح الخرسانية تقنية ناضجة، لكن الأبحاث المتعلقة بتحسين قدرة تحمل الانحناء للأعمدة الخرسانية عن طريق تضمين أوتار ألياف البازلت لا تزال محدودة نسبيًا. وتشير الدراسات ذات الصلة إلى أن ألياف البازلت تعمل عملية التسليح بشكل كبير على تحسين قدرة الأعمدة الخرسانية على الانحناء الجانبي، ويمكنها أيضًا تعزيز قدرة تحمل الأحمال من خلال الجمع بين طريقة الاستعانة بمصادر خارجية لأقمشة ألياف البازلت.
تكون عملية بناء تقوية ألياف البازلت المدمجة على النحو التالي:
- افتح الأخدود وفقًا لحجم التصميم
- اغسل الأخدود
- ضع مادة الربط (مادة لاصقة من راتنج الإيبوكسي)
- تضمين قضبان BF-RP
- املأها بالمادة الرابطة بالتساوي
- انتظر حتى يجف المادة الرابطة ثم قم بمعالجة السطح.
من خلال الجمع بين قماش ألياف البازلت الخارجي، يمكن لتقوية BF-RP أن تتجنب بشكل فعال ظاهرة الانزلاق والتقشر في عملية الإجهاد، كما أن البناء مريح وفعال، ويشغل مساحة أقل، مما يمنحه مزايا لا مثيل لها.
3. عوارض خرسانية مُدعمة بألياف البازلت
يُعدّ تسليح BF-RP مادةً غير معدنية عالية القوة وصديقة للبيئة، تتميز بخصائص مثل مقاومة التآكل والعزل الكهرومغناطيسي ومقاومة الإجهاد، مما يجعلها بديلاً مفضلاً للتسليح الفولاذي في بعض المشاريع الخاصة. مع ذلك، وعلى عكس قضبان التسليح الفولاذية التقليدية، لا تتمتع قضبان BF-RP بنقطة خضوع واضحة، كما أنها ذات معامل مرونة منخفض، مما قد يؤدي إلى انحراف أكبر في عوارض الخرسانة المعرضة لنفس الحمل. ورغم أن تلف الخرسانة المُسلّحة بـ BF-RP يكون هشًا ولا يمكن التنبؤ به بدقة، إلا أنه يُحدث تشوهًا كبيرًا قبل التلف، مما يُشكل مؤشرًا تحذيريًا لسلامة الهيكل.
إذا كان للمبنى متطلبات أكثر صرامة فيما يتعلق بتشقق الخرسانة، فمن الضروري النظر في تطبيق الإجهاد المسبق على أوتار ألياف البازلت، أو زيادة معامل مرونتها، وخلطها ومطابقتها مع حديد التسليح لضمان استقرار وسلامة الهيكل.
