مع دخول البوليمر المقوى بالألياف (المعروف أكثر باسم FRP) إلى السوق العالمية، تشهد مجالات تطبيقه توسعًا مستمرًا. لا تقتصر أهمية خصائص البوليمرات على ذلك فحسب؛ بل هناك عدة عوامل حاسمة تؤثر على الطلب عليها. منتجات FRPحتى الآن، نجحت قضبان التسليح المصنوعة من البلاستيك المقوى بألياف الزجاج (FRP) في استبدال قضبان الحديد في العديد من الصناعات، بدءًا من الزراعة والصناعات الكيميائية والصيدلانية والتطبيقات الطبية الحيوية إلى الهندسة المدنية والصناعية.
محتوى
تسليح الخرسانة: FRP مقابل الفولاذ
تاريخيًا، اكتسبت الخرسانة سمعتها كواحدة من أكثر مواد البناء شيوعًا، خاصةً عند تعزيزها بقضبان فولاذية لتعويض ضعف قوة الشد وهشاشتها في مجال البناء. أما قضبان الحديد، فتُعد رخيصة نسبيًا مقارنةً بتكاليف التصنيع. ولكن للأسف، في البيئات القاسية المعرضة للماء والرطوبة، يُقلل الصدأ والتآكل من المتانة الإجمالية.
أصبح حديد التسليح المركب المقاوم للتآكل بديلاً موثوقًا لقضبان الفولاذ في الهياكل الخرسانية، مثل الأرصفة والطوابق والقنوات والأرصفة البحرية والمنصات البحرية، وغيرها. يتميز حديد التسليح المصنوع من البلاستيك المقوى بألياف الزجاج (GFRP) بمقاومته للعديد من المواد الكيميائية وملح الطرق، وقد استُخدم في الجسور والطرق، والأساسات والجدران الساندة، ومصانع معالجة مياه الصرف الصحي والبتروكيماويات، وغيرها. ولأنه مادة غير موصلة للكهرباء، لا يتداخل FRP مع تشغيل الأجهزة الكهربائية، ويُستخدم في المنشآت العسكرية وأبراج المطارات والمؤسسات الطبية المجهزة بأجهزة التصوير بالرنين المغناطيسي.
إلى جانب المتانة، وقوة الشد، وانخفاض متطلبات الصيانة، تتميز منتجات البلاستيك المقوى بالألياف الزجاجية (FRP) بفعاليتها من حيث التكلفة بفضل وزنها الخفيف (حوالي ربع قضيب فولاذي مماثل): ما يوفر كمية أكبر من حديد التسليح لكل حمولة شاحنة ضمن حدود التحميل، ويقل الحاجة إلى آلات رفع ثقيلة وأدوات قطع، ويخفف العبء على عمال البناء المشاركين في تركيب حديد التسليح. كما أن تحسين نسبة قوة الشد إلى الوزن يُسهم في تخفيف وزن الهياكل النهائية، وهو أمر بالغ الأهمية في البيئات ذات الأحمال الثقيلة.
فوائد مثبتة علميًا
أظهرت الدراسة الحديثة التي أجراها جينجيس مارانان وآلان مانالو وآخرون ("نظرة عامة على استخدام قضبان التسليح المركبة كتسليح في هياكل الخرسانة الجيوبوليمرية") أن قضبان التسليح المركبة تُمثل حلاً صديقًا للبيئة وأكثر متانة وفعالية من حيث التكلفة في تطبيقات البناء. ولأنها أخف وزنًا وأكثر مقاومة للتآكل، فقد حلت منتجات البلاستيك المقوى بالألياف الزجاجية (FRP) محل قضبان الفولاذ في الهياكل الخرسانية في العديد من المجالات، وخاصةً في المشاريع التي تستخدم موادًا صناعية، مثل الإنشاءات البحرية، والصناعات الكيميائية، والهندسة المدنية.
يُحسّن مُركّب FRP من عمر الهياكل الخرسانية أربعة أضعاف مُقارنةً بالهياكل المُدعّمة بقضبان الحديد. تُصاب الهياكل الخرسانية المُدعّمة بقضبان معدنية بتشققات دقيقة نتيجة صدأ المعدن، وتتطلب اختبارات شد منتظمة. يُمكن لقضبان FRP المقاومة للتآكل والمُستخدمة في بناء الخرسانة أن تُضاعف عمر الهيكل مُقارنةً بتقنيات البناء التقليدية القائمة على الخرسانة المُدعّمة بالحديد. على مدار أكثر من 30 عامًا من استخدام قضبان التسليح المُركّبة في بناء الخرسانة، أظهرت الهياكل المُدعّمة بـ FRP معدلات تدهور أقل (حوالي 40%)، بما في ذلك المشاريع في البيئات القاسية (عند التعرض للمحاليل القلوية أو الحمضية، ودرجات الحرارة العالية، وما إلى ذلك)، مثل قنوات الصرف الساحلية في منطقة الشرق الأوسط وشمال أفريقيا، وعوارض الحواف في الولايات المتحدة الأمريكية وكندا.
على الرغم من ارتفاع تكاليف التصنيع الأولية مقارنة بإنتاج قضبان الفولاذ، فإن تكاليف دورة الحياة في بناء الخرسانة أقل نظرًا لانخفاض تكاليف النقل، وانخفاض تكاليف الإصلاح والصيانة، وعمر الخدمة الأطول.
فتح آفاق جديدة: حديد التسليح المجوف
طُرح حديد التسليح المركب في السوق اليابانية في ثمانينيات القرن الماضي، وحقق انتشارًا واسعًا في السوق العالمية. وقد فتح طرح حديد التسليح المجوف مؤخرًا مجالات تطبيقية جديدة في مجال الهندسة المدنية، مثل: التحكم في المناخ لتوزيع سوائل التدفئة، ونقل الصوت، وشبكات الألياف الضوئية المحمية، والأسلاك الكهربائية، وغيرها.
الخطوة الحاسمة في توسيع حصة السوق لقضبان التسليح المركبة يتمثل أحد أهم إنجازاتها في إدراجها ضمن قوانين البناء الصادرة عن الهيئات التنظيمية عالميًا. وتكتسب مركبات البلاستيك المقوى بالألياف الزجاجية (FRP) حاليًا مزيدًا من الثقة والثقة بين هيئات البناء، وأصبحت مادة أساسية في المشاريع في مختلف القطاعات.
من المنطقي أن يستمر التوسع في استخدام قضبان التسليح المقواة بالألياف الزجاجية (GFRP) في البناء الخرساني. وقد أثبتت الأبحاث العالمية استدامة إنتاج قضبان التسليح المقواة بالألياف الزجاجية، ودرست... التأثير البيئي لمركبات FRPإلى جانب خصائصها الفيزيائية المذهلة وفوائدها الاقتصادية، فإن منتجات البلاستيك المقوى بألياف الزجاج مستدامة وصديقة للبيئة - ولا يمكن المبالغة في تقدير هذه الجودة في ظل الجهود العالمية للحفاظ على البيئة.