تعد قضبان التسليح المصنوعة من البلاستيك المقوى بالألياف الزجاجية هي مادة الجيل الجديد للتقوية الخرسانية في المنطقة. وفي ظل اعتماد تلك المادة في كود المباني الدولية، فإنه يتعين على صناعة الإنشاءات أن تتوقع انتشار استخدام هذا النوع من قضبان التسليح. فبالنظر إلى ظروف التربة السائدة في المنطقة، فإن قضبان التسليح المصنوعة من البلاستيك المقوى بالزجاج تعد الاختيار الطبيعي، خاصة على ضوء المزايا العديدة التي توفرها تلك المادة.

فقضبان التسليح المصنوعة من تلك المادة تتمتع بمقاومة عالية ضد التآكل (غير نافذة لأيونات الملوحة والقلوية كما في الخرسانة)، كما أنها خفيفة الوزن (حوالي 25 بالمائة من وزن حديد التسليح). ونظرًا لأن قضبان التسليح المصنوعة من البلاستيك لا تحتوي على معادن فإنه لن يحدث أي تفاعل عند ملامستها للحقول المغناطيسية القوية أو عند تشغيل معدات كهربائية حساسة، بمعنى آخر إنها شفافة تجاه الحقول المغناطيسية والترددات اللاسلكية. كما أنه يمكن مقارنة مستوى التمدد الحراري بالخرسانة بسبب ارتفاع محتوى السيليكا (أكثر من 75 بالمائة) في قضبان التسليح المصنوعة من البلاستيك المقوى بالزجاج. وتتميز تلك القضبان أيضًا بأنها غير موصلة كهربائيًا وحراريًا. ويوضح معيار ASTM D7205 طرق الاختبار التي تحدد خصائص الشد والإجهاد لقضبان التسليح المصنوعة من البلاستيك المقوى بالألياف الزجاجية باستخدام إرشادات التصميم الصادرة من المعهد الأمريكي للخرسانة. كما أن التوفير في تكاليف الإنشاء ودورة حياة المنتج مع قضبان التسليح المصنوعة من البلاستيك المقوى يتضمن عدة جوانب: • بدلاً من استخدام الخرسانة ذات مستويات النفاذية المنخفضة مع إضافة موانع التأكل، يمكن استخدام الخرسانة التقليدية. • يمكن إلغاء التكاليف التي يتم تحملها بسبب استخدام أغشية باهضة الثمن. • انخفاض الوزن يؤدي إلى انخفاض وقت التركيب. • توفير45 بالمائة على الأقل من إجمالي تكاليف الصيانة والهدم. • توفير من 15 إلى 20 بالمائة على الأقل من تكاليف دورة الحياة الكلية للمنتج. إن تطوير معايير أساسية لقضبان التسليح المصنوعة من البلاستيك المقوى بالألياف الزجاجية قد شجع على قبول هذا النوع من قضبان التسليح تجاريًا في الدول الصناعية. وقد تم اعتماد تلك المادة أخيرًا من قبل كود المباني الدولية ويمكن اعتبارها نقطة تحول في قطاع البناء والإنشاءات العالمي، بما في ذلك تلك المنطقة! المعايير والاعتماد تعد أمريكا الشمالية منطقة رائدة في استخدام قضبان التسليح المصنوعة من البلاستيك المقوى بالألياف الزجاجية لتقوية الخرسانة. وقد بدأ هذا المفهوم في أوائل التسعينيات حيث مهد الطريق إلى إجراء العديد من التجارب المكثفة وقبول تلك المادة تجاريًا في نهاية الألفية. وقد قام المعهد الأمريكي للخرسانة والجمعية اليابانية للمهندسين المدنيين بإعداد خطوط إرشادية لاستخدام قضبان التسليح المصنوعة من البلاستيك المقوى، بينما قامت شبكة مراكز التميز الكندية للهياكل المبتكرة بنشر خطوط إرشادية للتصميم وكتيب إرشادي حول هذا الموضوع. وفي إبريل 2008، أعلن الاتحاد الأمريكي لمصنّعي المواد المركبة عن استحداث مركبات البلاستيك المقوى بالألياف الزجاجية ضمن كود المباني الدولية - وهو كود عصري للمباني طرحه مجلس الكود الدولي لتشجيع اعتماد المركبات في البناء والإنشاء. وقد أقيمت آخر جلسة استماع للمجلس في سبتمبر 2008 حيث قام المسؤولون عن البناء «باعتماد» المادة حسب بند 08/07–FS196. ويشير القسم الجديد من كتيب كود المباني الدولية 2009 إلى الاستخدام الصحيح للبلاستيك المقوى بالألياف الزجاحية لأغراض البناء، كما يساهم في تمكين المعماريين ومحددي الكميات والمشترين من التعرف على مزايا البلاستيك المقوى بالألياف الزجاجية كمنتج قابل للتطوير. وقد أقر الكود باستخدام مركبات البلاستيك المقوى بالألياف الزجاجية في كثير من المباني، كما تضمن المتطلبات المناسبة التي تتيح استخدامه وفق طريقة يحددها الكود إلى جانب مواد البناء التقليدية. وفي عام 2008 أيضًا نجح فريق مكون من أعضاء الاتحاد الأمريكي لمصنّعي المواد المركبة وجامعة ميامي في تقديم معايير جديدة حول استخدام قضبان التسليح من البلاستيك المقوى بالألياف الزجاجية في الخرسانة، وقد تم إدراجها في المعهد الأمريكي للخرسانة. وبعد عملية صارمة قامت لجنة 440 من المعهد بتبني المعايير الجديدة المصممة لتزويد مصنعي قضبان التسليح المصنوعة من البوليمر المقوى بالألياف بأدوات هامة لمساعدة المهندسين على اختيار مركبات قضبان التسليح في الاستخدامات الهيكلية. وقد ساعدت تلك المعايير، إضافة إلى مواصفات التصميم من المعهد الأمريكي للخرسانة (ACI 440.2R-06) على تشجيع استخدام قضبان التسليح من مركبات البلاستيك المقوى بالألياف الزجاجية، واعتبرته أسهل في الإنتاج وقامت بتأهيله للاستخدام في المهمات المحتملة. واشتملت المعايير على التالي: • 08-440.5: مواصفات للبناء باستخدام قضبان التسليح من البوليمر المقوى بالألياف. • 440.5M-08: مواصفات مترية للبناء باستخدام قضبان التسليح من البوليمر المقوى بالألياف الزجاجية لتقوية الخرسانة. • 08-440.6: مواصفات لمواد قضبان التسليح من البوليمر المقوى بالألياف الزجاجية لتقوية الخرسانة. • 440.6M-08: مواصفات مترية لمواد قضبان التسليح من البوليمر المقوى بالألياف الزجاجية لتقوية الخرسانة. تتميز الخرسانة بمقاومة عالية للانضغاط، ولكن مع مقاومة شد محدودة. وللتغلب على محدودية مقاومة الشد، تستخدم قضبان التسليح في جانب الشد من الهياكل الخرسانية. ومن الناحية التاريخية استخدم حديد التسليح المصنوع من الصلب بسبب تكلفته المناسبة. ولكن عدم كفاية عملية تغطية الخرسانة، فضلاً عن ضعف التصميم أو الصنعة، ووجود كميات هائلة من العوامل بما في ذلك العوامل البيئية قد تؤدي إلى تشقق الخرسانة وتآكل حديد التسليح المصنوع من الصلب. وبينما يستطيع حديد التسليح المصنوع من الصلب الاستمرار لعقود بدون تدهور مرئي بشرط عدم تعرض الخرسانة لهجمات من أيونات الكلورايد، فإنه أيضًا عرضة للصدأ عند التعرض للكلورايد خاصة في المناطق الساحلية، والمناطق التي يستخدم فيها بحص يحتوي على ملح في خلطة الخرسانة، والأماكن التي تتعرض فيها التربة لعوامل غير مواتية. وعندما يحدث التآكل، فإن المواد الناتجة عن ذلك ستحتوي على كميات أكبر (مرتين إلى خمس مرات) من المنتجات المعدنية مقارنة بالمواد المشتقة منها في الأساس. ولا تستطيع الخرسانة تحمل وزن الشد الذي يحدث نتيجة لزيادة تلك الكميات، ومن ثم تتعرض للتشقق والتفتت، مما يؤدي إلى مزيد من تدهور الحديد الصلب. إن الجمع بين التدهور المستمر، وفقدان خواص التقوية يتطلب توفر تكاليف باهظة لإجراء عمليات الإصلاح والصيانة، فضلاً عن إمكانية تعريض الهيكل نفسه للخطر. ويكمن الحل السريع مناسب التكاليف في استخدام حديد تسليح صلب مغطى بالإيبوكسي مع ستانلس ستيل وإن كان يعتبر بديلا أكثر تكلفة. إن استخدام قضبان تسليح من الألياف الزجاجية في مصفوفة من الراتنج (عادةً ما تكون إيستر فينيل أو إيبوكس) توفر خصائص ممتازة لقابلية الشد، ومقاومة مدمجة للتآكل، كما أنها ذات جدوى اقتصادية من وجهة نظر تحليل تكلفة دورة حياة المنتج مقارنة بالمزايا. وتعتمد توصيات لجنة 440 للمعهد الأمريكي للخرسانة على مبادئ التوازن وقانون إضافة المكونات (الفايبرجلاس والراتنج). وتعتبر خاصية التماسك البيني للراتنج-الزجاج مسؤولة عن نقل قوة الإجهاد من الخرسانة إلى حديد التقوية، كما أنها مسؤولة عن تطوير قوى الإجهاد اللازمة في حديد التسليح للوصول إلى حالة توازن، خاصة عندما تتعرض الخرسانة للتشققات. وتتأثر عوامل مثل الانحراف وعرض الشقوق ومساحات الشقوق في الخرسانة المسلحة بالبلاستيك المقوى بالألياف الزجاجية بخواص التماسك لحديد التسليح في الخرسانة. تتميز قضبان التسليح من البلاستيك المقوى بالألياف الزجاجية بتباين الخواص بطبيعتها، وتلعب عوامل مثل النوع وحجم الألياف والراتنج، ومصدر الحصول على الألياف، والتحكم في الجودة خلال عملية التصنيع دورًا رئيسيًا في تحديد الخواص الميكانيكية. وتتيح فلسفة التصميم الجديدة التي تتبناها قضبان التسليح من البلاستيك المقوى بالألياف الزجاجية الأخذ في الاعتبار تفتت المركبات أو تشقق الخرسانة باعتبارها الآلية التي تتحكم في تدهور الخرسانة، وتعتمد على مبادئ التصميم، يتبعها فحص تحمل الإجهاد، وتحمل زحف التفتت، ومعايير الخدمة. الاستخدامات يتعين الأخذ في الاعتبار العناصر التالية عند تصميم قضبان تسليح من البلاستيك المقوى بالألياف الزجاجية: • إن الإحلال المباشر لقضبان التسليح من البلاستيك المقوى بالألياف الزجاجية في الهياكل الخرسانية المصممة مع حديد تسليح من الصلب أمر ليس عمليًا بشكل عام. • تتسم قضبان التسليح من البلاستيك المقوى بالألياف الزجاجية بانخفاض معامل المرونة ومقاومة القص، ومن ثم يقتصر استخدامها على الامتدادات القصيرة للعناصر الهيكلية الثانوية. • يقتصر استخدام قضبان التسليح من البلاستيك المقوى بالألياف الزجاجية على تقوية الخرسانة ولا يوصى باستخدامها كعنصر مسبق الإجهاد أو لاحق الإجهاد. يتم إنتاج قضبان التسليح من البلاستيك المقوى بالألياف الزجاجية بعملية السحب، لذا فإنها أكثر تميزًا في الإنشاءات الخرسانية القائمة في مناطق تتسم بضعف تحمل الأوزان أو المواقع النشطة من ناحية الزلازل والتي تتطلب استخدام عناصر تقوية خفيفة الوزن. ونظرًا لانخفاض معامل المرونة، فإنه يتعين دعم قضبان التسليح من البلاستيك المقوى بالألياف الزجاجية على مسافات تبلغ ثلثي حديد التسليح من الصلب. وتتضمن الاستخدامات الأخرى عمليات حفر الأنفاق التي تحتاج إلى تقوية الهياكل الخرسانية المؤقتة. ومن الأمثلة التقليدية على ذلك هياكل النقل السريع الواقعة تحت الارض، وجدران المناجم وأعمدة الإدارة الرأسية الواقعة تحت الأرض. ومن الأمثلة الخاصة أيضًا الهياكل التي تقام بالقرب من مياه البحر مثل الأرصفة البحرية، والجدران الحاجزة، والمصدات المائية، والدعامات، والمنصات البحرية. البلاستيك المقوى بالألياف الزجاجية في المنطقة أجرى قسم الهندسة الهيكيلة المنبثق من إدارة الهندسة المدنية في جامعة الإمارات أبحاثًا مكثفة حول إمكانية استخدام قضبان التسليح من البلاستيك المقوى بالألياف الزجاجية في الإمارات من خلال إيفورس، وهي شركة استشارية مرخصة تتعاون مع مركز الأبحاث في الجامعة. وتعمل الإدارة في بعض المشاريع الجارية على جزيرة الريم، فضلا عن الارتباط بمشاريع في أبوظبي، والفجيرة، ورأس الخيمة، وعجمان على مدى الخمس سنوات الماضية. وقد بدأ استخدام قضبان التسليح من البلاستيك المقوى بالألياف الزجاجية في أعمال المسطحات البحرية والهياكل المطلة على البحر مثل قناة كوف في مشروع النخلة لشركة نخيل في الواجهة البحرية في دبي، ومبنى شركة باكير هيوز في دبي. ويعد استخدام البلاستيك المقوى بالألياف الزجاجية في قضبان التسليح أمرًا مألوفًا في الإمارات، والمطلوب الآن هو التوسع في استخدام مركبات قضبان التسليح في العديد من المشاريع القادمة في المنطقة. وتماشيًا مع ذلك تقوم مؤسسة الإمارات بتمويل مشروع أبحاث حول أداء الهياكل الخرسانية التي تستخدم البلاستيك المقوى بالألياف الزجاجية في قضبان التسليح. والمطلوب الآن هو نشر استخدام تلك القضبان في العديد من المشاريع التي سيتم إنشاؤها في المنطقة. ومن ناحية التصنيع، يوجد القليل من شركات معالجة البلاستيك المقوى بالألياف الزجاجية في المنطقة مع وجود مرافق لعمليات السحب من أبرزها شركة بولترون (جبل علي، دبي)، المصنع السعودي لصناعة البولتروجن (الخبر، المملكة العربية السعودية). وقد بدأت شركة بولترون نشاطها التصنيعي في الإمارات في أوائل هذا العام، وستعتمد على خبرتها الممتدة لعشرين عامًا في إنتاج قضبان التسليح من البلاستيك المقوى بالألياف الزجاجية في مصنعها الأساسي في نيوزيلاندا. إن توفر أنواع الألياف الزجاجية والراتنج (ينتج محليًا في المنطقة) اللازمة لتصنيع هذا النوع من قضبان التسليح يضمن تحقيق الاكتفاء الذاتي للمنطقة من حيث توفر المواد الخام والتكنولوجيا اللازمة لإنتاج قضبان التسليح من البلاستيك المقوى بالألياف الزجاجية. كما أن ظروف التربة السائدة في المنطقة تجعل من تلك المادة الاختيار الطبيعي ويجب استغلاله بأقصى طاقة. كما أن توفر المواد والتكنولوجيا وبيانات التصميم والمعايير الدولية تعد عوامل مساعدة للتوسع في استخدام قضبان التسليح من البلاستيك المقوى بالألياف الزجاجية في الأنشطة الإنشائية في المنطقة على مدى السنوات القادمة، خاصة في ظل إمكانياتها المحتملة الهائلة. * سوندارام كاتب حر يملك خبرة تزيد على 25 عامًا في صناعة المركبات العالمية. يشارك سوندارام بمقالاته بانتظام في العديد من المجلات المتخصصة في أوروبا وأمريكا الشمالية وآسيا والشرق الأوسط.