قضيب تسليح من ألياف زجاجية
قضيب مسحوب بالبثق من زجاج S في مصفوفة فينيل إستر. لا يصدأ، وغير مغناطيسي، ويزن نحو ربع وزن الفولاذ.
المواصفات في لمحة
FSGR وFSGS قضبان من البوليمر المقوّى بالألياف الزجاجية، تُصنع بالسحب بالبثق من روفينغ متصل من زجاج S في مصفوفة فينيل إستر، وتُورَّد مضلّعة أو ملساء بأقطار Ø 6–32 mm. مقاومة الشد بحسب بطاقة البيانات 950 MPa ومعامل المرونة عند الشد 47 GPa، وخواص الشد مختبَرة وفق ASTM D7205؛ كما تُصنَّع القضبان وتُختبَر وفق GB/T 26743-2011. وبكثافة 2.1 g/cm³ يزن القضيب نحو ربع وزن الفولاذ بالقطر نفسه، ولا يحمل أي خطر تآكل من الكلوريد أو الكربنة أو القلويات، وهو غير موصل للكهرباء وغير مغناطيسي.
| الخاصية | القيمة |
|---|---|
| Models | FSGR (ribbed) / FSGS (smooth) |
| Diameter | Ø 6 / 8 / 10 / 12 / 14 / 16 / 20 / 22 / 25 / 28 / 32 mm |
| Fibre | S-glass continuous roving, min 70% by weight |
| Resin Matrix | Vinyl-ester |
| Tensile Strength | 950 MPa (datasheet value, ASTM D7205) |
| Tensile Elastic Modulus | 47 GPa (datasheet value, ASTM D7205) |
| Elongation at Break | 2.1% (ASTM D7205) |
| Density | 2.1 g/cm³ (about 1/4 of steel) |
| Corrosion | Non-corrosive — immune to chloride, carbonation and alkali attack |
| Electromagnetic | Non-conductive, non-magnetic |
| Packaging | 6 m and 12 m straight bars; bent shapes to order |
| Shelf Life | 2 years from manufacture, stored flat and out of direct sunlight |
أين يُستخدم
المنشآت البحرية والساحلية
جدران الأرصفة والأرصفة البحرية وحواجز الأمواج وبلاطات منطقة الرذاذ، حيث يصل الكلوريد إلى حديد التسليح ويحدّد العمر الخدمي للمنشأ.
بلاطات الجسور والحواجز الجانبية
عناصر تتلقّى أملاح إذابة الجليد كل شتاء. الملح لا يزال يصل؛ غير أنه لا يوجد في القضيب ما يهاجمه.
المصانع الكيميائية ومحطات الصرف والتحلية
الخزانات والقنوات والبلاطات الملامسة لمياه المعالجة العدوانية، حيث لم يكن الغطاء الخرساني وحده ليحمي الفولاذ طوال العمر التصميمي.
غرف الرنين المغناطيسي ومحطات التحويل وقواعد الرادار
أماكن لا يُسمح فيها بالفولاذ إطلاقًا. فالقضيب غير موصل وغير مغناطيسي، فلا يشوّه مجالًا ولا ينقل تيارًا.
مقاطع soft eye في الأنفاق
جدران مؤقتة يجب أن تخترقها آلة حفر الأنفاق بالقطع. فالـ GFRP تقطعه الآلة بطريقة لا تقطع بها الفولاذ، ولهذا يُسلَّح به هذا المقطع.
الأعمال الدائمة ذات العمر التصميمي الطويل
أي عنصر يكون التآكل، لا المقاومة، هو ما يحدّ من عمره — وحيث يكلّف الإصلاح لاحقًا أكثر مما يكلّف القضيب اليوم.
دليل الاختيار
| الموديل | السطح | متى تختاره |
|---|---|---|
| FSGR | مضلّع — أضلاع بارزة على طول القضيب | الخيار الافتراضي للتسليح الإنشائي. الأضلاع تبني تماسكًا ميكانيكيًا مع الخرسانة بالتعشيق، تمامًا كما يفعل سيخ الفولاذ المضلّع. والأشكال المثنية متاحة، تُشكَّل في المصنع حسب الطلب. |
| FSGS | أملس — دائري عارٍ كما يخرج من البثق | حيث لا يكون التماسك هو الفعل الحاكم، أو حيث يُراد سطح دائري نظيف للمناولة أو لمعالجة سطحية تُنفَّذ في الموقع. الخواص الميكانيكية مطابقة تمامًا لـ FSGR. |
| مقارنة بحديد التسليح الفولاذي | GFRP (FSGR / FSGS) | ما الذي يتغيّر بالنسبة لك |
|---|---|---|
| التآكل | لا شيء — محصّن ضد الكلوريد والكربنة والقلويات | هذا هو سبب استعماله كله. فحيث يحدّد تآكل الفولاذ عمر المنشأ — البيئة البحرية، وأملاح إذابة الجليد، ومياه الصرف، وتحلية المياه — فإن نمط الانهيار هذا ببساطة غير موجود. |
| الوزن | 2.1 g/cm³ مقابل 7.85 للفولاذ | نحو ربع الوزن لكل متر. عمالة أقل للتركيب، وشحن أرخص، وقضيب طوله 12 m يحمله عامل واحد. |
| المقاومة | 950 MPa شدًا (قيمة بطاقة البيانات) مقابل 400 MPa إجهاد خضوع الفولاذ | أكثر من ضعف الرقم المعلن — لكن اقرأ جدول التصميم أدناه قبل أن تستخدمه. فمعاملات الكود تقتطع منه حصة كبيرة. |
| الصلابة | 47 GPa مقابل نحو 200 GPa للفولاذ | وهذه هي النقطة التي تُفاجئ الناس. فبنحو ربع معامل مرونة الفولاذ، يصبح الترخيم وعرض الشقوق هما ما يحكم التصميم عادةً، لا المقاومة. |
| المطيلية | مرن خطي حتى الانهيار، استطالة 2.1% — بلا مرحلة خضوع | الـ GFRP لا يخضع، لذا تُصمَّم المقاطع عادةً محكومة بالانضغاط (الخرسانة تُسحق أولًا) لا محكومة بالشد. ونسبة التسليح المتوازنة نحو 0.0078 مقابل 0.0335 للفولاذ (ACI 440.1R-15 Table 7.2.1, f'c = 34.5 MPa). |
| الكهرومغناطيسية | غير موصل، وغير مغناطيسي | غرف التصوير بالرنين المغناطيسي، ومحطات التحويل، وقواعد الرادارات والهوائيات، وإشارات السكك — أماكن لا يُسمح فيها بالفولاذ إطلاقًا. |
الموديلان يأتيان قضبانًا مستقيمة بطول 6 m و12 m؛ أما الثنيات فتُشكَّل في المصنع حسب الطلب لأن الـ GFRP لا يمكن ثنيه في الموقع — فالراتنج متصلد أصلًا. ومدة الصلاحية سنتان من تاريخ الصنع، بتخزين القضبان مستوية على مساند، مرفوعة عن الأرض وبعيدة عن أشعة الشمس المباشرة.
القيم في هذه الصفحة خواص مادة مأخوذة من بطاقة بياناتنا، وليست قيم تصميم. فالخرسانة المسلّحة بالـ GFRP تُصمَّم وفق ACI 440.1R / ACI 440.11 أو ما يعادلهما محليًا، والكود يطبّق تخفيضات لا تظهر في بطاقة البيانات — انظر الجدول الثاني أدناه. وبطاقة TDS تقولها صراحةً: يجب أن تُعتمد حسابات التصميم من مهندس محترف مرخّص ومستقل.
أقطار القضبان وقيم التصميم
أقطار القضبان ووزن الشحن
| قطر القضيب Ø (mm) | المساحة الاسمية (mm²) | GFRP (kg/m) | الفولاذ بالقطر نفسه (kg/m) | قضيب 12 m (kg) | أقرب رقم قضيب ASTM (القطر الاسمي) |
|---|---|---|---|---|---|
| 6 | 28.3 | 0.059 | 0.222 | 0.7 | #2 (6.3 mm) |
| 8 | 50.3 | 0.106 | 0.395 | 1.3 | — |
| 10 | 78.5 | 0.165 | 0.617 | 2.0 | #3 (9.5 mm) |
| 12 | 113.1 | 0.238 | 0.888 | 2.9 | #4 (12.7 mm) |
| 14 | 153.9 | 0.323 | 1.208 | 3.9 | — |
| 16 | 201.1 | 0.422 | 1.578 | 5.1 | #5 (15.9 mm) |
| 20 | 314.2 | 0.660 | 2.466 | 7.9 | #6 (19.1 mm) |
| 22 | 380.1 | 0.798 | 2.984 | 9.6 | #7 (22.2 mm) |
| 25 | 490.9 | 1.031 | 3.853 | 12.4 | #8 (25.4 mm) |
| 28 | 615.8 | 1.293 | 4.834 | 15.5 | #9 (28.7 mm) |
| 32 | 804.2 | 1.689 | 6.313 | 20.3 | #10 (32.3 mm) |
المساحة هي المساحة الدائرية الاسمية πd²/4؛ والكتلة محسوبة بكثافة بطاقة البيانات 2.1 g/cm³ (والفولاذ عند 7.85 للمقارنة). استعمل هذه الأرقام للشحن والمناولة، لا للتصميم — فمواصفة ASTM لقضبان الـ GFRP تخصّص لكل رقم قضيب مساحة اسمية خاصة به، ومساحة التصميم يجب أن تأتي من شهادة المصنع للقضبان التي تستلمها فعلًا. أرقام قضبان ASTM في العمود الأخير هي أقرب تسمية بحسب القطر الاسمي؛ والمساحة الاسمية في ASTM لذلك الرقم تختلف عن πd²/4 لقضيبنا المتري.
من رقم بطاقة البيانات إلى رقم التصميم (ACI 440.1R-15)
| معامل البيئة CE | ffu التصميمي (MPa) | الحد تحت الحمل الدائم (MPa) | عند ثنية 90°، rb/db = 4 (MPa) | حد كانات القص (MPa) | النسبة من 950 المعلنة |
|---|---|---|---|---|---|
| 0.8 | 760 | 152 | 380 | 188 | 80% |
| 0.7 | 665 | 133 | 333 | 188 | 70% |
CE 0.8 للخرسانة غير المعرّضة للتربة والعوامل الجوية، وCE 0.7 للمعرّضة (Table 6.2). ومقاومة التصميم هي ffu = CE × ffu* (Eq. 6.2a)، مع اعتبار قيمة بطاقة بياناتنا 950 MPa هي ffu* (قيمة بطاقة بيانات، لا قيمة مضمونة لكل قطر — انظر ملاحظة فحص الجودة). أما الإجهاد الدائم مضافًا إليه إجهاد الكلال فمحدود بـ 0.20 ffu للألياف الزجاجية (Table 7.4.1، ومعامل الأمان مدرج فيه أصلًا). والثنية بزاوية 90° تحتفظ بـ 0.50 ffu عند rb/db = 4 (Eq. 6.2.1). وكانات القص محكومة بسقف انفعال قدره 0.004، أي ffv = 0.004 Ef (Eq. 8.2d).
اقرأ العمودين الأخيرين من الجدول الثاني معًا: فالقضيب المعلن عنه بـ 950 MPa يصبح محدودًا بـ 133 MPa تحت الحمل الدائم في عنصر معرّض بعد تطبيق معاملات الكود — أي نحو سُبع الرقم المعلن. وهذا ليس عيبًا في المنتج، بل هو الطريقة التي يُصمَّم بها الـ GFRP في كل مكان، وأي مورّد يعرض عليك الرقم الكبير من دون هذا السياق فهو لا يُسدي إليك معروفًا. أما تصميم المقطع والتحقق من الترخيم وعرض الشقوق فهي من عمل مهندس المشروع.
تركيب قضبان الـ GFRP في ست خطوات
اطلب الثنيات مع القضبان
الـ GFRP لا يمكن ثنيه في الموقع. فالراتنج متصلد؛ وفرض الثني عليه يشقّ المصفوفة فيفقد القضيب مقاومته دون أن يبدو بالضرورة تالفًا. والكانات والخطاطيف والقضبان المثنية تُشكَّل في المصنع، لذا يجب تحديد الأشكال والكميات عند الطلب لا في الموقع.
خزّنه مستويًا وفي الظل
احفظ الرزم على مساند مستوية مرفوعة عن الأرض، بمنأى عن الصدم وعن الأشعة فوق البنفسجية الطويلة الأمد. ومدة الصلاحية سنتان من تاريخ الصنع بتخزين سليم. وجرّ القضبان على البلاطة يأكل الأضلاع، والأضلاع هي التي تبني التماسك.
اقطع، ولا تلحم ولا تسخّن أبدًا
اقطع على الطول بقرص كاشط أو بشفرة دقيقة الأسنان؛ والبس واقي عينين وكمامة غبار، واتبع SDS في التعامل مع غبار الزجاج. ولا تحتاج الأطراف المقطوعة إلى إغلاق ضد التآكل — فليس في القضيب ما يصدأ — لكن أبقِها خارج منطقة التثبيت حيث يهمّ طول التماسك الكامل.
اربط بالبلاستيك أو بسلك مغلّف
استعمل مشابك بلاستيكية أو سلكًا مغلّفًا. فسلك الربط الفولاذي العاري الملامس للقضيب يُبطل جزءًا من سبب اختيارك للـ GFRP أصلًا، والكراسي والفواصل الفولاذية تعيد مسار التآكل إلى منطقة الغطاء الخرساني نفسها. استعمل مساند بلاستيكية أو مقوّاة بالألياف.
احترم الغطاء الخرساني وطول التراكب
الـ GFRP يبني التماسك بطريقة تختلف عن الفولاذ: فأطوال التراكب أطول بكثير عادةً، ويوصي ACI 440.1R بأطوال غرز في نطاق 20–100 ضعف قطر القضيب بحسب الغطاء وقطر القضيب (Eq. 10.3a). لا تنقل طول تراكب الفولاذ بحكم العادة — بل خذه من حساب الـ GFRP لمقطعك أنت.
صبّ وافحص كالمعتاد
الصب والهزّ والمعالجة كلها كما في الخرسانة المسلّحة بالفولاذ. ولأن القضيب يطفو — فوزنه ربع وزن الفولاذ — تحقّق من أن المساند والأربطة تثبّت موضعه فعلًا قبل الصب وأثناءه.
الأسئلة الشائعة
هل تحلّ قضبان الـ GFRP محل الفولاذ واحدًا بواحد؟
لا، وأي مورّد يقول غير ذلك فهو يبيعك مشكلة. فالقضيب أقوى من الفولاذ لكنه أقل صلابة بنحو أربع مرات، ولا توجد لديه مرحلة خضوع. وهذا يغيّر أي حالة حدية هي الحاكمة: إذ يحكم عادةً الترخيم وعرض الشقوق، وتُصمَّم المقاطع محكومة بالانضغاط بدل الشد، ونسبة التسليح المتوازنة نحو 0.0078 مقابل 0.0335 للفولاذ (ACI 440.1R-15 Table 7.2.1, f'c = 34.5 MPa). فالمقطع يجب أن يُعاد تصميمه وفق ACI 440.1R / ACI 440.11 أو ما يعادلهما محليًا، لا أن يُستبدل استبدالًا.
لماذا تقل مقاومة التصميم كثيرًا عن 950 MPa؟
لأن الكود يقول ذلك، ولكل قضيب GFRP من أي مورّد. فمقاومة التصميم هي معامل البيئة مضروبًا في المقاومة المضمونة (0.8 أو 0.7، ACI 440.1R-15 Table 6.2)، ثم يُحدَّد الإجهاد الدائم مضافًا إليه إجهاد الكلال بـ 0.20 من تلك القيمة للألياف الزجاجية (Table 7.4.1). وفي عنصر معرّض يترك ذلك نحو 133 MPa. والجدول أعلاه يعرض الحساب كي لا يفاجئك في مرحلة التصميم.
هل يمكن ثنيه أو قطعه في الموقع؟
القطع نعم، والثني لا. فالراتنج متصلد أصلًا، ومن ثم فإن ثنية تُنفَّذ في الموقع تشقّ المصفوفة فيفقد القضيب مقاومته دون أن يبدو بالضرورة تالفًا. وكل الثنيات والكانات والخطاطيف تُشكَّل في المصنع حسب الطلب — ما يعني أن جدول القضبان يجب أن يُقفل قبل التصنيع، لا أن يُعدَّل في الموقع.
هل تُضعف الثنية القضيب؟
نعم، والكود يقيس ذلك عدديًا: المقاومة عند الثنية هي (0.05 × rb/db + 0.3) × ffu، أي إن الثنية بنصف قطر يعادل أربعة أقطار قضيب تحمل نصف مقاومة التصميم للقضيب المستقيم (ACI 440.1R-15 Eq. 6.2.1). ويجب التحقق من الثنيات على هذه القيمة المخفّضة، لا على رقم القضيب المستقيم.
كيف يتصرّف في الحريق؟
أسوأ من الفولاذ، ويحتاج إلى تقييم للحالة بعينها. فمصفوفة الفينيل إستر تلين قرب درجة انتقالها الزجاجي، ومتى ذهبت المصفوفة عجز القضيب عن نقل الإجهاد إلى الألياف. والغطاء الخرساني ونوع العنصر ودرجة مقاومة الحريق المطلوبة هي التي تقرّر هل الـ GFRP مقبول أصلًا أم لا — وذلك تقييم خاص بالمشروع يجريه المهندس، لا شيء تجيب عنه بطاقة بيانات.
ما الفرق بين FSGR وFSGS؟
السطح فقط. فـ FSGR له أضلاع على طول القضيب ويبني تماسكًا ميكانيكيًا مع الخرسانة بتعشيق الأضلاع، مثلما يفعل سيخ الفولاذ المضلّع؛ أما FSGS فدائري أملس كما يخرج من البثق. والألياف والراتنج والمقاومة ومعامل المرونة والكثافة متطابقة. وللتسليح الإنشائي يبقى القضيب المضلّع هو الخيار الافتراضي.
وفق أي مواصفات يُصنع ويُختبر؟
خواص الشد مختبَرة وفق ASTM D7205 (طريقة اختبار خواص الشد لقضبان المركّبات FRP)، والقضبان مصنوعة ومختبَرة وفق GB/T 26743-2011. لا نمتلك حاليًا ملف تأهيل كامل وفق ASTM D7957 (درجة التزجّج Tg، درجة التصلّب، القص العرضي، الترابط، امتصاص الرطوبة، الاحتفاظ بالمقاومة بعد التعرّض للقلويات)؛ فإن كانت مواصفتك تشترط D7957 فأخبرنا عند الاستفسار وسنوضّح بصراحة أي البنود نستطيع توثيقها. أما التصميم فمسألة منفصلة: ACI 440.1R-15 هو الدليل الإرشادي، وACI 440.11-22 هو أول كود مبانٍ للـ GFRP مكتوب بلغة إلزامية، إلى جانب ACI 318.
هل لديكم اعتماد من جهة ثالثة لهذا المنتج؟
لا. القضبان تُشحن مع بطاقات بياناتها الفنية الخاصة بها، وخواصها مختبَرة بطرق ASTM المذكورة أعلاه، ومعها شهادة اختبار المصنع (Mill Test Certificate) وشهادة تحليل (Certificate of Analysis) للدفعة. وإن كانت مواصفتك تشترط اعتمادًا بعينه من جهة ثالثة، فأبلغنا في مرحلة الاستفسار وسنقول لك بوضوح هل نستطيع تلبيته أم لا.
المستندات والتنزيلات
بطاقتا بيانات، واحدة لكل سطح
FSGR للقضيب المضلّع وFSGS للقضيب الأملس. وكلتاهما تحملان جدول الخواص الكامل مع طريقة اختبار ASTM أمام كل قيمة.
MTC + COA مع كل شحنة
تُشحن كل دفعة مع شهادة اختبار المصنع (Mill Test Certificate) وشهادة تحليل (Certificate of Analysis). اطلبهما عند الطلب إن كانت مواصفتك تشترط حفظهما في الملف.
طلب عرض سعر
أرسل الأقطار والأطوال والكميات — والثنيات أيضًا، لأنها تُشكَّل في المصنع. ويرد عليك مهندس خلال يوم عمل واحد بعرض السعر، وبالأوزان اللازمة لحساب الشحن، وببطاقات البيانات. وإن كان مقطعك لا يزال بحاجة إلى تصميم على الـ GFRP، فقل ذلك وسنخبرك بما سيحتاج إليه المهندس.
