دراسة حالة لقضبان تسليح GFRP في بلاطة جسر معرضة للكلوريدات

خلفية المشروع

كان الجسر معرضًا لأملاح إزالة الجليد وللهواء المحمل بالأملاح. ومع مرور الوقت، اخترقت أيونات الكلوريد الغطاء الخرساني ووصلت إلى التسليح الفولاذي. وأسهم تمدد نواتج التآكل في حدوث التشققات والانفصال الطبقي وتفتت الخرسانة، مع تنفيذ عدة أعمال إصلاح موضعي قبل استبدال سطح الجسر.

أثناء التخطيط لسطح الجسر البديل، بحث فريق المشروع عن مادة تسليح لا تتعرض لآلية الصدأ نفسها التي يتعرض لها الفولاذ في وجود الكلوريدات. وتم اختيار قضبان GFRP للسطح الجديد.

اختيار المادة والتصميم

قامت HotFRP بتوريد قضبان GFRP بالأقطار والأطوال التي حددها مصمم المشروع. وتتكون قضبان GFRP من ألياف زجاجية مستمرة مدمجة في مصفوفة من راتنج متصلد حراريًا. وبخلاف التسليح الفولاذي، فإن GFRP مادة غير معدنية ولا تصدأ بالطريقة نفسها التي يصدأ بها الفولاذ عند تعرضها للرطوبة والكلوريدات. كما أن وزنها الأقل سهّل مناولتها وتركيبها في المشروع.

نظرًا لاختلاف الخصائص الميكانيكية لـ GFRP عن الفولاذ، بما في ذلك معامل المرونة وسلوك التماسك مع الخرسانة، لم يكن من الممكن تحديد التسليح من خلال استبدال قضبان الفولاذ بقضبان GFRP بشكل مباشر واحدًا بواحد. وقد حدد مهندس التصميم أقطار القضبان وتباعدها لسطح الجسر المسلح بـ GFRP.

الاختلافات في التنفيذ مقارنة بالتسليح الفولاذي

بالنسبة لفريق التنفيذ، تمثلت الفروق الرئيسية في المناولة والقطع. فقضبان GFRP أخف وزنًا من التسليح الفولاذي، بينما يتطلب قطعها استخدام أدوات كاشطة مناسبة أو أدوات معتمدة أخرى بدلًا من قواطع قضبان الفولاذ التقليدية. ولم يتم إجراء الثني في الموقع في هذا المشروع؛ بل تم توريد الأشكال المنحنية المطلوبة كقضبان مشكلة مسبقًا.

كما تطلب التنفيذ اهتمامًا بوضع القضبان ودعامتها وتباعدها أثناء صب الخرسانة، نظرًا لانخفاض صلابة GFRP مقارنة بالفولاذ. وقام فريق التنفيذ بتعديل أساليب المناولة والترتيب للحفاظ على التسليح في الموضع المحدد قبل وأثناء صب الخرسانة.

نتيجة المشروع

بعد صب الخرسانة ومعالجتها، اكتمل سطح الجسر البديل وأعيد إلى الخدمة. ويوضح هذا المشروع كيفية استخدام قضبان GFRP في سطح جسر معرض للكلوريدات عندما يأخذ تصميم التسليح وطريقة التنفيذ في الاعتبار الخصائص المختلفة للمادة.

وتفيد هذه الحالة في المشاريع التي تدرس استخدام قضبان GFRP كبديل للتسليح الفولاذي عندما يكون التعرض للكلوريدات أحد عوامل التصميم. لكنها لا تثبت بمفردها مدة خدمة محددة أو فترة خالية من الصيانة؛ إذ تتطلب هذه النتائج بيانات أداء طويلة الأجل خاصة بالمشروع.