القيد بين حديد التسليح المموج والمطّرق المثبت بالحقن في الخرسانة مع الأخذ في الاعتبار طول الالتصاق ونوع اللاصق

إصلاح الخرسانة المتعبة دون هدمها

في جميع أنحاء العالم، تعتري جسور ومبانٍ ومرائب سيارات الشيخوخة بوتيرة أسرع مما نستطيع استبداله. الهدم الكامل وإعادة البناء مكلف ومسبب للاضطراب، لذا يبحث المهندسون عن طرق لتقوية الهياكل القائمة. تستكشف هذه الدراسة إحدى طرق الإصلاح: حفر ثقوب في الخرسانة المتصلدة، ولصق قضبان فولاذية جديدة بإبوكسي قوي، واستخدام هذه القضبان "المثبتة بعد الصب" لإعطاء الخرسانة القديمة حياة جديدة.

كيف يتعاون الفولاذ واللاصق داخل الخرسانة

تعمل الخرسانة المسلحة لأن قضبان الفولاذ المخفية داخلها تمسك بالمادة المحيطة وتشاركها الأحمال. تقليدياً تُوضَع تلك القضبان في القوالب ويُصب الخرسانة حولها. في أعمال الإصلاح، تكون الخرسانة صلبة بالفعل، لذلك يجب على العاملين حفر ثقوب، وحقن مادة لاصقة كيميائية، وإدخال قضبان فولاذية جديدة كمسامير تثبيت. تعتمد سلامة الهيكل المحسّن على مدى ثبات هذه القضبان المضافة "ملتصقة" بالخرسانة واللاصق، ومدى انزلاقها عند السحب. سعى الباحثون لقياس ذلك الالتصاق بشكل منضبط ولرؤية كيف تؤثر أشكال القضبان وأحجام الثقوب وأنواع اللاصق على الأداء.

اختبار مقاومة السحب في المختبر

لمحاكاة حالات الإصلاح الواقعية، صب الفريق واحداً وعشرين مكعباً خرسانياً، كل منها بحجم تقريبي لحجر رصيف صغير. في ثلاثة منها، وُضعت قضبان تسليح مموجة بالطريقة التقليدية أثناء الصب لتعمل كعينات مرجعية. في الثمانية عشر الأخرى، أُضيفت القضبان لاحقاً: حُفرت ثقوب عمودية، نُظفت، مملوءة بأحد منتجي الإبوكسي التجاريين، ثم أُدخلت قضبان مموجة أو ملولبة إلى أعماق محددة. διαφοق الباحثون ثلاثة عوامل رئيسية: طول الجزء الملامس للاصق، وقطر الثقب المحفور بالنسبة لقطر القضيب، وما إذا كانت سطحية القضيب مموجة (بنتوءات متقطعة) أو ملولبة (بشرط متواصل). ثم أمسك هُرَوَن هيدروليكي كل عينة وسُحب القضيب ببطء بينما سجَّلت الأجهزة القوة والانزلاق.

ما الذي يجعل المِرسَاة قوية وآمنة

أظهرت الاختبارات أنه في معظم الحالات تقريباً، حدث الفشل بوصول قضيب الفولاذ إلى حد الخضوع ضمن سيناريو سحب كلاسيكي، بدلاً من تشقق الخرسانة. وهذا يعني أن وصلة اللاصق والخرسانة المحيطة كانت عمومًا أقوى من القضيب نفسه، وهو نتيجة مرغوبة للتصميم. القضبان المركبة بإبوكسي في ثقوب أوسع قليلاً من القضيب (حوالي 60 إلى 80 في المئة أكبر في القطر) حققت قدرات سحب مماثلة أو أعلى قليلاً من القضبان المصبوبة في مكانها. الثقوب الضيقة جداً، الأكبر بنحو 20 في المئة فقط، قللت القوة. أطوال الالتصاق الأكبر سمحت للقضيب بحمل حمولة كلية أكبر لكنها وزعت هذه الحمولة، مما خفَّض متوسط إجهاد الالتصاق على طول القضيب. عند مقارنة أشكال القضبان، طورت القضبان المموجة التقليدية باستمرار قوة التلاصق أعلى من القضبان الملولبة، ويرجع ذلك أساساً إلى أن نتوئاتها الخشنة وفرت تمسكاً ميكانيكياً أفضل مع اللاصق والخرسانة.

كيف يعمل الصلابة والليونة معًا

بعيداً عن قوة الذروة، فحصت الدراسة أيضاً مدى صلابة أو مرونة الوصلة عند بدء حركة القضيب. كانت المراسي الملصوقة بالإبوكسي عموماً أكثر صلابة من القضبان المصبوبة في المكان عند بدء التحميل، مما يعني أنها قاومت الانزلاق الابتدائي بقوة أكبر. ومع ذلك في العديد من التكوينات، خاصة مع أطوال الالتصاق الأطول، أظهرت القضبان المركبة لاحقاً "لدونة" أكبر: إذ يمكنها أن تنزلق بشكل كبير بعد الخضوع دون فقدان مفاجئ في القدرة. تصرّف نوعا الإبوكسي بشكل مشابه من حيث القوة، رغم أن أحدهما كان يميل إلى إنتاج وصلات أكثر صلابة وأقل مرونة قليلاً بينما سمح الآخر بمزيد من الانزلاق قبل الفشل. القضبان الملولبة، رغم ضعفها في ذروة الالتصاق، أظهرت غالباً انزلاقات أكبر عند الأحمال العالية، مما يدل على عملية فشل أكثر تدريجية وتسامحاً.

تحويل بيانات الاختبار إلى قواعد تصميم عملية

باستخدام مجموعة القياسات الكاملة، وضع المؤلفون معادلة بسيطة تتنبأ بأقصى إجهاد التلاصق للقضبان المثبتة بعد الصب بناءً على مقاومة الخرسانة، وقطر القضيب، وطول الالتصاق، وحجم الثقب، وهندسة نتوءات القضيب. هذه الصيغة، التي فُحِصت مقابل جميع نتائج الاختبار، أعطت تقديرات آمنة ومعقولة الدقة. بالنسبة للمهندسين، يعني هذا أن إضافة قضبان فولاذية بواسطة لواصق حديثة يمكن تصميمها بثقة، شريطة اختيار أقطار الثقوب وأطوال الانغماس وأنواع القضبان بعناية. بالنسبة للجمهور، الخلاصة أن أعمال المختبر الدقيقة من هذا النوع تدعم العديد من الإصلاحات "الغير مرئية"، مما يتيح تقوية الهياكل الخرسانية القديمة وإبقاؤها في الخدمة لفترة أطول دون تكلفة واضطراب الاستبدال الكامل.

الاستشهاد: Fayed, S., Alkharisi, M.K., Bayoumi, ES.A. et al. Bond of ribbed and threaded steel reinforcement bars post-installed in concrete considering bonded length and adhesive type. Sci Rep 16, 10762 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-42964-4

الكلمات المفتاحية: المثبتات المركبة بعد الصب, قضيب تسليح ملصوق بالإبوكسي, إصلاح الخرسانة المسلحة, قوة الالتصاق, ترميم المنشآت الهيكلية