حديد التسليح بالغرافين (graphene rebar) قيد التطوير في Graphene Integrations. وهو ليس منتجًا يمكنك شراؤه، ولم يجتز بعد الاختبارات والموافقات التنظيمية التي يحتاجها التسليح الإنشائي. يشرح هذا المقال لماذا نعمل عليه، والمشكلة التي يستهدفها، والأهداف التي وضعناها، وما يجب أن يحدث قبل أن يضعه أي أحد في منشأة.
المشكلة: الفولاذ يتآكل
حديد التسليح الفولاذي ممتاز في الشد ورخيص، ولهذا هو موجود في كل مكان. ونقطة ضعفه هي التآكل. فالخرسانة تحمي الفولاذ عادةً بقلويتها العالية، لكن الكلوريدات من أملاح إذابة الجليد أو مياه البحر، والكربنة مع مرور الوقت، تكسر هذه الحماية. وعندما يبدأ الفولاذ بالصدأ، يشغل الصدأ حجمًا أكبر من الفولاذ، فيشقق الخرسانة المحيطة به ويقشرها. وقد وثّقت الإدارة الفيدرالية للطرق السريعة في الولايات المتحدة (FHWA) حجم أضرار التآكل في الجسور ومنشآت الطرق لعقود؛ راجع على سبيل المثال أبحاثها حول التآكل في منشآت الخرسانة المسلحة.
يستخدم المهندسون بالفعل عدة طرق للتعامل مع ذلك: غطاء خرساني أكبر، وخرسانة أقل نفاذية، وقضبان مطلية بالإيبوكسي ومجلفنة، والفولاذ المقاوم للصدأ، وقضبان البوليمر المقوى بالألياف. ولكل منها مزايا وعيوب من حيث التكلفة والتعامل والتصميم.
لماذا حديد التسليح المركب بالغرافين
نهجنا هو قضيب مركب يستخدم الغرافين بدلًا من الفولاذ. وأهداف التصميم هي:
- بلا صدأ: لا يمكن للقضيب غير المعدني أن يتآكل بالطريقة التي يتآكل بها الفولاذ.
- أخف من الفولاذ: أسهل في النقل والتعامل في الموقع.
- يعمل مع خرسانة الغرافين: مصمم ليقترن بإضافة الخرسانة NanoTechCrete لدينا.
- صُنع في الولايات المتحدة: يُنتج في Charlotte, NC، باستخدام غرافين نصنعه بأنفسنا.
هذه أهداف، لا نتائج. ولا ننشر أرقامًا للقوة أو الصلابة أو المتانة لحديد التسليح ما دام قيد التطوير.
ما يجب أن يحدث قبل استخدامه
التسليح عنصر إنشائي. والقضيب الذي ينهار يعرّض الأرواح للخطر، لذا فإن معيار الدخول مرتفع عن حق. وقبل أن يمكن تحديد حديد التسليح بالغرافين في المواصفات، يجب أن:
- تُحدَّد خصائصه: مقاومة الشد، والمعامل، والترابط مع الخرسانة، والسلوك تحت حمل مستمر.
- يثبت متانته: الأداء طويل الأمد في الخرسانة القلوية، والرطوبة، ودورات الحرارة، والكلوريدات.
- يعالج فروق التصميم: تتصرف القضبان غير المعدنية عادةً بشكل مختلف عن الفولاذ. فعلى سبيل المثال، قد لا تخضع (yield) قبل الانهيار، ولا يمكن ثنيها ببساطة في الموقع. ويجب أن تأخذ طرق التصميم ذلك في الحسبان.
- يجتاز المعايير والأكواد ذات الصلة: اختبارات مستقلة بطرق معترف بها، وقبول من الأكواد والجهات التي تحكم المنشأة.
لن نعرضه للبيع حتى تكتمل هذه الخطوات.
أين قد يناسب أولًا
إذا نجح التطوير، فإن الاستخدامات الأكثر طبيعية هي الأماكن التي يكون فيها التآكل العدو الرئيسي:
- المنشآت البحرية والساحلية، مثل الجدران البحرية والأرصفة.
- أسطح الجسور ومباني مواقف السيارات المعرضة لأملاح إذابة الجليد.
- العناصر سابقة الصب حيث يبسّط التسليح الأخف عملية التعامل.
- المنشآت القريبة من المعدات الحساسة، حيث قد يكون للتسليح غير المغناطيسي أهمية.
ما يمكنك استخدامه اليوم
إضافة الغرافين للخرسانة لدينا، NanoTechCrete، متاحة الآن. وهي سائل يُضاف بنسبة 5٪ من وزن الإسمنت. وأظهرت اختبارات مستقلة أجراها طرف ثالث عام 2023 زيادة بنسبة 67٪ في مقاومة الضغط، كما أنها تزيد مقاومة الماء بنسبة 25٪. ويهم انخفاض نفاذ الماء بالنسبة إلى التآكل، لأن الماء والكلوريدات الذائبة هي ما يصل إلى الفولاذ. اقرأ كيف تعمل إضافة الغرافين للخرسانة ودليلنا حول تصميم خلطات خرسانة الغرافين.
«حديد التسليح عنصر إنشائي، لذا سيستغرق الوقت الذي يحتاجه. وسنشارك النتائج عندما تكون مستقلة ومكتملة». — Frans Alkemade
تابع المشروع
كيف يُستخدم التسليح غير المعدني اليوم
التسليح غير المعدني ليس فكرة جديدة. فقضبان البوليمر المقوى بألياف الزجاج والبازلت والكربون تُستخدم منذ سنوات في التطبيقات التي يكون فيها التآكل مصدر قلق، وتوجد لها إرشادات تصميم. وتخبرنا هذه الخبرة بما سيتوقعه المهندسون من أي قضيب مركب جديد: خصائص مادة واضحة، وطريقة تصميم، وبيانات متانة من اختبارات معترف بها، وسجل في منشآت تجريبية. وسيُحكم على حديد التسليح المركب بالغرافين بالمعايير نفسها، ونرى أن هذا هو النهج الصحيح.
ما لا نقوله
لا نقول إن حديد التسليح بالغرافين أقوى من الفولاذ، ولا إنه سيكلف أقل، ولا إنه جاهز لأي منشأة بعينها. فهذه أسئلة ستجيب عنها الاختبارات. وإذا رأيت ادعاءات عن حديد التسليح لدينا تتجاوز الأهداف الواردة في هذه الصفحة، فهي لم تصدر عنا.
اقرأ البيان الصحفي حول تطوير حديد التسليح وصفحة مشروع حديد التسليح بالغرافين. وإذا كنت مهندسًا أو مالكًا مهتمًا بالاختبارات التجريبية المستقبلية، تواصل معنا.
الأسئلة الشائعة
هل يمكنني شراء حديد التسليح بالغرافين؟
لا. حديد التسليح بالغرافين قيد التطوير وغير معروض للبيع. ويجب أن يجتاز الاختبارات والموافقات التنظيمية أولًا.
لماذا تطوير حديد تسليح بالغرافين؟
حديد التسليح الفولاذي يتآكل، مما يشقق الخرسانة ويقشرها. والقضيب المركب غير المعدني بالغرافين مصمم ألا يصدأ وأن يكون أخف من الفولاذ.
هل لديكم نتائج قوة لحديد التسليح؟
لا ننشر أرقام أداء لحديد التسليح ما دام قيد التطوير.
ما منتج الغرافين الذي يمكنني استخدامه في الخرسانة اليوم؟
NanoTechCrete، إضافة غرافين سائلة للخرسانة تُجرَّع بنسبة 5٪ من وزن الإسمنت.
هل حديد التسليح بالغرافين أخف من الفولاذ؟
أن يكون أخف من الفولاذ هو أحد أهداف التصميم لدينا. ولا ننشر أرقامًا للوزن أو القوة ما دام قيد التطوير.
اطلب عرض سعر أو عينات أو نشرة فنية
أخبرنا بمادتك، والخاصية التي ترغب في تحسينها، والوسط الناقل الذي تستخدمه (ماء أو مذيب أو راتنج أو زيت)، وكمياتك. الأسعار والعينات متاحة عبر عرض السعر فقط. اتصل على 704-659-3682 أو اطلب عرض سعر أو عينات أو نشرة فنية / صحيفة بيانات السلامة.
