وصلة تمدد

وصلة التمدد ، أو وصلة الحركة ، هي تركيب مصمم لربط الأجزاء معًا مع امتصاص التمدد والانكماش الناتج عن تغيرات درجة الحرارة في مواد البناء بشكل آمن . وتوجد عادةً بين أقسام المباني والجسور والأرصفة وخطوط السكك الحديدية وأنظمة الأنابيب والسفن وغيرها من المنشآت .

تتمدد واجهات المباني والألواح الخرسانية وخطوط الأنابيب وتنكمش نتيجةً لتغيرات درجات الحرارة اليومية والموسمية، أو بسبب مصادر حرارية أخرى. قبل إنشاء فواصل التمدد في هذه الهياكل، كانت تتشقق تحت الضغط الناتج.

صُممت فواصل التمدد في الجسور للسماح بمرور حركة المرور بشكل متواصل بين الهياكل، مع مراعاة الحركة والانكماش وتغيرات درجات الحرارة في الهياكل الخرسانية المسلحة والمسبقة الإجهاد، والهياكل المركبة، والهياكل الفولاذية . تمنع هذه الفواصل انحناء الجسر في الظروف القاسية، كما تسمح بحركة رأسية كافية لاستبدال المحامل ^{[ 1 ]} دون الحاجة إلى تفكيك فاصل التمدد. تتوفر أنواع مختلفة من هذه الفواصل، قادرة على استيعاب حركة تتراوح من 30 إلى 1000 مليمتر (1.2 إلى 39.4 بوصة) ، بما في ذلك فواصل مصممة للحركة الصغيرة والمتوسطة والكبيرة. 

تُستخدم فواصل التمدد المعيارية عندما تتجاوز حركات الجسر قدرة فاصل الفجوة الواحدة أو فاصل الأصابع. تستوعب فواصل التمدد المعيارية متعددة الفجوات الحركات في جميع الاتجاهات والدورانات حول جميع المحاور. يمكن استخدامها للحركات الطولية التي لا تقل عن 160  مم، أو للحركات الكبيرة جدًا التي تتجاوز 3000  مم. تُقسّم الحركة الكلية لسطح الجسر على عدد من الفجوات الفردية التي تُنشأ بواسطة عوارض سطحية أفقية. تُغلق الفجوات الفردية بمقاطع مطاطية مانعة لتسرب الماء، وتُضبط حركات العوارض السطحية بواسطة نظام تحكم مرن. يتم تصريف المياه من الفاصل عبر نظام تصريف سطح الجسر. تتميز بعض الفواصل بألواح جيبية على سطحها، تُقلل الضوضاء الناتجة عن حركة المرور العابرة بنسبة تصل إلى 80%. ^{[ 2 ]}

تُستخدم فواصل التحكم في البناء أحيانًا في ألواح الجسور.

تتمدد الطوب الطيني عند امتصاصه للحرارة والرطوبة، مما يُسبب ضغطًا على الطوب والملاط، مُؤديًا إلى انتفاخه أو تقشره. ^{[ 3 ]} يُمكن استخدام مادة مانعة للتسرب مرنة بدلًا من الملاط لامتصاص قوى الضغط دون إتلاف الطوب. ^{[ 4 ]} قد تُعاني أرضيات الخرسانة (خاصةً في الأرصفة) من مشاكل أفقية مماثلة، والتي يُمكن حلها عادةً بإضافة فاصل خشبي بين البلاطات. ينضغط فاصل التمدد الخشبي مع تمدد الخرسانة. يُستخدم عادةً خشب الأرز الجاف المقاوم للتعفن، مع صف من المسامير البارزة التي تُغرس في الخرسانة وتُثبت الفاصل في مكانه. ^{[ 5 ]}

مقارنة بالمفاصل الضابطة

تُخلط فواصل التحكم، أو فواصل الانكماش، أحيانًا مع فواصل التمدد، إلا أنها تختلف عنها في الغرض والوظيفة. يتميز كل من الخرسانة والإسفلت بمقاومة شد ضعيفة نسبيًا، وعادةً ما تتشقق بشكل عشوائي مع مرور الوقت وانكماشهما وتعرضهما للإجهادات البيئية (بما في ذلك إجهادات التمدد والانكماش الحراري). تهدف فواصل التحكم إلى الحد من التشققات من خلال تحديد خطوط لتخفيف الإجهاد. تُقطع هذه الفواصل في الرصيف على فترات منتظمة. تميل التشققات إلى التكوّن على طول هذه الخطوط، بدلًا من التشققات العشوائية في أماكن أخرى. تُعد هذه المسألة في المقام الأول مسألة جمالية؛ إذ يُفضل غالبًا مظهر التشققات المنتظمة والمتساوية، والتي قد تكون مخفية في شق الفاصل، على التشققات العشوائية. ^{[ 6 ]}

وبالتالي، تعمل فواصل التمدد على تقليل الشقوق ، بما في ذلك في الهيكل العام، بينما تعمل فواصل التحكم على إدارة الشقوق، وخاصة على طول السطح المرئي.

يمكن سدّ فواصل التحكم في الطرق باستخدام القار الساخن، أو مادة مانعة للتسرب باردة (مثل السيليكون)، أو مادة مانعة للتسرب مضغوطة (مثل المطاط أو الرغوات المتشابكة القائمة على البوليمرات). ^{[ 7 ]} ويمكن استخدام الملاط ذي الرابطة القابلة للكسر لملء بعض فواصل التحكم.

يجب أن تتمتع فواصل التمدد بعمق كافٍ وألا تتجاوز المسافة القصوى بينها لكي تكون فعالة. المواصفات النموذجية لبلاطة بسمك أربع بوصات هي: ^{[ 8 ]}

• 25% من عمق المادة
• التباعد على مسافة تتراوح من 24 إلى 36 ضعف عمق البلاطة (بعض المواصفات تتطلب حدًا أقصى قدره 30 ضعفًا).
• عناية خاصة بالزوايا الداخلية

صُممت فواصل التمدد لامتصاص حركة الأرضية الفرعية والبلاط نفسه نتيجة التمدد والانكماش الحراري، وتغيرات الرطوبة، والتحولات الهيكلية. هذه الفواصل عبارة عن فجوات، تُملأ عادةً بمادة مرنة مثل السيليكون أو المطاط، تفصل البلاط وتسمح بالحركة دون التسبب في تشققه أو انبعاجِه أو انفصاله. ^{[ 9 ] [ 10 ]}

إذا مرّ خط سكة حديد فوق جسر مزود بفواصل تمدد تتحرك لأكثر من بضعة ملليمترات، فيجب أن يكون الخط قادرًا على تعويض هذا التمدد أو الانكماش الأطول. من جهة أخرى، يجب أن يوفر الخط دائمًا سطحًا متصلًا للعجلات التي تسير فوقه. تُلبّى هذه المتطلبات المتضاربة بواسطة فواصل تمدد خاصة، حيث ينزلق قضيبان معًا بزاوية حادة جدًا أثناء التمدد أو الانكماش. تُرى هذه الفواصل عادةً بالقرب من أحد طرفي الجسور الفولاذية الكبيرة أو كليهما. يشبه شكل فاصل التمدد هذا إلى حد ما لسان مفتاح تحويل السكة الحديد ، ولكنه يختلف عنه في الغرض والتشغيل.

تُعدّ وصلات التمدد ضرورية في أنظمة الهواء الكبيرة ذات القنوات، وذلك لتخفيف الضغط على الأجزاء الثابتة من الأنابيب أثناء التمدد الحراري. ^{[ 11 ]} كما يمكن استخدام الانحناءات في الأكواع لتحقيق ذلك. وتعمل وصلات التمدد أيضًا على عزل المعدات، مثل المراوح، عن مجاري الهواء الصلبة، مما يقلل من اهتزازات مجاري الهواء، ويسمح للمروحة بالتمدد تدريجيًا مع ارتفاع درجة حرارتها إلى درجة حرارة تشغيل نظام الهواء دون إجهاد المروحة أو الأجزاء الثابتة من مجاري الهواء. ^{[ 12 ]}

صُممت وصلة التمدد للسماح بالانحراف المحوري (الضغط)، أو الجانبي (القص)، أو الزاوي (الانحناء). يمكن أن تكون وصلات التمدد غير معدنية أو معدنية (وتُسمى غالبًا من النوع المنفاخي). قد تكون الوصلة غير المعدنية طبقة واحدة من مادة مطاطية أو مادة مركبة متعددة الطبقات من مادة مرنة مقاومة للحرارة والتآكل. تتكون الطبقات النموذجية من: غطاء خارجي يعمل كحاجز للغاز، ومادة مقاومة للتآكل مثل التفلون، وطبقة من الألياف الزجاجية تعمل كعازل ولزيادة المتانة، وعدة طبقات عازلة لضمان خفض انتقال الحرارة من غازات الاحتراق إلى درجة الحرارة المطلوبة، وطبقة داخلية.

يتكون المنفاخ من سلسلة من لفة واحدة أو أكثر من المعدن للسماح بالانحراف المحوري أو الجانبي أو الزاوي.

تُعدّ وصلات التمدد الأنبوبية ضرورية في الأنظمة التي تنقل مواد ذات درجات حرارة عالية، مثل البخار أو غازات العادم، أو لامتصاص الحركة والاهتزازات. تتكون الوصلة النموذجية من منفاخ معدني (غالباً من الفولاذ المقاوم للصدأ )، أو بلاستيكي (مثل PTFE )، أو نسيجي (مثل الألياف الزجاجية)، أو من مادة مطاطية . يتألف المنفاخ من سلسلة من التلافيف، حيث صُمم شكل التلافيف لتحمل الضغوط الداخلية للأنبوب، مع توفير مرونة كافية لاستيعاب الانحرافات المحورية والجانبية والزاوية. تُصمم وصلات التمدد أيضاً وفقاً لمعايير أخرى، مثل امتصاص الضوضاء، ومقاومة الاهتزازات، وحركة الزلازل ، وهبوط المباني. يجب تصميم وصلات التمدد المعدنية وفقاً لقواعد جمعية مصنعي وصلات التمدد ، بينما توجد إرشادات ووصف متطور لوصلات التمدد النسيجية من قِبل جمعية الجودة لوصلات التمدد النسيجية. تُعرف وصلات التمدد الأنبوبية أيضاً باسم المعوضات ، لأنها تُعوض الحركة الحرارية.

قد يحدث عطل في وصلات التمدد لأسباب متعددة، لكن التجارب تُظهر أن الأعطال تندرج ضمن عدة فئات متميزة. تشمل هذه الفئات، على سبيل المثال لا الحصر: التلف الناتج عن الشحن والمناولة، والتركيب غير السليم/عدم كفاية الحماية، وأثناء التركيب وبعده، والتثبيت والتوجيه والدعم غير السليم للنظام، وفشل التثبيت أثناء التشغيل، والتآكل، وزيادة ضغط النظام، والانحراف المفرط للمنفاخ، والالتواء، وتآكل المنفاخ، ووجود جزيئات في طيات المنفاخ تعيق الحركة السليمة. ^{[ 19 ]}

توجد إجراءات متنوعة يمكن اتخاذها لمنع وتقليل أعطال وصلات التمدد. أثناء التركيب، يجب تجنب أي تلف للوصلات المطاطية باتباع تعليمات الشركة المصنعة بدقة. ^{[ 20 ]} بعد التركيب، يجب فحص نظام الأنابيب بالكامل بعناية للتأكد من عدم حدوث أي تلف أثناء التركيب، ومن أن وصلة التمدد في مكانها الصحيح، ومن صحة اتجاه تدفقها وموضعها. ^{[ 21 ]} كذلك، يجب فحص وصلة التمدد دوريًا طوال فترة تشغيل النظام للتحقق من وجود تآكل خارجي، أو ارتخاء في المثبتات الملولبة، أو تلف في المراسي، أو الموجهات، أو غيرها من الأجزاء المعدنية. ^{[ 22 ]}

تشمل الأنواع الأخرى من وصلات التمدد ما يلي: وصلة التمدد النسيجية، وصلة التمدد المعدنية (وصلات التمدد المتوازنة الضغط هي نوع من وصلات التمدد المعدنية)، وصلة التمدد الحلقية ، وصلة التمدد المحورية، وصلة التمدد العالمية، وصلة التمدد الخطية، وصلة التمدد المبطنة بمادة حرارية ، وصلة التمدد المفصلية ، وصلة التمدد المعززة، وغيرها.

تُعدّ فواصل التمدد النحاسية مواد ممتازة مصممة لتحمل حركة مكونات المبنى الناتجة عن تغيرات درجة الحرارة والأحمال والهبوط. يتميز النحاس بسهولة تشكيله ومتانته العالية. تتوفر تفاصيل حول حالة الأسقف وحوافها والأرضيات. ^{[ 23 ]}

• مفتاح التنفس
• مطاط مقوى
• لوحة منزلقة

• رابطة الجودة لوصلات التمدد النسيجية