بلاط طيني هيكلي

استُخدمت بلاطات الطين بطرقٍ متنوعة لآلاف السنين. وكان الرومان من أوائل من استخدموا بلاطات الطين في البناء، حيث بنوا أواني طينية لتخفيف أحمال القبو. ^{[ 4 ]} إلا أن أول استخدام هيكلي مُسجل لأشكال الطين المحروق كان في القرن السادس في إيطاليا، في قبة كنيسة سان فيتالي في رافينا. وقد خففت الأواني الطينية المُبطنة بالجص وزن القبة بطريقة مشابهة للبناء الروماني السابق. ^{[ 3 ]}

كان أول استخدام موثق لبلاط الطين الإنشائي في الولايات المتحدة عام 1853. صمم فريدريك أ. بيترسون قطعًا بيضاوية من الطين تم تشكيلها يدويًا، ووضعها بين عوارض فولاذية على شكل حرف I، ثم غطاها بالأسمنت لإنشاء أرضيات. وقد عرض بيترسون طريقته لأول مرة في مبنى كوبر يونيون في مدينة نيويورك .

مع ذلك، لم يُطبَّق أسلوب بيترسون على نطاق واسع أو يُقلَّد حتى سبعينيات القرن التاسع عشر. ^{[ 4 ]} في عام 1871، حصل بالتازار كريشر وجورج هـ. جونسون على براءة اختراع لأسلوب جديد مشابه لأسلوب بيترسون، استنادًا إلى سوابق سابقة، بما في ذلك أعمال المهندس المعماري البريطاني جوزيف بونيت عام 1858، بالإضافة إلى تصاميم بيترسون. ^{[ 4 ]} وقد انبثقت كل من هذه الأساليب من حاجة متزايدة لتحصين المباني ضد الحرائق في أعقاب الحرائق الهائلة التي اجتاحت الولايات المتحدة خلال الربع الأخير من القرن التاسع عشر.

قبل انتشار استخدام بلاط الطين الإنشائي، كانت تقنيات مقاومة الحريق سائدة في البناء بالطوب والحجر. إلا أن البناء بالطوب والحجر، وخاصةً القباب، كان ثقيلاً ويستغرق وقتاً طويلاً، ويتطلب إنشاء قوالب مخصصة مكلفة . ^{[ 4 ]} وقد وفر بلاط الطين الإنشائي بديلاً أخف وزناً وأسرع وأبسط.

في أوائل سبعينيات القرن التاسع عشر، اكتسب نظام متشابك من بلاطات طينية زاوية، مصمم ليتناسب مع حجر الزاوية، شعبية واسعة بعد الإنتاج الضخم لتصاميم فينسنت غارسون للأقواس المسطحة المجزأة. ^{[ 4 ]} وقد استُخدم هذا القوس المسطح المجزأ، الذي طوره غارسون، لأول مرة في الولايات المتحدة في مكتب بريد نيويورك ، ومبنى كيندال في شيكاغو، ومبنى سينجر للتصنيع في سانت لويس، ليصبح بذلك الاستخدام الأكثر انتشارًا للبلاط الطيني المجوف حتى نهاية القرن. ^{[ 4 ]}

مع ازدياد شعبيتها، أصبحت بلاطات الطين الإنشائية من أكثر المواد شيوعًا لعزل المباني الحديدية والفولاذية ضد الحريق. ^{[ 4 ]} إلا أن قدرتها على مقاومة الحريق لم تُستغل بالكامل إلا بعد أن اخترع بيتر بونيت وايت "غطاء البلاط" عام 1881. يغطي "غطاء البلاط" الجانب المكشوف من العوارض المعدنية، عازلًا إياها تمامًا عن النار. ^{[ 1 ]}

ازدادت شعبية البناء ذي الأقواس المسطحة مع تزايد عدد المباني التي تستخدم عناصر هيكلية من الفولاذ والحديد في تصميمها. وقد ساهمت متطلبات قانون البناء الجديدة المتعلقة بمقاومة الحريق في استخدام وانتشار بلاط الطين الهيكلي في ناطحات السحاب والمباني الكبيرة الأخرى. ^{[ 3 ]}

بعد عام ١٩١٠، بدأ المصنّعون باختبار وتطوير أنظمة بلاط طيني إنشائي أقوى وأكثر تعقيدًا، تتميز بأداء أفضل في مقاومة الضغط. وقد سمحت قوة الضغط العالية ، التي تحققت بفضل اختراع قوس الضغط النهائي، باستخدام هذه المادة في مساحات أرضيات أطول. ^{[ ٣ ]} ومع ذلك، ومع ازدياد شعبية الخرسانة المسلحة كبديل أرخص وأقل تعقيدًا، انخفض استخدام البلاط الطيني الإنشائي في الأرضيات والأسقف. وتزايد استخدام البلاط الطيني داخل الأرضيات الخرسانية لتخفيف وزنها، أو كقوالب/دعامات في أعمال البناء الخرسانية. ^{[ ٤ ] [ ٣ ]}

مع ازدياد استخدام الأرضيات الخرسانية المسلحة والأسقف المعدنية، تراجع استخدام بلاط الطين الإنشائي في التطبيقات الأفقية. ^{[ 3 ]} وبينما انخفض استخدامه في الأرضيات والأسقف، ظل استخدامه في الجدران شائعًا حتى خمسينيات القرن العشرين. ^{[ 4 ]} ولا تزال كتل بلاط الجدران تُصنع، لكن وحدات البلاط المتخصصة غالبًا ما تتطلب طلبات خاصة. ^{[ 3 ]} أما أقواس بلاط الطين، فقد توقف تصنيعها، ونظرًا لنقص الحرفيين المهرة في تركيبها، لا يتم استبدالها. ^{[ 3 ]}

كان من الاستخدامات الشائعة لبلاط الطين الإنشائي بلاط الكتب، وهو بلاط مسطح مجوف، يُستخدم في أنظمة التسقيف. كما استُخدم بلاط الكتب في الأرضيات المرتفعة للسماح بتمديد أنظمة السباكة وغيرها من الأنظمة في المباني. ^{[ 4 ]}

لا تزال بلاطات الطين الإنشائية تُصنع وفقًا للطرق التقليدية: يُعجن الطين حتى يصل إلى قوام مناسب، ثم يُبثق ويُقطع ويُحرق في أفران كبيرة. ^{[ 3 ]} وتُستخدم قوالب مختلفة لكل نوع وشكل من بلاطات الطين الإنشائية.

يُصنّف بلاط الطين الهيكلي إلى ثلاث درجات: صلب، وشبه مسامي، ومسامي. ويختلف كل تصنيف باختلاف مدة حرق البلاط أثناء عملية التصنيع، ويُستخدم كل تصنيف لأغراض مختلفة. ^{[ 3 ]}

يتميز البلاط الصلب بأعلى قوة هيكلية بين الأنواع الثلاثة، ويُستخدم على نطاق واسع في التطبيقات المعرضة للعوامل الجوية. وتقاوم صلابته الرطوبة، نظرًا لانخفاض مساميته مقارنةً بالأنواع الأخرى. إلا أن البلاط الصلب أقل مقاومة للحريق لأنه أكثر عرضة للتشقق عند درجات الحرارة العالية. ^{[ 3 ]}

يتميز البلاط شبه المسامي بقوة متوسطة ومقاومة للرطوبة.

يُصنع البلاط المسامي بمزج الطين مع القش أو نشارة الخشب أو مواد أخرى تُحرق أثناء عملية التصنيع، مما يجعله عالي المسامية وأخف وزنًا، بالإضافة إلى تقليل الأحمال الهيكلية الميتة. وقد فضّل البناؤون استخدام البلاط المسامي لمقاومة الحريق نظرًا لكفاءته في درجات الحرارة العالية. ^{[ 3 ]}

يُصنّف البلاط إلى نوعين: حامل وغير حامل. يُوصف البلاط الحامل وفقًا لمعيار ASTM C34، وينقسم إلى درجتين: LBX للمناطق المعرضة للعوامل الجوية، وLB للتطبيقات المحمية. أما البلاط غير الحامل، فيُوصف وفقًا لمعيار ASTM C56 بدرجة واحدة هي NB. يُستخدم هذا النوع في القواطع الداخلية، ويمكن تركيبه بخلايا أفقية أو رأسية. قد يكون البلاط مُضلّعًا ليقبل طبقة الجص، أو أملسًا. كما تتوفر أشكال خاصة للتثبيت على الهياكل الفولاذية ولتلبيسها، مما يوفر غلافًا مقاومًا للحريق للعناصر الفولاذية الحاملة. ^{[ 5 ] [ 7 ]}

تُصنع بلاطات الطين الإنشائية بأحجام قياسية متنوعة، تشمل سماكات 10 سم ، و 15 سم ، و20 سم ، و 25 سم، و 30 سم ، وبأبعاد وجه نموذجية 30 سم × 30 سم أو 30 سم × 20 سم . ^{[ 5} ] كما صُنعت البلاطات بأشكال إسفينية متدرجة لتركيبها بين العناصر الفولاذية كهيكل أرضية مقوسة مسطحة مقاومة للحريق ، تُغطى بسطح خرساني مقاوم للتآكل. وفي حالات أخرى، استُخدمت بلاطات الطين الإنشائية كمادة صب دائمة لتقليل حجم ووزن ألواح الأرضيات الخرسانية الإنشائية ^{. [ 8 ]}