تقویت بتن به وسیله کامپوزیت FRP (بخش اول)

نویسنده : کلینیک بتن ایران
تاریخ ثبت : 1397/04/02

از کمپوزیت‌های پلیمر تقویت شده به وسیله‌ی الیاف (Fiber-reinforced polymer یا FRP) در بیست و پنج سال اخیر به عنوان یکی از تقویت کننده‌های سازه‌ای در ایالات متحده آمریکا استفاده شده است. در طول این مدت، پذیرش این ماده به عنوان یک ماده‌ی ساختمانی در پروژه‌های عمرانی از سوی پیمان‌کاران و سازندگان، رو به افزایش بوده است. در نتیجه محبوبیت و استفاده از کمپوزیت‌های FRP و استفاده از روش‌های مختلف برای تقویت سازه به این وسیله به شدت رشد یافته است. تقویت سازه به وسیله‌ی کمپوزیت‌های FRP می‌تواند دارای پیچیدگی‌های فراوانی در طراحی و اجرا باشد. اجرای آن به مهارت و فهم بالایی از شرایط و ویژگی‌های مختلف مواد مورد استفاده بستگی دارد. فهم تناسب این نوع ماده با سازه‌ی مورد نظر بستگی به فهم و دانستن ویژگی‌های FRP و مزایای آن دارد و از آن مهم‌تر، محدودیت‌های آن است که باید بدان توجه ویژه‌ای مبذول داشت.

تقویت کننده FRP چیست؟

کمپوزیت‌های FRP موادی هستند که از الیافی با مقاومت بالا نظیر شیشه، کربن و سیم‌های فولادی به همراه ترکیبی از پلیمرها تشکیل شده‌اند. در این ترکیب، الیاف بیشتر به عنوان عناصر تقویت کننده عمل می‌کنند و پلیمرها (رزین‌های اپوکسی) به عنوان چسب و نگهدارنده‌ی الیاف کار می‌کنند و آن‌ها در کنار هم نگاه می‌دارند. چیزی شبیه به همان ترکیب کلی بتن در مقیاسی کوچک و ساده‌تر.

کمپوزیت‌های FRP را می‌توان در همان محل پروژه به وسیله‌ی ترکیب الیافی از کربن یا شیشه و رزین اپوکسی درست کرد و به صورت لایه‌ای در بتن قرار داد. پس از کیورینگ، کامپوزیت FRP به عنوان یکی از تقویت کننده‌های بتن عمل می‌کند و ویژگی‌های آن را بهبود می‌بخشد. هم‌چنین کمپوزیت‌های پیش‌ساخته نیز وجود دارند که به شکل‌های مختلف از جمله صفحه، میله و تیر ساخته می‌شوند تا بتوان استفاده‌های مختلفی از آن‌ها کرد.

معمول‌ترین و پراستفاده‌ترین کمپوزیت‌های FRP، کامپوزیت‌هایی هستند که از الیاف کربن ساخته شده‌اند و CFRP نام دارند. کربن ویژگی‌های مکانیکی بسیار مثبتی دارد؛ سختی آن بالاست، مقاومت کششی آن بالاست و دوام آن بسیار در مقایسه با الیاف شیشه‌ای بسیار بیش‌تر است. استفاده از کمپوزیت‌های کربنی معمولاً محدود به سطوح صاف و کم‌تر خمیده می‌شود. چرا که سختی عناصر آن اجازه خمیدگی و انعطاف‌پذیری را به این نوع کمپوزیت‌ها نمی‌دهد.

تقویت بتن به وسیله کامپوزیت FRP

از طرف دیگر FRP های پارچه‌ای نیز موجود است که به شکل ورقه‌هایی لوله شده در بازار وجود دارند و می‌توان آن‌ها را در هندسه‌ای که مورد نیاز باشد، استفاده کرد. این FRP ها معمولاً در قسمتی از سازه قرار می‌گیرند که بیشتر فشار کششی به آن‌جا وارد می‌شود؛ چرا که انعطاف‌پذیری و مقاومت کششی بالای آن‌ها باعث بهبود ویژگی‌های سازه می‌گردد.

رزین و الیاف استفاده شده در سیستم FRP معمولاً یک نوع می‌باشند و پیش از ترکیب نیز مورد آزمایش‌های مختلفی قرار می‌گیرد. ترکیب و یا جایگزینی مواد سیستم‌های مختلف FRP مورد قبول واقع نمی‌شود، چرا که می‌تواند تأثیری به شدت منفی بر روی سازه بگذارد.

پیوند بین کمپوزیت‌ها و بتن بسیار حیاتی و مهم است. بنا براین آماده‌سازی سطوح پیش از نصب و قرار دادن کامپوزیت‌ها در بتن خیلی مهم است. هر گونه آسیب دیدگی، خوردگی و ترک خوردگی بایستی پیش از نصب کامپوزیت‌ها رفع شود. در غیر این صورت، کمپوزیت‌ها آسیب می‌بینند.

(ادامه دارد)

سایر مقالات
آزمایش های التراسونیک بتن و اسکن بتن
آزمایش های التراسونیک بتن و اسکن بتن

این روش با نام سرعت امواج پالسی ماورای صوت نیز شناخته می شود . اساس آن بر مبنای تعیین سرعت عبور امواج پالسی ماورای صوت از میان اجسام قرار دارد . پالسهای ماورای صوت با اعمال یک تغییر ناگهانی پتانسیل از یک فرستنده محرک به یک کریستال پیزوالکتریک مبدل که ارتعاشی با فرکانس اصلی خود صادر مینماید ، ایجاد می شود . استفاده از مبدل هایی از جنس تیتانات باریم و تیتانات سرب برای این منظور مناسب می باشد
ادامه مطلب
مدیریت حفاظت بتن
مدیریت حفاظت بتن
علیرغم اینکه مدت نسبتا؛ زیادی از پیدایش بتن نمی گذرد ( حدود 125 سال ) شناخت علل فساد در پروسه ی تحقیقات میدانی و جلوگیری از بروز آن ‏‏، مقاومت زیاد ، استحکام و شکل پذیری بتن استفاده از این ماتریال را با استقبال روز افزونی مواجه ساخته است .
ادامه مطلب
چسب کاشی چیست
چسب کاشی چیست

چسب کاشی در واقع ماده‌ ای شیمیایی است که به وسیله‌ی آن کاشی ها در محل مورد نظر خود قرار می گیرند و مستحکم می شوند. چسب کاشی انواع مختلفی دارد و بر پایه‌ی نحوه ساخت و مواد تشکیل دهنده به انواع مختلفی تقسیم می شود. هر کدام از این چسب ها دارای ویژگی ها، مزایا و معایب خاص خود می باشند. از انواع چسب کاشی می توان به مواردی چون چسب کاشی ملات نازک، چسب کاشی پیش ترکیب شده، چسب کاشی خمیری یا پلیمری و همچنین چسب کاشی اپوکسی می توان نام برد.

ادامه مطلب
ورق های FRP
ورق های FRP
ورق هایFRP  به سبب نسبت مقاومت به وزن بالا، مقاومت در مقابل خوردگی و مواد شیمیایی، مقاومت در برابر خستگی ناشی از بارگذاری و همچنین نصب سریع در چند سال اخیر جهت امر بهسازی و ترمیم سازه ها خصوصاً سازه های بتنی به شدت مورد توجه قرار گرفته اند. لایه های با وزنی معادل 20% وزن فولاد غالباً مقاومتی در حدود 2 تا 10 برابر فولاد از خود نشان می دهند که وجود این خاصیت سبب استفاده گسترده از الیاف فوق در صنایع گوناگون گردیده است. سالهای زیادی است که از الیاف FRP در صنایع هوا فضا استفاده می گردد. روشهای مختلف و متعددی برای این موضوع مطرح گشته است. سادگی اجرای FRP ها در عین سرعت عمل بالا، وزن کم، مقاومت کششی بالای ورق‌ها، مقاومت در برابر خوردگی، جذب ارتعاشات و افزایش مقاومت و استحکام سازه میباشد.
ادامه مطلب