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
بررسی کندگیرکننده مصالح ساختمانی پایه سیمانی
بررسی کندگیرکننده مصالح ساختمانی پایه سیمانی
این محصول تاخیر دهنده گیرش های اولیه و نهایی محصولات سیمانی می باشد... ...
ادامه مطلب
بتن مسلح به الیاف خیزران
بتن مسلح به الیاف خیزران
خیزران به خانواده علف ها تعلق دارد و به طور طبیعی در مناطق گرمسیر و نواحی نیمه گرمسیری رشد می کند. خیزران با قطری حدود 1 تا 4 اینچ( 25 تا 100 میلیمتر...
ادامه مطلب
پوشش پلیمری (کفپوش های اپوکسی و پلی یورتان) چیست
پوشش پلیمری (کفپوش های اپوکسی و پلی یورتان) چیست
معرفی کفپوش های پلیمری از نوع پوشش اپوکسی و پوشش پلی یورتان . منظور از مواد پوششی در این استاندارد، ترکیباتی هستند که بدون نیاز به اعمال حرارت سخت می...
ادامه مطلب
خصوصیات انواع الیاف های بتن
خصوصیات انواع الیاف های بتن
نقش اصلی الیاف با طول كوتاه پخش شده ,كنتـرل بازشـدگی و انتشـار ترك هاسـت. انواع الیاف های بتن مورد استفاده در بتن های سازه ای به شرح زیر میباشد. ...
ادامه مطلب