الیاف FRP

الیاف FRP مصالحی پارچه ای شکل هستند که فیبرهای آن در یک یا چند جهت قرار دارند. ورقه FRP نیز از روی هم چیدن چند لایه نازک از انواع الیاف FRP و رزین و فشردن آنها برای رسیدن به ضخامت و مشخصات فیزیکی و مکانیکی مورد نظر ساخته می‌شوند. در مورد آرایش الیاف پلیمری FRP لازم به ذکر است در هر جهت حجم الیاف FRP بیشتر باشد در آن جهت مقاومت کامپوزیت بیشتر خواهد بود. معمولا آرایش یک جهتی الیاف پلیمری FRP دارای مقاومت و مدول بالاتری (در جهت الیاف) نسبت به سایر آرایش ها می‌باشد. البته عملکرد این آرایش ارتوتروپیک است این در حالیست که در آرایش چند جهتی با اینکه رفتار شبه ایزوتروپ است. اما مقاومت و مدول در هر جهت کمتر از حالت آرایش یکطرفه الیاف FRP می‌باشد. چنانچه الیاف پلیمری FRP تماما در راستای صفر درجه باشد مقاومت کامپوزیت FRP بسیار خوب در آن جهت بوده و خواص مکانیکی بسیار ضعیفی در راستای 90 درجه از خود بروز می‌دهد. این به علت آنن است که در راستای 90 درجه رزین یا همان زمینه پلیمری (و نه الیاف FRPP) بار را تحمل می‌کند.

الیاف پلیمری FRP خشک با چسب‌های مناسب یا رزین اپوکسی های مخصوص و مستحکم به سطح بتن و یا فولاد چسبانده می‌شوند و تبدیل به ورقه های FRP می‌گردند. این مصالح همچنین پوشش مناسبی جهت ایزوله کردن سازه‌های آبی در محیط خورنده و مقاوم سازی لرزه ای بتن و تقویت سازه ها در مقابل زلزله هستند. از ورقه های کامپوزیتی FRP همچنین جهت تعمیر و تقویت سازه‌ های ساختمانی و صنعتی در پروژهای مقاوم سازی FRP استفاده می‌شود.

همانگونه که اشاره شد قسمت عمده ظرفیت باربری مصالح FRP بر عهده‌ الیاف FRP می‌باشد. به همین دلیل آن‌ها می‌بایست مقاومت گسیختگی و مدول الاستیسیته بالا، قابلیت تغییر طول کافی و نیز مقاومت کافی در برابر شرایط محیطی داشته باشند. در سیستم های کامپوزیت FRP حداقل یکی از مواد تشکیل دهنده آن باید یک فاز تقویت کننده پیوسته باشد که به وسیله یک ماتریس پایدار کننده حمایت می شود. اساس تمایل بر این است که از الیاف پلیمری پیوسته FRP که معمولاً نسبت به ماتریس ها سخت تر هستند و مقاومت بیشتری دارند استفاده شوند. در صورتی که در ساخت کامپوزیت ها از الیاف ناپیوسته استفاده شود حداقل درصد حجمی الیاف باید عدد مشخصی باشد. فاکتورهای اساسی که توسط انواع الیاف پلیمری FRP در کارایی فیزیکی کامپوزیت های FRP، تاثیر گذارند عبارتند از:

  • خواص مکانیکی الیاف پلیمری  FRP
  • آرایش بافتگی انواع الیاف FRP
  • طول الیاف FRP
  • شکل الیاف FRP
  • درصد ترکیب الیاف پلیمری FRP
  • چسبندگی و پیوند بین الیاف  FRP و ماتریس
  • الیاف مورد استفاده در کامپوزیت FRP
  • تاثیر ماتریس پلیمری بر انواع الیاف

مزایا FRP:

  • وزن کم و عدم اعمال بار ثقلی اضافه
  • مقاومت مشخصه و مدول الاسیسیته بالا
  • افزایش ظرفیت باربری و افزایش شکل‌پذیری ستون‌ها، تیرها، دال‌ها و اتصالات بتن مسلح
  • مقاومت در برابر شرایط محیطی مخرب
  • عدم هدایت الکتریکی و حرارتی
  • مقاومت کششی بالا
  • مقاومت در برابر ضربه و خستگی
  • عدم تأثیرپذیری در میدان‌های مغناطیسی و فرکانس‌های رادیویی (برای مثال تأثیر روابط دستگاه‌های بیمارستانی)
  • ضخامت کم
  • ظرفیت جذب ارتعاشات
  • حمل‌ونقل آسان و سرعت اجرای بالا به دلیل وزن کم
  • اقتصادی بودن طرح

معایب FRP:

  • حساس به خزش و سایش در هنگام نصب
  • ایجاد پدیده ترد شکنی
  • مقاومت کم در برابر خستگی
  • پایین بودن ضریب ارتجاعی

انواع الیاف FRP مورد استفاده در مصالح کامپوزیتی FRP، الیاف پلیمری کربن، الیاف پلیمری شیشه، الیاف پلیمری آرامید و الیاف پلیمری بازالت هستند که محصولات کامپوزیتی آن‌ها به ترتیب با نام‌های الیاف کربن CFRP، الیاف شیشه GFRP، الیاف آرامید AFRP  و الیاف بازالت BFRP شناخته می‌شوند.

  • انواع الیاف شیشه GFRP – پلیمرهای FRP مسلح شده با الیاف شیشه Glass Fiber Reinforced Polymers
  • انواع الیاف کربن CFRP – پلیمرهای FRP مسلح شده با الیاف کربن  Carbon Fiber Reinforced Polymers
  • انواع الیاف آرامید AFRP – پلیمرهای FRP مسلح شده با الیاف آرامید Aramid Fiber Reinforced Polymers
  • انواع الیاف بازالت BFRP – پلیمرهای FRP مسلح شده با الیاف بازالت Basalt Fiber Reinforced Polymers

نصب کامپوزیت های FRP

اگرچه مقاوم‌سازی سازه موجود با استفاده از پوشش‌های بیرونی FRP، شیوه ساده‌ای به نظر می‌رسد لیکن عملیات نصب و اجرای درست و مناسب سیستم‌های FRP، به نحوی که از اجرای صحیح سازه تقویت شده اطمینان حاصل شود، ضروری است. از آنجا که فرایند نصب از یک روش به روش دیگر تفاوت دارد لازم است مشخصات مورد نیاز به منظور مقاوم‌سازی به صورت پوشش بیرونی برای یک سازه مشخص به طور روشن و واضح تعریف شود.

1) آماده‌سازی سازه

پیش از نصب FRP باید بتن‌های سست از سطح بتن زدوده گردند. بتن تخریب شده و آرماتورهای  خرد شده و ترک‌های اصلی با تزریق بتن ترمیم شوند. همچنین سطح بتن باید عاری از هرگونه مواد مانع نظیر عایق، رنگ، پلاستر و یا چربی باشد. به منظور تمیز نمودن سطح بتن می‌توان از روش ساب زدن یا دستگاه فرز و سندبلاست استفاده نمود.

2) آماده‌سازی سطح

پس از تعمیر سازه آسیب دیده، سطح کاملاً صاف شده و نامنظمی‌ها و زوایای تند و تیز گوشه‌ها به وسیله ماسه پاشی (Sand Blast)، ماله، جت آب (Water jet) یا ساب کاملاً گرد شود.

عملیات ساب زدن باید تا جایی ادامه یابد که شیره بتن زدوده و سنگدانه های بتن نمایان گردد. پس از ساب زدن، چنانچه سطح بتن نیاز به ترمیم داشته باشد، باید پیش از نصب FRP سطح بتن با مواد مناسب ترمیم گردد. همچنین باید سطح بتن توسط پمپ هوا و یا برس تمیز گردد. چنانچه از FRP Laminate در اجرا استفاده شود باید سطح نوارها با پارچه آغشته به موادی نظیر تینر فوری پاک گردد.

3) به کار بردن لایه آستری یا پرایمر

برای افزایش چسبندگی و جلوگیری از جدا شدن ورقه FRP لایه چسب بتن و ورقه، با غلتک یک لایه اپوکسی با لزجت کم به طور موضعی روی سطح مورد نظر به عنوان پرایمر می‌مالند.

4) بتونه کردن

یک لایه چسب با ویسکوزیته بالا برای پر کردن خلل و فرج و فرورفتگی‌هایی در محل‌های مورد نیاز به کار برده می‌شود.

5) بریدن ورقه‌ها

بر روی یک سطح تمیز و آماده که عاری از هرگونه آلودگی چسب و ناصافی است، ورقه مطابق مشخصات و جزئیات ارائه شده بریده می‌شود.

6) اشباع کردن ورقه

در پروژه‌های بزرگ و حجیم ورقه‌ها با دستگاه‌های گرداننده خاصی در کارخانه اشباع می‌شوند و لایه اپوکسی یا ماتریس رزین به آن اضافه می‌شود و فقط کافی است در محل موردنظر چسبانده شود ولی در کارهای کوچک‌تر و کم حجم‌تر در محل، رزین روی سطح مورد نظر مالیده شده سپس ورقه خشک و بدون چسب بر روی سطح بتن چسبانده می‌شود.

7) به کار بردن ورقه

ورقه را با دقت روی سطح هموار و بدون هیچگونه آلودگی، حباب هوای محبوس به صورت کاملا صاف و مستقیم با دقت می‌چسبانند.

8) نظارت بر کنترل کیفیت

در زمان عمل‌آوری ۲ تا ۶ ساعت بسته به شرایط حاکم ورقه‌ها چک و کنترل می‌شوند تا هیچگونه حباب هوا بین لایه FRP و بتن حبس نشده باشد و خم‌شدگی یا بیرون‌زدگی وجود نداشته باشد و از ناظرهای آموزش داده شده برای کنترل کیفیت ورقه‌های FRP استفاده می‌شود.

9) اطمینان از کیفیت

گزارش‌های کنترل کیفیت تهیه‌شده و به‌خوبی نگهداری می‌شوند تا اطمینان از ترمیم و تعمیر موفقیت‌آمیز عضو سازه‌ای حاصل شود.

10) لایه رویین

پس از عمل‌آوری و نظارت بر کیفیت ورقه‌ها FRP  برای نیاز به حفاظت و نگهداری کمتر و حفظ زیبایی و معماری با یک لایه بتن رویین یا ماده دیگری پوشانده می‌شوند.

 

الیاف FRP
5 (100%) 9 votes

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *