شماره های تماس

تقویت کننده اف آر پی ( FRP ) چیست و چه مزیت و معایبی دارد؟

تقویت کننده اف آر پی ( FRP ) چیست و چه مزیت و معایبی دارد؟

۱۳۹۹/۰۴/۱۸ - ۱۲:۴۱

در این مقاله قصد داریم به تقویت کننده FRP و مزیت و معایب آن بپردازیم در این خصوص شما را با مفاهیم ذیل آشنا می نماییم:

  • مفهوم پلیمرFRP
  • چگونگی روش اجرای مقاوم سازی با FRP
  • خواص تقویت کننده های FRP در سازه
  • اهداف کاربردی تقویت کننده های FRP
  • چگونگی دوام کامپوزیت‌های FRP
  • معایب FRP
  • مزایای مقاوم سازی سازه با FRP

یکی از روش های مقاوم سازی برای انواع ساختمان ها استفاده از الیاف پلیمری می باشد.اف آر پی مخفف Fiber – rein forced polymer و به اختصار FRP است که به معنای فیبرهای پلیمری تقویت شده است. ماده ای کامپوزیتی از ترکیب پلیمر تقویت شده ماتریس همراه الیاف fiber است. عموماً از الیاف فایبر گلاس یا همان شیش استفاده می کنند، انواع دیگر الیاف کربن و ارامید و بازالت است.

هر نوع ماده ی کامپوزیتی کاربرد ویژه ی خود را دارد بنابراین از چندین نوع ماتریس می تواند ساخته شود مثل: پلی استر vinyl و اپوکسی ... که بسته به نوع محصول انتخابی با رزین و الیاف ترکیب می شود.

به طورکلی FRPها بر اساس فیبر تشکیل دهنده ی آنها به چند دسته زیر تقسیم می شوند:

  • CFRP با الیافی از جنس کربن
  • GFRP با الیافی از جنس شیشه
  • AFRP با الیافی از جنس آرامید
FRP

پلیمرFRP چیست؟

در این پلیمر، فیبر در یک ماتریس پلیمری جاسازی شده است. این ساختار خواص شیمیایی و فیزیکی کاملاً متفاوتی را نسبت به خواص فردی خود مواد می دارد. در حقیقت، این مواد نیازهای بیشتری را نسبت به خواص فردی ماده برآورده می کند. از این رو، از کامپوزیت ها در کارهای پیچیده تری می توان استفاده کرد. مکانیک، معدن، زیست پزشکی، دریایی و صنایع هوا فضا، کاربران اصلی مواد کامپوزیت هستند. نقش اصلی الیاف، ارائه قدرت و سختی به مواد است. اما فیبر به تنهایی شکننده است ( به عنوان مثال: شیشه ). بنابراین فیبرها در یک پوشش از مواد پلیمری قرار می گیرند. ماتریس پلیمری الیاف را در موقعیت خود نگه می دارد و بارها را بین الیاف انتقال می دهد. پلی استر و وینیل مواد کم هزینه هستند، از این رو به طور گسترده در برنامه های تجاری استفاده می شود. اپوکسی ها برای ماتریس های فایبر با کیفیت بالا استفاده می شوند.

همچنین در شرایط دمایی بالا از وینیل و پلی استر استفاده می شود. Bismaleimides و Polyimides ماتریس رزین های با درجه حرارت بالا هستند و برای استفاده در مهندسی بحرانی حرارت بالا کاربرد دارند. فنولیک ها سیستم های رزین با درجه حرارت بالا با دود خوب و مقاومت در برابر آتش هستند، بنابراین در داخل هواپیما استفاده می شود.

پلاستیک تقویت شده شیشه( GRP ) و پلاستیک تقویت شده فیبر شیشه ای( GFRP ) چیست؟

شیشه تقویت شده پلاستیک، معمولاً به عنوان فایبر گلاس شناخته می شود و یک پلیمر تقویت شده فیبر با الیاف شیشه ای در ساختار کامپوزیت است. پلیمر معمولاً اپوکسی، پلی استر یا وینیل است. مواد فایبر گلاس معمولاً درهواپیماهای بدون سرنشین هواپیما و هواپیماهای بدون موتور، قایق ها، اتومبیل ها، حمام ها، حوضچه های آب، مخازن آب، محصولات بام، لوله ها، روکش ها، ریخته گری، تخته موج سواری و پوست های خارجی استفاده می شود.

FRP

روش اجرای مقاوم سازی با FRP چیست؟

قبل از انجام عملیات هر آرماتوری که به دلیل از بین رفتن پوشش بتن در معرض دید است باید تمیز شود و با سایش، سطح آن را آماده نمود. این محدوده از بتن را باید قبل از نصب FRP  ترمیم کرد. سطوح ناهموار روی بتن که دارای پستی و بلندی است ابتدا باید با ملات ترمیمی، تعمیر و سپس ساب زده شود .در اجرای الیاف باید به پارامترهای عرض، جهت و تعداد لایه های الیاف توجه کرد. لایه های منسوج باید به وسیله ی کاتر، قیچی با دندانه های ریز به اندازه های مورد نظر بریده شود. برای نصب ابتدا باید الیاف FRP را آغشته به رزین اپوکسی کرد و سپس ژل اپوکسی بر روی سطح بتن کشیده شود و عملیات لایه گذاری شروع شود. عموماً الیاف اف آر پی حاوی پوشش هایی هستند که پس از اتصال آنها به سطوح از آن ها جدا می کنیم و دوباره الیاف متصل شده به سطح را توسط غلتک به رزین اپوکسی آغشته می کنیم. لازم بذکر است در صورت بیشتر بودن ضخامت مورد نظر برای لایه کامپوزیتی، امکان تکرار دوباره ی این عملیات روی لایه اول با نظر کارشناس مربوطه وجود دارد. عملیات نصب باید در جهت تارهای مواد FRP بوده و از وسط قطعه شروع شود و به سمت دو انتهای قطعه ادامه یابد تا از ایجاد حباب جلوگیری کرد. بعد از صاف کردن سطح الیاف با دست باید یک غلتک دستی کوچک با فشار و محکم روی سطح اف ار پی کشیده شود.

خواص تقویت کننده های FRP در سازه چیست؟

به منظور اندازه گیری خواص و ویژگی های مربوط به یک سازه تقویت کننده از نوع FRP، استانداردهای متفاوتی ایجاد شده است، اما باید توجه داشت که اجماع روش های مطرح شده برای اندازه گیری خواص این دسته از قطعات بیشتر مبنی بر تقویت کننده های FRP با هدف کاربرد در استحکام بخشی سازه های بتنی است.

اهداف کاربردی تقویت کننده های FRP چیست؟

قبل از مسلح کردن یک سازه بتنی با تقویت کننده میله ای FRP، لازم و ضروری است که خصوصیات جزء تقویت کننده به طور دقیق ملاحظه و ارزیابی گردد تا بتوان قابلیت کاربردی متناسب با مورد مصرف نهایی و سازگار با نظر طراح را فراهم ساخت. مقاومت طبیعی در مقابل خوردگی برای سازه های بتنی مسلح شده با میلگردهای FRP یک فایده بزرگ برای سازه هایی است که در معرض شدید خوردگی قرار دارند، از قبیل سازه های دریایی، عرشه پل ها و همچنین سازه هایی که در معرض محیط های حاوی نمک یخ زدا هستند. در بخش هایی ام آر آی یا سایر تجهیزات حساس به میدان های الکترومغناطیس، خاصیت غیرمغناطیس بودن FRP مزایای فراوانی را به دنبال دارد.

عدم شکل پذیری این میلگردها علی رغم برخورداری از خواص غیر مغناطیسی سبب می شود تا این نوع از میله های تقویت کننده بیشتر در کاربردهایی مورد استفاده قرار گیرند که در برابر مشکلاتی نظیر خوردگی یا اثرات الکترومغناطیسی به شدت آسیب پذیر هستند. یک نکته قابل توجه در استفاده از میلگردهای FRP این است که نباید به داده های مربوط به مقاومت فشاری آن تکیه کرد. اطلاعات حاضر نشان می دهند که مدول فشاری میلگردهای میلگردهای FRP کمتر از مدول کششی آن هاست.

دوام کامپوزیت‌های FRP چگونه است؟

دوام کامپوزیت‌های FRP در کنار مقاومت بالای این مصالح، دلیل اصلی کاربرد آنها در مقاوم سازی و تقویت سازه‌ شده است. در مجموع در کنار پارامتر مقاومت، پارامتر دوام مصالح اف ار پی بسیار اهمیت دارد.

عوامل اثر گذار بر دوام الیاف FRP عبارتند از:

  • تغییرات شیمیایی یا فیزیکی ماتریس پلیمر
  • از دست رفتن چسبندگی بین الیاف و ماتریس
  • کاهش مقاومت و سختی الیاف

معایب FRP چیست؟

  • شاید در برخی نقاط طراح سازه قصد استفاده از خاصیت پلاستیک میلگردهای فولادی را داشته باشد. در چنین حالتی، با توجه به اینکه آرماتور فایبرگلاس FRP یا میلگرد شیشه FRP تغییر شکل زیادی قبل از گسیختگی نمی دهند، استفاده از آن ها زیاد مناسب نبوده و یا طراح باید طراحی سازه خود را عوض نماید.
  • همچنین یکی دیگر از مشکلات آرماتور فایبرگلاس FRP یا میلگرد کامپوزیتی، ضعف آنها در مقابله با حرارت باشد. در چنین حالتی رزین اطراف آرماتور فایبرگلاس FRP باز شده و در نتیجه حرارت باعث از دست رفتن مقاومت آنها می شود.
  • میلگردهای GFRP رفتار ناهمسانی دارند که این مسئله مشکلاتی از نظر كاربرد آنها فراهم نموده‌ است.
  • مشكلات مربوط به خم كردن میلگرد فایبرگلاس FRP که خم کردن آنها مانند میلگردهای فولادی در محل راحت نیست.

مزایای مقاوم سازی سازه با FRP چیست؟

  • مقاوم سازی با FRP از سایر روش های متداول مقاوم سازی سریع تر است.
  • مقاوم سازی با FRP نیازمند تجهیزات کارگاهی زیادی نمی باشد.
  • مقاوم سازی با FRP نسبت به سایر روش های مقاوم سازی اقتصادی تر است.
  • مقاوم سازی با FRP نیازمند عملیات تمدید، نگهداری و حفاظت خاصی نمی باشد.
  • مقاوم سازی با FRP نیاز به توقف کاربری سازه ندارد و اعضای مقاوم سازی شده در مدت کوتاهی قابل سرویس دهی می باشند.
  • مقاوم سازی با FRP بصورت عایق مغناطیسی و الکتریکی در مناطق حساس به امواج مغناتیسی و الکتریکی توصیه می شود.
  • در مقاوم سازی با FRP میزان خوردگی در حد صفر است.

پلیمر‌های مسلح شده از ویژگی‌های فیزیکی، شیمیایی و مکانیکی بسیار منحصر به فردی برخوردار هستند و از این رو هم برای استفاده از آن‌ها در کاربردهای گسترده در صنعت ساختمان‌سازی به ویژه مقاوم‌سازی قسمت‌های مختلفی از سازه‌های بتنی بسیار جذاب به نظر‌ می‌رسند. در سال‌های اخیر و با پیشرفته فناوری و پایین آمدن هزینه تولید انواع پلیمر‌ها، استفاده از این مواد کامپوزیت بسیار افزایش یافته است.

تهیه شده در گروه تولید محتوای فولاد ۲۴

مجموعه: 
دانشنامه
ادامه مطلب...

Submit world_metals

CAPTCHA
This question is for testing whether or not you are a human visitor and to prevent automated spam submissions.‎
۱ + ۱ =