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

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

• مفهوم پلیمر FRP
• 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

مشاهده بیشتر:

قیمت ورق قلع اندود

قیمت میلگرد

قیمت تیرآهن

یکی از روش های مقاوم سازی برای انواع ساختمان ها استفاده از الیاف پلیمری می‌باشد. اف آر پی مخفف Fiber – reinforced 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 می‌کنند، انواع دیگر الیاف کربن و آرامید و بازالت است.

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

به طور کلی FRP ها بر اساس فیبر تشکیل دهنده ی آنها به چند دسته زیر تقسیم می‌شوند:

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

پلیمر FRP 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 می‌دارد. در حقیقت، این مواد نیازهای بیشتری را نسبت به خواص فردی ماده برآورده می‌کند. از این رو، از کامپوزیت ها در کارهای پیچیده تری می‌توان 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 می‌گیرند. ماتریس پلیمری الیاف را در موقعیت خود نگه می‌دارد و بارها را بین الیاف انتقال می‌دهد. پلی استر و وینیل مواد کم هزینه هستند، از این رو به طور گسترده در برنامه های تجاری استفاده می‌شود. اپوکسی ها برای ماتریس های فایبر با کیفیت بالا استفاده می‌شوند.

همچنین در شرایط دمایی بالا از وینیل و پلی استر استفاده می‌شود. Bismaleimide 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 می‌شود.

ویژگی های FRP 

FRP درای ویژگی های می‌باشد که در مطلب زیر به آن ها خواهیم پرداخت...

• غیر خورنده
• سازگار با بسیاری از پوشش های محافظ 
• نصب سبک و کاربر پسند 
• مقاومت کششی بسیار بالا
• ظرفیت مقاومت را بدون وزن و جرم قابل توجه از نظر اقتصادی افزایش می‌دهد

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

شیشه تقویت شده پلاستیک، معمولاً به عنوان فایبر گلاس شناخته می‌شود 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 در هواپیماهای 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 می‌شود.

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 می‌کنیم و دوباره الیاف متصل شده به سطح را توسط غلتک به رزین اپوکسی آغشته می‌کنیم. 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 غلطک دستی کوچک با فشار و محکم روی سطح اف ار پی کشیده شود.

تقویت کننده FRP چه کمبود ها و مشکلاتی را بهبود می‌بخشد؟

تقویت کننده FRP به عنوان راهکاری برای رفع انبوهی از کمبود ها یا تقاضاهای ساختاری به شرح زیر در ساختار های موجود مهندسی، مشخص شده اند:

•  بارگیری خاص یا تصادفی
•  طراحی یا ساخت ناکافی 
• مقاوم سازی لرزه ای
• افزایش الزامات بارگیری به دلیل تغییر کاربری 
• مشکلات دوام به دلیل ضعیف یا نامناسب بودن مصالح ساختمانی 

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 زده هستند. در بخش هایی ام آر آی یا سایر تجهیزات حساس به میدان های الکترومغناطیس، خاصیت غیرمغناطیسی بودن FRP مزایای فراوانی را به دنبال دارد.

عدم شکل پذیری این میلگردها علی رغم برخورداری از خواص غیر مغناطیسی سبب می‌شود 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 می‌دهند 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 میلگرد های فولادی را داشته باشد. در چنین حالتی، با توجه به اینکه آرماتور فایبرگلاس FRP با میلگرد شیشه FRP تغییر شکل زیادی قبل از گسیختگی نمی‌دهند، 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 با 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 می‌شود.
• میلگردهای FRP 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 نمی‌باشد.
• 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 نمی‌باشد.
• 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 به صورت عایق مغناطیسی و الکتریکی در مناطق حساس به امواج مغناطیسی 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.

بامراجعه به وب سایت فولاد 24، از قیمت روز انواع مقاطع فولادی مطلع شوید.

تهیه شده در گروه تولید محتوای فولاد 24