تعمیر، تقویت و مقاوم سازی با استفاده از FRP

مقدمه

سیستم های FRP برای تقویت و تعمیر از اواسط دهه 1990 مورد استفاده قرار گرفتند. آنها بر روی تیرها، ستون‌ها و دال‌های ساختمان‌ها و پل‌ها برای افزایش استحکام و افزایش عمر مفید آن‌ها، حتی پس از آسیب‌دیدگی شدید به دلیل بارگذاری بیش از حد، اثرات زیست‌محیطی از جمله زلزله یا ضربه اعمال می‌شوند. این روش به طور گسترده پذیرفته شده است و ثابت کرده است که در بهبود ظرفیت عناصر بتن مسلح موثر است.

تعریف مقاوم سازی

مقاوم‌سازی سازه‌ها به منظور افزایش عمر مفید و اطمینان از ایمنی آن‌ها در برابر بارهای اضافی و شرایط محیطی، همواره یکی از مهم‌ترین موضوعات در مهندسی عمران بوده است. استفاده از مواد مرکب پلیمری تقویت‌ شده با الیاف (FRP) به عنوان یک روش نوین در مقاوم‌سازی سازه‌ها، به دلیل ویژگی‌های منحصر به فرد آن، نظیر مقاومت بالا به خوردگی و وزن کم، مورد توجه زیادی قرار گرفته است.

FRP چیست ؟

FRP مخفف Fiber Reinforced Polymers یا Plastic است و یک ماده کامپوزیتی است که عمدتا از یک ماتریس پلیمری تقویت شده با الیاف ساخته شده است. الیاف معمولاً شیشه (در فایبرگلاس یا GFRP)، کربن (در CFRP)، آرامید یا بازالت هستند و پلیمر معمولاً یک پلاستیک گرما سخت اپوکسی، وینیل استر یا پلی استر است. نقش الیاف افزایش مکانیکی استحکام و کشش کامپوزیت پلاستیکی است.

برای کاربردهای ساختاری، الیاف کربن و شیشه بیشتر در کامپوزیت های پلاستیکی استفاده می شود، زیرا خواص کششی و کشسانی عالی دارند. رول های پارچه ساخته شده از الیاف کربن یا شیشه از یک طرف با رزین اپوکسی مخصوص اشباع شده و سپس به سطح خارجی یک سطح بتنی چسبانده می شود. این ماده به سرعت پخته می شود و می تواند در عرض 24 ساعت به دو برابر استحکام فولاد برسد. کامپوزیت‌های FRP را می‌توان در کارخانه‌های تولیدی نیز پیش‌ساخته کرد که در آن مواد اصلاح می‌شوند تا اشکال مختلفی ایجاد شود که می‌تواند برای کاربردهای تقویتی مانند میله‌ها، میله‌ها و صفحات استفاده شود. صفحات یا لایه های FRP دارای ضخامت معمولی تنها چند میلی متر هستند و طبق مشخصات پروژه در اشکال و ابعاد متغیر هستند. پس از اعمال، FRP را می توان رنگ آمیزی کرد، یا با گچ پوشاند.

FRP به دلیل خواص مکانیکی برجسته و مقاومت بالا در برابر خوردگی، به عنوان یکی از روش‌های موثر در تقویت سازه‌های موجود شناخته می‌شود.

طبق  استاندارد *ACI 440R-07* که  راهنمای جامعی برای استفاده از FRP در تقویت سازه‌های بتنی را ارائه می‌دهد. استفاده از FRP به دلیل مزایای زیادی که دارد، به یکی از روش‌های محبوب در مقاوم‌سازی سازه‌ها تبدیل شده است.

1-تقویت خمشی تیرها و دال‌ها:

   - ورقه‌های FRP می‌توانند به صورت خارجی به سطح کششی تیرها و دال‌ها متصل شوند تا ظرفیت خمشی سازه ها افزایش یابد.

2- تقویت برشی تیرها:

   - برای افزایش ظرفیت برشی تیرها، نوارهای FRP می‌توانند به صورت عمود بر محور طولی تیر و به صورت U شکل نصب شوند.

3- محصورسازی ستون‌ها:

   - محصورسازی ستون‌های بتنی با استفاده از FRP باعث افزایش مقاومت فشاری و انعطاف‌پذیری آنها می‌شود.

FRP به صورت حلقه‌ای یا مارپیچ به دور ستون‌ها پیچیده می‌شود تا اثر محصورسازی فراهم شود.

4-ترمیم و تقویت نواحی ترک‌خورده:

استفاده از FRP برای ترمیم ترک‌ها و جلوگیری از گسترش بیشتر آنها توصیه می‌کند.

مزایای FRP:

در مقایسه با سیستم های تعمیر و تقویت معمولی، FRP دارای مزایای ذیل می باشد:

-نصب سریع و تمیز

- مقاومت بسیار بالا در برابر کشش

-افزایش سرعت رسیدن به مقاومت

-حمل و نقل آسان

- انعطاف پذیر بودن ماده که باعث می گردد با هر هندسه مطابقت داشته باشد

- مقاومت در برابر خوردگی FRP که در  برابر عوامل شیمیایی و رطوبت مقاوم است

-رزین های استفاده شده در کامپوزیت غیر خطرناک و بی بو هستند

-سرعت و هزینه ساخت کم

- به عنوان یک غشای ضد آب عمل می کند

- نصب آسان و اجرای FRP نیاز به تجهیزات سنگین ندارد.

-به فضای کار/تنظیم زیاد نیاز ندارد

شرکت صنایع شیمی ساختمان آبادگران با در نظر گرفتن همه عوامل مانند هزینه های نصب، بازه زمانی اختصاص داده شده برای تکمیل پروژه، زمان مورد نیاز برای رسیدن به بار طراحی شده مورد نظر، فضای موجود برای انجام کار و هزینه های تعمیر و نگهداری سیستم تعمیر،  و اثبات ماده  FRP  که نسبت به روش های مرسوم تعمیر مقرون به صرفه تر و بادوام تر می باشد ماده های ذیل را به سبد کالایی خود افزوده است.

     چسب کامپوزیت الیافی  ABABOND FRP-C5 

 چسب دو جزیی بدون حلال بر پایه رزین اپوکسی و هاردنر پلی آمین اصلاح شده می­باشد که برای اتصال انواع الیاف مقاوم­سازی به زیرآیند بتنی طراحی شده است. این چسب با توجه به نوع خاص رزین و هاردنر استفاده شده در آن دارای رئولوژی و زمان کاربری مناسب جهت استفاده در آب و هوای سرد و محدوده دمایی ℃ (25 - 5) می­باشد. این محصولات دارای مقاومت مکانیکی و شیمیایی عالی و چسبندگی بسیار زیاد می­باشد و با توجه به طراحی منحصر به فرد آن، بر روی سطوح خشک و مرطوب قابل اجرا است. همچنین به واسطه خواص رئولوژی ویژه آن، سطح الیاف به طور کامل اشباع شده و الیاف بدون لغزش بر روی سطح متصل می­شوند. از جمله مزیت­های این محصول می­توان به چسبندگي بسيار زياد آن به بتن و الیاف، زمان کارپذیری مناسب، سخت شدن بدون تغییر حجم، خاصیت خودترازشوندگی، تحمل بارگذاری بسیار زیاد، مقاومت شیمیایی عالی، عدم وجود حلال و مواد آلی فرار در فرمولاسیون و اجرای سريع و آسان اشاره کرد.

چسب کامپوزیت الیافیABABOND FRP-H25 

چسب دو جزیی بدون حلال بر پایه رزین اپوکسی و هاردنر پلی آمین اصالح شده میباشد که برای اتصال انواع الیاف مقاوم سازی به زیرآیند بتنی طراحی شده است. این چسب با توجه به نوع خاص رزین و هاردنر استفاده شده در آن دارای رئولوژی و زمان کاربری مناسب جهت استفاده در آب هوای گرم و محدوده دمایی ℃  (55-45)  می باشد. این چسب دارای مقاومت مکانیکی و شیمیایی عالی و چسبندگی بسیار زیاد میباشد و با توجه به طراحی منحصر به فرد آن، بر روی سطوح خشک و مرطوب قابل اجرا است. همچنین به واسطه خواص رئولوژی ویژه آن، سطح الیاف به طور کامل اشباع شده و الیاف بدون لغزش بر روی سطح متصل میشوند.

      الیاف کربن ABAWRAP C245 , ABAWRAP C305

محصولات مذکور پارچه الیاف کربن تک جهته برای کاربردهای مقاوم سازی سازه می باشد که برای اتصال الیاف کربن به مقاطع مورد نظر، باید از چسب اپوکسی با قدرت چسبندگی مناسب استفاده شود. پیشنهاد میگردد جهت اجرای الیاف کربن از چسب کامپوزیت الیافی صنایع شیمی ساختمان آبادگران استفاده گردد.

برای کسب اطلاعات بیشتر مقالات زیر را مطالعه فرمایید: 

-مقاوم سازی با الیاف FRP

- الیاف FRP چیست؟

- چسب کامپوزیت FRP

- انواع الیاف کربن در مقاوم سازی با کامپوزیت FRP

- استفاده از الیاف FRP در عملیات بنایی و مرمت ساختمان ها