FRP چیست؟

“اف‌آرپی FRP” به معنای پلیمرهای تقویت شده با فیبر است. FRP باتوجه‌به ویژگی‌های منحصربه‌فردی که دارد، در زمینه‌های مختلفی مانند صنعت ساختمان‌سازی و مقاوم‌سازی استفاده می‌شود و بیشترین کاربرد آن، در زمینه‌ی مقاوم‌سازی سازه‌ها برای ترمیم و تقویت آن‌ها است.

از ویژگی‌های اف آر پی می‌توان به مقاومت بالای آن نسبت به وزن کم و همچنین مقاومت در برابر مواد خورنده اشاره کرد که به همین دلیل جایگاه ویژه‌ای در دنیای مهندسی عمران پیدا کرده است و امروزه مقاوم‌سازی با FRP به‌شدت رواج پیدا کرده است.

FRP انواع مختلفی دارد که هر کدام از آن‌ها باتوجه به ویژگی‌هایی که دارند، در مقاوم‌سازی سازه‌ها استفاده می‌شوند.

مهمترین انواع FRP عبارتند از:

الیاف FRP :

الیاف FRP جزئی از کامپوزیت‌های اف‌آر‌پی هستند که می‌توان با آن‌ها میزان فشار و نیروی وارد بر سازه را کنترل کرد و ظرفیت باربری سازه را تا حد زیادی افزایش داد. همچنین الیاف FRP بر اساس فیبر موجود آن به 4 دسته “الیاف اف آر پی کربن“، “الیاف اف آر پی شیشه“، “الیاف اف آر پی آرامید” و “الیاف اف آر پی بازالت” تقسیم می‌شوند.

الیاف اف آر پی شیشه :

این نوع الیاف عمده‌ترین الیاف معدنی مورداستفاده در کامپوزیت‌‎ها هستند. الیاف FRP شیشه که اصطلاحاً به آن‌ها GFRP نیز می‌گویند. الیاف اف آر پی شیشه از تارهای بسیار شیشه‌ای است که قطر ثابت 5 الی 25 میکرون بوده و طول نامحدودی دارد. الیاف شیشه در میان دیگر الیاف‌ها از پرمصرف‌ترین آن‌ها بوده است. جالب است بدانید که شیشه به خودی خود یک ماده‌ی شکننده بوده که هنگامی که به الیاف تبدیل می‌شود از مقاومت کششی بالایی برخوردار می‌شود.

به‌طورکلی الیاف اف آر پی شیشه به‌صورت نخ، نواری، رشته‌ای، سوزنی، تندی، پارچه‌ای دو‌جهته و سه‌بعدی هستند که هرکدام از آن‌ها با توجه به ساختاری که دارند در مصارف مختلف استفاده می‌شود. به‌عنوان مثال الیاف نواری یک الیاف تک جهته بوده که وزن کم و مقاومت بالای آن از جمله مزیت‌های آن به شمار می‌رود، به همین دلیل این الیاف بیشتر در زمینه‌های صنعتی و مقاوم‌سازی ساختمان‌ها از جمله لوله و مخازن و همچنین در محیط‌های خورنده استفاده می‌شود.

الیاف اف آر پی آرامید :

الیاف اف آر پی آرامید نوعی از الیاف‌های مصنوعی بوده که در برابر حرارت بسیار مقاوم است، ساختار این الیاف بر پایه‌ی پلی‌آمید و آروماتیک بوده که در آن بین مولکول‌‎های زنجیره‌ای قدرت شیمیایی زیادی ایجاد می‌شود. الیاف آرامید اولین الیاف مورداستفاده به‌عنوان تقویت‌کننده کامپوزیت‌ها با مقاومت کششی بالا است. جالب است بدانید که الیاف آرامید از دیگر الیاف‌ها بسیار سبک بوده و همچنین مقاومت مکانیکی و کششی بالاتری نسبت به آن‌ها دارد.

الیاف آرامید در نمونه‌های گوناگونی وجود دارد که رایج‌ترین آن‌ها عبارت‌اند از فیبر، خمیر کاغذ و پودر. همچنین الیاف آرامید زردرنگ و مات است و در کامپوزیت‌ها بسیار استفاده می‌شود. از بهترین کاربردهای الیاف اف ار پی آرامید یا AFRP می‌توان به ساخت جلیقه‌ی ضدگلوله اشاره کرد. از ویژگی‌های مهم الیاف FRP آرامید که موجب محبوبیت شدید آن در بین عموم شده است می‌توان به مقاومت آن در برابر حرارت و گرمای شدید اشاره کرد، زیرا این الیاف حتی اگر آتش بگیرد خاصیت خودخاموش‌کنندگی دارد و آتش را مهار می‌کند؛ به عبارتی لایه‌های رویی الیاف از لایه‌های زیرین آن محافظت می‌کنند.

الیاف اف آر پی کربن :

الیاف اف آر پی کربن نمونه‌ای از الیاف‌های FRP بوده  که حدود 90 درصد آن را کربن تشکیل می‌دهد. این نوع الیاف بدون بو بوده و همچنین در آب حل نمی‌شود و رنگ آن نیز مشکی است. الیاف FRP کربن مقاومت بسیار بالایی در برابر مواد خورنده مانند اسیدها و بازها دارد. از مزیت‌های مهم الیاف CFRP می‌توان به مقاومت بالای آن در برابر حرارت، وزن سبک، مقاومت کششی بالا، دوام و طول عمر بالا، رسانایی الکتریکی و مقاومت در برابر اشعه‌ی UV اشاره کرد. مهم‌ترین ویژگی آن خاصیت ارتجاعی آن بوده که نسبت به دیگر FRPها از بیشترین مقدار برخوردار است.

جالب است بدانید از جمله الیاف‌های FRP که در صنعت هوافضا استفاده می‌شود الیاف FRP کربن است که به دلیل سبکی و دوام بالایی که نسبت به آلومینیوم دارد در بسیاری از مواقع جایگزین آن می‌شود. استفاده از الیاف کربن به دلیل وزن پایین آن موجب شده که برای ساخت هواپیماها و هلیکوپترها بتوان از آن استفاده کرد زیرا الیاف کربن حدود یک سوم قطعه‌ی فولادی وزن دارد. الیاف کربن CFRP برای مقاوم‌سازی ساختمان‌ها، مقاوم‌سازی صنایع دفاعی و هوافضا، خودروسازی، صنایع پزشکی و… استفاده می‌شود و سبک بودن آن نیز نقشی مهمی در این امر دارد چرا که از اعمال وزن اضافه به سازه جلوگیری می‌کند.

الیاف اف آر پی بازالت :

الیاف اف آر پی بازالت جزء مصالح تک عنصره است که از سنگ بازالت ساخته می‌شود. بازالت ماده‌ای خنثی و طبیعی بوده که از گدازه‌های آتشفشانی تشکیل می‌شود، جالب است بدانید برای تولید الیاف بازالت، ابتدا سنگ بازالت را ذوب می‌کنند و بدون هیچ افزونی آن را تولید می‌کنند. حتی الیاف بازالت هیچ آسیبی به محیط‌زیست وارد نمی‌کند و همچنین با محیط‌زیست سازگار و غیرسمی است. الیاف FRP بازالت در زمینه‌های زیادی از جمله لوازم ورزشی، قایق‌سازی، خودروسازی و… استفاده می‌شود. از مزیت‌‎های مهم الیاف اف ار پی بازالت می‌توان به غیر اشتعال بودن، مقاومت در برابر ضربه، مقاوم در برابر سایش، مقاوم در برابر اصطکاک، خاصیت عایق‌بندی و بی‌خطر بودن آن اشاره کرد.

از کاربردهای الیاف BFRP می‌‎توان به تقویت سازه و ساختمان، تولید محصولات ضد آتش، توربین بادی، صنایع کشتی و قایق‌سازی و عایق‌سازی منابع مختلف اشاره کرد. در ادامه می‌توانید با تفاوت‌های این الیاف با سایر الیاف‌های اف آر پی آشنا شوید.

– الیاف بازالت بیشترین مقاومت کششی را نسبت به سایر الیاف‌ها دارد.

– الیاف بازالت عملکرد بهتری در محیط‌های اسیدی و محیط‌های بازی دارد.

– الیاف بازالت از مقاومت بیشتری در برابر گستره‌ی دمایی متناوب و درجه حرارت بالا برخوردار است.

– فرایند تولید الیاف بازالت نسبت به دیگر الیاف‌ها سریع‌تر بوده و درنتیجه انرژی کمتری نیز صرف می‌شود.

میلگرد FRP

میلگردهای FRP در محیط‌هایی استفاده می‌شوند که رفتاری غیر شکل‌پذیر دارند و مهم‌ترین مشکل آن‌ها خوردگی یا مشکلات الکترومغناطیسی است. میلگردهای اف آر پی اغلب در محیط‌های مهاجم یا محیط‌هایی که در معرض عوامل خورنده از جمله سازه‌های دریایی، پل‌ها و پارکینگ‌ها که در معرض عوامل مهاجم هستند، استفاده می‌شود. همچنین میلگرد FRP رطوبت، افزایش دما و خواص قلیایی بتن را کاهش می‌دهد.

عوامل بهره‌وری چسب اف ار پی FRP :

چسب‌های FRP ساختار متفاوتی دارند که هر کدام بسته به نوع کاربرد و شرایط محیطی سازه انتخاب می‌شوند. عواملی که بر روی ویژگی و کاربرد این چسب‌ها تاثیر می‌گذارند عبارتند از:

1. نوع الیاف

2. ضریب انتقال حرارت

3. درصد مقدار الیاف موجود

4. آرایش و نحوه قرارگیری الیاف

این عوامل بر مقاومت کششی، برشی و مقاومت الکتریسیته تاثیر می‌گذارد. همچنین این عوامل بر روی قیمت محصول نقش بسزایی دارد.

ویژگی‌های چسب FRP :

1. وزن کم

2. طول آزاد

3. مقاومت‌های کششی

4. مقاومت مکانیکی بالا

5. حمل‌ونقل بسیار ساده

6. ضخامت بسیار کم الیاف

7. مقاومت بالا در برابر رطوبت

8. مقاومت در برابر فشار و خوردگی

9. مقاومت بالا در محیط‌های قلیایی

10. مقاومت خستگی قابل توجهی دارد

11. سطح اجرا شده پس از استفاده تمیز است

کاربرد چسب FRP :

چسب اف ار پی به دلیل مقاومت بسیار بالایی که دارد در عایق‌کاری و مقاوم‌سازی ساختمان نقش بسزایی دارد که این چسب با قرار گرفتن و نصب بر روی سطوح بتنی از قبیل تیرها، ستون‌ها و بتن‌ها باعث افزایش مقاومت بتن می‌شوند.

برخی از کاربردهای این چسب اف ار پی عبارتند از:

1. تقویت دیوارهای تونل‌ها

2. ساخت دیوارهای ساحلی

3. تقویت دودکش‌های بتنی

4. تقویت مخازن فولادی و بتنی

5. بازسازی و مرمت آثار باستانی

6. تقویت تیر و ستون‌های چوبی

7. تقویت لوله‌های بتنی یا فولادی

8. سقف‌های پشت‌بام‌های صنعتی

9. افزایش ظرفیت باربری ستون‌ها

10. تقویت سازه‌های ساحلی و دریایی

11. تقویت سازه‌های مقاوم در برابر انفجار

12. تقویت‌های دیوارهای آجری و مصالح سنتی

13. تقویت و تعمیر سازه‌های حساس و مهمی مانند بیمارستان

همچنین بسترهای کاربری این نوع چسب FRP در ساختمان‌های مسکونی، تجاری، اداری و صنعتی است، همچنین می‌توان از آن در تاسیسات سنگین، ماشین‌آلات و سازه‌های دریایی از قبیل سد و کانال‌ها استفاده کرد. همچنین از این چسب در مقاوم‌سازی زیرساخت‌های مهندسی از جمله پل‌های جاده‌ای، مخازن آب و مواد شیمایی و برج‌های خنک‌کننده و سیلوها استفاده کرد.

انواع چسب‌های FRP :

چسب‌های اف‌آرپی بر اساس ساختار خود یه چند دسته تقسیم‌بندی می‌شوند:

RTAFIT EP400 و RTAFIT EP600 و RTAFIT UW350

RTAFIT EP400: این نوع چسب یک کامپوزیت دو لایه محسوب می‌شود که مقاومت مکانیکی و چسبندگی بالایی دارد و بیشترین کاربرد آن برای متصل کردن الیاف کربن، شیشه و بازالت است. همچنین این نوع چسب در سطوح افقی و عمودی قابل استفاده است.

پایه و اساس این چسب “اپوکسی بیسفنول نوع A” است.

RTAFIT EP600: این نوع چسب دارای مقاومت شیمیایی بالایی است و بیشترین قابلیت استفاده در محیط‌های خورنده را دارد.

پایه و اساس این چسب “اپوکسی بیسفنول نوع F” است.

RTAFIT UW350: این نوع چسب مخصوص محیط‌های خیس و مرطوب است که ترکیب شیمیایی این چسب به‌گونه‌ای است که در زیر آب هم قابلیت استفاده را به ما می‌دهد و این ویژگی موجب شده است که این چسب بیشترین میزان استفاده در پروژه‌های زیر دریاها، اسکله‌ها و سازه‌های دریایی بیشترین استفاده از این نوع چسب را داشته باشد.

نحوه اجرای اف آر پی FRP :

استفاده از چسب FRP یکی از مراحل اجرای مقاوم‌سازی توسط الیاف FRP است که در ادامه به توضیح کامل آن می‌پردازیم.

برای اجرای FRP لازم است اقداماتی را قبل از نصب انجام دهید تا به حداکثر عملکرد و بازدهی برسید، این اقدامات عبارتند از:

1. توجه به دمای محیط

2. آماده‌سازی سطح

3. مخلوط کردن چسب FRP

4. اجرای سیستم بر روی سطح آماده شده

توجه به دمای محیط :

توجه داشته باشید شرایط اجرای FRP در فوصول مختلف سال متفاوت است و همچنین فرآیند اجرا رابطه‌ی مستقیم با دمای آن محیط دارد. هوای محیط نباید خیلی سرد یا گرم و مرطوب باشد زیرا هوای مرطوب موجب می‌شود تا رطوبت بر سطح بنشیند و چسبندگی رزین را کاهش دهد.

آماده‌سازی سطح :

در این مرحله باید سطح را از هرگونه آلودگی پاکسازی کنید و همچنین نباید سطح موردنظر شما مرطوب و یخ زده باشد. همچنین اگر آرماتور (میلگرد) و بتن شما آسیب دیده باشد حتما قبل از اجرا آن را ترمیم کنید. همچنین سطح اجرایی شما باید کاملا صاف و هموار باشد تا الیاف شما دچار آسیب نشود.

مخلوط کردن چسب :

مخلوط کردن ژل اپوکسی و چسب خمیری اف آر پی در دمای محیط امری بسیار مهم است. توجه داشته باشید رزین‌ها در دما با درجه‌ی پایین ویسکوزیته بالایی دارند و در دما با درجه‌ی بالا نیز به صورت مطلوب به عمل نمی‌آید.

همین امر موجب  می‌شود تا شما دمای محیط را به صورت مصنوعی به درجه‌ی مطلوب و معمولی برسانید، درجه‌ی حرارت محیط شما برای مخلوط رزین اپوکسی باید در گستره‌ی 10 تا 40 درجه سانتی‌گراد بالای صفر باشد.

دقت داشته باشید که..

حتما قبل از مخلوط چسب اف ار پی به تاریخ انقضای آن توجه کنید و از رزین‌های تاریخ گذشته استفاده نکنید.

اجزای رزین را با توجه به دستورالعمل درج شده توسط شرکت با یکدیگر به صورت جداگانه مخلوط کنید.

از غلیظ شدن رزین و آستر خود بپرهیزید.

همانطور که گفته شد مخلوط رزین و هاردنر با توجه به دستورالعمل مندرج روی کاتالوگ محصول است، ولی معمولا ای نسبت سه و یا چهار رزین به یک هاردنر است و سرعت مخلوط هم باید یکسان بین 3 الی 5 دقیقه باشد.

اجرای سیستم بر روی سطح آماده شده :

پس از اینکه تمام مراحل را انجام  دادیم حال نوبت به اجرا می‌شود. در این مرحله باید اجرای آستری روی بتن را انجام دهیم.

توجه کنید که آستر نیز همانند چسب FRP باید در دمای مطلوب و شرایط محیطی مناسب باشد، همچنین نباید اجرا در حین بارندگی و وجود رطوبت بالا ایجاد شود.

وقتی آستر را با توجه به دستورالعمل مندرج مخلوط کردید با استفاده از ابزاری مانند بُرس یا قلمو به طور یکنواخت و پیوسته سطح بتن را با آستر بپوشانید.

نکته: باید تا هنگامی که آستر حالت چسبندگی دارد یک لایه چسب اف‌آرپی را به صورت یکسان روی آسترها بکشید.

اگر روی سطح موردنظر شما هنوز برجستگی‌ها و ناهمواری‌ها موجود است با استفاده از بتن و یا آستر آن را هموار کنید.

حال نوبت نصب الیاف است. الیاف را با توجه به اندازه موردنظر با استفاده از قیچی برش دهید.

نکته: بهتر است طول برش شما کمتر از 3 متر باشد تا اجرای آن به راحتی و سریع‌تر انجام شود.

بعد از اضافه کردن لایه‌ی چسب FRP، ورق الیاف را روی آن بچسبانید و با استفاده از غلتک روی سطح الیاف بکشید تا حباب‌های موجود در زیر آن از بین برود.

سپس در مرحله آخر یک لایه چسب اف ار پی به همان اندازه‌ی لایه‌ی قبلی روی آن بکشید تا پشت و روی الیاف FRP با رزین آغشته شود.

“تیک سازه” همراه همیشگی شما مهندسان و پیمانکاران عزیز