سوالات متداول در خصوص سیستم FRP
اف آر پی (FRP) چیست؟
FRP که اختصارا حروف اول عبارت Fiber Reinforced Polymer می باشد، بیانگر سیستم کامپوزیتی از الیاف و و رزین است که در آن الیافی همچون کربن (CFRP) ، شیشه (GFRP)، آرامید (AFRP) یا بازالت (Basalt) نقش تامین سختی و مقاومت و رزین که می تواند از انواع مختلف اپوکسی (Epoxy)، وینیل استر (Vinyl ester) یا پلی استر(Poly ester) نقش چسبندگی بین الیاف و عملکرد یکپارچه آن ها با سطح (Substrate) را بر عهده دارد.
آیا استفاده از اف آر پی (FRP) تاثیری در عملکرد سازه خواهد داشت؟
الیاف کربن (CFRP) سختی در حدود سختی فولاد و مقاومت تا حدود 10 برابر (!) فولاد را دارا می باشند. با استفاده از روش های استاندارد و اطمینان از عملکرد یکپارچه و دقیق این اعضا با عضو بتنی، می توان نسبت به کاهش آسیب پذیری سازه موجود به علت افزایش مقاومت و سختی، اطمینان نمود.
انواع مختلف FRP یا اف آر پی کدامند؟
انواع مختلف الیاف موجود عبارتند از:
کربن (CFRP-Carbon Fiber Reinforced Polymer)،
شیشه (GFRP-Glass Fiber Reinforced Polymer)،
آرامید یا کولار (AFRP-Aramid Fiber Reinforced Polymer) یا
بازالت (BFRP-Basalt Fiber Reinforced Polymer).
الیاف کربن با سختی بالا و مقاومت نسبت به شرایط محیطی مناسب، پر مصرف ترین نوع الیاف در زمینه مقاوم سازی محسوب می شوند. همچنین رزین های اپوکسی (Epoxy) نیز به علت خواص مکانیکی بهتر نسبت به دیگر رزین ها و حساسسیت کار در مقاوم سازی، عملا تنها رزین مناسب جهت استفاده در سیستم های مقاوم سازی با استفاده از FRP می باشند.
رزین اپوکسی مناسب جهت استفاده در سیستم مقاوم سازیFRP دارای چه خواصی است؟
رزین های اپوکسی تولیدی در شرکت های مختلف دارای انواع افزودنی ها و فرمولاسیون های گوناگون جهت دستیابی به خواص مورد نظر کار با آن رزین می باشند. رزین های پایه اپوکسی دارای سطح کاربردی بسیار بالایی در صنعت می باشند. به بیان دیگر صرف اپوکسی بودن یک رزین، استفاده از آن را در عملیات مقاوم سازی با استفاده از سیستم های اف آر پی (FRP) مجاز نخواهد نمود. رزین اپوکسی مورد استفاده در این فرآیند لزوما باید دارای خاصیت Thixotropic (تیکسوتروپیک) باشد. در غیر این صورت رزین در اثر جاذبه روی سطوح حرکت نموده و باعث عدم اشباع الیاف، خالی شدن زیر FRP و در نهایت عدم چسبندگی الیاف خواهد شد.
متاسفانه تاکنون هیچکدام از تولید کنندگان داخلی دست به تولید رزینی با این خاصیت نزده و تمامی رزین های اپوکسی داخلی جهت انجام اموری مانند کفپوش مناسب می باشند. لذا استفاده از رزین های مخصوص، تولیدی شرکت های معتبر بین المللی(که حتما جهت FRP بوده و لزوما Thixotropic باشند)، اکیدا توصیه می گردد.
آیا امکان استفاده از الیاف FRP و رزین با برندهای مختلف به صورت همزمان وجود دارد؟
سطح ریز رشته های (Filament) الیاف اف آر پی (FRP) خصوصا الیاف کربن (CFRP)، توسط کارخانه سازنده به نحوی پوشش داده می شود که سازگاری خود را از جهت چسبندگی و آغشته شدن با رزین خاصی حفظ نماید. بنابراین الیاف اف ار پی (FRP) و رزین مربوطه را به هیچ وجه نمی توان دو سیستم مجزا در نظر گرفت. لذا بدلیل حساسیت بالای کار و Hi-tech بودن مصلح مورد استفاده، موکدا توصیه می گردد رزین و الیاف تواما از یک شرکت معتبر بین المللی تهیه گردند.
الیاف شیشه یا الیاف کربن؟ CFRP و یا GFRP مناسب کار مقاوم سازی است؟
الیاف شیشه علی رغم مقاومت بالای خود دارای سختی پایینی هستند. این مسئله استفاده از این الیاف در مقاوم سازی سازه های بتنی را محدود می سازد. به همین علت در بسیاری موارد استفاده از الیاف شیشه جهت مقاوم سازی اعضای بتن مسلح امری فاقد توجیه فنی است. به طور کل عمده موارد مصرف الیاف شیشه، مقاوم سازی سازه های مصالح بنایی می باشد.
لذا در اغلب موارد، استفاده از الیاف کربن تنها گزینه مناسب و فنی جهت مقاوم سازی سازه های بتنی محسوب می گردد.
الیاف بازالت چیست؟ آیا استفاده از الیاف بازالت برای مقاوم سازی توجیهی دارد؟
الیاف بازالت (Basalt) از بازیافت پسماند های آتش فشانی لاوا بوجود آمده و خواص مکانیکی مشابه الیاف شیشه دارند. مزیت اصلی این الیاف نسبت به شیشه مقاومت آنها نسبت به شرایط محیطی بازی (Alkali environment) و همچنین دماهای بالا می باشد. همانند الیاف شیشه، در بسیاری موارد سختی پایین این الیاف علی رغم مقاومت بالای آنها، استفاده از آنها را در مقاوم سازی سازه های بتنی زیر سوال برده و در این موارد استفاده از این الیاف نیز مانند الیاف شیشه در این مقوله توجیهی ندارد.
تفاوت الیاف بازالت با کربن چیست؟
متاسفانه علی رغم سختی فوق العاده بالاتر الیاف کربن یا CFRP نسبت به الیاف بازالت یا BFRP (حدود 2.5 برابر)، پارچه ها ساخته شده از الیاف از لحاظ ظاهری بسیار مشابه یکدیگر می باشند. الیاف بازالت عمدتا دارای سطحی به نسبت درخشنده تر و همچنین رنگ مشکی کم رنگ تری نسبت به الیاف کربن هستند. با این وجود تشخیص این دو نوع الیاف از یکدیگر برای فردی غیر مجرب امری ساده نمی باشد. بنابراین استفاده از الیاف کربن شناسنامه دار و تولید شده در شرکت های معتبر در سطح دنیا (که برخی دارای نمایندگی در ایران نیز می باشند)، از اهمیت بسیار بالایی برخوردار است.
تقویت ستون ها با سیستم اف آر پی (FRP) به چه منظور صورت می گیرد؟
طبق گزارش آیین نامه ها استفاده از سیستم FRP جهت مقاوم سازی ساختمان ها و پل ها بسیار بهینه و موثر واقع شده است. الیاف در جهت افقی باعث افزایش ظرفیت برشی ستون، افزایش محصورشدگی (Confinement) و به تبع آن افزایش مقاومت فشاری نهایی و شکل پذیری (Ductility) خواهد شد. همچنین سیستم های تقویت FRP (اف آر پی) می توانند به بهبود نواقصی همچون عدم رعایت طول های مهاری کمک نمایند.
ژاکت فولادی در قیاس با اف آر پی (FRP) چگونه است؟
ژاکت فولادی ازجمله روش های سنتی مقاوم سازی در سازه های بتنی بوده که امروزه جای خود را در اکثر موارد به روش های نوین تری همچون سیستم های تقویت FRP (اف آر پی) داده است. مشکلات عدیده ای همچون سختی اجرا، عدم کفایت کیفیت نهایی کار و محدودیت های معماری ایجادی استفاده از روش مقاوم سازی با استفاده از الیاف FRP (اف آر پی) را در اکثر موارد نسبت روش ژاکت فولادی مقدم می دارد.
هزینه اولیه مصالح مقاوم سازی FRP بدون شک از هزینه اولیه مصالح فولادی بیشتر خواهد بود، اما هزینه مجری متخصص، هزینه اجرا و نیروی انسانی و تجهیزات، هزینه کنترل و تضمین کیفیت در این روش به مراتب بالاتر از هزینه های مربوطه در سیستم FRP (اف آر پی) می باشد.
استفاده از FRP یا اف آر پی دارای چه مزیت هایی می باشد؟
از مزیت های مهم سیستم مقاوم سازی با استفاده از الیاف FRP (اف آر پی)، مقاومت بالای این الیاف در کشش می باشد. این الیاف نسبت به خوردگی مقاوم بوده و دوام (Durability) بالاتری نسبت به فولاد دارند. نسبت مقاومت به وزن این الیاف در مقایسه با فولاد بسیار بالا بوده و لذا هیچگونه بار اضافی را به سازه سربار نخواهند نمود.
پارچه های اف آر پی (FRP wraps) برای اجرا نیاز به جوش، برش و یا عملیات پیچیده ای نداشته و به راحتی قابل حمل و اجرا می باشند. همچنین با توجه به ضخامت کم سیستم، محدودیت معماری ایجاد نخواهد گردید.
هزینه استفاده از FRP یا اف آر پی در قیاس با سایر شیوه های مقاوم سازی چگونه است؟
مسلما هزینه مصالح اولیه در روش مقاوم سازی به شیوه سیستم های تقویت FRP نسبت به روش هایی همچون ژاکت فولادی (Steel Jacketing) بیشتر می باشد. تفاوت اصلی این روش ها در شیوه و هزینه اجرای و علی الخصوص سرعت اجرا می باشد. هزینه های بالاسری مربوط به اجرای سیستم های تقویت اف آر پی به صورت قابل ملاحظه ای از دیگر سیستم ها پایین تر می باشد. همچنین سرعت اجرای FRP قابل قیاس با روش های دیگر مانند ژاکت بتنی (Concrete Jacketing) نمی باشد. در ضمن محدودیت ها و مشکلات مربوط به اجرای روش های دیگر (مانند محدودیت های معماری ایجادی، عدم امکان استفاده از ساختمان به علت سروصدا و ...) به تبع خود هزینه های حساب نشده دیگری را به بار خواهند آورد.
در نهایت با توجه به عمر بالاتر مصالح اف آر پی (FRP)، در بسیاری موارد می توان آنها را مصالحی بهینه تر جهت مقاوم سازی سازه های بتنی دانست.
روش استفاده از FRP یا اف آر پی جهت مقاوم سازی تا چه میزان معتبر است؟
روش مقاوم سازی با استفاده از سیستم های تقویت پلیمر-الیاف (FRP) از اوایل ده 80 میلادی در آمریکا و ژاپن مورد استفاده قرار گرفته است. امروزه ACI (انجمن بتن آمریکا) یک کمیته فنی را به بحث سیستم های کامپوزیتی FRP اختصاص داده است. مقاوم سازی با سیستم های تقویت FRP هم اکنون سالهاست در آمریکا بر اساس ACI440-2R مورد استفاده قرار می گیرد.
