الیاف FRP

FRP مخفف Fiber reinforced polymer است که در فارسی به معنای پلیمرهای تقویت شده با فیبر است. الیاف FRP ترکیبی از دو ماده رزین FRP (ماتریس) و فیبر (الیاف FRP) است. رزین FRP یکی از مواد اصلی سازنده الیاف FRP است که نقش ماتریس را در الیاف FRP ایفا می‌کنند. ماتریس یا همان رزین FRP از مواد شیمیایی مختلفی از جمله رزین‌های اپوکسی و پلی استر ساخته شده است. رزین بکار رفته در الیاف FRPبا هدف کاهش قیمت نهایی الیاف FRP و افزایش ویژگی‌های مکانیکی و شیمیایی، این ماده حاوی پر کننده (فیلرها) و افزودنی‌های مختلفی هستند. از طرفی الیاف یا فیبرهای موجود در الیاف FRP مقاومت مکانیکی لازم را در آنها تامین می‌کنند.با این وجود ماتریس‌های بکار رفته در الیاف FRP فاقد نقش باربری هستند و در عوض از فیبرهای بکار رفته در الیاف FRP در برابر عوامل مخرب محافظت می‌کنند. علاوه بر این کنترل کمانش موضعی در الیاف تحت فشار از سایر کاربرد‌های ماتریس است. پارامترهای مخلتفی در میزان بهره‌وری، قیمت الیاف FRP و مقاومت الیاف FRP موثر هستند. این پارامترها عبارتند از:

۱)نوع الیاف FRP

۲)درصد فیبرهای بکار رفته در الیاف.FRP

۳)آرایش قرارگیری الیاف FRP

۴)ضریب انتقال حرارت

مزایای الیاف FRP :

۱)الیاف FRP بدلیل داشتن وزن پایین بار ثقلی اضافه‌ای به سازه اعمال نمی‌‌کنند.

۲)مقاومت مشخصه و مدول الاستیسیته‌ی بالا در الیاف ‌FRP

۳)الیاف FRP از مقاومت بالایی در برابر عوامل مخرب محیطی برخوردارند.

۴)خاصیت عدم رسانایی الکتریکی و حرارتی در الیاف FRP

۵)قابلیت افزایش شکل‌پذیری و ظرفیت باربری اجزای سازه در الیافFRP

۶)ضخامت پایین در الیاف FRP

۷)الیاف FRP از نظر اقتصادی مقرون به صرفه هستند

۸)سهولت و سرعت بالا در اجرای FRP

۹)قابلیت جذب ارتعاشات در الیاف FRP

۱۰)مقاومت کششی زیاد در الیاف FRP

۱۱)الیاف FRP از میدان‌های مغناتیسی و رادیویی تاثیر نمی‌پذیرند.

معایب الیاف FRP

۱)الیاف FRP نسبت به خزش و سایش در حین اجرا آسیب پذیر هستند.

۲)مقاومت پایین الیاف FRP در برابر خستگی

۳)ضریب ارتجاعی در الیاف FRP پایین است.

۴)ایجاد پدیده‌ی ترد‌شکنی

کاربرد الیاف FRP

۱)افزایش ظرفیت باربری و انعطاف‌پذیری اجزای سازه

۲)مقاوم سازی ساختمان

۳)تقویت سازه‌های آبی و ساحلی

۴)مقاوم‌سازی سازه‌های مجاور آب

۵)مقاوم سازی تیرهای بتنی و چوبی

۶)مقاوم سازی ستون های بتنی

۷)تقویت دیوارهای آجری و بتنی

۸)سقف‌های پشت بام‌های صنعتی

۹)ترمیم و تقویت سازه‌های حیاتی مناطق مختلف

۱۰)مقاوم سازی تجهیزات رآکتور

۱۱)سیستم دال کف در محیط‌های دارای عوامل خورنده

انواع الیاف FRP

الیاف FRP با توجه به جنس فیبرهای بکار رفته در آنها انواع مختلفی دارند. جنس فیبرهای الیاف FRP می تواند از جنس کربن، شیشه، بازالت و آرامید باشد. الیاف FRP از نظر آرایش فیبرهای بکار رفته نیز انواع مختلفی دارند. فیبرهای موجود در الیاف FRP می توانند در یک جهت یا هر دو جهت کنار یکدیگر قرار بگیرند و الیاف تک جهته FRP و دو جهته FRP را ایجاد کنند.برای تولید ورق‌های FRP چند لایه الیاف FRP به رزین اپوکسی FRP آغشته می‌شوند و تا رسیدن به مقاومت بالا روی یکدیگر فشرده می‌شوند. انواع الیاف FRP شامل موارد زیر هستند:

کابل FRP، نوار FRP، تاندون FRP:

کابل‌های FRP در محیط‌های دریایی و سازه‌های مجاور آب بکار می‌روند. کابل‌های FRP مشابه میله‌های FRP با خاصیت انعطاف پذیری هستند.

میلگردهای FRP:

میلگردهای فولادی نسبت به عوامل شیمیایی و رطوبت آسیب پذیر هستند با این وجود هنگامی که میلگردهای فولادی در بتن قرار می‌گیرند بدلیل خاصیت قلیایی این ماده تا حد زیادی در برابر عوامل مخرب محیطی و شیمیایی محافظت می شوند اما در صورتیکه محیط قرارگیری سازه‌های بتنی بیش از اندازه‌ی مجاز مخرب باشد، ترکیب رطوبت، افزایش دما و عوامل کلریدی از خواص قلیایی بتن کم می‌کند در نتیجه آسیب دیدن بتن منجر به خوردگی میلگردهای فولادی می‌شود به همین دلیل میلگردهای FRP می‌تواند جایگزین مناسبی برای فولاد در بتن باشد علاوه بر مقاومت میلگردهای اف آر پی در برابر خوردگی این مصالح بر خلاف مصالح فولادی رفتار الاستیک خطی از خود نشان می‌دهند.

پارچه FRP

پارچه‌های FRP به عنوان نوعی پوشش از جنس FRP جهت مقاوم‌سازی اجزای مختلف سازه و ساختمان مورد استفاده قرار می‌گیرند. نحوه‌ی استفاده از پارچه‌های FRP بصورت اتصال به روی سطوح خارجی اجزای سازه است. برای نصب پوشش‌های FRP می توان از روش دستی و یا به کمک دستگاه استفاده کرد.

پروفیل‌های ساختمانی FRP

پروفیل‌های ساختمانی FRP به عنوان جایگزینی مناسب برای قطعات و اجزای فلزی سازه مورد استفاده قرار می‌گیرند. پروفیل‌های FRP در شکل‌های مختلف Tشکل، نبشی، قوطی و ناودانی تولید و استفاده می‌شوند.

دوام الیاف FRP

الیاف FRP علاوه بر داشتن مقاومت بالا از پایداری زیادی نیز برخوردارند. پایداری بالای الیاف FRP یکی از ویژگی‌های شاخص در این محصولات می‌باشد. دوام الیاف FRP تحت تاثیر پارامترهای مختلفی دارند، این عوامل عبارتند از :

۱)تغییرات شیمیایی یا فیزیکی ماتریس پلیمر

۲)فقدان چسبندگی بین فیبرها و ماتریس الیاف FRP

۳)کاهش مقدار مقاومت و سختی الیاف FRP

علاوه‌بر عوامل ذکر شده شرایط محیطی و عوامل مخرب موجود در محیط نیز می‌توانند ویژگی‌ها و دوام الیاف FRP را تحت تاثیر قرار دهند و منجر به ایجاد تغییرات زیادی در آنها شوند. الیاف FRP و اجزای تشکیل دهنده‌ی آنها می‌توانند تحت تاثیر رطوبت، مقدار حرارت، نور خورشید، اشعه‌ی ماورا بنفش، مواد شیمیایی و قلیایی و… دستخوش تغییرات زیادی شوند. علاوه بر عوامل شیمیایی محیطی، پارامتر‌های مکانیکی و بارگذاری‌های فیزیکی نیز می‌تواند ویژگی‌های موجود در الیاف FRP مثل دوام آنها را تغییر دهد

تاریخچه ی الیاف FRP

الیاف FRP بدلیل نیاز افراد به استفاده از ماد ترکیبی جهت دستیابی به عملکرد‌های به خصوص و خواص ویژه در سال‌های اخیر پیشرفت چشمگیری پیدا کرد. عمده‌ترین علت استفاده از الیاف FRP در مقاوم‌سازی و بهسازی سازه‌های بتنی و فولادی در مناطق زلزله‌خیز می‌باشد. در حال حاضر مطالعات در زمینه‌ی تولید و توسعه‌ی الیاف ‌FRP برای استفاده‌ی آنها در صنایع مختلف ادامه دارد.