مشاوره خرید و پشتیبانی

021-63941 و 28424663

کامپوزیت FRP چیست؟

اشتراک گذاری:

فهرست مطالب

FRP در لغت مخفف کلمه Fiber Reinforced Polymer هست که به معنای پلیمرهای تقویت شده با فیبر است. FRP (اف آر پی) از دو جزء ماتریس (رزین FRP) و فیبر (الیاف FRP) تشکیل شده و کاربردهای متفاوتی در صنایع مختلف و ساختمان دارد. که ببیشترین کاربرد این مصالح در مقاوم سازی سازه ها، جهت ترمیم، تقویت و مقاوم سازی ساختمان‌های بتنی بوده و در صنعت کامپوزیت جهت ساخت قطعات صنایع مختلف است.

الیاف FRP با قرار گرفتن و نصب بر روی سطوح بتنی از قبیل دال‌ها، تیرها، ستون‌ها، دیوارهای بتنی و فونداسیون بتنی می‌تواند باعث افزایش مقاومت بتن شوند. همچنین این الیاف در ساختمان‌هایی با کاربری مسکونی، تجاری، اداری، صنعتی، تکیه‌گاه ماشین آلات و تاسیسات سنگین و همچنین سازه‌های آبی و دریایی مانند سد و کانال نیز کاربرد دارد. علاوه بر این از الیاف FRP می‌توان در مقاوم‌سازی زیرساخت‌های مهندسی از قبیل پل‌های جاده‌ای و ریلی، مخازن آب و مواد شیمیایی، سیلوها و برج‌های خنک کننده نیز استفاده نمود.

به صورت کلی اف ار پی ترکیبی از دو ماده است. بخش اول آن ماتریس بوده و جز دیگر آن الیاف است. ماتریس از برخی مواد شیمیایی مانند رزین‌های اپوکسی و پلی استر تشکیل شده است. این مواد جهت کاهش قیمت  تمام شده و بهبود خواص مکانیکی و شیمیایی دارای فیلرها و افزودنی‌هایی هستند. نقش الیاف و فیبر، تامین مقاومت مکانیکی کافی در FRP است. در حالی که ماتریس نقش باربری مکانیکی ندارد و تنها باید از الیاف در مقابل خوردگی، عوامل محیطی و آسیب دیدن محافظت نماید.

همچنین انتقال بار در FRP به کمک ماتریس و از طریق انتقال نیروی برشی بین فیبرها صورت می‌پذیرد. از دیگر کاربردهای ماتریس، کنترل کمانش موضعی الیاف تحت فشار است. بیشتر حجم FRP را الیاف تشکیل می‌دهند. عوامل مختلفی در بهره‌ وری فیبر و الیاف FRP تاثیر گذار هستند. از جمله این عوامل:

  • نوع الیاف FRP
  • درصد مقدار الیاف موجود در FRP
  • نحوه قرارگیری الیاف FRP
  • ضریب انتقال حرارت

میلگردهای FRP و کاربردهای آن؟

فولادها به طور مختصر در مقابل خوردگی به وسیله محیط قلیایی بتن محافظت می‌شوند اما خیلی از سازه هایی که در محیط های مهاجم از قبیل سازه های دریایی، پل‌ها و پارکینگ‌ها که در معرض عوامل مهاجم قرار می‌گیرند ترکیب رطوبت، افزایش دما و محیط کلریدی،خواص  قلیایی بتن را کاهش می دهد و سبب خوردگی فولادها می‌شود. به همین دلیل امروزه از میلگردهای ساخته شده با مواد پلیمری FRP در این سازه ها استفاده می کنند. به دلیل اینکه میلگردهای FRP برای یک رفتار غیر شکل‌پذیر می باشند لذا موارد استفاده این میلگردها محدود به سازه‌های می‌شود که مهمترین مشکل آنها خوردگی یا مشکلات الکترومغناطیسی می‌باشد. میلگردهای فولادی دارای رفتاری تقریباً همسانگرد می باشند ولی میلگردهای FRP به بتن تاثیر می‌گذارد. مصالح FRP برخلاف مصالح فولادی رفتار الاستیک خطی از خود نشان می‌دهند.

شبکه و مش کامپوزیتی FRP چیست؟

شبکه کامپوزیتی FRP از دیگر محصولات کامپوزیتی هستند که از برخورد میله‌های اف ار پی  در دو جهت و یا سه جهت ایجاد می‌شوند. یک نمونه از این محصولات شبکه کامپوزیتی Nefmac است که از فیبرهای کربن، شیشه ای و یا آرمید و رزین اپوکسی، وینیل استر و یا پلی استر تولید می‌شود و برای مسلح کردن بتن مناسب است. گریتینگ FRP نیز که به روش سیستم قالبی (Modled) حرارتی تولید می‌شود در صنایع و اکثر کارخانجات دارای مواد خورنده کاربرد دارند.

پروفیل‌های ساختمانی FRP

مصالح FRP همچنین در شکل پروفیل های ساختمانی به صورت I شکل، T شکل، نبشی و ناودانی و به روش پالتروژن (Pultrusion) تولید می‌شوند. در این روش دسته‌هایی از فیبر یا نخ یا رشته های FRP پس از آغشته شدن با رزین از یک قالب عبور کرده و در کنار هم قرار گرفته و یک پروفیل دارای مقطع ثابت را به وجود می‌آورند.

از عمده‌ترین مزایای روش پالتروژن چند منظوره بودن آن و کاربردهای گوناگون آن در صنایع مختلف است. به عبارتی صرفاً با تغییر قالب دستگاه می‌توان علاوه بر محصولاتی که در صنعت ساختمان کاربرد دارد، همانند انواع میلگردها و آرماتورهای اف ار پی، محصولات گوناگون دیگری در حوزه‌های مختلف از جمله تسمه‌های ماشین نساجی، ریل ها، محافظ اتوبان ها یا گارد ریل، چارچوب پنجره‌ها و درها، تیرهای با مقطع I شکل، نبشی‌ها و غیره تولید نمود.

عمر مفید و دوام محصولات پالتروژنی بسیار بالاست و سرعت تولید یک محصول پالتروژنی نسبتاً زیاد است. از نظر قیمت نیز با وجود اینکه یک تیر پالتروژنی قیمت ظاهری بیشتری نسبت به نمونه مشابه آهنی دارد؛ ویژگی هایی مانند مقاومت بالا در برابر خوردگی و زلزله و دوام آن می‌تواند توجیه‌ کننده قیمت اولیه بالای آن باشد. در مصارف عمومی مانند ساخت سازه‌ها اگر نیاز به مقاومت در برابر خوردگی و زلزله وجود داشته باشد، استفاده از تیرهای پالتروژنی می‌تواند توجیه اقتصادی نیز داشته باشد. لذا محصولات پروفیل FRP می‌توانند جایگزین بسیار مناسبی برای قطعات و سازه‌های فولادی تلقی شوند.

تاریخچه رشد و توسعه کامپوزیت FRP

به علت نیاز روزافزون به استفاده از مواد مرکب و ترکیبی برای دستیابی به خواص و عملکردهای مطلوب استفاده از مصالح کامپوزیت به طور قابل توجهی در صنعت ساختمان رو به رشد بوده و با سرعت فوق‌العاده در حال توسعه می‌باشد. اولین تحقیقات انجام شده در این زمینه از اوایل دهه ۱۹۸۰ آغاز شد. اما زلزله‌های سال ۱۹۹۰ کالیفرنیا و ۱۹۹۵ کوبه ژاپن عامل مهم ومؤثری جهت بررسی همه‌جانبه کاربرد کامپوزیت‌ های پلیمری ساخته شده از الیاف اف ار پی (FRP) جهت تقویت و مقاوم‌سازی سازه بتنی و بنایی در مناطق زلزله خیز گردید. 

مزایای استفاده از ورقه های FRP 

  • وزن کم FRP
  • طول آزاد FRP
  • ضخامت بسیار کم الیاف FRP
  • حمل و نقل بسیار ساده
  • اجرای ساده ورقه های FRP
  • مقاومت های کششی وحتی فشاری بالا
  • مقاومت خستگی در خور توجه
  • خوردگی در حد صفر
  • مقاومت بسیار زیاد در محیط های قلیایی
  • سطح اجرا شده بسیار تمیز بعد از اجرا

روش های تولید کامپوزیت FRP چیست؟

بافتن رشته ها به هم یا Filament winding

  • الیاف یا رشته های پیوسته به صورت نوارهای موازی به دور سیلندر پیچانده شده و رشته های فیبر به دور آن تابیده می شود. در این حین ماتریس رزین پلی استروینیل استر یا اپوکسی به درون سیلندر دوار دمیده شده و با فیبرها ترکیب می شود تمامی این فرایند برای بدست آمدن FRP با کیفیت مناسب با کامپیوتر کنترل می شود.
  • موارد مصرف FRP تولیدی به این روش ١- در لوله سازی ٢- ساخت لوله های تحت پیچش ٣- بدنه وجداره موشک ۴- بطری ها و شیشه های تحت فشار ۵- تانکهای ذخیره .۶- فیوز تأخیری هواپیما و… می باشد. برای اطلاعات بیشتر میتوتنید با مشاوران کالا عمران در ارتباط باشید.

دوام کامپوزیت‌های FRP

دوام کامپوزیت های 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

محیط نقش کاملاً تعیین کننده‌ای در تغییر خواص FRP ها دارد. ماتریس و الیاف ممکن است با رطوبت، درجه حرارت، نور خورشید و مشخصأ تشعشعات ماوراء بنفش (UV)، ازن و نیز حضور بعضی از مواد شیمیایی تجزیه کننده نظیر نمک‌ها و قلیا‌ها تحت ثأثیر قرار گیرند. همچنین تغییرات تکراری دما ممکن است به صورت سیکل‌های یخ‌زدن و ذوب شدن، تغییراتی را در ماتریس و الیاف FRP ایجاد کند. از طرفی تحت شرایط بار‌گذاری مکانیکی، بارهای تکراری ممکن است باعث خستگی (Fatigue) شوند. همچنین بارهای وارده در طول زمان مشخص به صورت ثابت، ممکن است مساله خزش (Creep) را به دنبال داشته باشند. مجموعه‌ای از تمام مسائل مطرح شده در بالا، دوام کامپوزیت‌های FRP را تحت تأثیر قرار می‌دهند.

 

استفاده از کامپوزیتهای FRP در بهسازی و مقاوم سازی سازه های بتن آرمه در سالهای گذشته بسیار زیاد شده است. که دلیل اصلی آن نیاز به افزایش عمر بهره برداری و ارتقای اساسی زیر ساختها می باشد. از ویژگی های اصلی کامپوزیت های پلیمری می توان مقاومت مناسب در برابر خوردگی ، سادگی اجرا در محل نصب و سبکی آن برشمرد. عامل دیگر در گسترش کاربری مصالح FRP کاهش قیمت این مصالح می باشد.

بعد از جنگ جهانی دوم از کامپوزیت FRP (اف ار پی) در ساخت تجهیزات الکتریکی بدلیل مقاومت کششی و فشاری بالا و قابلیت نارسایی الکتریکی بالا مورد استفاده قرار گرفت و امروزه کاربردهای مختلف آن در تولیدات خانگی چون نردبان ، کانال های تهویه و ریل ها به وضوح قابل ملاحظه است. بطور کلی می‌توان گفت اف ار پی کاربردهای زیادی در زمینه های مختلف چون خودروسازی ، الکترونیک ، پزشکی ، هوا فضا و ساختمان سازی دارد.

بسیاری از سازه های بتن آرمه موجود در دنیا در اثر تماس با سولفات ها ، کلریدها و سایر عوامل خورنده دچار آسیب های اساسی شده اند. این مسئله هزینه های زیادی را برای تعمیر ، بازسازی و یا تعویض سازه های آسیب دیده در سراسر دنیا موجب شده است. این مسئله و عواقب آن گاهی نه تنها بعنوان یک مسئله مهندسی بلکه بعنوان یک مسئله اجتماعی جدی تلقی شده است. تعمیر و جایگزینی سازه های بتنی آسیب دیده میلیونها دلار خسارت در دنیا به دنبال داشته است. در آمریکا بیش از 40 % پلها در شاهراهها نیاز به تعویض یا بازسازی دارند.

هزینه بازسازی و یا تعمیر سازه های پارکینگ در کانادا 4 تا 6 میلیارد دلار برآورد شده است. هزینه تعمیر پلهای شاهراهها در آمریکا نزدیک به 50 میلیارد دلار تخمین زده شده است. در حالیکه برای بازسازی کلیه سازه های بتن آرمه آسیب دیده در آمریکا در اثر مسئله خوردگی میلگردها پیش بینی شده که به بودجه نجومی 3-1 تریلیون دلار نیاز است .

   برای مشاوره از طریق برنامه های تلگرام – واتس اپ – اینستاگرام و همچنین تماس تلفنی در ارتباط باشید. 

فهرست مطالب

داغ ترین های مهندسی
دریل مگنت چیست و چه تفاوتی با دریل برقی دارد

دریل انواع مختلفی دارد که

طریقه استفاده از دریل همزن
طریقه استفاده از دریل همزن

طریقه استفاده از دریل همزن

بهترین دریل همزن برای مصارف خانگی
بهترین دریل همزن برای مصارف خانگی

بهترین دریل همزن برای مصارف

دلایل روشن نشدن دریل همزن
دلایل روشن نشدن دریل همزن
دریل همزن یا همان دریل
دستکش ایمنی
دستکش ایمنی

دست به عنوان یکی از

بست لوله و کاربرد آن

معمولا انواع بست لوله (pipe

تبلیغات
ما را در اینستاگرام دنبال کنید
ما را در تلگرام دنبال کنید
ما را در تلگرام دنبال کنید
ما را در اینستاگرام دنبال کنید
کالا عمران را در فضای مجازی دنیال کنید

شبکه‌های اجتماعی کالا عمران سریع‌ترین روش دسترسی به اخبار مهندسی، معماری وابزار است. اگر می‌خواهید به‌روز باشید، شبکه‌های اجتماعی کالا عمران را دنبال کنید.

  • Instagram
  • whatsapp
  • Youtube