کامپوزیت FRP چیست ؟

کامپوزیت FRP در واقع پلیمرهای مسلح شده با الیاف FRP است و متشکل از دو جز الیاف و ماتریس پلیمری می باشد. الیاف بکار رفته دارای مقاومت بالایی هستند که به ماتریس های پلیمری آغشته شده اند. خصوصیات کلی پلیمرهای FRP وابسته به ویژگی های تک تک مواد تشکیل دهنده ی آن و سایر پارامترهای موثر در تولید کامپوزیت است. برخی از عوامل تاثیرگذار در خصوصیات کامپوزیت FRP عبارتند از : 
۱) مواد تشکیل دهنده
۲)نسبت مواد تشکیل دهنده به یکدیگر
۳)آرایش الیاف FRP و ظرفیت باربری الیاف تقویتی
۴) رفتار متقابل مواد تشکیل دهنده ی کامپوزیت FRP نسبت به یکدیگر
 

مزایای کامپوزیت های FRP

۱)حجم کم کامپوزیت های FRP و حداقل فضای اشغال شده توسط آنها در سازه 
۲)قیمت مناسب کامپوزیت های FRP نسبت به سایر مصالح
۳)وزن کم کامپوزیت های FRP و چگالی پایین آنها 
۴)مقاومت بالای کامپوزیت های FRP نسبت به عوامل شیمیایی محیطی 
۵)خواص ضد اسیدی و خورندگی در تمام محصولات کامپوزیت های FRP
۶)استحکام بالا در برابر ضربه
۷)سهولت در حمل و نقل
۸)اجرای آسان
۹)قابلیت تعمیر و تقویت سازه های بتنی با کیفیت بالا
۱۰)ظاهر نهایی تمیز در کامپوزیت های FRP
۱۱)عدم ایجاد تغییر در ابعاد سازه و معماری کلی 
۱۲)سازگاری بالا با انواع چسب های FRP
 

انواع فیبرهای کامپوزیت FRP

همانطور که می دانید مصالح FRP از دو جز اصلی فیبر و ماتریس تشکیل می شوند. فیبرهای بکار رفته در کامپوزیت های FRP وظیفه ی تامین مقاومت و سختی مورد نیاز در کامپوزیت های FRP بر عهده دارند. فیبرها انواع مختلفی دارند که هر کدام از مزایا و معایب متفاوتی برخوردارند. فیبرهای شیشه، کربن و آرامید از متداول ترین فیبرهای بکار رفته در تولید کامپوزیت FRP هستند که بکارگیری هر یک از آنها منوط به در نظر گرفتن انتظارات و شرایط مورد نیاز است. 
 
الیاف کامپوزیت شیشه GFRP 
فیبرهای شیشه از قیمت پایین تری نسبت به سایر الیاف ها برخوردارند. الیاف شیشه E-glass و R-glass به ترتیب گران ترین و مقاوم ترین نوع آنها هستند. الیاف شیشه علاوه بر مقاومت بالا از حمل و نقل آسانی نیز برخوردارند. البته می توان از معایب این فیبرها به آسیب پذیری آنها در برابر حملات قلیایی و سختی کم تر آنها اشاره کرد. 
 
الیاف کامپوزیت کربن CFRP
الیاف کربن CFRP نسبت به شیشه از قیمت بالاتری برخوردارند اما به دلیل مقاومت بالاتر کاربرد گسترده تری در مقاوم سازی اجزای سازه نظیر ستون ها، تیر ها و غیره دارند. الیاف کربن دانسیته ی کمی داشته و از مقاومت شیمیایی بی نظیری برخوردار هستند لذا پایداری خود را در برابر عوامل مخرب شیمیایی و محیطی به خوبی حفظ می کنند. علاوه بر این می توان از کامپوزیت کربن FRP در سازه های حساس به کمانش استفاده کرد. البته لازم به ذکر است که کامپوزیت کربن FRP  نسبت به سایر کامپوزیت ها از قیمت بیشتری برخوردارند. 
 
الیاف کامپوزیتی آرامید AFRP
الیاف آرامید که با نام تجاری الیاف کولار عرضه می شوند یکی دیگر از انواع کامپوزیت های FRP هستند. مقاومت فشاری الیاف آرامید تقریبا ۲۰ درصد از مقاومت کششی آن ها کمتر است.این مصالح از شکل پذیری مناسبی در برابر فشار برخوردار بوده و قادرند مقدار زیادی انرژی را جذب کنند که سایر کامپوزیت های FRP فاقد این ویژگی هستند. 
 

انواع کامپوزیت FRP

 
۱-میله های کامپوزیتی FRP: 
میله های کامپوزیتی FRP یک جایگزین مناسب برای میلگردهای فولادی درون بتن هستند که سبب پیشگیری از خوردگی بتن و فولادهای درون آن می شوند. میله های کامپوزیت FRP علاوه بر اینکه در برابر خوردگی از مقاومت مناسبی برخوردارند، عایق الکتریکی هم محسوب می شوند. میلگردهای GFRP یکی از پرکاربردترین انواع این کامپوزیت ها هستند که معمولا در سازه های ساحلی یا مجاور دریا استفاده می شوند. از سایر مزایای میله های کامپوزیتی می توان به مقاومت بالای آن ها در برابر حرارت اشاره کرد. 


 
۲-شبکه های کامپوزیتی FRP
از برخوردار و اتصال میله های FRP به یکدیگر در دو یا سه جهت، شبکه های کامپوزیتی FRP ساخته می شود که از آنها برای افزایش مقاومت بتن و تسلیح این ماده استفاده می شود. 
 
۳-پروفیل های کامپوزیتی FRP
برای جایگزینی میلگردهای FRP در مجاورت عوامل خورنده می توان از پروفیل های کامپوزیتی FRP نیز استفاده کرد. این مصالح به شکل I، T، نبشی و ناودانی تولید و عرضه می شوند. 


 
۴-کابل کامپوزیت FRP
یکی از شکل های کامپوزیت های FRP، کابل ها یا طناب ها هستند که معمولا از جنس شیشه هستند و در بتن پیش تنیده، محیط های خورنده و مجاور آب مورد استفاده واقع می شوند. 
 

مشخصات کامپوزیت های FRP

۱)مقاومت بالا در برابر خوردگی 
۲)مدول الاستیسیته ی بالا
۳)پایین ترین وزن مخصوص
۴)عایق الکتریکی و مغناتیسی
۵)مقاومت در برابر خستگی 
۶)قابلیت شکل پذیری و خم شدگی 
۷)چسبندگی مناسب به بتن
 

نحوه ی عملکرد کامپوزیت FRP

عملکرد کامپوزیت FRP تحت تاثیر چند پارامتر مختلف است که در ادامه به آن ها اشاره خواهیم کرد:
۱-جهت قرارگیری الیاف در کامپوزیت FRP
۲-طول الیاف تشکیل دهنده ی کامپوزیت FRP
۳-شکل الیاف بکار رفته در کامپوزیت FRP
۴-ترکیبات شیمیایی رزین اپوکسی FRP و شدت چسبندگی آن ها 
 

کاربرد کامپوزیت FRP

یکی از اصلی ترین کاربردهای کامپوزیت FRP در مقاوم سازی ساختمان، تعمیر و ترمیم سازه است. سیستم مقاوم سازی با FRP یکی از روش های نوین افزایش مقاومت سازه است. در این روش کامپوزیت های FRP با قرارگیری به روی فونداسیون، تیر،‌ ستون و دیوارها و سایر اجزای سازه سبب افزایش مقاومت و استحکام المان های سازه می شوند. از کامپوزیت های FRP می توان از ساختمان های تجاری، اداری، مسکونی و غیره استفاده کرد. بعلاوه این مصالح کاربرد مناسبی در مقاوم سازی پل ها و سازه های آبی دارند. از سایر موارد استفاده از کامپوزیت های FRP می توان به خاصیت تکیه گاه بودن آن ها اشاره کرد. 
 

مشخصات فیزیکی و مکانیکی کامپوزیت FRP 

۱)مقاومت و استحکام کامپوزیت FRP
یکی از ویژگی های بارز کامپوزیت FRP، مقاومت بالای آن ها در برابر خوردگی است. ضمنا کامپوزیت های FRP از خصوصیات مکانیکی خوبی نیز برخوردارند. همین ویژگی ها سبب شده تا کامپوزیت های FRP جایگزین مصالح فولادی در سازه های دریایی و ساحلی شوند. به دلیل مقاومت بالای کامپوزیت های FRP می توان از این محصول در سازه های مجاور آب و صنعت نفت و پتروشیمی نیز استفاده کرد. این مصالح سازگاری بالایی با آب و هوای شرجی داشته و از مقاومت بالایی در برابر خوردگی برخوردار است.
 
۲)مقاومت کششی کامپوزیت FRP
کامپوزیت های FRP از مقاومت کششی بالاتری نسبت به فولاد برخوردار است به همین دلیل محبوبیت زیادی در مقاوم سازی ساختمان ها و سازه های پیش تنیده دارد. مقاومت کششی کامپوزیت FRP ارتباط مستقیمی با حجم،‌ اندازه و سطح مقاطع فیبرهای به کار رفته در آن دارد. مقاومت فیبرهای بکار رفته در کامپوزیت های FRP برای الیاف کربن، شیشه و آرامید به ترتیب ۱۱۰۰Mpa تا ۴۹۰۰Mpa ، ۲۳۰۰Mpa و ۱۶۵۰ Mpaگزارش شده است.
 
۳)وزن کامپوزیت FRP
یکی از خصوصیات مهم کامپوزیت FRP، ‌وزن پایین آنها نسبت به فولاد است. نسبت مقاومت به وزن کامپوزیت های FRP بالا است. به همین دلیل کامپوزیت های FRP استفاده ی گسترده ای در مقاوم سازی و ترمیم بتن و سازه های بتنی دارد. وزن کامپوزیت های FRP یک سوم وزن فولاد برآورد شده است بنابراین استفاده از این مصالح وزن سازه را تا حد زیادی کاهش می دهد. 
 
۴)عایق بودن کامپوزیت FRP
خنثی بودن الکتریکی و مغناتیسی کامپوزیت FRP به این مصالح خاصیت عایق بودن می بخشد. به همین عموما استفاده از بتن مصلح به کامپوزیت FRP به بتن مسلح به میلگردهای FRP ترجیح داده می شود. این ویژگی زمینه ی مناسب برای استفاده از کامپوزیت های FRP را در مناطق حساس به امواج مغناتیسی مثل بیمارستان ها و باند فرودگاه فراهم می کند. 

۵)خزش کامپوزیت FRP
یکی از پدیده های متداول در اکثر مصالح ساختمانی، وقوع خزش است. با این وجود کامپوزیت های FRP رفتار خزشی مناسبی دارند. بنابراین می توان انتظار داشت که بیشتر کامپوزیت های FRP دچار خزش نشوند. 
 
۶)چسبندگی کامپوزیت FRP
یکی از ویژگی های مهم در مصالح ساختمانی مربوط به میزان چسبندگی این مصالح است. کامپوزیت های FRP از چسبندگی بالایی به سطوح مختلف برخوردارند و این ویژگی نقش زیادی در افزایش مقاومت بتن خواهد داشت. 
 
۷)خم شدن کامپوزیت FRP:
خم شدن کامپوزیت FRP به سادگی امکان پذیر نیست اما می توان کامپوزیت های FRP را به صورت خم شده از کارخانه سفارش داد چرا که خم کردن میلگردهای FRP و مصالح کامپوزیتی در مقایسه با فولاد بسیار دشوار تر است. 
 
۸)شکل پذیری کامپوزیت FRP
در جریان تقویت سازه های بتنی به منظور تامین بهتر شکل پذیری اجزا، توصیه می شود که از الیاف شیشه GFRP استفاده شود. چرا که شکل پذیری این الیاف بسیار بهتر از الیاف کربن است. در غیر اینصورت استفاده از الیاف FRP شکل پذیری اجزای سازه به مقدار چشمگیری کاهش خواهد داد. 
 
۹)مقاومت حرارتی کامپوزیت FRP
همانطور که پیش تر به پرداختیم، کامپوزیت های FRP از ویژگی های مناسب زیادی مثل مقاومت کششی بالا، عمر طولانی و مقاومت در برابر ضربه برخوردارند. برخورداری از این ویژگی ها مستلزم عدم وجود گرما و حرارت است. چرا که مجاورت کامپوزیت های FRP با حرارت سبب کاهش مقاومت کششی الیاف FRP خصوصا الیاف شیشه خواهد شد. با این وجود پارچه های کربنی تولید شده از الیاف CFRP نسبت به سایر هم گروهان خود ارتباط بهتری با حرارت و گرما دارند. بطوریکه این الیاف در دمای ۱۰۰۰ درجه سانتی گراد رنگ خود را از دست داده، در دمای ۱۵۰۰ درجه نیم سوز شده و در دمای ۲۰۰۰ درجه کاملا از بین می روند. 
 

رزین اپوکسی کامپوزیت FRP

برای اتصال کامپوزیت های FRP باید از رزین های اپوکسی استفاده شود. استفاده از رزین اپوکسی بی کیفیت ممکن است منجر به گسیختگی کامپوزیت های FRP از یکدیگر شود. چسب کامپوزیت FRP علاوه بر اینکه مانع از جدا شدن کامپوزیت ها می کند بلکه شکل پذیری و مقاومت برشی اجزای سازه را افزایش می دهد. رزین های اپوکسی مورد استفاده برای کامپوزیت های FRP سبب محافظت از کامپوزیت های FRP در برابر عوامل محیطی و تنش های وارده می شوند. 
 

فروش کامپوزیت های FRP

شرکت ساختمانی آشیان پی به عنوان نمایندگی فروش کامپوزیت های FRP امکان خرید کامپوزیت های FRP در انواع مختلف،‌ ابعاد مورد نیاز و برندهای متفاوت را بصورت آنلاین و حضوری فراهم کرده است. جهت مشاوره و استعلام قیمت کامپوزیت های FRP با مشاوران شرکت ساختمانی آشیان پی تماس بگیرید.