الكترودها در جوشكاري مقاومتي نقطه اي
آشنايي با کامپوزيتها
در کاربردهاي مهندسي، اغلب به تلفيق خواص مواد نياز است. به عنوان مثال در صنايع هوافضا، کاربردهاي زير آبي، حمل و نقل و امثال آنها، امکان استفاده از يک نوع ماده که همه خواص مورد نظر را فراهم نمايد، وجود ندارد. به عنوان مثال در صنايع هوافضا به موادي نياز است که ضمن داشتن استحکام بالا، سبک باشند، مقاومت سايشي و UV خوبي داشته باشند و ....
از آنجا که نمي توان مادهاي يافت که همه خواص مورد نظر را دارا باشد، بايد به دنبال چارهاي ديگر بود. کليد اين مشکل، استفاده از کامپوزيتهاست. کامپوزيتها موادي چند جزئي هستند که خواص آنها در مجموع از هرکدام از اجزاء بهتر است. ضمن آنکه اجزاي مختلف، کارايي يکديگر را بهبود ميبخشند. کامپوزيتهاي طبيعي، فلزي و سراميکي نيز وجود دارند و در اينجا به کامپوزيتهاي پليمري اشاره می کنیم. در کامپوزيتهاي پليمري حداقل دو جزء مشاهده ميشود:
1- فاز تقويت کننده که درون ماتريس پخش شده است.
2- فاز ماتريس که فاز ديگر را در بر ميگيرد و يک پليمر گرماسخت يا گرمانرم ميباشد که گاهي قبل از سخت شدن آنرا رزين مينامند.
خواص کامپوزيتها به عوامل مختلفي از قبيل نوع مواد تشکيل دهنده و ترکيب درصد آنها، شکل و آرايش تقويت کننده و اتصال دو جزء به يکديگر بستگي دارد. از نظر فني، کامپوزيتهاي ليفي، مهمترين نوع کامپوزيتها مي باشند که خود به دو دستة الياف کوتاه و بلند تقسيم ميشوند. الياف باید استحکام کششي بسيار بالايي داشته، خواص ليف آن (در قطر کم) از خواص توده ماده بالاتر باشد. در واقع قسمت اعظم نيرو توسط الياف تحمل ميشود و ماتريس پليمري در واقع ضمن حفاظت الياف از صدمات فيزيکي و شيميايي، کار انتقال نيرو به الياف را انجام ميدهد. در ضمن ماتريس الياف را به مانند يک چسب کنار هم نگه ميدارد و البته گسترش ترک را محدود ميکند. مدول ماتريس پليمري بايد از الياف پايينتر باشد و اتصال قوي بين الياف و ماتريس بوجود بياورد. خواص کامپوزيت بستگي زيادي به خواص الياف و پليمر و نيز جهت و طول الياف و کيفيت اتصال رزين و الياف دارد. اگر الياف از يک حدي که طول بحراني ناميده ميشود، کوتاهتر باشند، نميتوانند حداکثر نقش تقويت کنندگي خود را ايفا نمايند. اليافي که در صنعت کامپوزيت استفاده ميشوند به دو دسته تقسيم ميشوند:
الف)الياف مصنوعي ب)الياف طبيعي
کارايي کامپوزيتهاي پليمري مهندسي توسط خواص اجزاء آنها تعيين ميشود. اغلب آنها داراي الياف با مدول بالا هستند که در ماتريسهاي پليمري قرار داده شده اند و فصل مشترک خوبي نيز بين اين دو جزء وجود دارد. ماتريس پليمري دومين جزء عمده کامپوزيتهاي پليمري است. اين بخش عملکردهاي بسيار مهمي در کامپوزيت دارد. اول اينکه به عنوان يک چسب الياف تقويت کننده را نگه مي دارد. دوم، ماتريس تحت بار اعمالي تغيير شکل مي دهد و تنش را به الياف محکم و سفت منتقل مي کند. سوم، رفتار پلاستيک ماتريس پليمري، انرژي را جذب کرده، موجب کاهش تمرکز تنش ميشود که در نتيجه، رفتار چقرمگي در شکست را بهبود مي بخشد.
تقويت کننده ها معمولا شکننده هستند و رفتار پلاستيک ماتريس ميتواند موجب تغيير مسير ترکهاي موازي با الياف شود و موجب جلوگيري از شکست الياف واقع در يک صفحه شود. بحث در مورد مصاديق ماتريسهاي پليمري مورد استفاده درکامپوزيتها به معناي بحث در مورد تمام پلاستيکهاي تجاري موجود ميباشد. در تئوري تمام گرماسختها و گرمانرمها ميتوانند به عنوان ماتريس پليمري استفاده شوند. در عمل، گروههاي مشخصي از پليمرها به لحاظ فني و اقتصادي داراي اهميت هستند.
در ميان پليمرهاي گرماسخت پلي استر غير اشباع، وينيل استر، فنل فرمآلدهيد(فنوليک) اپوکسي و رزينهاي پلي ايميد بيشترين کاربرد را دارند. در مورد گرمانرمها، اگرچه گرمانرمهاي متعددي استفاده ميشوند، PEEK ، پلي پروپيلن و نايلون بيشترين زمينه و اهميت را دارا هستند. همچنين به دليل اهميت زيست محيطي، دراين بخش به رزينهاي داراي منشا طبيعي و تجديدپذير نيز، پرداخته شده است.
از الياف متداول در کامپوزيتها ميتوان به شيشه، کربن و آراميد اشاره نمود. در ميان رزينها نيز، پلي استر، وينيل استر، اپوکسي و فنوليک از اهميت بيشتري برخوردار هستند.
آلومينيوم کامپوزيت
كاربرد آلومينيوم كامپوزيت در نماي ساختمان
خصوصيات منحصر به فرد ورق هاي مرکب:سبکي وزن - مقاومت بالاي رنگ در برابر اشعه ماوراء بنفش( UV ) - تنوع در شکل پذيري - ابعاد بزرگ ومتنوع - سرعت اجرايي بالا - مصالح زير سازي سبک
• بدون نياز به شستشو - عايق صوت - مقاومت بالا در برابر تغيير دما - عايق رطوبتي - دوست محيط زيست - ضد حريق
مقاومت در مقابل تغييرات دما: با توجه به خصوصيات منحصر به فرد خود ميتواند در مقابل تغييرات دما از 50- تا 80+ بدون هيچگونه تغييردر کيفيت مقاومت نمايد.
عايق رطوبتي: فضاي ايجاد شده بين ورق هاي مرکب وديواره ساختمان باعث ايجاد عايق حرارتي وصوتي ورطوبتي مي شود وامکان جريان هوا رادرپشت پانل هاي مرکب بوجود مي آورد که اين امر باعث ميشود حرارت محيط به ساختمان نفوذ نکند.
در شکل زیر به ساختمان و لایه های کامپوزیتها دقت کنید.
دوست محيط زيست: کليه مواد خام تشکيل دهند برگشت پذير مي باشد و هيچگونه مواد زائد و مضر درطول توليد به وجود نمي آيد. باتوجه به اهميت طراحي مقاوم سازه هادر برابر زلزله درايران و ديدگاه متخصصين ومسئولين امر ساخت وساز در جهت کاهش وزن سازه ها اهميت استفاده از مصالح با تکنولوژيبالا و سبک وزن در ساختمان به طور واضح تري قابل مشاهده مي باشد .سبک سازي ساختماندر مرمت و بازسازي ساختمانهاي موجود نقش مهمتري را ايفا مي نمايد ، چرا که به علتسن بالا و ديدگاه هاي قديمي طراحي داراي سازههاي ضعيف تري هستند . به کارگيري ورقهاي ترکيبي وسبک وزن در ساختمانها منجر به داشتن نما و ساختمان سبک تري خواهد شد . که به ميزان قابل توجهي در کاهش نيروهاي ناشي از زمين لرزه موثر ميباشد.
ابعاد بزرگ و متنوع: از ويژگيهاي ديگر ورقهاي مرکب قابليت اجرا در مدول بنديهاي بزرگ مي باشد . که درمصالح ديگر نما سازي به علت بالا بودن وزن و مشکلات اجرائي اين قابليت وجود ندارد.
سرعت اجراي بالا: با امکانات اجرائي ورقهاي مرکب مدول بندي در ابعاد بزرگ و اجراي سريع زيرسازي آلومينيومي و نصب ورق روي آن و همچنين سهولت کار با ابزار آلات زمان اجرائي نما را به حداقل کاهش ميدهد.
سبک ولي مقاوم : بسيار سخت و مقاوم و ماندگار است، با توجه به اينکه 60درصد از آلومينيوم خام با همين قطر ، سبکتر است و در مقابل فشار و ضربه از مقاومت بسيار بالايي برخوردار است. با توجه به سختي و مقاومت بالاي خود امکان استفاده درمدولهاي بزرگ را براي طراحان فراهم مي سازد. از نظر کيفيت درسطح قابل قبول مي باشند به طوري در مقابل تابش مستقيم آفتاب و بارانهاي اسيدي بسيار مقاوم هستند. آلومينيوم واستراکچر پلي اتيلن دراين نوع محصول باعث مي شود، محصول در مقابل رطوبت شديد مقاومت کند و هيچ خللي در کيفيت آن بوجود نيايد.
خصوصيات بارز: مقرون به صرفه ، Economical Efficiencies - کاملاً مسطح ، ExcellentFlatness - نسوز ، Non – Combustibility - زيبا و سبک ، Beautiful Outlook $ Lightweight - عايق صوت وحرارت ، Insulation - به موازات فناوري هاي جديد، علائق معماران ودرخواست مشتريان، دائما مصالح ساخت و ساز در حال توسعه مي باشند.
اين پانلها در زمره مصالح ساختماني نوين و يکي از جديدترين محصولات اختصاصي ارائه شده توسط بخش تحقيق و توسعه کارخانجات مهندسي دانگ شين مي باشد. اين پانلها بواسطه سطوح براق و استينلس استيلي خود فضاهاي خاص، منحصر به فرد، متنوع و داراي فناوريهاي روز در فضاي ديجيتالي شهري امروزه ايجاد مي نمايد.
موارد کاربرد: ساختمانهاي اداري، تجاري، صنعتي، آموزشي، بهداشتي، فرودگاه ها، ترمينال ها ، ايستگاه هاي مترو ، پوشش گنبدها وابنيه هاي خاص - به موازات فناوري هاي جديد، علائق معماران ودرخواست مشتريان، دائما مصالح ساخت وساز در حال توسعه مي باشند. اين پانلها در زمره مصالح ساختماني نوين و يکي از جديدترين محصولات اختصاصي ارائه شده توسط بخش تحقيق وتوسعه کارخانجات مهندسي دانگ شين مي باشد . اين پانلها بواسطه سطوح براق و استينلس استيلي خود فضاهاي خاص ، منحصر به فرد ، متنوع وداراي فناوريهاي روز در فضاي ديجيتالي شهري امروزه ايجاد مي نمايد - پانل آلومينيوم کامپوزيت محصولي است با فناوري روز که براي نماي داخلي وخارجي قابل استفاده مي باشد . اين پانل سبک در مراحل ساخت وکنترل هاي فني وکيفي از فناوري پيشرفته کشورهاي آمريکا ، انگلستان ، استراليا و کره جنوبي استفاده نموده است .
خصوصيات Features: وزن کم وسختي بالا Lightweight and Rigid - يک ورق سبک ودرعين حال سخت ومحکم که چگالي آن 2/1 تا 5/1 است و40% از وزن نماي ساختمان را در مقايسه با ورق هاي آلومينيومي ، باهمين استحکام کم مي نمايد.
همواربودن Flatness : سطح بسيار ممتاز وهموار اين ورقها از انکسار واعوجاج جلوگيري مي نمايد .
مقاومت در برابر ضربه Impact Resistance- براي جلوگيري از شکستن وترک خوردن ورقها ، ساختاري مرکب از لايه هاي آلومينيوم و رزيني با قابليت بالا در لايه مياني استفاده شده است . بدين سبب اين ورقها مقاومت بالايي درمقابل ضربه از خود نشان مي دهند.
کارآئي Workability : برش ، خم کاري ، شيار زدن ، انحنا دادن را براحتي ميتوان بوسيله ماشين آلات نجاري وآهنگري انجام داد.
قابليت عدم فرسايش در مقابل هوا : پرداخت سطح ورقها باعث بالا رفتن مقاومت آنها در برابر خورندگي وشرايط جوي شده است.
پرداخت سطح نهائي فلوروکربن : رنگ رويه نهائي پولي استر نيز در دسترس مي باشد. ساخت پانل ها از ماشين آلات فلز کاري ونجاري ميتوان استفاده نمود.
برش Cutting : جهت برش ميتوان از دستگاه گيوتين ، اره روميزي و اره منبت کاري ، استفاده نمود.
مقاومت عالي رنگ ومقاومت در برابر بارانهاي اسيدي: رنگ مورد مصرف ورق هاي آلومينيوم کامپوزيت ماده اي به نام PVDFمي باشد که نوعي Fluorocarbon با ضخامت بين 25 الي 35 ميکرون مي باشد که جزو جديدترين انواع رنگ مورد مصرف درجهان مي باشد. PVDF نوعي رزين ميباشد لذا درهنگام خمکاري وفرم دهي هيچگونه شکست وترکي روي رنگ ايجاد نشده وکليه عمليات رنگ کاري درکارخانه سازنده ورق انجام مي گردد. ديگر اينکه اين نوع رنگ درمقابل بارانهاي اسيدي بسيار مقاوم بوده و نيز در مقابل اشعه UV آفتاب داراي مقاومت بسيار بالايينسبت به رنگهاي رايج ديگر ميباشد.
براي رنگ تستهاي مختلفي انجام گرفته که جداول آنها همگي موجود مي باشد. ديگر مصالح به هيچوجه داراي اينگونه خواص نمي باشند. بطور مثال سنگ گرانيت دراثر اشعه UV وبارانهاي اسيدي جلا وصيقلي بودن خود را حداکثر ظرف يک سال از دست مي دهد وسيمان به سرعت کثيف و چرک مي گردد وشيشه به سرعت کثيف شده وحتي به مرور زمان رسوب آب باران بر روي شيشه باقي مي ماند.
جدول مقايسه وزني
کامپوزيتها يا چندسازههاي مصنوعي
نوع مصالح
وزن (کيلوگرم بر متر مربع)
وزن مصالح زيرسازي (کيلوگرم بر متر مربع)
جمع (کيلوگرم بر متر مربع)
سنگ گرانيتcm 3
حدود 81
حدود 14(با ملات)
95
سيمان با ضخامتcm4
حدود 78
-
78
شيشهmm 6
حدود 26
حدود 12(با پروفيل آلومينيوم)
38
ورق آلومينيومي
حدود 15
حدود 10
35
از اولين کامپوزيتها يا همان چندسازههاي ساخت بشر ميتوان به کاه گل اشاره کرد. قايقهايي که سرخپوستها با قير و بامبو ميساختند و تنورهايي که از گل ، پودر شيشه و پشم بز ساخته ميشدند و در نواحي مختلف کشورمان يافت شده است، از کامپوزيتهاي نخستين هستند. بسياري از نيازهاي صنعتي صنايعي مانند صنايع فضايي ، راکتورسازي ، الکترونيکيو غيره نميتواند با استفاده از مواد معمولي شناخته شده ، برآورده شود. اما قسمتي از آن نيازها ، ميتواند با استفاده از چندسازهها يا کامپوزيتها برآورده گردد. چندسازهها به موادي گفته ميشود که از مخلوطي از دو يا چند عنصر ساخته شده باشند.
در حاليکه در چندسازهها ، نه فقط خواص هر يک از اجزاء آن برجا باقي ميماند، بلکه در نتيجه پيوستن آنها با يکديگر ، خواص جديدتر و بهتر هم بدست ميآيد. مواد مختلط هميشه ناهمگن ميباشد. بررسيها و تحقيقات براي دست يافتن به مواد جديدتر با خواص مکانيکي بهتر ، همواره انجام ميگرفته و هنوز هم همگام با پيشرفت صنايع دنبال ميگردد. در اين بررسيها ، اغلب اين هدف دنبال ميشود که به موادي با نسبت مناسب از استحکام کششي به چگالي ، استحکام حرارتي بالا و خواص ويژه سطح خارجي دست يابند.
انواع چندسازهها
انواع چندسازهها را ميتوان به گروههاي زير طبقهبندي نمود.
کامپوزيتهاي پايه پليمري: اين مواد اهميت صنعتي فراواني دارد و هنوز هم تحقيقات در اين زمينه ادامه دارد. مواد مصنوعي تقويت شده با الياف شيشه (فايبرگلاسها) يکي از اين مواد ميباشد که تاکنون کاربرد صنعتي وسيعي پيدا کرده است.
کامپوزيتهاي پايه فلزي.
کامپوزيتهاي پايه سراميکي: کامپوزيتهاي پايه پليمري بيش از 90% کاربرد کامپوزيتها را به خود اختصاص دادهاند و از بقيه مهمتر هستند.
ساختمان فايبر گلاسها
ساختمان و اندازه اين الياف شيشهها بسيار متغير است. کوچکترين آنها بوسيله چشم غير مسلح ديده نميشود و بسيار ريز هستند. اندازههاي کمي بزرگتر از آن ذراتي هستند که در کارخانجات ساخت فرآوردههاي الياف شيشهها به کمک هوا نقل و انتقال يافته و سبب شوزش پوست و بيني و گلو ميشود. الياف شيشه متداولترين الياف مصرفي کامپوزيتها در دنيا و ايران است که متاسفانه در ايران ساخته نميشود. انواع الياف شيشه عبارتند از انواع E ، C ، S و کوارتز. ترکيب الياف شيشه نوعE يا الکتريکي ، از جنس آلومينوبور و سيليکات کلسيم بوده و داراي مقاومت ويژه الکتريکي بالايي است.
الیاف شیشه نوع S ، تقريباْْ 40 درصد استحکام بيشتري نسبت به الياف شيشه نوع E دارند. الياف شيشه نوع C يا الياف شيشه شيميايي ، داراي ترکيب بور و سيليکات کربنات دو سود بوده و نسبت به دو مورد قبل پايداري شيميايي بيشتري بخصوص در محيطهاي اسيدي دارد. الياف شيشه کوارتز ، بيشتر در مواردي که خاصيت ديالکتريک پايين نياز باشد، مانند پوشش آنتنها و يا رادارهاي هواپيما استفاده ميشوند.
سبکي ، سهولت شکلدهي ، مقاومت در برابر خوردگي و قابليت آببندي ، از ويژگيهاي کامپوزيتهايي است که در صنعت ساختمان بکار ميرود. فايبرگلاس يا الياف شيشه که پرکاربردترين کامپوزيتها هستند، فيبرها يا الياف ساخت بشر است که در آن ، ماده تشکيل دهنده فيبر ، شيشه است. الياف شيشهها ، موارد استفادههاي فراواني از جمله در ساخت بدنه خودروها و قايقهاي تندرو و مسابقهاي ، کلاه ايمني موتورسواران ، عايقکاري ساختمانها و کورهها و يخچالها و … دارند.
کاربردهاي کامپوزيتها
سابقه استفاده از کامپوزيتهاي پيشرفته به دهه 1940 باز ميگردد. در آن زمان ارتشهاي آمريکا و شوروي سابق در رقابتي تنگاتنگ با يکديگر ، موفق به ساخت کامپوزيت پايه پليمري الياف بور - رزين اپوکسي براي استفاده در صنعت هوا فضا شدند. 20 تا 30 سال پس از آن ، کامپوزيتهاي پايه پليمري بطور گستردهاي به سوي صنايع شهري از جمله ساختمان و حمل و نقل روي آوردند. بطور مثال امروزه خودروهايي ساخته ميشود که تماماْْ کامپوزيتي هستند. استفاده از کامپوزيتها در اين کاربرد به علت ويژگيهايي چون وزن کمتر ، در نتيجه سوخت کمتر و عمر طولانيتر آنهاست.
با توجه به پايداري بسيار زياد کامپوزيتهاي پايه پليمري و مقاومت بسيار خوب آنها در محيطهاي خورنده، اين کامپوزيتها، کاربردهاي وسيعي در صنايع دريايي پيدا کردهاند که از آن جمله ميتوان به ساخت بدنه قايقها و کشتيها و تاسيسات فراساحلي اشاره داشت. استفاده از کامپوزيتها در اين صنعت، حدود 60% صرفهجويي اقتصادي داشته است که علت اصلي آن مربوط به پايداري اين مواد است. صنعت ساختمان پرمصرفترين صنعت براي مواد کامپوزيتي است. استخرهاي شنا ، وان حمام ، سينک ظرفشويي و دستشويي ، کفپوش ، نماپوش ، سقفپوش ، برجهاي خنککننده و … همگي کامپوزيتهاي پايه پليمري هستند.خواص کامپوزيت هاي FRP به عنوان يک جايگزين خوب آرماتور هاي فولادي در بتن
بر طبق گزارش اداره فدرال بزرگراه هاي آمريکا هنگام بررسي پلها از نظر سازه اي به دليل پوشش کم بتن ، طراحي ضيعف ، عدم مهارت کافي هنگام اجرا و ساير عوامل همانند شرايط آب و هوايي سبب ايجاد ترک در بتن و خوردگي آرماتور هاي فولادي شده است.
پس از سالها مطالعه بر روي خوردگي ، FRP به عنوان يک جايگزين خوب آرماتور هاي فولادي در بتن پيشنهاد شده اند. سه نوع ميلگرد ( AFRP) , ( CFRP ) , ( GFRP ) از انواع تجاري آن هستند که در صنعت ساختمان کاربرد دارند.
از اين مواد به جاي آرماتور هاي فولادي يا کابلهاي پيش تنيده در سازه هاي بتني پيش تنيده و يا غير پيش تنيده استفاده مي شود. مواد FRP موادي غير فلزي و مقاوم در برابر خوردگي است که در کنار خواص مهم ديگري همانند مقاومت کششي زياد آنها را براي استفاده بعنوان آرماتور مناسب مي کند.
از آنجايي که FRP ها مصالحي ناهمسانگرد هستند نوع و مقدار فيبرورزين مورد استفاده ، سازگاري فيبر و کنترل کيفيت لازم هنگام ساخت آن نقش اصلي را در بهبود خواص مکانيکي آن دارد.
به طور کلي مزاياي آن به صورت زير دسته بندي مي شود: 1-مقاومت کششي بيشتر از فولاد 2- يک چهارم وزن آرماتور فولادي 3- عدم تاثير در ميدانهاي مغناطيسي و فرکانس هاي راديويي ، براي مثال تاثير روط دستگاه هاي بيمارستاني 4- عدم هدايت الکتريکي و حرارتي.
لذا به دليل مزاياي بالا به عنوان يک جايگزين مناسب براي آرماتورهاي فولادي در سازه هاي دريايي ، سازه پارکيمگ ها ، عرشه هاي پل ها، ساخت بزرگراه هايي که بطور زيادي تحت تاثير عوامل محيطي هستند و در نهايت سازه هايي که در برابر خوردگي و ميدانهاي مغناطيسي حساسيت زيادي دارند پيشنهاد مي کند.
دليل عمده استفادة از ميلگردهاي FRP در داخل بتن، جلوگيري از پديده خوردگي و افزايش ميرايي ارتعاشات ايجاد شده در سازه در برابر ارتعاش ميباشد. هر چند که استفاده از ميلگردهاي FRP به جاي نمونههاي فلزي سبب کاهش وزن بنا نيز خواهد شد، اما در استفاده از اين ميلگردها، مساله کاهش وزن اهميت ناچيزي نسبت به دو مورد بيانشده دارد. دليل بالا بودن ضريب ميرايي کامپوزيتها، خواص غيرکشسان آنهاست که انرژي جذب شده را ميرا ميکنند. در حالي که مواد فلزي حالت کشسان داشته و انرژي جذب شده را ميرا نمينمايند. بنابراين مواد کامپوزيتي در برابر ارتعاشات زلزله عملکرد بهتري خواهند داشت و بهترين گزينه جهت مقاومت سازه در برابر لرزهها خواهند بود.
بکارگيري ميلگردهاي FRP به جاي فلزي، بهطور قابل ملاحظهاي از زيانهاي ناشي از بروز خوردگي جلوگيري ميکند. ظهور تخريب ناشي از پديدة خوردگي در بتن مسلحشده با ميلگرد فلزي بدين گونه است که نخست ميلههاي فلزي داخل بتن دچار زنگزدگي شده و اکسيد ميشوند. سپس اين اکسيدها به سمت سطح بيروني بتن شروع به مهاجرت کرده و با انتشار در داخل بتن باعث از بين رفتن آن ميشوند. بدين ترتيب با خوردهشدن دو جزء فلزي و بتني سازه، زمينة تخريب کامل سازة بتني فراهم ميگردد. روشهاي سنتي گذشته مانند چسباندن صفحات فلزي بر روي سازه يا اضافه کردن ضخامت بتن جهت مقابله با پديدة خوردگي ضمن آنکه مشکل خوردگي فلز را مرتفع نخواهد نمود، سبب افزايش وزن سازه و آسيبپذيرترشدن آن در برابر زلزله نيز خواهد شد. جهت جلوگيري از اين امر ميتوان با تقويت سطح خارجي سازة بتني توسط مواد مرکب و استفاده از ميلگردهاي FRP در داخل بتن، هم مشکل خوردگي فلز داخل سازه را حل نمود و هم جلوي مختل شدن کارايي سازه در صورت خورده شدن بتن را گرفت که اين بهترين روش مقابله با پديدة خوردگي در يک سازة بتني ميباشد.
کشور ما نياز بسيار گستردهاي به استفاده از کامپوزيتها در قالب آرماتورهاي کامپوزيتي دارد. هماکنون بسياري از سازههاي بنا شده در محيطهاي خورندة مناطق مختلف کشور همچون پلهاي درياچة اروميه و يا ساختمانهاي جنوب کشور دچار معضل خوردگي هستند که استفاده از کامپوزيتها ميتواند پاسخگوي مشکل اين قبيل سازهها باشد.
در کشور ما به دليل کمی شناخت اين تکنولوژي، تقريباً حرکت قابل توجهي به سمت بهرهگيري و انتقال آن صورت نپذيرفته است. در گوشه و کنار تلاشهايي از سوي بعضي از کارخانجات و صنايع علاقهمند جهت ساخت دستگاه پالتروژن انجام گرفته است، اما هنوز تا رسيدن به يک محصول قابل قبول از نظر خواص مناسب و ساختار مکانيکي همگن فاصلة زيادي وجود دارد. اين دستگاه ساختار بسيار پيچيدهاي ندارد و ميتوان در صورت نياز از طريق ارتباط با کشورهاي خارجي اقدام به انتقال تکنولوژي آن به کشور نمود. نوع غربي آن حدود 350 تا 400 هزار دلار قيمت دارد و نوع روسي و چيني آن با قيمت ارزانتر، تقريباً با نصف اين هزينه قابل تهيه ميباشند. عدم توجه به اين تکنولوژي ميتواند موجب عقبافتادگي صنايع کشور در بهرهگيري از عرصة گستردة کامپوزيتها گردد.
تکنيک مقاوم سازي ستون هاي مسلح بتني با استفاده از کامپوزيت هاي FRP به طور گسترده اي به جاي پوشش نمودن به وسيله فولاد مورد کاربرد قرار گرفته است.در مقايسه با استفاده از تنگ ها و مارپيچ فولادي. تکنيک محصور سازي با استفاده ازFRP قابليت اين را دارد که محصور شدگي را به صورت پيوسته براي تمام مقطع عرضي ستون تامين کنند.همچنين اين موارد داراي خواص ذاتي مطلوبي (نسبت زياد مقاومت به وزن و مقاومت بالا در برابر خوردگي و خنثي بودن الکترو مغناطيسي)هستند.به گونه اي که مي توان در مقاوم سازي يا بازسازي اعضاي بتني به طور موفقيت اميزي از آنها بهره گرفت. رفتار FRP را نمي توان مانند پوشش فولاد (خاموت)در نظر گرفت. زيرا يک ماده الاستوپلاستيک است در حالي که اليافFRP کاملا الاستيک مي باشد.
FRP نوعي ماده کامپوزيت متشکل از دو بخش فيبر يا الياف تقويتي است که به وسيله يک ماتريس رزين از جنس پليمر احاطه شده است. که به دو شکل ورق هاي FRP و ميلگردهاي FRP وجود دارد.
كامپوزيتهاي Frp
نقش اصلي ماتريس عبارت است از : 1- انتقال برش از فيبر تقويتي به ماده مجاور 2- محافظت از فيبر در شرايط محيطي 3- جلوگيري از خسارات مکانيکي وارد بر الياف 4- کنترل کمانش موضعي الياف تحت فشار
به طور کليFRP ها بر اساس فيبر تشکيل دهنده ي آنها به چند دسته زير تقسيم مي شوند: 1- CFRP با اليافي از جنس کربن 2-GFRP با اليافي از جنس شيشه 3- AFRP با اليافي از جنس آراميد
مزاياي استفاده از FRP : 1- وزن کم (چگالي آن در حدود 20% فولاد است .) 2- مقاومت در برابر خورندگي 3- نفوذناپذيري مغناطيسي 4- امکان تقويت به صورت خارجي 5- حمل و نقل آسان وسرعت اجراي بالابه دليل وزن کم
مزاياي استفاده از پروفيل هاي کامپوزيتي FRP در صنعت ساختمان
با توجه به کاربرد روز افزون اشکال مختلف FRP در تقويت سازه هاي بتن آرمه , حتي کاربرد آنها در تقويت سازه هاي فولادي لزوم آشنايي با برخي از مفاهيم پايه در اين مقوله ضروري به نظر مي رسد.
با آشنايي با مفهوم FRP , لزوم آشنايي با برخي ازمفاهيم چون کامپوزيت ,پليمر , رزين يا ماتريس , طبقه بندي FRP براساس فيبر يا الياف تشکيل دهنده يا انواع رزينهاي پليمري تشکيل دهنده آن, مقايسه بين آنها , روشهاي توليد, عوامل مؤثر در خواص مکانيکي لزوم دارد.
اين کلمه اختصاري از کلمات Fiber Reinforced Polymer or Plastic مي با شد به عبارت ديگر به يک ماده مرکب و کامپوزيتي اطلاق مي شود که از فيبريا الياف تقويتي و ماتريس ( ماده در برگيرنده ) يا رزين از جنس پليمر مطابق شکل 1 تشکيل شده است. بزرگترين سهم بازار مصرف مواد مرکب (کامپوزيت) در دنيا در اختيار صنعت ساختماناست. در اين ميان پروفيلهاي کامپوزيتي به ميزان وسيعي در ساختمان سازي بويژه احداثبناهاي ساحلي و يا سازههاي مستقر شده در شرايط اقليمي خورنده کاربرد يافتهاند.
دليل عمده استفاده از پروفيل هاي FRP در داخل بتن، جلوگيري از پديده خوردگيو افزايش عمر سازه در برابر ارتعاش مي باشد. هرچند که استفاده از پروفيل هاي FRP بهجاي نمونه هاي فلزي سبب کاهش وزن بنا نيز خواهد شد، اما در استفاده از اينپروفيلها، مساله کاهش وزن اهميت ناچيزي نسبت به دو مورد بيان شده دارد. دليل بالابودن عمر کامپوزيت ها، خواص غير کشسان آنهاست. در حالي که مواد فلزي حالت کشسانداشته و انرژي جذب شده را ميرا مي نمايند. بنابراين مواد کامپوزيتي در برابرارتعاشات زلزله عملکرد بهتري خواهند داشت و بهترين گزينه جهت مقاومت سازه در برابرلرزه خواهند بود.
بکارگيري پروفيل هاي FRP به جاي فلزي، بطور قابل ملاحظه اي اززيانهاي ناشي از بروز خوردگي جلوگيري مي کند. ظهور تخريب ناشي از پديده خوردگي دربتن مسلح شده با پروفيل فلزي بدين گونه است که نخست ميله هاي فلزي داخل بتن دچارزنگ زدگي شده و اکسيد مي شوند. سپس اين اکسيدها به سمت سطح بيروني بتن شروع بهمهاجرت کرده و با انتشار در داخل بتن باعث از بين رفتن آن مي شوند. بدين ترتيب باخورده شدن دو جزء فلزي و بتن سازه، زمينه تخريب کامل سازه بتني فراهم مي گردد. روشهاي سنتي گذشته مانند چسباندن صفحات فلزي بر روي سازه يا اضافه کردن ضخامت بتنجهت مقابله با پديده خوردگي ضمن آنکه مشکل خوردگي فلز را مرتفع نخواهد نمود، سببافزايش وزن سازه و آسيب پذيرتر شدن آن در برابر زلزله نيز خواهد شد. جهت جلوگيري ازاين امر مي توان با تقويت سطح خارجي سازه بتني توسط مواد مرکب و استفاده از پروفيلهاي FRP در داخل بتن، هم مشکل خوردگي فلز داخل سازه را حل نمود و هم جلوي مختل شدنکارايي سازه در صورت خورده شدن بتن را گرفت که اين بهترين روش مقابله با پديدهخوردگي در يک سازه بتني مي باشد.
کشور ما نياز بسيار گسترده اي به استفاده ازکامپوزيت ها در قالب پروفيلهاي کامپوزيتي دارد. هم اکنون بسياري از سازه هاي بناشده در محيط هاي خورنده مناطق مختلف کشور همچون پل هاي درياچه اروميه و يا ساختمانهاي جنوب کشور دچار معضل خوردگي هستند که استفاده از کامپوزيت ها مي تواند پاسخگويمشکل اين قبيل سازه ها باشد.
جواب بصورت نقل قول