راهنمای طراحی و ضوابط اجرایی بهسازی ساختمان­ های بتنی موجود با استفاده از مصالح تقویتی FRP (نشریه 345)

دانلود فایل PDF راهنمای طراحی و ضوابط اجرایی بهسازی ساختمان­ های بتنی موجود با استفاده از مصالح تقویتی FRP (نشریه 345)مقدمه:

به طور کلی مقاوم‌سازی سازه‌های بتنی موجود یا مرمت آن‌ها به منظور تحمل بارهای مضاعف طراحی، بهبود نارسایی های ناشی از فرسایش، افزایش شکل پذیری سازه یا سایر موارد با استفاده از مصالح مناسب و شیوه اجرای صحیح بطور متعارف انجام می گردد. استفاده از صفحات فولادی به صورت پوشش خارجی، غلاف های بتنی یا فولادی و پس کشیدگی خارجی، تعدادی از روش‌های متعارف موجود می باشند.

استفاده از مواد مرکب ساخته شده از الیاف در محیط رزین پلیمری به عنوان پلیمر مسلح با الیاف (FRP)  به عنوان یک ضرورت در جایگزینی مصالح سنتی و شیوه‌های موجود معرفی شده است. سیستم FRP بدین صورت تعریف می شود که الیاف و رزین‌ها برای ساخت چند لایه مرکب مورد استفاده قرار می گیرند، به نحوی که رزین مصرفی به منظور چسباندن چند لایه مرکب به سطح بتن زیرین و پوشش‌ها به منظور محافظت مصالح ترکیب شده استفاده می‌شوند. پوشش‌های معمول که به منظور زیبایی ظاهری مورد استفاده قرار می گیرند به عنوان قسمتی از سیستم FRP در نظر گرفته نمی شود.

مصالح FRP، سبک، مقاوم در برابر خوردگی و دارای مقاومت کششی بالا می باشند، این مصالح به شکل‌های مختلف و در گستره ای از انواع ورقه‌های چند لایه کارخانه ای گرفته تا ورقه‌های خشک قابل پیچش روی اشکال مختلف سازه ای قبل از اضافه کردن رزین، قابل دسترس می باشند. در اغلب موارد سیستم های FRP  که به صورت پروفیل‌های نسبتا نازک عمل آوری شده، در اجرا مطلوب می باشند. بخصوص در مواقعی که ظاهر کار تمام شده یا امکان دسترسی مد نظر باشد.

گرایش روز افزون به استفاده از سیستم‌های FRP  برای مقاوم سازی یا مرمت سازه‌ها دلایل گوناگونی دارد. اگر چه الیاف و گرایش روز افزون به استفاده از سیستم‌های FRP نسبت به دیگر مصالح متعارف مانند بتن و فولاد گرانتر هستند، لیکن اغلب هزینه‌های مربوط به دستمزد و تجهیزات نصب سیستم‌های FRP ارزان‌تر می‌باشند. این سیستم‌ها همچنین می توانند در سطوحی با دسترسی محدود یا جاهایی که اجرای شیوه‌های متعارف با مشکلاتی مواجه هستند، مورد استفاده قرار گیرند.

در این دستورالعمل براساس اطلاعات بدست آمده از تحقیقات تجربی دنیا، کارهای تحلیل و کاربردهای میدانی سیستم‌های مقاوم سازی با FRP تهیه شده است. توصیه های ارائه شده در این دستورالعمل به صورت محتاطانه مطرح شده است.

گستره:

این دستورالعمل برای انتخاب، طراحی و نصب سیستم‌های FRP روی وجه بیرونی سازه بتنی به منظور مقاوم‌سازی آن‌ها تهیه شده است. اطلاعات مربوط به ویژگی‌های مصالح،روش نصب، کنترل کیفی، و نگهداری از سیستم‌های FRP به عنوان مسلح کننده بیرونی ارائه می شود. این اطلاعات می تواند برای انتخاب سیستم FRP  به منظور افزایش مقاومت و سختی تیرهای بتن مسلح یا افزایش شکل‌پذیری ستون‌ها و دیگر کاربردهای لازم مورد استفاده قرار گیرد.

گرچه در اغلب موارد مراحل طراحی مبسوط و روشن می‌باشد، لیکن در تدوین این دستورالعمل دیدگاه محتاطانه مورد استفاده قرار گرفته است. با گذشت زمان و کسب تجربیات بیشتر از عملکرد این سیستم‌ها، روش‌های طراحی به واقیعت نزدیک‌تر می شود. دوام و عملکرد دراز مدت مصالح FRP نیازمند به تحقیقات بیشتر می باشد که این تحقیقات در حال انجام بوده و ادامه دارد. در حال حاضر داده های میدانی دراز مدت در دسترس نیست و هنوز مشکل است تا بتوان از عمر سیستم های مقاوم کننده FRP براورد دقیقی ارائه نمود. در این دستورالعمل اثرات محیطی و دوام دراز مدت، به صورت اعمال ضریب کاهشی در شرایط محیطی گوناگون ملحوظ می شوند. آثار ناشی از خستگی دراز مدت و خزش، با محدودیت‌های تنش مورد توجه قرار گرفته است. این عوامل و محدودیت‌ها در جهت احتیاط و ایمنی در نظر گرفته می شوند. اگر چه با پیشرفت تحقیقات، عوامل فوق برای تطابق بهتر با شرایط محیطی مشخص و بارگذاری تصحیح می شود، لیکن اثرات توام شرایط محیطی و بارگذاری نیاز به مطالعه بیشتری دارد. در جایی که اجرای سیستم‌های FRP تحت اثر شرایط همزمان و شدید محیطی و تنش قرار می گیرد، باید ملاحضات ویژه ای در نظر گرفته شود. معمولا عوامل مربوط به دوام دراز مدت سیستم FRP روی مدول الاسیسیته کششی مصالح استفاده شده در طراحی تاثیری ندارد. بطور کلی می توان اظهار داشت مدول الاسیسته کششی مصالح FRP تحت تاثیر شرایط محیطی قرار نمی گیرد. هرچند ممکن است برای الیاف، رزین، یا ترکیب الیاف با رزین خاصی مسلئه فوق صادق نباشد، اما این دستورالعمل چنین مصالح استثنایی را درنظر نمی گیرد. بحث‌های زیادی راجع به پیوستگی سیستم FRP به سطح بتن باقی است که نیاز به تحقیق بیشتری دارد. برای مقاوم‌سازی برشی و خمشی اعضای بتنی، دامنه تغییرات مختلفی مربوط به حالت گسیختگی ناشی از جدایش از بتن وجود داردکه می توان مقاومت عضو تقویت شده با FRP را تحت تاثیر قرار دهد. هرچند حالت گسیختگی ناشی از جدایش شناسای شده است، لیکن به روش‌های دقیق تری به منظور پیش بینی این گسیختگی‌ها نیاز است. در طی مراحل طراحی، محدودیت‌های لازم در مورد میزان کرنش مصالح FRP به منظور کنترل حالت گسیختگی ناشی از جدایش و در جهت ضریب اطمینان اعمال می شود. بدیهی است در آینده با توسعه روش‌های طراحی، پیش بینی‌های دقیق تری برای حالت های‌گسیختگی ارائه خواهد شد. این دستورالعمل راهنمایی برای جزئیات  مناسب و نصب سیستم FRP به منظور جلوگیری از انواع حالت‌های مختلف گسیختگی را ارئه می نماید. مراحل مربوط به انجام آماده سازی سطوح و پرداخت نهایی سیستم FRP در رسیدن به استحکام پیش بینی شده مهم می باشد. تحقیقات بر روی روش‌های نصب این سیستم‌ها بخاطر تردی و طبیعت غیر ایزوتروپ بودن مصالح پیچیده بوده و باید به خوبی شناسایی شوند.

معادلات طراحی ارائه شده در این دستورالعمل براساس نتایج تحقیقات روی ابعاد متعارف و اعضای متناسب منشوری می باشد، بر روی سایر اعضا غیر منشوری نیز عملکردی موثر دارند. این دستورالعمل فقط شامل سیستم‌های FRP درحالی که سیستم‌های که به عنوان تقویت‌های اضافی کششی مطرح می شوند، می باشد. در حال حاضر از این سیستم‌ها به عنوان FRP مقاوم‌سازی با می توانند تنش‌های فشاری را تحمل کنند، لیکن مسائل مختلفی پیرامون FRP تقویت‌های فشاری توصیه نمی گردد. اگر چه مصالح برای تحمل فشار وجود دارد. امکان بروز پدیده کمانش موضعی الیاف در محلی که در رزین حباب وجود داشته باشد FRP استفاده از صرفنظر FRP و یا ساختار لایه ای به خوبی به سطح بتن چسبانیده و مهار نشده باشد، وجود دارد. لذا از مقاومت فشاری مصالح در این مورد اشاره ای نداشته و لذا FRP می شود. این دستورالعمل به ساخت، کنترل کیفی و موضوعات مربوط به نگهداری مصالح به عنوان مقاوم سازی دربرابر نیروهای فشاری توصیه نمی گردد.

هر چند نتایج تحقیقات نشان دهنده FRP این دستورالعمل شامل ضوابط بهسازی اجزاء با مصالح بنایی با استفاده از آنست که این سیستم‌ها برای موارد فوق نیز قابل تعمیم می باشند. در هر حال بکارگیری این سیستم‌ها برای بهسازی سازه‌های بنایی ضوابط خاص دیگری را طلب می نماید.

در مورد سازوکار اجرایی این سیستم‌ها به منظور تقویت و بهسازی لرزه ای ساختمان‌های بتنی، در صورت وجود واحد‌های طرح و ساخت حائز صلاحیت، استفاده از این واحدها توصیه می شود.

 

3-1 کاربرد و شرایط استفاده

می توانند به منظور بازسازی یا حفظ استحکام یک عضو سازه ای فرسوده، مرمت یا مقاوم‌سازی عضو سازه ای FRP سیستم‌های سالم به منظور تحمل بارهای افزایش یافته به سبب تغییر در کاربری سازه و یا جبران خطاهای طراحی و اجرا بکار روند. مهندس روش مناسبی برای مقاوم‌سازی مسئله مورد نظر FRP باید ارزیابی نماید که آیا یک سیستم FRP مشاور قبل از انتخاب نوع سیستم می باشد یا خیر؟

 

در پروژه‌های خاص، لازم است وضعیت موجود سازه از قبیل ظرفیت باربری، شناسایی نقایص و FRP برای استفاده از سیستم عوامل آن و شرایط سطوح بتن ارزیابی شود . ارزیابی کمی می تواند شامل بازرسی دقیق میدانی و اخذ اطلاعات لازم، مروری بر مدارک طراحی موجود سازه اجرا شده (چون ساخت) و تحلیل سازه باشد. مدارک و نقشه‌های موجود برای سازه شامل مشخصات پروژه، نقشه‌های طراحی اولیه ، نقشه‌های چون ساخت، گزارش آزمایش‌های میدانی، مدارک مربوط به تعمیرات و مرمت‌های حین بهره برداری و مدارک مربوط به تاریخچه نگهداری باید به خوبی مطالعه شود. مهندس مشاور باید بررسی‌ها و برداشت‌های لازم سازه موجود را مطابق دستورالعمل های موجود یا سایر مدارک معتبر و مستند هدایت کند. مقاومت کششی بتن در سطح عضو مورد نظر جایی که سیستم FRP روی آن نصب می شود، باید با آزمایش کشش سطحی کنترل شود. بررسی‌های میدانی دست کم باید شامل موارد زیر باشد:

• ابعاد موجود اعضای سازه ای
• موقعیت، اندازه و عامل ایجاد ترک و خردشدگی
• موقعیت و میزان خوردگی میلگردهای فولادی
• نوع، مقدار و موقعیت آرماتورهای موجود
• مقاومت فشاری درجای بتن
• سلامت بتن، بخصوص بتن پوششی، در سطوحی که سیستم FRP به بتن چسبانیده می شود.

 

لازم است مهندس مشاور مطالعه ای در زمینه ادبیات فنی سیستم موجود نموده و مصالح مختلف موجود FRP را بررسی نماید تا از انتخاب نوع FRP و پوشش‌های محافظت کننده به منظور کاربری مناسب اطمینان حاصل شود.

 

 

1-3-1 محدودیت های مقاوم سازی

توصیه می شود که افزایش ظرفیت باربری عضو تقویت شده با سیستم  FRP محدود شود، به این صورت که کاهش یا از بین رفتن سیستم FRP نباید باعث گسیختگی عضو تحت اثر بارهای ثقلی شود.

 

2-3-1 ایمنی و دوام در برابر آتش

لازم است ایمنی سازه‌های تقویت شده با FRP در برابر آتش‌سوزی مورد بررسی قرار گیرد . نرخ گسترش دود و شعله باید مطابق با الزامات ASTM E 84 محاسبه شود.  پوشش‌های مناسب به منظور محدود کردن گسترش شعله و دود باید استفاده شوند. از آن‌جایی که اغلب مصالح پلیمری مقاومت حرارتی پایینی دارند، در طراحی در برابر آتش از مقاومت سیستم‌های FRP صرفنظر می شود و در این موارد لازم است اعضای سازه ای بدون در نظر گرفتن سیستم FRP مقاومت کافی در برابر بارهای وارده حین آتش سوزی را داشته باشند. مقاومت یک عضو بتنی تقویت شده با سیستم FRP در برابر آتش با استفاده از رزین‌های مخصوص یا پوشش‌های ضد حریق افزایش می یابد.

 

3-3-1 حداکثر دمای بهره برداری

خواص فیزیکی و مکانیکی اجز ای رزین FRP در دمای بالاتر از حدی موسوم به دمای گذار شیشه ای، Tg، تنزل می یابد. Tg نقطه حدی دمای رزین می باشد، که بالاتر از آن دما، رزین از حالت سخت بودن و شکنندگی، تغییر حالت داده، نرم شده و به صورت پلاستیک تبدیل می شود. این مسئله باعث کاهش خواص ساختار لایه ای می گردد. برای هر سیستم FRP ، Tg مقدار منحصر به فردی است و برای مصارف متعارف ساختمانی معمولاً بین 60 تا 82 درجه سلسیوس تغییر می کند. لذا حداکثر دمای بهره برداری سیستم FRP نباید از دمای حدی Tg آن بیشتر شود. لازم است دمای Tg هر سیستم از سازنده آن اخذ و مورد بررسی قرار گیرد.

4-3-1 حداقل مقاومت سطوح بتن

سیستم‌های FRP بر روی بتن سالم عمل می نمایند و نباید از آن‌ها برای سازه‌هایی که دارای فولاد خورده شده یا بتن فرسوده اند استفاده نمود مگر آنکه سطوح قبلاً مطابق بخش‌های آتی که مطرح خواهند شد، تعمیر شده باشند. لازم است نواقص، فرسودگی بتن و خوردگی آرماتورها از قبل شناسایی و ارزیابی شوند. شرایط و مقاومت بتن باید به منظور محاسبه ظرفیت چسب ندگی بین مصالح تعمیری و بتن با توصیه‌های ACI 503 R یا بخش 3-1 از راهنمای  ICRIبه شماره 03733 مطابقت داشته باشد.

مقاومت بتن موجود عامل مهمی برای کاربری های چسبندگی بحرانی شامل مقاوم‌سازی خمشی یا برشی اعضا می باشد. بتن موجود باید مقاومت لازم را به منظور تحمل تنش‌های طراحی سیستم FRP از طریق چسب داشته باشد. بتن زیرکار شامل تمامی سطوح تعمیر شده و بتن اصلی باید از مقاومت کششی و برشی کافی به منظور انتقال نیرو به FRP برخوردار باشد. حداقل مقاومت کششی بتن 1.4 مگاپاسکال می باشد که با آزمایش کشش مطابق ACI 503R یا ASTM D 4541 اندازه گیری می شود. سیستم FRP نباید برای کاربری‌های چسبندگی بحرانی هنگامی که بتن دارای مقاومت فشاری کمتر از 17 مگاپاسکال است، استفاده شود. استفاده از سیستم‌های FRP سبب توقف خوردگی میلگردهای در حال خورده شدن نخواهد شد. هر گاه خوردگی فولادها مشهود باشد، لازم است ضمن بررسی سیستم FRP آرماتورها و بتن تعمیر شوند.

+

 4-1  تعاریف و اختصارات

AFRP	پلیمرهای مسلح شده با الیاف آرامید (Aramid Fiber Reinforced Polymers)
Batch	مقدار موادی که در یک زمان و یا در یک فرآیند ممتد مخلوط می شوند.
Binder	اجزای یک چسب که در ابتدا به منظور تامین نیروهای مورد نیاز در اتصال دو قطعه بکار می روند.
Bond-Critical Application	کاربری چسبندگی بحرانی
Catalyst	موادی که واکنش‌های شیمیایی را شتاب می دهند به نحوی که واکنش در شرایط ملایم پیشروی کند و خود بوسیله واکنش هیچ تغییری نکند.
CFRP	پلیمرهای مسلح شده با الیاف کربن  (Carbon Fiber Reinforced Polymers)
Composites	کامپوزیت، ترکیب دو یا تعداد بیشتر از موادی که هر چند از نظر شکل با هم تفاوت دارند ولی در کنار یکدیگر تشکیل ترکیبی با خواص فیزیکی و مکانیکی دیگر می دهند.
Concrete Substrate	بتن زیرکار، بستر بتنی، بتن موجود و یا هر ماده سیمانی که به منظور تعمیر و جایگزینی بتن بکار رود.
Contact-Critical Application	کاربری تماس بحرانی
Creep-Rupture	گسیختگی خزشی، کاهش تدریجی مقاومت کششی وابسته به زمان بواسطه بارگذاری ممتد که به گسیختگی مقطع منجر می شود.
Cure of FRP Systems	عمل آوری سیستم‌های FRP
Curing Agent	عامل عمل آورنده، کاتالیزور یا عامل فعال کننده ای است که به رزین افزوده می شود و موجب پلیمریزاسیون  آن می گردد و به نام سخت کننده یا آغاز گر نیز نامیده می‌شود.
Debonding	ورآمدن، جدایش، به جدایش بین دو مرز (فاز) سطوح و مواد چسبیده شده گفته می‌شود.
Degradation	به کاهش کیفی خواص مکانیکی مصالح گفته می شود.
Delamination	جداشدگی، جدایش لایه ای، لایه لایه شدگی، جدایش در امتداد صفحه موا زی با سطح مانند جداشدن لایه های FRP از یکدیگر.
Development Length, FRP	فاصله مورد نیاز منطقه اتصال به منظور انتقال تن شها از بتن به FRP به طور ی که مقاومت سیستم FRP مورد استفاده قرار گیرد.
Durability, FRP	پایایی FRP، به توانایی مصالح FRP برای مقاومت در برابر عوامل محیطی، حملات شیمیایی، خراشیدگی و سایر شرایط و موقعیت های کارکردی گفته می‌شود.
E-glass	خانواده ای از شیشه ها دارای ترکیب کلسیم آلومینابروسیلکات با حداکثر 2% آلکالی . رشته الیافی که با کاربری  عمومی و به منظور مسلح نمودن پلیمرها مورد استفاده قرار می‌گیرد.
Epoxy	اپوکسی، پلیمرهای برگشت ن اپذیر که محصول واکنش رزین های اپوکسی و سخت کننده آمینی می‌باشند.
Epoxy Resin	رزین اپوکسی، نوعی از سیستم های شیمیایی آلی پیوندی هستند که برای آماده سازی پوشش های مخصوص یا چسب هایی برای سطوح بتنی بکار می‌روند.
Fabric	آرایشی از الیاف با یکدیگر که در دو راستا کنار هم قرار گیرند. محصول می تواند بافته شده یا بافته نشده و وصله شده به یکدیگر باشد. ساختار فابریک شامل الیاف، راستا و روش ساخت می باشد، منسوج.
Fiber	هر رشته نخ نازک طبیعی و یا مصنوعی دارای ریشه معدنی و یا آلی است . این کلمه بطور کلی برای موادی استفاده می شود که طولشان حداقل صد برابر قطرشان باشد.
Fiber, Aramid	الیاف آرامید، رشته الیاف آلی که از پلی آمید در ساختار حلقوی آروماتیک جانشین مشتق شده باشد.
Fiber, Carbon	الیاف کربن، رشته الیاف که از حرارت دادن مواد آلی که قسمت اعظم آن کربن می باشند ، مانند ریون، پلی اکریلو نیتریل (PAN) و با قرار گرفتن در محیط گازهای بی اثر بدست می آید.
Fiber, Glass	الیاف شیشه، رشته الیافی از محصولات معدنی مذاب، که سرد می شو ند بدون اینکه بلور شو ند، کشیده شوند. انواع الیاف شیشه ای عبارتند از مقاوم در برابر قلیایی (AR – glass) کاربری چندمنظوره (E-glass) و مقاومت بالا .(S –glass)
Fiber Content	میزان الیاف موجود در کامپوزیت، که معمولاً به صورت درصد حجمی یا درصد وزنی از کامپوزیت بیان  می‌شود.
Fiber Fly	خاکستر الیاف، رشته های کوتاه که حاصل شکسته شدن رشته الیاف طی حمل و نقل می باشند و به صورت ذرات ریز طبقه بندی می‌گردند.
Fiber Reinforced Polymers, FRP	پلیمرهای مسلح شده با الیاف، عبارت کلی برای مواد کامپوزیت می باشد که تشکیل شده است از زمینه یا محیط (ماتریس) پلیمری که توسط یکی از اشکال پارچه ای، توری بافته شده، رشته‌های بهم بافته شده به صورت طنابی یا هر شکل رشته الیاف دیگری مسلح شده است.
Fiber Volume Fraction	نسبت حجم الیاف تقویت کننده به حجم کامپوزیت می‌باشد.
Fiber Weight Fraction	نسبت وزن الیاف به وزن کامپوزیت می‌باشد.
Filament	دارد. Fiber تعریفی مشابه
Filler	پر کننده، مواد نسبتاً بی اثر که به رزین اضافه می شوند تا خواص آن را اصلاح کنند و یا چگالی آن را پایین بیاورند ممکن است این مواد سبب کاهش قیمت رزین شوند. همچنین Extender نیز نامیده می‌شود.
Fire Retardant	مواد شیمیایی که به منظور کاهش و یا تاخیر آتش‌سوزی رزین استفاده می‌شوند. این مواد می توانند به رزین یا پوشش‌ها در سطوح FRP اضافه شوند.
Flow	به حرکت رزین عمل آوری نشده تحت فشار یا بارهای جاذبه گفته می‌شود.
GFRP	پلیمرهای مسلح شده با الیاف شیشه (Glass Fiber Reinforced Polymers)
Glass Transition Temperature	دمای گذار شیشه ای که در آن مواد بی شکل مانند شیشه یا پلیمرهایی با جرم مولکولی بالا، از حالت شکنندگی به حالت خمیری تغییر می کنند.
Grid, FRP	شبکه‌های دو بعدی صفحه ای یا سه بعدی فضایی که توسط میله های FRP به یکدیگر متصل شده و تشکیل شبکه بهم پیوسته می دهند و برای مسلح کردن بتن استفاده می شوند. این شبکه می‌تواند توسط میله‌های متصل شده بهم ساخته شود و یا به صورت مکانیکی از اتصال میله‌های مجزا بوجود آید.
Hardener	سخت کننده، قسمتی از چسب‌های دو جزئی یا پوششی که سبب عمل آوری مواد تشکیل‌دهنده رزین می‌شود.
Impregnate	در پلیمرهایی که توسط الیاف تقویت یا مستحکم می شوند، به منظور اشباع کردن الیاف با رزین بکار می‌روند.
Initiator	آغازگر، منبع رادیکال های آزاد گروهی از اتم‌ها که دارای حداقل یک الکترون آزاد باشند، به منظور شروع فرآیند عمل آوری برای رزین‌های غیر اشباع پلی استری و ونیل استری استفاده می شوند. پراکسیدها منبع عمومی رادیکالهای آزاد می‌باشند.
Interface	مرز یا سطح بین دو محیط قابل تشخیص فیزیکی می باشد. در الیاف، سطح تماس بین الیاف و پوشش می‌باشد.
Interlaminar Shear	نیروی برشی که تمایل دارد یک جابجایی بین دو لایه در امتداد صفحه لایه مرزی آن‌ها بوجود آورد.
Laminate	یک یا تعداد بیشتر لایه که در محیط زمینه (ماتریس) رزینی عمل آوری شده به یکدیگر می‌چسبند.
Layup	به فرآیند قرارگیری مسلح کننده‌های FRP در محل قالب گیری اطلاق می‌شود.
Mat	مصالح رشته ای برای استحکام بخشیدن به پلیمرها شامل رشته‌های کوتاه شکسته شده با راستای غیر مشخص و الیاف کوتاه یا رشته‌های نامنظم بلند که با یکدیگر با اتصال ضعیفی نگه داشته شده اند.
Matrix	زمینه، مصالحی هستند که در ارتباط با پلیمرهایی که بوسیله الیاف مستحکم می شوند، به منظور نگه داشتن الیاف با یکدیگر و انتقال بار به الیاف بکار می‌روند. ماتریس‌ها الیاف را از عوامل جوی و آسیب‌های ناشی از حمل و نقل محافظت می‌کنند.
Monomer	یک مولکول آلی با وزن مولکولی نسبتاً پایین که پلیمر‌های جامد را بوجود می آورند. این فرآیند توسط واکنش با خود یا اجزای با وزن مولکولی پایین صورت می‌پذیرد.
MSDS	برگه اطلاعات ایمنی مواد (Material Safety Data Sheet)
PAN	پلی اکریلونیتریل، یک رشته مقدماتی که از آن الیاف کربن ساخته می‌شود.
Phenolic	رزین گرماسخت که با تغلیظ ترکیب الکل آروماتیک با آلدئید، بطور مشخص از فنل و فرمالدئید بدست می‌آید.
Pitch	مواد نفتی و زغال سنگی که برای ساخت الیاف کربن استفاده می‌شود.
Ply	یک تک لایه از الیاف یا شبکه بافته شده یا لایه‌های چند تایی هنگامی که با یکدیگر ریخته می شوند تشکیل لایه ها و ساختار لایه ای می‌دهند.
Polyester	پلی استر، یکی از گروه‌های بزرگ رزین‌های مصنوعی که به عنوان اتصال دهنده‌های مخلوط‌های رزینی و بتنی استفاده می شوند. مانند لایه‌های الیافی (عمدتاً از جنس شیشه)، چسب‌ها و موارد مشابه. عموماً به پلی استرهای غیراشباع معروف می‌باشند.
Polymer	پلیمر، مواد آلی با جرم مولکولی بالا، طبیعی یا مصنوعی، که دارای واحدهای تکراری می باشد.
Polymerization	واکنشی که در آن دو یا چندین مولکول از یک ماده ترکیب شوند و تشکیل ماده ای را دهند که شامل همان خواص اجزا، لیکن وزن مولکولی بالا باشند.
Polyurethan	پلی اورتان، محصول واکنش ایزوسیانات با انواع گسترده ای از مواد دیگر که شامل گروه هیدروژن فعال می باشند و برای تشکیل پوشش‌های سخت و مقاوم در سایش مورد استفاده قرار می گیرد.
Postcuring, FRP	فرآیندی که با افزایش حرارت برای عمل آوری، سطح اتصالات عرضی پلیمرها و خواص نهایی پلیمرها یا لایه‌ها را بهبود می‌بخشد.
Pot life	مدت ماندگاری، فاصله زمانی بعد از تهیه و مدتی که مایع یا مخلوط خمیری می‌تواند مورد استفاده قرار گیرد.
Precured	پیش عمل آوری شده، روشی برای اجرای سیستم FRP که در محل کارخانه ساخته می شود.
Prepreg	پیش آغشته، یک رشته یا صفحه رشته ای که دارای رزین و کمی چسبندگی از قبل می باشد. چند لایه‌های پیش آغشته معمولاً با حرارت و فشار عمل آوری می‌شوند.
Primer	آستر
Pultrusion	فرآیند ممتدی که برای ساخت کامپوزیت‌های دارای مقطع عرضی یکنواخت بکار می رود. فرآیند شامل کشیدن الیاف از داخل حمام پر شده از رزین و سپس ورود به قالبی که شکل مقطع را تعیین می کند، می شود و در این فرآیند توسط گرما پخته می‌شود.
Putty Fiber	بتونه
Resin	رزین، مواد پلیمری که در دمای اتاق سفت و یا نیمه سفت هستند و معمولاً دارای نقطه ذوب یا دمای کریستالی شدن بالاتر از دمای اتاق می‌باشند.
Resin content	مقدار رزین در یک ساختار الیافی که به صورت درصدی از جرم کل یا حجم کل بیان می‌شود.
Roving	تعدادی از نخ‌ها، رشته‌ها، طناب یا انتهای الیاف که بدون تابیدگی به دور بندیل جمع آوری می‌شود، دوک.
Sheet,FRP	ورقه های انعطاف پذیر و خشک که در سیستم‌های FRP  تر مورد استفاده قرار می گیرند. صفحه‌های FRP یک جهته شامل الیاف ممتد که دارای راستای یک طرفه بوده و با هم نگهداری شده اند تا صفحه ای با عرض و طول مشخص بوجود آید.
Shelf life	مدت زمانی که مواد بسته بندی شده در شرایط مشخصی نگهداری شوند و قابل استفاده نیز باشند.
Sizing	به عملیات سطحی یا پوششی که به منظور چسبندگی بهتر رشته‌ها به رزین بکار می رود گفته می‌شود.
Sustained stress	به تنش‌های ناشی از تحمل بارها شامل بارهای مرده و قسمتی از بارهای زنده گفته می‌شود.
Thermoset	گرماسخت، رزین‌هایی که از اتصالات عرضی زنجیرهای پلیمری تشکیل می شوند. این رزین‌ها نمی‌تو انند ذوب و یا بازیافت شوند زیرا زنجیرهای پلیمری تشکیل شبکه سه بعدی می‌دهند.
Tow	به یک کلاف از رشته‌های ممتد الیاف بدون تابیدگی اطلاق می‌گردد.
Vinylester	رزین گرماسخت که شامل وینیل و استرم یباشد و به عنوان اتصال دهنده برای الیاف و چسب‌ها استفاده می‌شود.
Volume Fraction	نسبت یک جزء کامپوزیت به کل آن که براساس حجم اندازه گیری می شود. مانند قسمت حجمی الیاف.
Wet layup	چسباندن تر، روشی برای اجرای ساختارهای لایه ای با استفاده از رزین.
Wet-out	به فرآیندی اطلاق می شود که طی آن همه فضاهای خالی بین رشته های الیاف با رزین پر شوند.
Witness panel	صفحه (پانل) شاهد، یک نمونه پانل FRP در محیط با شرایط معمولی و روش ساخت نمونه واقعی ساخته می شود.

 

5-1  تاریخچه

 

سیستم‌های FRP به صورت پوشش‌های بیرونی و به منظور افزایش مقاومت و بهسازی سازه‌های بتنی موجود از اواسط دهه 1980 تاکنون در سراسر دنیا مورد استفاده قرار می گیرد. تعداد پروژه هایی که در ارتباط با سیستم های FRP در سطح جهان مورد استفاده قرار گرفته، بطور چشمگیری افزایش یافته است، به طوری که طی 10 سال گذشته از تعداد اندک به چندین هزار پروژه در حال حاضر رسیده است. اعضای سازه‌های تقویت شده با سیستم‌های FRP به صورت پوشش های بیرونی عبارتند از: تیرها، دال ها، ستون ها، دیوارها، اتصالات، دودکش ها، طاق های گنبدی شکل، تونل ها، سیلوها، لوله ها و خرپاها. پوشش‌های FRP همچنین به منظور مقاوم‌سازی سازه‌های بنایی، چوبی، فولادی و چدنی نیز بکار می روند. پوشش‌های FRP به عنوان جایگزینی بجای روش‌های دیگر، مانند استفاده از صفحات فولادی، غلاف‌های دور ستون‌های بتنی یا فلزی، بوجود آمده اند . روکش‌های پلیمری FRP به منظور بهسازی سازه‌های بتنی اولین بار در دهه 1980 در اروپا و ژاپن توسعه یافت. در اروپا سیستم‌های FRP به عنوان جایگزین صفحات فولادی مورد استفاده قرار گرفت. اتصال ورقه‌های فولادی به قسمت کششی اعضای بتنی توسط رزین‌های اپوکسی به منظور افزایش مقاومت خمشی این اعضا به عنوان روش مطرح و بادوام مرسوم می باشد. این روش برای مقاوم‌سازی تعداد زیادی از پل‌ها و ساختمان‌ها در جهان مورد استفاده قرار گرفته است. از آنجایی که صفحات فولادی دچار خوردگی می شوند و فرسودگی آن‌ها باعث تخریب اتصال صفحه فولادی با بتن می شود و از طرف دیگر نصب آن‌ها مشکل و با ماشین آلات نسبتاً سنگین انجام می گیرد، محققان بدنبال جایگزینی مواد FRP بجای فولاد شدند. توسعه آیین‌نامه ها و استانداردها برای سیستم‌های FRP به عنوان پوشش‌های مقاوم کننده، در اروپا، ژاپن، کانادا و ایالات متحده ادامه دارد. طی 10 سال گذشته، انجمن مهندسین عمران ژاپن، موسسه بتن ژاپن، و موسسه تحقیقات فنی راه آهن مدارک زیادی مربوط به استفاده از مصالح FRP در سازه‌های بتنی منتشر کرده اند. فدراسیون بین المللی سازه‌های بتنی اخیراً اقدام به چاپ نشریه دستورالعمل طراحی روکش‌های تقویت کننده FRP برای سازه‌های بتن آرمه نموده است اداره استاندارد کشور در توسعه و تدوین دستورالعمل برای سیستم‌های FRP فعال می باشد. در ایالات متحده راهنمای  ACI 440.2R  به عنوان راهنمای طراحی و اجرای تقویت ساختمان‌های بتنی با سیستم‌های  FRP منتشر شد ه است.

1-6 پوشش‌های FRP متعارف

سیستم‌های FRP در انواع مختلف از قبیل سیستم‌های چسباندن تر و سیستم‌های پیش عمل آوری شده موجود می باشند. این انواع می توانند براساس چگونگی ارائه به کارگاه‌ها و نحوه نصب طبقه بندی شوند. سیستم FRP و شکل‌های مختلف آن باید براساس انتقال بارهای سازه ای و سهولت در استفاده و اجرا انتخاب شوند. انواع معمول و قابل قبول FRP  به منظور مقاوم سازی اعضاء ساز‌های به صورت زیر فهرست بندی می گردند:

1-6-1 سیستم های چسباندن تر

در این روش الیاف خشک یک یا چند جهته در محل با رزین‌ها آغشته می شوند. رزین‌های آغشته سازی همراه با آستر و بتونه‌های سازگار به منظور چسباندن روکش‌های FRP به سطوح بتن بکار می روند. سیستم‌های چسباندن تر در محل آغشته و عمل آوری می شوند، که از این جهت مشابه بتن ریزی درجا می باشند. سه گونه متداول سیستم‌های چسباندن تر عبارتند از:

1. صفحات تک جهته الیاف که در آن الیاف نقش اصلی را در یک جهت ایفا می کنند.
2. صفحات یا منسوجات با الیاف چند جهته که در آن راستای الیاف حداقل در دو جهت می باشند.
3. رشته‌های الیاف بافته شده که بدور سطوح بتن پیچیده می شوند. رشته‌های الیاف در حین عملیات پیچش در محل با رزین آغشته می شوند.

2-6-1  سیستم‌های پیش آغشته

سیستم‌های FRP پیش آغشته شده از رشته الیاف تک یا چندین جهته به صورت صفحات بافته شده یا منسوجات می باشند که ابتدا در کارخانه با رزین آغشته می شوند، لیکن رزین عمل آوری نمی شود. این سیستم‌ها به سطوح بتن، با و یا بدون رزین اضافی چسبانده می شوند و در محل عمل آوری می گردند. سیستم‌های پیش آغشته معمولاً به حرارت اضافی برای عمل آوری نیاز دارند. چسبانده می شوند و در محل عمل آوری می گردند. سیستم های پیش آغشته معمولاً به حرارت اضافی برای عمل آوری نیاز دارند . لازمست توصیه های سازنده های این سیستم در مورد نحوه اشباع کردن، توصیه‌های نگهداری و فرآیند عمل آوری مورد بررسی قرار گیرد. سه نوع متداول الیاف پیش آغشته عبارتند از:

1. صفحات پیش آغشته شده تک جهته به نحوی که الیاف نقش اصلی را در یک جهت ایفا کند.
2. صفحات یا منسوجات پیش آغشته چند جهته یا منسوجاتی که در آن حداقل دو راستای مختلف برای الیاف وجود دارد.
3. رشته‌های بافته شده پیش آغشته که به دور سطوح بتن پیچیده می شوند.

3-6-1  سیستم‌های پیش عمل آوری شده

این سیستم‌ها از اشکال متنوعی از کامپوزیت‌ها تشکیل شده که در محل کارخانه ساخته می شوند. معمولاً یک چسب به همراه آستر و بتونه به منظور اتصال مقاطع به سطح بتن بکار می رود. لازمست توصیه‌های سازنده سیستم در مورد نحوه اتصال بررسی شود. عملکرد سیستم‌های پیش عمل آوری شده مشابه بتن‌های پیش ساخته می باشد. سه نوع متداول سیستم‌های پیش عمل آوری شده عبارتند از:

1. صفحات با ساختار لایه ای تک جهته پیش عمل آوری شده که معمولاً به صورت بندیی‌های تخت یا طاقه هایی از نوارهای نازک به کارگاه ارسال می گردند.
2. شبکه با راستای چند جهته الیاف که به صورت رول شده به محل ارسال می شوند.
3. پوسته‌های پیش عمل آوری شده که معمولاً به صورت اجز ای پوسته ای با برش طولی به محل فرستاده می شوند به نحوی که پس از باز نمودن بسته بندی ها و قرار گرفتن اجزاء کنار یکدیگر در اطراف ستون‌ها یا سایر اعضا، لایه‌های پوسته ای به ستون‌ها می چسبند و نقش محصور نمودن بتن در مقابل بارهای لرزه ای را ایفا می کنند.

 

4-6-1 سایر انواع مصالح FRP

سایر انواع مصالح FRP  انواعی مانند میله‌های سخت شده FRP یا اجزای انعطاف پذیر یا کابل‌ها می باشند که در گستره این دستورالعمل ارائه نمی شود.

 

فصل دوم

مصالح

1-2 گستره

خواص فیزیکی و مکانیکی مصالح FRP که در این فصل توضیح داده شده است، رفتار مصالح و تاثیرات استفاده از آن‌ها در سازه‌های بتنی را تشریح می کند. این عوامل می توانند مواردی از قبیل تاریخچه و مدت بارگذاری، دما و رطوبت در مصالح مزبور باشند. عواملی از قبیل درصد و نوع الیاف، نوع رزین، جهت قرارگیری الیاف، تاثیرات ابعادی و کنترل کیفیت در حین تولید، در خصوصیات مصالح FRP موثر می باشند. خواص شرح داده شده در این بخش حالت عمومی داشته و برای همه تولیدات صنعتی موجود قابل کاربرد نیستند روش‌های آزمایش استاندارد که توسط موسسات مختلف از جمله  ISIS و ACI ،ASTM تهیه شده اند. در حال گسترش می باشند . لازم است برای تعیین خصوصیات یک محصول تولیدی و کاربرد آن توصیه‌های کارخانه سازنده FRP بررسی و مورد مطالعه قرار گیرد.

2-2  مواد تشکیل دهنده

مواد تشکیل دهنده سیستم‌های FRP مورد استفاده برای مقاوم‌سازی سازه‌های بتنی عبارتند از رزین‌ها، اندودها، خمیرها، بتونه‌ها، چسب‌ها و الیاف.

1-2-2 رزین ها

طیف گسترده ای از رزین‌های پلیمری شامل اندودها، خمیرها، پرکننده‌ها، بتونه‌ها و چسب‌ها در سیستم‌های FRP استفاده می‌شوند. از جمله متداول ترین رزین‌ها می توان به اپوکسی‌ها، وینیل استرها و پلی استرها اشاره کرد که در گستره وسیعی از شرایط محیطی به کار می روند. در تولید رزین خواص زیر مورد توجه قرار می گیرد:

1. سازگاری و چسبندگی به سطح بتنی
2. سازگاری و چسبندگی با سیستم FRP
3. مقاومت در برابر عوامل محیطی نظیر رطوبت، شوری آب ، دمای بالا و محیط‌های شیمیایی در مجاورت بتن نمایان
4. قابلیت پر کنندگی
5. کارایی
6. مدت زمان ماندگاری مواد اختلاط شده متناسب با شرایط اجرایی
7. سازگاری و چسبندگی با الیاف مسلح کننده
8. ایجاد خصوصیات مکانیکی مناسب برای کامپوزیت FRP

1-1-2-2  آسترها

آستر برای نفوذ در سطح بتن بکار می رود، تا چسبندگی مناسب برای رزین یا چسب آغشته کننده را فراهم نماید.

2-1-2-2  بتونه‌ها

بتونه‌ها برای پر کردن حفره‌های سطح بتن نظیر سوراخ‌های ریز سطحی استفاده می شوند تا یک سطح هموار برای چسباندن مصالح FRP ایجاد شود. همچنین پر کردن این حفرات از ایجاد حباب در حین عمل آوری رزین جلوگیری می نماید.

3-1-2-2  رزین آغشته سازی

رزین‌های آغشته سازی به منظور آغشته نمودن الیاف مسلح، چسبانیدن آن‌ها به محل مورد نظر، و ایجاد مسیر انتقال بار برشی و توزیع موثر نیرو بین الیاف بکار می رود. این رزین همچنین به عنوان یک چسب در سیستم‌های چسباندن تر استفاده می شود مشروط بر اینکه بتواند مسیری برای انتقال بار بین سطح بتن ترمیم شده و سیستم FRP ایجاد کند.

 

4-1-2-2  مواد چسباننده (چسب ها)

چسب‌ها برای اتصال لایه‌های پیش عمل آوری شده FRP به سطح بتن به کار برده می شوند . این مواد مسیری برای انتقال بار بین سطح بتن زیرین و لایه مسلح FRP ایجاد می کنند . چسب‌ها همچنین برای اتصال چند لایه FRP به یکدیگر نیز  بکار برده می شوند.

 

5-1-2-2 پوشش های محافظ

 

پوشش‌های محافظ برای نگهداری و محافظت لایه FRP از اثرات مخرب محیطی بکار برده می شوند. این پوشش‌ها معمولاً بر روی سطح خارجی سیستم FRP پس از عمل آوری چسب‌ها یا رزین آغشته سازی استفاده می شوند.

 

2-2-2 الیاف

 

الیاف شیشه، آرامید و کربن در سیستم های FRP استفاده می‌شوند. الیاف سختی و مقاومت سیستم FRP را تشکیل می دهد. محدوده مشخصات کششی الیاف در پیوست الف نشریه 345 آورده شده است.

 

3-2 خصوصیات فیزیکی

 

1-3-2 چگالی

 

چگالی مصالح FRP در محدوده 1200 تا 2100 کیلوگرم بر متر مکعب است که 4 تا 6 بار کمتر از چگالی فولاد می باشد (جدول 2-1). این کاهش چگالی می تواند منجر به کاهش هزینه حمل و نقل، آسانی در جابجایی مصالح و همچنین کاهش بار مرده سازه ناشی از تقویت گردد.

 

جدول 2-1 چگالی مواد FRP (کیلوگرم بر مترمکعب)

AFRP	CFRP	GFRP	فولاد
1500-1200	1600-1500	2100-1200	7900

 

 

2-3-2  ضریب انبساط حرارتی

ضریب انبساط حرارتی مصالح FRP تک جهتی در محور طولی و عرضی متفاوت است و به نوع الیاف، رزین و درصد حجمی الیاف بستگی دارد. جدول 2-2 مقادیر ضریب انبساط حرارتی مصالح FRP تک جهتی متداول را در راستاهای طولی و عرضی نشان می دهد. عدد منفی در جدول نشان دهنده انقباض ماده در اثر افزایش دما و انبساط آن بر اثر کاهش دما می باشد. به عنوان یک مقایسه، بتن دارای ضریب انبساط حرارتی متغیری درار می باشد و معمولاً ایزوتروپ فرض می شود.

جدول 2-2 ضریب انبساط حرارتی مصالح FRP

فولاد	AFRP	CFRP	GFRP	راستا
11.7	(6-)-(2-)	(1-)-0	6-10	طولی
11.7	60-80	22-50	19-23	عرضی

 

 

 3-3-2 اثرات دمای بالا 

در دمای بیشتر از  Tg مدول الاستیسیته پلیمر با توجه به تغییرات ساختار مولکولی آن کاهش می یابد. دمای  Tg دمای گذار شیشه ای FRP بستگی به نوع رزین دارد ولی معمولاً در محدوده 60 تا 82 درجه سانتی گراد می باشد. در یک کامپوزیت  FRP  الیاف که خصوصیات حرارتی بهتری نسبت به رزین دارند، می توانند مقداری از بار را در جهت طولی تا دمای نهایی تحمل خود  انتقال دهند. این دما برای الیاف شیشه، آرامید و کربن به ترتیب 1000 و 175 و 275 درجه سانتی گراد می باشد.

در دمای بالا انتقال نیرو در الیاف ناشی ا ز افت عملکرد چسب، خواص کششی کامپوزیت نیز کاهش می یابد. نتایج آزمایش‌ها نشانگر کاهش 20 درصدی در مقاومت کششی مصالح الیاف کربن و الیاف شیشه در دمای 250 درجه سانتی گراد )دمای خیلی بالاتر  از Tg)  می باشد. سایر خصوصیات مرتبط با انتقال برش توسط رزین از جمله مقاومت خمشی کاهش چشمگیری حتی در دماهای پایین تر می باشد.

برای کاربری‌های چسبندگی بحرانی، سیستم های FRP به کار رفته در صفحه اتصال FRP و بتن نقش اساسب در نگهداری اتصال ایفا می نماید و در دمای نزدیک به Tg خواص مکانیکی پلیمرها به شدت کاهش می یابد و پلیمر شروع به از دست دادن قدرت انتقال تنش بین بتن و الیاف می کند.

4-2 خصوصیات مکانیکی

1-4-2 رفتار کششی

در بارگذاری کشش مستقیم، مصالح FRP  قبل از گسیختگی هیچ رفتار خمیری ندارند. رفتار کششی مصالح FRP با یک نوع الیاف، توسط یک رابطه تنش – کرنش خطی الاستیک تا هنگام شکست که بطور ناگهانی اتفاق می افتد، مشخص می شود. مقاومت کششی و سختی مصالح FRP به عوامل متعددی بستگی دارد. از آنجا که در مصالح FRP الیاف نقش اساسی در باربری دارند، نوع الیاف، جهت قرارگیری و همچنین مقدار آن‌ها مهمترین نقش را در خواص کششی مصالح FRP ایفا می کنند.

خصوصیات مصالح FRP در برخی موارد براساس سطح مقطع خالص الیاف و در برخی موارد براساس سطح مقطع ناخالص الیاف محاسبه می شود. سطح مقطع ناخالص سیستم FRP براساس سطح مقطع کامل لایه عمل آوری شامل الیاف و رزین محاسبه می گردد. سطح مقطع ناخالص معمولاً برای ارائه خصوصیات لایه پیش عمل آوری شده با ضخامت ثابت بکار می رود مشروط بر آنکه نسبت اختلاط الیاف و رزین کنترل شده باشند. سطح مقطع خالص سیستم FRP براساس محاسبه سطح مقطع خالص، ضخامت نسبی کمتر، مقاومت و مدول الاستیسیته نسبی بیشتر منجر می گردد. بطور کلی صرفنظر از دو روش محاسبه براساس سطح مقطع خالص و سطح مقطع ناخالص، میزان باربری (ffu . Af ) و سختی (Af . Ef) ثابت باقی می مانند. خواص محاسبه شده براساس سطح مقطع خالص به تنهایی نشانگر خصوصیات الیاف نیستند. خصوصیات یک سیستم FRP باید براساس خواص یک ترکیب محاسبه شود. به عبارت دیگر نه تنها خواص الیاف بلکه کارایی ترکیب سیستم الیاف – رزین، آرایش الیاف بافته شده و روش ساخت سیستم FRP در بیان خصوصیات سیستم FRP موثر است. خصوصیات مکانیکی تمام سیستم‌های  FRP صرفنظر از شکل، باید براساس  آزمایش بر روی صفحات لایه ای با درصد معین الیاف مشخص گردد.

خصوصیات کششی چند سیستم FRP موجود در بازار در پیوست الف نشریه 345 آورده شده است. مشخصات کششی سایر سیستم های FRP خاص باید از تولید کننده اخذ شود. لازم است از تولید کنندگان، مقاومت نهایی کششی براساس متوسط مقاومت کششی با رواداری 3 برابر انحراف از معیار آن و به صورت مشابه حد کرنش نهایی شکست استعلام گردد.

این پایه آماری، خصوصیات کششی را با احتمال 78/99% نشان می‌دهد. مدول الاستیسیته باید بین کرنش 0.003 و 0.006 مطابق استاندارد ASTM D3039  محاسبه گردد. براین اساس حداقل 20 نمونه برای تعیین خصوصیات نهایی کششی استفاده می گردد. لازم است از تولید کننده  گزارش کامل نحوه محاسبه خصوصیات کششی از جمله تعداد آزمایش‌ها، مقدار میانگین و انحراف معیار استعلام شود.

2-4-2 رفتار فشاری

سیستم‌های تقویت  FRP  که به صورت پوشش بیرونی عمل می کنند، نباید به عنوان تقویت کننده فشاری مورد استفاده قرار گیرند. حالت گسیختگی لایه‌های FRP می تواند شامل گسیختگی کششی عرضی، کمانش موضعی الیاف یا شکست برشی باشد این نوع گسیختگی بستگی به نوع الیاف، درصد آن و نوع رزین مصرفی دارد. مقاومت فشاری سیستم FRP با الیاف شیشه، کربن و آرامید به ترتیب حدود 78،55 و20 درصد مقاومت کششی آن‌ها می باشد. به طور کلی هر چه مقاومت کششی بالاتر باشد مقاومت فشاری آن نیز بالاتر است بجز در مورد آرامید که در آن الیاف در تراز پایین تنش فشاری، رفتار غیرخطی دارند.

مدول الاستیسیته فشاری FRP معمولاً کمتر از مدول الاستیسیته کششی آن می باشد. به عنوان نمونه مدول الاستیسیته فشاری سیستم‌های FRP با الیاف شیشه، کربن و آرامید به ترتیب حدود85،80 و100 درصد مدول الاستیسیته کششی آن‌ها می باشد.

 

5-2 رفتار وابسته به زمان

1-5-2 شکست خزشی

مصالح FRP  تحت بارگذاری ثابت با مدت زمان طولانی موسوم به زمان دوام می تو انند به طور ناگهانی شکسته شوند. به این نوع تخریب شکست خزشی گفته می شود. در صورتی که نسبت تنش کششی پایدار توسط لایه  FRP  به مقاومت کوتاه مدت آن افزایش یابد، زمان دوام سیستم کاهش می‌یابد. زمان دوام همچنین بر اثر عوامل محیطی نامناسب از قبیل دمای بالا، اشعه فرا بنفش، محیط قلیایی، دوره‌های تر و خشک شدن متناوب و دوره های متناوب یخ زدن و ذوب شدن کاهش می‌یابد.

به طور کلی الیاف کربن کمترین حساسیت را نسبت به شکست خزشی دارند. حساسیت الیاف آرامید در حد متوسط بوده و الیاف شیشه بیشترین حساسیت را دارند. می توان رابطه بین شکست خزشی و لگاریتم زمان در سطوح مختلف بار را از نوع خطی دانست. نسبت تنش در شکست خزشی بعد از حدود 50 سال به مقاومت نهایی مصالح FRP با الیاف شیشه، آرامید و کربن به ترتیب حدود 0.3،0.47 و0.91 برآورد شده است. در این راستا توصیه‌های مربوط به محدود کردن تنش پایدار در این دستورالعمل می تواند از شکست خزشی به نحو چشمگیری جلوگیری کند. تا زمانی که تنش پایدار در  FRP کمتر از حد تنش شکست خزشی باشد، می تواند در برابر بارهای کوتاه مدت مقاومت کند.

 2-5-2 خستگی

درصد قابل توجهی از اطلاعات مربوط به پدیده خستگی و پیش بینی طول عمر مواد FRP که در 30 سال گذشته بدست آمده  مربوط به صنایع هوافضا بوده است. علیرغم تفاوت‌های موجود درکیفیت و یکپارچگی مواد  FRP بکار رفته در صنعت هوافضا در  مقایسه با صنعت ساختمان، می توان ملاحظاتی از نظر کلی در مورد رفتار خستگی مواد FRP  ارائه داد. برای مصالح FRP  یک جهته با 60 درصد حجمی الیاف تحت بارگذاری سینوسی کششی باید شرایط زیر هنگام آزمایش برقرار باشد.

• فرکانس بار باید آنقدر کم باشد که گرما ایجاد نکند.
• آزمایش در محیط عمومی آزمایشگاه انجام شود.
• نسبت تنش (نسبت حداقل تنش به حداکثر تنش وارده) 1 باشد.
• جهت بارگذاری موازی جهت الیاف باشد.

در شرایط آزمایش که درجه حرارت و رطوبت موجود در مصالح FRP افزایش می‌یابد باعث کاهش مقاومت خستگی محیطی نیز می گردد. از میان کامپوزیت های مختلف مورد استفاده در کاربردهای زیر ساختی، الیاف کربن کمترین قابلیت شکست ناشی از  خستگی را دارد و برای آن حد دوام 60 تا 70 درصد مقاومت نهایی استاتیکی در نظر گرفته می شود. اگر تغییرات تنش نسبت به  لگاریتم تعداد دوره ها در وضعیت شکست (منحنی S-N) مدنظر باشد، این کاهش برای الیاف کربن برابر 5 درصد مقاومت نهایی  تنش استاتیکی اولیه به ازای هر ده قسمت عمر لگاریتمی می باشد. در یک میلیون دوره، مقاومت خستگی معمولاً بین 60 تا70 درصد مقاومت نهایی استاتیکی اولیه بوده و از رطوبت و در معرض حرارت بودن سازه‌های بتنی تاثیر نمی‌پذیرد مگر اینکه کیفیت رزین یا فصل مشترک الیاف – رزین بدلیل شرایط محیطی به مقدار قابل ملاحظه ای افت کرده باشد.

2-6 پایایی

عمده سیستم‌های FRP بعد از قرارگرفتن در معرض عوامل محیطی از جمله دما، رطوبت و شرایط شیمیایی ، خصوصیات مکانیکی کاهش یافته ای را نشان می‌دهند. شرایط محیطی، نوع رزین و مواد تشکیل دهنده آن، مدت زمان قرارگیری در شرایط نامطلوب، نوع الیاف و روش های اجرایی رزین از جمله عوامل موثر در این مساله می باشند. به طور کلی خصوصیات کششی گزارش شده به وسیله تولید کننده بر پایه آزمایش‌هایی در شرایط آزمایشگاهی است و اثرات شرایط محیطی را منعکس نمی‌کند.

2-7 کنترل کیفی FRP

برای استفاده در پروژه‌ها، سیستم‌های  FRP باید براساس اطلاعات آزمایشگاهی مربوط به خواص مصالح، آزمایش های سازه ای مربوط و دوام و پایایی مصالح که می تواند شرایط محیطی را مشخص کند، کنترل شود.  اطلاعات آزمایش بوسیله شرکت تولید کننده آن فراهم می شود و در آن باید همه خصوصیات فیزیکی و مکانیکی ملزومات طرح شامل مقاومت کششی، دوام، مقاومت در برابر خزش چسبندگی به لایه بتنی  و Tg را اعلام کند اما نباید به عنوان تنها اساس کنترل استفاده شود. سیستم‌های کامپوزیتی که به طور دقیق و کامل آزمایش نشده اند، نباید مورد استفاده قرار گیرند.

 

فصل سوم

بارگیری، انبارش و جابجایی

3-1 کلیات

ضوابط این فصل دربردارنده موارد کلی است که برای بارگیری، انبارش و جابجایی مصالح FRP باید رعایت شود. لازم است مهندس مشاور ضوابط و مقررات مربوط به این موارد را از تولیدکننده مصالح FRP اخذ و مورد بررسی قرار دهد.

در برگه‌های اطلاعاتی ویژه ای که در این موارد معمولا از طرف تولیدکننده ارائه می شود، باید بررسی و چگونگی استفاده از آن‌ها در پروژه مشخص شود. لازم است علاوه بر مدارک مزبور سایر ضوابط و مشخصات در دیگر مراجع معتبر) نظیر مقررات و آیین‌نامه‌های فدرال آمریکا (نیز مورد ارزیابی و در صورت لزوم در مشخصات فنی پروژه قید شود.

لازم است ضوابط و مقررات مربوط به ایمنی، بهداشت کار و حفاظت محیط زیست مطابق با مقررات و استانداردهای رایج کشور رعایت شود. در صورت فقدان ضوابط و مقررات ملی، استفاده از ضوابط و مقررات معتبر جهانی الزامی است.

 

3-2 بارگیری

مواد تشکیل دهنده سیستم FRP باید مطابق با آیین‌نامه‌های مربوط بسته بندی و بارگیری شوند. لازم است امور بسته بندی،  برچسب گذاری و بارگیری رزین‌های گرماسخت، مطابق استانداردی معتبر کنترل شود. در این رابطه می توان از مجموعه مقررات  فدرال آمریکا، استاندارد CFR-49 که قواعدی را در این خصوص ارائه می دهد استفاده نمود. بسیاری از مواد، در ردیف مواد خورنده،  قابل اشتعال و یا سمی دسته بندی می شوند که در بند C از CFR-49 تحت عنوان “قوانین مواد خطرناک” ذکر شده اند.

 

3-3 انبارش

3-3-1 شرایط انبارش

به منظور تامین شرایط حفاظت و ایمنی، مصالح FRP باید مطابق با توصیه‌های سازنده نگهداری شوند. مواد متشکله ویژه، نظیر مواد فعال کننده گیرش رزین، سخت کننده‌ها، آغازگرها، کاتالیزورها و حلال‌های پاک کننده، از الزامات ایمنی خاص خود تبعیت می نمایند و باید مطابق با توصیه‌های سازنده و نیز آیین‌نامه‌های معتبر نگهداری و انبارش شوند. اداره سلامت و ایمنی شغلی آمریکا، OSHA مقرراتی در مورد نگهداری و انبارش این مواد ارائه نموده است که می تواند مورد بررسی و استفاده قرار گیرد. کاتالیزورها و  مواد تسریع کننده (معمولاً پراکسیدها) باید جداگانه نگهداری شوند.

 

3-3-2  مدت زمان انبارش

خواص مواد تشکیل دهنده رزین قبل از عمل آوری می تواند تحت شرایط زمان، درجه حرارت یا رطوبت تغییر یابد . چنین شرایطی می تواند در عملکرد و واکنش سیستم مخلوط شده تاثیر بگذارد و یا در خواص ترکیب، قبل یا بعد از عمل آوری موثر باشد . سازنده مواد برای عمر نگهداری، توصیه نامه ای را تنظیم م ی نماید که براساس آن، مواد پایه رزینی تا زمان بکارگیری و یا در طول اجرا خصوصیات خود را از دست ندهند . هر یک از مواد تشکیل دهنده که در آن زمان نگهداری انقضاء یابد و فاسد یا آلوده شده باشد، نباید مورد استفاده قرار گیرد.

مصالح FRP که غیر قابل استفاده تشخیص داده شوند، باید مطابق با مشخصات ذکر شده توسط سازنده و براساس مقررات  کنترل کننده سازمان حفاظت محیط زیست از بین بروند.

3-4 جابجایی

3-4-1 برگه اطلاعات ایمنی مواد

برای هر یک از مواد تشکیل دهنده FRP و ترکیبات آنها، باید برگه اطلاعات ایمنی مواد از سازنده دریافت شود و در محل کارگاه اجرایی در دسترس قرار گیرد.

2-4-3 منابع اطلاعات

لازم است جز ییات اطلاعات مربوط به جابجایی مواد و میزان خطرات ناشی از مواد تشکیل د هنده FRP مطابق استانداردها و  آیین نامه های مربوط صورت گیرد . تا تهیه و تدوین این استانداردها می توان از منابع اطلاعاتی نظیر مستندات وزارت کار، مؤسسه  استاندارد و تحقیقات صنعتی کشور ، سازمان حفاظت محیط زیست، گزارش های  ACI  گزارش های  ICRI متون فنی شرکت سازنده  و دیگر مستندات و اطلاعات دردسترس استفاده نمود. در استاندارد  ACI 503R  بطور اختصاصی راهنماهای کلی مربوط به روش  ایمنی جابجایی ترکیبات اپوکسی ذکر شده است.

3-4-3 خطرات کلی جابجایی مواد

رزین های گرماسخت شامل خانواده محصولاتی از قبیل پلی استر اشباع نشده ، وینیل استر، اپوکسی و رزین های پلی یورتان می باشد. موادی که با این نوع رزینها مورد استفاده قرار می گیرند به عنوان سخت کننده ها، عوامل پخت، پروکسیدها، ایزوسیانات ها، مواد پرکننده و مواد نرم کننده خوانده می شوند.

برای جابجایی رزین گرماسخت و مواد ترکیبی آنه ا، اخطارها و موارد هشداردهنده وجود دارد که قبل از استفاده باید در نظر گرفته شوند. بعضی از این اخطارها که در خصوص رزین گرماسخت قابل ذکر هستند به شرح زیر می باشند.

• تحریکات پوستی نظیر: سوزش، خارش
• حساسیت های پوستی
• بخارهای موثر در تنفس ناشی از حلال های تمیز کننده، مونومرها و رقیق کننده ها
• در صورت داشتن غلظت کافی در هوا، قابل اشتعال یا انفجار در اثر حرارت، شعله، نور چراغ های روشنایی، جرقه، الکتریسیته ساکن، آتش سیگار و دیگر منابع تولید حریق می باشند.
• امکان ایجاد آتش سوزی و مصدومیت کارکنان در اثر فعل و انفعالات حرارت زای ترکیب مواد.
• غبارهای آزار دهنده ناشی از عملیات سنگ فرزکاری، یا جابجایی مواد FRP عمل آوری شده )دستورالعمل های سازنده در خصوص مخاطرات و مشخصات آن مورد مشاوره قرار گیرد(

 

بدلیل پیچیدگی مواد گرماسخت لازم است کلیه برچسب ها و برگه های اطلاع ات ایمنی مواد بخوبی توسط کارکنانی که با این مواد سروکار دارند خوانده شده و تفهیم شوند . لازم است روش برچسب گذاری و روش توصیفی اطلاعات مطابق استاندارد و دستورالعملی مشخص تعریف شود. در این رابطه می توان از مجموعه مقررات فدرال آمریکا، استاندارد CFR 16 بخش 1500  که  قواعدی را درخصوص برچسب زدن مواد خطرناک ارائه نموده است و شامل مواد رزین های گرماسخت می گردد استفاده نمود  همچنین نشریه شماره ANSI Z- 129.1  مؤسسه استاندارد ملی آمریکا راهنمایی هایی در خصوص دسته بندی و موارد پیشگیرانه  ارائه نموده است.

4-4-3 جابجایی صحیح و پوشش ایمنی کارکنان

برای حمل الیاف و رزین، استفاده از لباس و دستکش مناسب الزامی است . ضوابط توصیه شده توسط سازنده مواد FRP هنگام  جابجایی و پوشش کارکنان الزامی است . دستکش های لاستیکی و پلاستیکی مناسب اینکار توصیه شده است و بای د بعد از هر بار مصرف از رده خ ارج شوند . دستکش ها باید در مقابل رزینها و مواد حلال مقاوم باشند . عینک یا ماسک ایمنی باید در هنگام جابجایی ترکیبات رزین و ح لا ل ها مورد استفاده قرار گیرند . حفاظ های تنفسی نظیر ماسک غبار یا ماسک های ایمنی، در هنگام معلق شدن ذرات الیاف در هوا و وجود غبار یا ب خارات موثر در بدن، و همچنین در حین مخلوط کردن مواد و همزدن رزین و مالیدن آن باید استفاده شود.

5-4-3 ایمنی جابجایی در محل کار

لازم است محل کار دارای تهویه مناسب باشد . تمامی سطوح کاری باید طوری پوشش لازم را داشته باشند که آلودگی های ناشی از کار و رزین های ریخته شده قابل تمیز کردن باشد.

هر یک از مواد متشکله سیستم FRP  الزامات خاص جابجایی و انبارش خود را دارد تا از آسیب دیدن آن جلوگیری شود . در این  رابطه لازم است توصیه های سازنده مواد مورد بررسی قرار گیرد . بعضی از سیستم های رزینی در حین اختلاط و ترکیب، ذاتاً خطرناک هستند . در این خصوص باید ضمن بررسی دقیق توصیه های سازنده مواد ، روش صحیح و ایمن اختلاط و ساخت ترکیب شناسایی و برگه های اطلاعات ایمنی مواد در خصوص خطرات ناشی از جابجایی تهیه گردد.

فرمولاسیون رزین هایی که تحت شرایط محیطی عمل آوری می شوند به نحوی است که د ر هنگام گیرش تولید حرارت می کنند که این حرارت به نوبه خود فعل و انفعالات را تسریع می نماید . فعل و انفعالات غیر قابل کنترل نظیر متصاعد شدن، اشتعال، غلیان یا جوشش شدید ممکن است در کانتینرهای حاوی مقادیر زیاد رزین بوجود آید، بنابراین کانتینرها باید تحت نظر دقیق قرار گیرند.

لازم است پیمانکار و فروشندگان FRP از شرایط مناسب حمل )از نظر رطوبت، حرارت و غیره( اطمینان حاصل نمایند.

6-4-3 پاکسازی

لازم است در صورت استفاده از حلال های قابل اشتعال به منظور پاکسازی سطح مورد نظر پیشگیری های لازم در نظر گرفته شود. در ضمن ا ز حلال هایی می توان استفاده نمود که قابلیت اشتعال و آتش سوزی نداشته باشند . لازم است تمام ضایعات در محلی مناسب نگهداری شوند و مطابق با دستورالعمل سازمان حفاظت محیط زیست یا سایر ضوابط معتبر جهانی معدوم گردند.

 

فصل چهارم

نصب

1-4 کلیات

اگرچه مقاوم سازی سازه موجود با استفاده از پوشش های بیرونی FRP شیوه ساده ای به نظر می رسد لیکن عملیات نصب و  اجرای درست و مناسب سیستم های FRP به نحوی که از اجرای صحیح سازه تقویت شده اطمینان حاصل شود، ضروری است . از آنجا که فرآیند نصب از یک روش به روش دیگر تفاوت دارد، لازم است مشخصات مورد نیاز به منظور مقاوم سازی به صورت پوشش بیرونی برای یک سازه مشخص، بطور روشن و واضح تعریف شود.

موارد ذکر شده در این بخش، به الزامات اولیه در خصوص طراحی و تهیه مشخصات فنی اشاره می کنند تا در نصب و اجرای مصالح انتخاب شده در محل اجرا مورد استفاده قرار گیرند . عناوین اصلی مورد بحث، براساس تجربیات گذشته مواد و مصالح تجاری FRP موجود که می توانند مورد استفاده قرار گیرند، لازم است روش نصب آنها در تمامی  مراحل و شرایط و توصیه های سازندگان سیستم در دفترچه مشخصات فنی خصوصی طرح درج شود.

4-2 تعاریف

تعاریف استفاده شده در این فصل عبارتند از:

کارفرما: شخص حقیقی یا حقوقی است که صاحب کار بوده و کارهای موضوع پیمان برای او انجام می شود  کارفرما می تواند از طرف خود شخص صاحب صلاحیتی را به عنوان نماینده کارفرما برای انجام کارهای موضوع پیمان اختیار نماید.

پیمانکار: عبارتست از شخصیت حقوقی که طرف پیمان با کارفرما است و اجرای کارهای موضوع پیمان را به عهده دارد.

مهندس مشاور : شخصیت حقوقی تایید صلاحیت شده می باشد که مسئولیت طراحی، محاسبات و خدمات فنی مورد نیاز از جمله  تعیین نوع مصالح، موقعیت نصب)تعداد لایه ها، طول و عرض ( عملکرد سازه ای مصالح FRP  به منظور مقاوم سازی سازه را بعهده  دارد.

بازرس فنی : کارفرما می تواند شخص حقیقی یا حقوقی صاحب صلاحیتی را بسته به مورد ب رای کنترل مضاعف کلیه عوامل دست اندرکار از طرف خود به کار بگمارد. بازرس فنی موظف به ارائه گزارش مستند در موضوع مربوط به کارفرما می باشد.

دستگاه نظارت : شخصیت حقوقی دارای صلاحیت و مستقل است که مستقل از پیمانکار و فروشنده مصالح می باشد . دستگاه نظارت مسؤولیت تضمین و کنترل کیفیت کار مطابق طرح را دارد. مهندس مشاور می تواند دستگاه نظارت نیز باشد.

تذکر – در صورتی که پیمانکارانی به صورت طرح و ساخت در رشته بهسازی لرزه ای سازه ها با استفاده از مصالح FRP  احراز  صلاحیت شده باشند ارجح آن است که کارهای مطالعاتی و اجرایی به طور توام به این پیمانکاران ارجاع شود.

3-4  تایید مصالح FRP

1-3-4 مشخصات محاسباتی مصالح

مشخصات محاسباتی باید توسط مشاور براساس اطلاعات موجود هندسی و مشخصات واقعی اجزای سازه باشد و در صورت نیاز با محل اجرا مطابقت داده شود . محاسبات باید شامل حالات بارگذاری مو رد نیاز، مطابق با آیین نامه های طراحی که می تواند به سازه اعمال شود باشد . در محاسبات باید تاثیرات محیطی بر سازه نظیر رطوبت، درجه حرارت، اشعه فرا بنفش، اثر مستقیم مواد شیمیایی یا نمک های ضد یخ زدگی، شوک های محتمل، ترافیک، یخ زدگی، رسوبات، سایش و غیره در نظر گرفته شود . طراحی مصالح FRP جهت مقاوم سازی باید مطابق با استانداردهای تا یید شده که به صورت پیش فرض براساس دستورالعمل راهنماهای شناخته شده ای  که مشخصات ویژه پروژه را در نظر گیرد انجام شود.

2-3-4 مشخصات توصیفی مصالح

این مشخصات هنگام تهیه طرح از طرف مشاور د ر نقشه ها و دفترچه مشخصات فنی ارائه می شود . لازم است پیمانکار مصالح FRP  را مطابق با مشخصات توصیف شده توسط مهندس مشاور در اجرای عملیات مقاوم سازی استفاده نماید . رعایت مشخصاتی  نظیر طول، عرض، راستای نصب مواد، سازگاری الیاف و رزین و مراحل نصب مطابق با طرح و مش خصات تعیین شده الزامی است . لازم است مستندات کافی مبنی بر استفاده از مصالح مرغوب و نیز سازگاری الیاف و رزین مصرفی موجود باشد.

چنانچه هنگام اجرای طرح مشخصات مصالح مصرفی با آنچه در مدارک فنی طرح تعیین شده تغییر نماید، کسب تایید مهندس  مشاور مطابق بند 3-3-4  الزامی است.

3-3-4  مشخصات اجرایی مصالح

نوع الیاف، نوع رزین، تعداد لایه ها، طرح و نحوه اختلاط و میزان آغشتگی سیستم مورد نظر از جمله این مشخصات است . لازم است این کار در طی مدت معینی قبل از شروع عملیات اجرایی انجام شود . پیمانکار باید تمام اطلاعات مربوط به شرایط نصب و عمل آوری )درجه حرارت، مدت زمان اجرا، رطوبت و غیره ( را مطابق با خواص مکانیکی مواد تعیین شده تهیه و به مشاور طرح برای تصویب ارائه نماید . این مشخصات هنگام اجرای کار توسط پیمانکار با مطالعه مشخصات اجرایی ارائه شده از طرف تولیدکننده و شرایط اجرایی تهیه و برای تایید به مشاور ارائه می شود.

مشاور باید اطمینان حاصل نماید که مصالح مورد نظر، قابلیت نگهداری و انجام سرویس و طول عمر کافی را در ط ول مدت زمان عمر سازه خواهد داشت.

4-3-4 کارفرما می تواند در هر یک از مراحل فوق به منظور کنترل مضاعف و یا تایید نهای ی مشخصات محاسباتی، توصیفی یا اجرایی مصالح از خدمات کارشناس صاحب صلاحیت دیگری به عنوان بازرس فنی استفاده نماید . استفاده از خدمات بازرس فنی در پروژه های حساس و مهم توصیه اکید می گردد.

4-4 صلاحیت پیمانکار

فرآیند نصب اغلب سیستم های FRP  با هم متفاوت می باشند و معمولاً توسط سازنده آنها تهیه یا توصیه می شوند . لازم است  فرآیند نصب توسط مشاور طرح دقیقاً بررسی شده و در دفترچه مشخصات فنی پروژه قید شود . روش نصب برای یک سیستم ممکن  است بر حسب نوع و شرایط سازه متفاوت باشد. در این بخش ضوابط کلی در مورد نصب سیستم FRP  ارائه می شود . استفاده از  پیمانکاران صاحب صلاحیت برای نصب سیستم  FRP  الزامی است . لازم است تغییر در روش تهیه شده برای نصب سیستم، با مطالعه  توصیه های سازنده و تایید مشاور پروژه یا دستگاه نظارت همراه باشد.

پیمانکار باید صلاحیت لازم برای آماده سازی و کاربرد مواد FRP  و نصب آنها را دارا باشد . لازم است صلاحیت پیمانکار برای  این موارد به اثبات برسد . دارا بودن گواهی های آموزشی و حرفه ای، یا ارائه مستندات و مدارک مرتبط با کارهای مشابه انجام شده  این موارد به اثبات برسد . دارا بودن گواهی های آموزشی و حرفه ای، یا ارائه مستندات و مدارک مرتبط با کارهای مشابه انجام شده FRP  روی سازه از جمله مواردی ه ستند که صلاحیت پیمانکار را نشان  می دهند.

5-4 ملاحظات مربوط به درجه حرارت، رطوبت هوا و نمناکی سطوح

درجه حرارت، رطوبت و نمناکی سطوح در زمان نصب می توانند در اجرای سیستم FRP  موثر باشند . شرایطی که باید قبل و یا در  خلال اجرای نصب FRP  مورد توجه قرار گیرند، عبارتند از درجه حرارت سطح بتن، درجه حرارت هوا، رطوبت نسبی هوا و نقطه شبنم  مرتبط با آن.

مواد زیرکار FRP  یا آستر، رزین آغشته کننده، و چسب ها، عموماً نباید برای سطوح سرد و یخ زده بکار گرفته شوند . وقتی که  درجه حرارت سطح بتن از حداقل دمای مجاز پایین تر باشد، آغشت ه سازی الیاف با رزین و عمل آوری مواد متشکله رزین، نامناسب و  نامتعارف خواهد بود و در یکپارچگی سیستم FRP  اثر سوء خواهد گذاشت  حداقل دمای مجاز برای سطح بتن هنگام استفاده از این  مواد توسط سازنده سیستم FRP  توصیه و در مشخصات فنی پروژه درج می شود . می توان از یک م نبع حرارتی کمکی برای بالا بردن  دمای محیط در حین نصب مواد FRP  استفاده کرد . منبع حرارتی باید تمیز باشد تا از آلوده نمودن سطوح و مواد عمل آوری نشده  سیستم FRP  جلوگیری کند.

بطور کلی رزین ها و چسب ها، نباید در سطوح خیس و مرطوب مورد استفاده قرار گیرند مگر آنکه برای چنین کاربردی ساخته شده باشند. در سطوح خیس که رطوبت در حال تبخیر شدن و تصعید بخار آب می باشد سیستم های FRP  نباید اجرا شوند . تبخیر آب از  سطح بتن، در رزینی که هنوز عمل آوری نشده ایجاد حباب می نماید و می تواند بین لایه FRP  و سطح بتن جدایش ایجاد نماید.

6-4  ابزار و ملزومات

 

برای هر سیستم FRP  ابزار و ملزومات خاصی برای بکارگیری مواد و مصالح مورد نیاز طراحی شده است . این ابزار و ملزومات  عبارتند از لوازم آماده سازی رزین، ابزارهای پاشش، ماشین های اشباع کننده، تجهیزات حمل و جابجایی و ماشین های دورپیچ کردن الیاف. لازم است تمام ابزار و لوازم کار تمیز و دارای کارکرد خوب و مناسب باشند . پیمانکار ملزم است دارای پرسنل آموزش دیده ای باشد که بتوانند با این ابزار آلات به نحو صحیح کار کنند . لوازم ایمنی کارکنان شامل دستکش، ماسک، حفاظ چشمی و لباس ایمنی

باید برای سلامت و حفظ ایمن ی کارکنان بطور مناسب انتخاب و بکار گرفته شوند. از تمام لوازم و ملزومات باید به تعداد کافی تهیه شود تا بطور مستمر در طول مراحل نصب و اجرای پروژه و در جهت تضمین کیفیت اجرا مورد استفاده قرار گیرد.

7-4  ترمیم بتن و آماده سازی زیرکار

رفتار اجز ای بتنی که با مصا لح FRP  مقاوم سازی یا ترمیم شده اند، بطور قابل ملاحظه ای با وضعیت سطح بتن و آماده سازی  مناسب و هموار شدن رویه آن مرتبط می باشند. در غیر این صورت می تواند نتایجی نظیر ورآمدن  FRP  از سطح بتن یا جدایش لایه ها  از یکدیگر قبل از رسیدن به بارهای طراحی اتفاق افتد.

ضوابط کلی اشاره شده در این بخش شامل کاربرد انواع سیستم های FRP  که به صورت پوشش بیرونی استفاده می شوند، می  گردد. ضوابط ویژه برای یک سیستم خاص FRP  با مطالعه مدارک سازنده سیستم FRP  استخراج می شود. در آماده سازی سطح بتن  ممکن است مواردی چون ایجاد سرو صدا، گردو غبار و پدیده هایی مانند لب پرشدن یا آسیب دیدگی های موضعی در اعضای ساختمان پدید آید.

1-7-4  ترمیم سطح بتن

لازم است تمام اشکالات موجود در بتن اصلی و بتن زیرکار که ممکن است یکپارچگی سیستم FRP  را به مخاطره بیندازد، قبل  از عملیات آماده سازی برطرف شوند.

روش هایی که با جزییات کامل در  ACI 546R  و  ICRI 03730  اشاره شده، نحوه ترمیم و آماد هسازی سطوح بتن را بیان نموده  است. عملیات ترمیم بتن باید منطبق با الزامات نقشه های طراحی و مشخصات پروژه انجام شود . لازمست سازگاری مصالح مورد  استفاده جهت ترمیم با سیستم FRP  مصرفی مورد توجه قرار گیرد.

1-1-7-4  خوردگی – عیوب مربوط به آن

در مواردی که اح تمال می رود فولاد مصرفی در اجزای بتن آرمه دچار خوردگی شده باشد، سیستم FRP  نباید بکار برده شود  گسترش نیروها، ناشی از فرآیند خوردگی فولاد در اجزا ی بتنی، قابل برآورد و پیش بینی نیست و م یتواند انسجام سازه ای سیستم FRP  بکار گرفته شده را به مخاطره اندازد . اثرات خوردگی و رسوبات آن باید از روی بتن پاکسازی شده و خرابی های ناشی از  خوردگی قبل از بکارگیری هر نوع سیستم پوشش بیرونی FRP  ترمیم شوند.

 

2-1-7-4 تزریق داخل تر کها

گسترش ترک های با عرض بیش از 0.3  میلی متر یا بیشتر می تواند در عملکرد سیستم پوشش خارجی FRP  اثر بگذارد،  به طوری که منجر به جدایش لایه ای یا گسیختگی الیاف شود . لازم است تر ک های با عرض بیش از 0.3  میلی متر، مطابق با الزامات  ACI 224.1R  با تزریق تحت فشار اپوکسی پر شوند. ترک های کوچکتر نیز چنانچه در شرایط محیطی مهاجم واقع شوند ممکن  است لازم باشد با تزریق تحت فشار اپوکسی پر شوند و یا روکش شده تا از خوردگی فولاد داخل بتن جلوگیری بعمل آید . معیارهای  عرض ترک برای شرایط مختلف بتن نمایان در آیین نامه  ACI 224R  توضیح داده شده است.

2-7-4  آماده سازی سطوح

الزامات آماده سازی سطوح براساس کاربردهای توصیه شده سیستم FRP  صورت می گیرد . اجرای آماده سازی می تواند در دو  حالت کاربری چسبندگی بحرانی یا کاربری تماس بحرانی باشد. در کاربری های چسبندگی بحرانی، نظیر مقاوم سازی خمشی یا   حالت کاربری چسبندگی بحرانی یا کاربری تماس بحرانی باشد. در کاربری های چسبندگی بحرانی، نظیر مقاوم سازی خمشی یا FRP  روی سطح بتن نیاز به زدن چسب بین آنها می باشد . در کاربری  های تماس بحرانی نظیر محصور کردن ستون ها فقط نیازمند تماس مستقیم سیستم FRP  روی بتن می باش ند. در این کاربری ها  نیازی به چسب زدن بین سیستم FRP  و سطح بتن نمی باشد، هر چند برای سهولت نصب اغلب از یک چسب نیز استفاده م یشود.

1-2-7-4  کاربری چسبندگی بحرانی

آماده سازی سطح برای کاربری های چسبندگی بحرانی باید مطابق توصی ه های  ACI 546R  و  ICRI 03730  اجرا شود. بتن یا سطوح ترمیم شده که سیستم FRP  روی  آن نصب می شود، باید تازه و عاری از مواد س ست و  ناپایدار باشد . مواضعی که الیاف به دور آن پیچیده می شود چنانچه دارای گوشه های با مقاطع مستطیلی شکل باشد، باید گوشه ها را به حالت قوسی با حداقل شعاع مطابق بند 3-10  تبدیل نمود تا از تمرکز تنش روی سیستم FRP  جلوگیری شده و از ایجاد فاصله  بین سیستم FRP  و س طح بتن جلوگیری نماید . گوشه های س اییده شده زبر باید صاف شوند که با خمیره یا بتونه این کار قابل انجام  است. هر نوع ناصافی، گوشه های ناهموار و دارای اعوجاج، سطوح مقعر و گودی ها و اقلام مدفون می توانند در اجرای سیستم FRP اثر سوء بگذارد و باید اصلاح شوند . جاهای فرورفته و برآمده باید قبل از اجرای سیستم  FRP  گرفته شوند . برای گوشه های ناصاف و  سطوح مقعر ممکن است جزییات اجرایی خاصی لازم باشد تا از حصول سیستم پوشش FRP  اطمینان حاصل شود . آماده سازی سطوح  می تواند با استفاده از ساینده ها یا روش پاشش با فشار آب صورت گیرد . کلیه جرم ها، گرد و غبار، کثیفی، روغن، مواد منعقد شده،  پوشش های روی سطح و هر نوع آلودگی دیگری که در پوشش کامل سیستم  FRP  روی بتن بتواند تاثیر سوء بگذارد باید پاکسازی  شود. مکها و سوراخ های سطحی و حفره ها باید در موقع زدودن سطوح گرفته شوند. پس از آنکه زدودن سطوح بطور کامل انجام شد،  سطح باید تمیز کاری شود به نحوی که هر نوع ماده ای که بتواند در پوشش  FRP  روی سطح اثر سوء بگذارد، از بین برود.  لازم است سطح بتن مطابق با الزامات مندرج در مشخصات فنی پروژ ه آماده سازی شود . برای تعیین میزان لایه سطحی مورد  نیاز باید مطابق توصیه های سازنده FRP  و تایید دستگاه نظارت اقدام گردد . ناصافی موضعی سطح بتن از جمله خطوط قالب نباید از  یک میلی متر یا از رواداری که توسط سازنده سیستم FRP  توصیه شده است، بیشتر باشد. ناصافی موضعی سطوح را می توان با سنگ  فرز برطرف نمود و این کار باید قبل از سا یش سطوح و یا پاشش با فشار آب انجام شود . اگر مقدار ناصافی ها خیلی کم باشد می توان  آنها را با استفاده از خمیره بتونه شکل اپوکسی صاف نمود . تمامی سطوحی که قرار است سیستم مقاوم سازی روی آن اجرا شو د، باید  مطابق با توصیه های سازنده سیستم FRP  خشک باشند . رطوبت موجود در منافذ بتن می تواند در نفوذ رزین اثر سوء بگذارد و از  درگیری مکانیکی بکاهد. درصد رطوبت موجود باید با الزامات  ACI 503-4  مطابقت داشته باشد.

2-2-7-4 کاربری تماس بحرانی

در کاربردهای مربوط به دور پیچ نمودن اجزای سازه های بتنی، آماده سازی سطوح باید به نحوی انجام شود که تماس مستقیم  بین سطح بتن و لایه سیستم FRP   بوجود آید . سطوحی که لایه ها روی آن پیچیده می شوند باید از حداقل تحدب نسبی برخوردار  بوده یا تخت باشند تا بارگذاری مناسب سیستم FRP  بنحو منا سب تامین شود . حفره های بزرگ در روی سطح باید با مواد ترمیمی  سازگار با بتن موجود پر شوند . موادی که مقاومت فشاری و مدول الاستیسیته پ ایینی دارند، نظیر پلاسترها، می توانند اثر بخشی  سیستم FRP  را کاهش دهند و لذا باید از روی سطوح پاک شوند.

8-4 اختلاط رزین ها

اختلاط رزین ها باید م طابق رویه توصیه شده توسط سازنده FRP  و یا مطابق با مشخصات فنی پروژه انجام شود . تمامی اجزای  رزین، باید در شرایط دمایی مناسب و به مقدار کافی مخلوط شوند تا زمانی که مخلوط کردن و هم زدن مواد به حالت یکنواخت و مخلوط کامل برسد . مواد متشکله رزین ها غالباً دارای رن گ های متفاوت می باشند و باید آنقدر مخلوط شوند و در این میان رنگ آنها با چشم کنترل شود تا اینکه رزین به رنگ یکنواخت و یکدست برسد . تولیدکنندگان مواد رزینی، باید مقدار هر یک از مواد، میزان اختلاط، روش همزدن و مدت زمان اختلاط را در توصیه نامه خود ارائه نمایند . لوازم همزدن مواد عبارتند از پاروک های مخلوط کن برقی یا دستگا ه های خاص، و همچنین در بعضی شرایط همزنی می تواند با دست انجام شود . در هر مرحله از اختلاط مواد، باید حجم کم و مناسبی تهیه شود تا بتوان در مدت زمان اجرا، قبل از انعقاد مواد، از مخل وط بطور کامل استفاده نمود. رزین های مخلوط شده که زمان نگهداری آن منقضی شده باشد، نباید مورد استفاده قرار گیرند زیرا گرانروی آن بیشتر می شود و در این حالت، در قابلیت رزین برای نفوذ یا آغشته نمودن ورقه های الیاف اثر سوء خواهد گذاشت.

9-4 کاربرد مواد ترکیبی

در استفاده از رزین ها لازم است تاثیر گازهای متصاعد شده در مسایل زیست محیطی در نظر گرفته شود.

1-9-4   آستر و مواد بتونه روی بتن

هر جایی که لازم باشد، می توان برای تمامی سطح بتن که سیستم FRP روی آن اجرا خواهد شد، از آستر استفاده نمود . آستر  باید بطور یکنواخت و مطابق با مشخصات سازنده پوشش داده شود . آستر اجرا شده باید عاری از گرد و غبار، رطوبت و دیگر آلودگی ها  باشد و با ایجاد چنین شرایطی می توان روی آن سیستم FRP  را بکار برد . بتونه کاری با ضخامت تعیین شده و به میزان کافی  متناسب با توصیه های سازنده سیستم FRP  انجام می شود.

از بتونه سازگار با سیستم که یک لایه ضخیم اپوکسی است می توان فقط برای پرکردن حفره ها و سوراخ ها در جهت صاف کردن سطوح استفاده نمود . لبه های ناصاف و معوج و سطوح خشن و ناصافی های حاصل از عملیات بتونه کاری، باید قبل از عملیات اجرا و نصب، صاف شده و کلیه برآمدگی ها از بین بروند.

قبل از آغشته سازی سطوح به رزین یا چسب لازمست م طابق با مشخصات ذکر شده توسط سازنده ، سیستم FRP  به مواد آستر و  بتونه جهت گیرش مناسب، زمان کافی داد . در صورتی که این زمان بیش از حد مجاز ذکر شده باشد باید آماده سازی مضاعفی قبل از  اجرای آغشته سازی صورت گیرد . بطور کلی الزامات آماده سازی سطوح باید از سازنده سیستم FRP  اخذ شده و در دفترچه  مشخصات فنی پروژه درج شوند.

2-9-4 سیستم های چسباندن تر

در این روش نصب سیستم FRP  ورقه های الیاف به صورت رزین نخورده یا خشک با دست نصب می شوند و از رزین آغشته  سازی مطابق با توصیه های سازنده سیستم استفاده می شود . رزین آغشته سازی باید بطور یکنواخت به تمام سطوح آماده سازی شده سازی مطابق با توصیه های سازنده سیستم استفاده می شود . رزین آغشته سازی باید بطور یکنواخت به تمام سطوح آماده سازی شده FRP  مالیده شود . الیاف می توانند در یک فرآیند جداگانه به کمک دستگاه آغشته ساز با مواد رزین بارور و اشباع شده  و بعد از آن روی سطح بتن نصب شوند.

الیاف مقاوم سازی باید مطابق با توصیه های سازنده بعد از آغشته نمودن به رزین به آرامی فشرده تا رزین اضافه خارج شود . قبل از گیرش رزین، حباب های هوا و طبله های موجود بین لایه ها باید خارج شوند . در آغشته نمودن الیاف به رزین باید دقت شود که تمامی الیاف کاملاً اشباع شوند.

قبل از کامل شدن گیرش رزین آغشته شده مربوط به لایه قبلی باید ورقه بعدی را بطور کامل روی سطح چسباند . در صورتی که لایه قبلی گرفته باشد، قبل از چسباندن لایه بعدی مطابق با توصیه های سازنده و مشخصات فنی پروژه باید آن را با استفاده از پاشش ماسه نرم یا مواد حلال دوباره آماده سازی نمود.

3-9-4 سیستم های ماشینی

در سیستم های ماشینی، می توان از الیاف پیش آغشته به رزین یا رشته های خشک استفاده نمود . رشته ها پس از آغشته شدن با رزین در محل کارگاه آماده می شوند و سپس به عنوان مواد آماده در محل اجرا مورد استفاده قرار می گیرند. الیاف خشک در محل کارگاه طی فرآیند تابیدن به رزین آغشته می شوند.

می توان از ماشین های دور پیچ برای پیچش اتوماتیک دور ستون های بتنی استفاده نمود . رشته ها را می توان به صورت افقی یا باهر زاویه دلخواه به دور ستون پیچید. دستگاه مربوطه در اطراف ستون استقرار یافته و به صورت اتوماتیک در حال پیچیدن الیاف به دور آن، در امتداد ستون بالا و پا یین می رود

بعد از دورپیچی، سیستم پیش آغشته باید در درجه حرارت معین عمل آوری شود . معمولاً یک منبع تولید حرارت دور ستون نصب می شود تا مطابق با توص یه های سازنده مواد، شرایط درجه حرارت معینی تامین شود . برای حصول اطمینان از وضعیت کیفی، درجه حرارت کنترل می شود. پیچش رشته ها به صورت پیوسته انجام می شود تا در پوشش FRP  هیچگونه درز یا برآمدگی بوجود نیاید. در حین مراحل اجرایی، توصیه های سازنده مصالح FRP  و مشخصات فنی پروژه باید مدنظر قرار گیرد.

4-9-4 سیستم های پیش عمل آوری شده

سیستم های پیش عمل آوری شده عبارتند از پوشش های پوسته ای، نواری، یا شبکه ای که با چسب مورد استفاده قرار می گیرند. برای نصب آنها روی سطوح آماده سازی شده باید محل نصب بطور یکنواخت و کام لاً هموار با چسب آغشته شود مگر در مواردی که کاربری تماس بحرانی مدنظر باشد . لایه های از قبل عمل آوری شده که برای پوشش بکار می روند باید دارای سطوح تمیز و عاری از آلودگی و مطابق با توصی ه های سازنده آماده شوند . ورقه ها یا پوسته های قوسی پیش عمل آوری شده باید مطابق با توصیه های سازنده به چسب آغشته شوند . قبل از گیرش چسب با استفاده از غلتک باید حباب های بین لایه ها خارج شوند . چسب را باید به مقدار توصیه شده توسط سازنده سیستم استفاده نمود تا از اتصال کامل لایه ها به یکدیگر اطمینان حاصل شود.

5-9-4  پوشش های حفاظتی

پوشش های حفاظتی، پوشش هایی هستند که روی مصالح نصب شده FRP  قرار می گیرند تا آنها را در برابر عوامل محیطی  آسیب رسان مانند اشعه فرابنفش و آتش سوزی محافظت نمایند . پوشش حفاظتی باید با سیستم مقاوم سازی  FRP  سازگار باشد و  مطابق با توصیه های سازنده سیستم FRP   بکار گ رفته شوند . برای مثال استفاده از حلال ها برای تمیز کاری سطوح FRP قبل از  اجرای پوشش، توصیه نمی شود زیرا حلال ها روی رزین های پلیمری اثر نامطلوب می گذارد. استفاده از مواد حلال برای آماده سازی قبل از اجرای پوشش حفاظتی باید مورد تایید سازنده سیستم قرار گیرد . پوشش باید به صورت دوره ای مورد بازرسی قرار گرفته و بطور مداوم از آن نگهداری شود تا از اثر بخشی پوشش اطمینان حاصل شود.

10-4 امتداد و جهتFRP

لازم است امتداد لایه های FRP  و جهت پوشش لایه ها تعیین شوند . تغییرات کوچک در راستای FRP  حتی به اندازه 5 درجه از  راستای تعیین شده می تواند اثرات بسزایی در کاهش مقاومت ایجاد نماید . هرگونه انحراف در امتداد و جهت لایه ها فقط با تایید دستگاه نظارت امکان پذیر است . ورقه ها و مواد ساخته شده باید به نحوی جابجا و حمل شوند که جهت و امتداد الیاف حفظ شده و از حالت اولیه آن خارج نشود . هرگونه پیچ خوردگی، تاخوردگی، و موج های شدید روی مواد و الیاف، باید به دستگاه نظارت گزارش شود.

11-4  لایه های چندگانه و طول همپوشانی

در صورتی می توان از لایه های چندگانه استفاده نمود که تمامی لایه ها بطور کامل به رزین آغشته شده باشند، مقاومت برشی  رزین بین لا یه ها کافی باشد و استحکام اتصال بین بتن و FRP  تامین شود . برای دهانه های بلند، می توان از لایه های چندگانه  باید به اندازه کافی روی هم قرار گرفته و وصله های پوششی اتصال کافی را ایجاد نماید . به منظور عدم جدایش وصله، دورپیچ کردن آن توصیه می شود مگر آنکه مهندس طراح به طریق دیگری اعلام نظر کرده باشد . اندازه لبه های اضافی براساس انجام آزمایش  های توصیه شده توسط سازنده و مطابق با مشخصات فنی پروژه تعیی ن می شود . از آنجا که سیستم های مختلف FRP  یکسان  نیستند، تعداد لایه های چندگانه و مقدار لبه اضافی آن همیشه امکان پذیر نیست.

12-4 عمل آوری رزین

عمل آوری رزین یک پدیده وابسته به حرارت و زمان می باشد . گیرش کامل رزین هایی که در شرایط متعارف محیطی عمل آوری می شوند، چندین روز طول می کشد. دماهای حدی و یا نوسانات آن می تواند در زمان گیرش رزین تسریع یا تاخیر ایجاد کند. ممکن  است سازنده FRP  انواع مختلفی از رزین ها را مطابق با شرایط مختلف پیشنهاد نماید . در سیستم های با عمل آوری مرحله ای نیاز  است که رزین تا درجه حرارت م شخص به مدت معین حرارت داده شود . ترکیبات گوناگون زمان و درجه حرارت با پوش از پیش تعریف شده باید عمل آوری کامل را فراهم نماید . تمامی رزین ها باید مطابق با توصیه های سازنده عمل آوری شوند . تغییر در ساختار شیمیایی رزین ها در محل مجاز نمی باشد . عمل آوری هر یک از لایه های نصب شده تا قبل از جایگذاری لایه های بعدی باید تحت نظر بوده و کنترل شود. در صورت احتمال عمل آوری نادرست از نصب لایه های بعدی جلوگیری بعمل آید.

13-4 حفاظت موقت

تغییرات نامناسب حرارت، تماس مستقیم با باران، گرد و غبار، کثیفی، تابش شدید آفتاب، رطوبت بالا یا صدمات ناشی از حرارت  می توانند به سیستمFRP  در جریان اجرا صدمه بزنند و باعث می شوند تا عمل آوری رزین درست انجام نشود . لازم است تا  زمانی که رزین عمل آوری کامل می شود از آن حفاظت نمود، این منظور با چادر پیچی و پوشش لاستیکی امکان پذیر می باشد.  در صو رتی که بطور موقت لازم باشد تا از شمع بندی استفاده شود، باید شمع ها را تا گیرش کامل رزین نگ هداشت. اعضای سازه ای بعد از عمل آوری کامل رزین می توانند تحت بارگذاری قرار گیرند . چنانچه در حین اجرا، سیستم FRP  با صدمه ای مواجه شود،  موضوع باید به اطلاع دستگاه نظارت رسانیده شود. مشورت با شرکت سازنده FRP  نیز می تواند مورد توجه قرار گیرد.

فصل پنجم

بازرسی، ارزیابی و پذیرش

1-5 کلیات

لازم است تمهیدات و برنامه های تضمین کیفیت و کنترل کیفیت توسط سازنده سیستم FRP  پیمانکار نصب و اجرای FRP دستگاه نظارت و دیگر دست اندرکاران پروژه بکار رود . برنامه کنترل کیفیت باید جام ع بوده و تمامی جنبه های پروژه مقاوم سازی را در بر گیرد. میزان کنترل کیفیت، محدوده آزمایش، بازرسی ها، و حفظ سوابق و مستندات به اندازه و پیچیدگی پروژه بستگی دارد. تضمین کیفیت از طریق یک سری بازرسی ها و آزمایش های مورد نیاز به منظور مستندسازی نحوه پذیرش نصب حاصل می گردد. مشخصات پروژه باید دربردارنده الزامات تهیه طرح تضمین کیفیت باشد تا چگونگی نصب، اجرا و عمل آوری مصالح FRP را  تبیین نماید . این طرح باید شامل ایمنی کارکنان، بکارگیری و بازرسی سیستم FRP  موقعیت و محل اجرای وصله ها، شرایط عمل  آوری، نحوه اطمینان ا ز خشک بودن سطوح، نمون ه های تضمین کیفیت، پاکسازی و دیگر موارد لازم مطابق دفترچه مشخصات فنی  پروژه باشد.

2-5 بازرسی

سیستم FRP  و کارهای مربوط به آن باید مطابق با الزامات استانداردهای مورد استفاده بازرسی شوند . در صورت نبودن الزامات  در این خصوص، بازرسی باید تو سط یا تحت نظر مهندس ناظر مورد تایید یا بازرس صلاحیت دار انجام شود. بازرسان باید به سیستم FRP  آگاهی داشته و نحوه اجرا و نصب آن را آموزش دیده باشند . بازرس باید مشخصات اجرایی و نقشه های طراحی و تکمیل کار را  ارزیابی نماید. در جریان نصب سیستم FRP  بازرسی های روزانه باید انجام شده و شامل موارد زیر باشد:

• تاریخ و زمان نصب
• دمای محیط، رطوبت نسبی و شرایط آب و هوایی
• دمای سطح بتن
• دمای سطح بتن ACI 503.4
• روشهای آماده سازی سطوح و پروفیل حاصل شده مطابق ICRI
  • تشریح کیفی وضعیت تمیز بودن سطوح
• نوع منبع گرم کننده کمکی، در صورت لزوم
• نوع منبع گرم کننده کمکی، در صورت لزوم
• شماره) شماره های( محموله های الیاف یا لایه های از پیش عمل آوری شده و موقعیت تقریبی آنها در سازه
• شماره محموله ها، نسبت های اختلاط، مدت های اختلاط و تشریح کیفی از وضعیت ظاهری مواد رزین ی مخلوط شده شامل آسترها، بتونه ها، آغشته کننده ها، چسب ها و مواد پوششی
• مشاهده فرآیند گیرش رزین ها
• انطباق و سازگاری با رویه های نصب
• نتایج آزمایش قلوه کن کردن، مقاومت چسبندگی، حالت گسیختگی و موقعیت آنها
• خصوصیات FRP بدست آمده از نتایج آزمایش نمونه های کارگاهی یا شاهد، در صورت لزوم
• موقعیت و اندازه هر نوع جدایش لایه ای یا وجود حباب های هوا
• پیشرفت کلی کار

 

دستگاه نظارت باید نسبت به تهیه نمونه های شاهد اقدام و سوابق بازرسی را به صورت رایانه ای تهیه نموده و در اختیار کارفرما قرار دهد . ضبط و نگهداری این اطلا عات الزامی است . پیمانکار اجرایی باید نمونه ای از رزین مخلوط شده را تهیه و نگهداری کند و یک سابقه از هر محموله مصرفی را حفظ نماید.

3-5 ارزیابی و پذیرش

سیستم FRP  باید براساس تطابق یا عدم تطابق آن با مشخصات نقشه های طراحی، ارزیابی شده و مورد قبول یا رد قرا ر گیرد .  خصوصیات مصالح FRP  نصب آن در محل های تعیین شده با رواداری های مورد نظر، وجود جدایش بین لایه ای، عمل آوری  رزین ها و چسبندگی به سطح بتن، باید در ارزیابی مدنظر قرار گیرند . رواداری های قرارگیری در محل مورد نظر شامل : راستای الیاف، ضخامت بعد از عمل آوری، جهت قرارگیری لایه ها، عرض و فاصله گذاری، انحنای گوشه ها و طول وصله های هم پوشانی باید مورد ارزیابی قرار گیرند.

نمونه های شاهد و آزمایش قلوه کن شدن ورق از بتن برای ارزیابی نحوه نصب سیستم FRP مورد استفاده قرار می گیرند. آزمایش های بارگذاری در محل نیز می توانند برای تشخیص صحت رفتار سیستم FRP  اجرا شده بکار روند.

1-3-5 مصالح

لازمست چگونگی گواهی تایید خصوصیات مصالح و مشخصات مصالح مصرفی در مشخصات فنی پروژه قید شود . در صورت لزوم و بنا بر نیاز پروژه می توان آزمایش های دیگری را برای مصالح انجام داد.

ارزیابی مص الح عرضه شده مورد مصرف در سیستم FRP  می تواند در بردارنده آزمایش های مقاومت کششی، آنالیز طیفی مصالح  توسط اشعه مادون قرمز Tg  زمان ژله ای شدن رزین، مدت ماندگاری مواد اختلاط شده و مقاومت برشی  چسب باشد . این آزمایش ها بطور معمول روی نمونه ها ی ارسالی به آزمایشگاه براساس برنامه های آزمایش های کنترل کیفی انجام می شوند.

آزمایش های مدت ماندگاری رزین های اختلاط شده و میزان گیرش سختی بطور معمول در محل اجرای پروژه انجام می شوند . مصالحی که با حداقل الزامات تعیین شده در دفترچه مشخصات فنی پروژه مطابقت نداشته باشند، مردود شناخته می شوند.

صفحات)پانل های ( شاهد به منظور ارزیابی مقاومت کششی، مدول الاستیسیته، مقاومت وصله همپوشانی ، سختی و Tg مربوط به سیستم FRP  نصب و عمل آوری شده، مطابق با روش اجرایی تعریف شده مورد استفاده قرار می گیرند. در خلال نصب می توان  صفحات با ابعاد و ضخامت معین در محل اجرای پروژه مطابق با برنامه نمونه گیری مورد نظر تهیه نمود. بعد از عم لآوری نمونه ها در محل کارگاه، می توان آنها را برای آزمایش به آزمایشگاه ارسال نمود . صفحات )پانلهای( شاهد می توانند به صورت دوره ای نگهداری  شده یا به آزم ایشگاه صلاحیت دار ارسال شوند تا آزمایش های مقاومت، سختی، و  Tg  انجام شود . مقاومت و مدول الاستیسیته مواد FRP  مطابق با الزامات ISIS 2001  و ASTM D 303  قابل تعیین است. تغییر در تواتر آزمایش های مورد نیاز فقط با مجوز دستگاه  نظارت امکان پذیر می باشد . در بعضی از سیستم های FRP  که با ماشین پیچیده شده و عمل آوری می شوند، ساخت نمونه های  شاهد تخت و کوچک عملی نیست . در این حالت الزامات استاندارد با بررسی توصیه های سازنده سیستم و تایید دستگاه نظارت  اصلاح می شود . در این حالت می توان مقاومت کششی، مدول الاستیسیته و م قاومت وصله های پوششی FRP  را از طریق آزمایش  نمونه های حلقه ای ساخته شده کارگاهی نیز تعیین نمود.

در خلال نصب، می توان پیمانه هایی از مخلوط رزین مطابق با برنامه نمونه گیری به منظور میزان و سطح عمل آوری مصالح تهیه نمود

2-3-5 راستای الیاف

راستای الیاف یا لایه های عمل آوری شده باید با بازرسی های چشمی ارزیابی شوند. موجی بودن ال یاف، انحراف موضعی الیاف از امتداد اصلی آن که به شکل تاخوردگی یا موج های دیگری ظاهر شده باشد، باید در روش چسباندن تر مورد ارزیابی قرار گیرد.

الیاف یا لایه های عمل آوری شده غیر هم امتدا د با اختلاف زاویه بیش از 5 درجه از زاویه تعیین شده در نقشه های طراحی   80  mm/m) تقریباً(باید به دستگاه نظارت گزارش شوند تا مورد ارزیابی و پذیرش قرار گیرند.

3-3-5 جدایش لایه ها از یکدیگر

سیستم FRP  عمل آوری شده، باید براساس میزان لایه لایه شدگی و حباب های بین سیستم FRP  و بتن مورد ارزیابی قرار  گیرد. روش های بازرسی، باید قابلیت تشخیص میزان لایه لایه شدگی را تا 1300 میلیمترمربع یا بیشتر داشته باشد . روش هایی نظیر  انعکاس صدا )تقه زدن(، التراسونیک، و حرارت نگاری م یتوانند برای نشان دادن میزان لایه لایه شدگی بکار روند.

اثر جداشدن لایه ها یا عیوب مشابه آن در انسجام و دوام نسبی سیستم FRP باید مورد ارزیابی قرار گیرد . میزان و لایه لایه  شدگی، موقعیت آن و تعداد نسبی آن در سطوح باید در ارزیابی مدنظر قرار گیرد.

برخی راهنمایی های عمومی پذیرش سیستم های چسباندن تر عبارتند از:

جداشدگی کوچکتر از 1300 میلیمترمربع در صورتی که میزان آن کمتر از 5 درصد کل سطح پوشش داده شده باشد و بیش از 10 مورد در یک متر مربع مشاهده نشود مجاز می باشد. جداشدگی بزرگ، بیش از 1600 میلیمتر مربع می تواند در عملکرد سیستم FRP  نصب شده تاثیر بگذارد و باید با بریدن این قسمت های معیوب و جایگزین کردن آن با وصله های معادل و تامین همپوشانی مناسب  تعمیر شود . تورق های کوچکتر از 16000 میلیمتر مربع ممکن است با تزریق رزین یا جایگزین کردن لایه اضافی ترمیم شوند که این  بستگی به اندازه و تعداد جداشدگی ها و موقعیت آنها دا رد. در سیستم های FRP  پیش عمل آوری شده، تمام ارزیابی و تعمیر مواضع  و نواحی جداشده مطابق با راهنما یی های دستگاه نظارت انجام می شود . ارزیابی مجدد به منظور اطمینان از اجرای صحیح و کامل روش تعمیر الزامی است.

4-3-5  عمل آوری رزین

میزان عمل آوری نسبی مربوط به  سیستم FRP  می تواند با انجام آزمایش صفحات شاهد یا نمونه های رزین مطابق با الزامات ASTM D 3418  مورد ارزیابی قرار گیرد. همچنین ارزیابی عمل آوری رزین، می تواند در محل اجرای پروژه، با مشاهده فیزیکی  ضخامت رزین و سختی سطح کار یا سختی نمونه های رزین مربوطه انجام شو د. تعیین مشخصات عمل آوری رزین و الزامات تایید آن و اندازه گیری سختی چسبندگی در سیستم های از پیش عمل آوری شده مطابق الزامات سازنده و تایید مشاور طرح صورت می گیرد.

5-3-5 مقاومت چسبندگی

برای کاربری های چسبندگی بحرانی آزمایش کشش چسب روی آزمونه های مغزه گیری شده مطابق ACI 503R  یا  ASTM D 4541 یا  ISIS  1/ انجام می شود. تواتر نمونه گیری باید مشخص شود. مقاومت کششی چسب باید از 1.4 مگاپاسکال بیشتر شود تا گسیختگی بتن زیرکار مشاهده شود . در صورتی که میزان مقاومت کمتر از مقدار تعیین شده باشد یا سیستم FRP از بتن جدا شود یا جدایش لایه ای رخ دهد باید برای ارزیابی و پذیرش به دستگاه نظارت مراجعه شود.

6-3-5 ضخامت سیستم عمل آوری شده

می توان از آزمونه های مغزه گیری شده کوچک به قطر معمول 13 میلیمتر برای مشاهده عینی و کنترل ضخامت و تعداد لایه های مجموعه عمل آوری شده استفاده نمود . البته از آزمونه های مغزه گیری شده مورد استفاده برای آزمایش چسبندگی نیز می توان برای اطمینان از میزان ضخامت و تعداد لایه های سیستم چند لایه استفاده نمود.

تواتر نمونه گی ری باید توسط دستورالعمل اجرای ی تهیه شده که به تایید دستگاه مشاور رسیده باشد مشخص شود . از نمونه گیری در محل های با تنش بالا و یا سطوح وصله شده باید پرهیز نمود . لازمست محل های مغزه گیری شده بلافاصله با ملات های ترمیمی یا بتونه سیستم FRP  پر و صاف شوند . در صورت لزوم، در قسم ت های بتونه شده و ملات خورده می توان تا حد 100 الی  200 میلی متر از وصله های FRP با لایه های معادل و طول همپوشانی 100 الی 200 میلی متر استفاده نمود.

تکه های ورق FRP  برای وصله، باید مطابق با رویه نصب توسط سازنده سیستم و مشخصات فنی پروژه نصب شوند.

فصل ششم

تعمیر و نگهداری

1-6 کلیات

مطابق با تمام روشهای تقویت و مرمت، کارفرما باید بصورت دوره ای سیستم FRP  اجرا شده برای مقاوم سازی یا تعمیرات  ترمیمی اعضای بتنی را بازرسی و ارزیابی نماید . آثار هرگونه آسیب دیدگی یا تغییرات بو جود آمده در طول جریان معمول بازرسی ها باید معرفی و محل آنها شناسایی شوند، قبل از آنکه هرگونه تعمیر و مرمت جدیدی بخواهد به مرحله اجرا در آید.

2-6 بازرسی و ارزیابی

1-2-6 بازرسی های کلی

با بازرس ی های چشمی هر نوع تغییرات در رنگ، ورآمدن FRP پوسته شدن، طبله کردن، ترک خوردن، سست شدن و خرد شدن  مورد جستجو و بررسی قرار می گیرند که این عیوب نشان دهنده ضعف مقاوم سازی و دیگر عوامل اجرای نادرست می باشد . ضمن اینکه انجام آزمایش های مافوق صوت، انعکاس صدا )ضربه زدن ( یا حرارت نگاری نیز می تواند علائم تورق یا جداشدگی پیش رونده را آشکار سازد.

2-2-6 آزمایش

آزمایش ها می توانند شامل آزمایش قلوه کن شدن و یا مطابق آزمایش های مرسوم بارگذاری سازه ای باشند.

3-2-6 ارزیابی

داده ها و اطلاعات بدست آمده از آزمایش و ملاحظات مورد نظر می توانند برای تشخیص هر نوع آسیب دیدگی و پذیرش انسجام سیستم سازه ای تقویت شده مورد استفاده قرار گیر د. ارزیابی می تواند شامل توصیه ها یی برای تعمیر هر نوع عیوب و جلوگیری از بازگشت مجدد خرابی باشد.

3-6 پایش و بازرسی دراز مدت

1-3-6 کلیات

مطابق نظام پایش و بازرسی لازم است همانند تمامی اعضای سازه ای، سیستم مقاوم سازی FRP  نیز مورد پایش و بازرسی قرار  گیرد. چنین اقداماتی برای پل ها معمولا سالیانه یک بار به صورت کلی )مشاهده ای(  و هر شش سال یکبار به صورت تفصیلی به اجرا در می آید، اما در ساختمان ها بازرسی های منظم به ندرت انجام می گردد. این بازرسی ها زمانی انجام م ی شود که تغییری در نوع کاربری و یا مالکیت آن به وجود آید . لازم است مالکین ساختمان ها نسبت به پایش و بازرسی منظم اعضای مقاوم سازی شده توجیه شده و ساختمان های مقاوم سازی شده با مصالح FRP  مورد پایش و بازرسی منظم برای اعضای تقویت شده قرار گیرند.

اطلاعات مربوط به مصالح بکار برده شده در مقاوم سازی باید در پرونده ای به نام پرونده سلامت و ایمنی ساختمان درج شوند . این  پرونده همچنین شامل جزییات هر گونه عیب و خرابی در مصالح FRP  نظیر سطوح کوچک متورق شده و تمامی قسمت های تقویت  شده بحرانی نظیر مناطق مهاربندی شده می باشد.

مهندس مشاور مس ئول تهیه طرح تقویت ، باید اقدامات قابل انجام و پیشگیرانه برای هر گونه آسیب وارده به مواد مرکب و مصالح FRP در اثر حوادث احتمالی را شناسایی و اعلام نماید. به عنوان مثال احتمال آسیب های وارده توسط خودروهای با ارتفاع غیر  مجاز به زیر طاق یک پل را می توان پیش بینی نمود . اقدام قابل انجام در چنین مواردی برای هر سازه خاص به میزان آسیب های وارده و گسترش آن در محلهای مقاوم سازی شده بستگی دارد.

لازم است به غیر از مناطقی که مقاو م سازی می شوند، نمونه های دیگری از اعضای سازه ای با مصالح FRP  پوشانده شود . این نمونه ها می تواند به صورت اضافی یا به صورت جایگزین روی اعضای بتنی نظیر تیرهای کوتاه اجرا شوند و به صورت نمونه های شاهد به عنوان بخشی از نظام پایش و بازرسی مورد آزمایش قرار گیرند . برای کمک به روش پایش و بازرسی تعدادی از نمونه ها و یا تمامی آنها باید عاری از هرگونه پوشش محافظ باشند. بنابراین نمونه ها با حداقل پوشش ممکن، برای بررسی عملکرد ب هصورت مقطع مرکب در سازه اصلی تعبیه می شوند. به طورکلی پرونده سلامت و ایمنی باید شامل جزییات هرگونه ملزومات نصب شده برای مقاوم سازی و نیز اطلاعات به دست آمده قبل و بعد از مقاوم سازی باشد.

2-3-6   بازرسی مشاهده ای

طبیعت مصالح مرکب FRP به گونه ای است که باید در حین بهره برداری، تاحدامکان هرگز و یا خیلی به ندرت مورد تعمیر قرار  گیرند. لازم است سطوح پوشانده شده با مصالح FRP  به صورت مشاهده ای مورد پایش و بازرسی قرار گیرند و در محل هایی که این  مصالح به صورت تکه تکه شده، ترک خورده یا متورق شده دچار آسیب دیدگی شده اند، علامت گذاری و شناسایی شوند. همچنین لازم است مصالح مرکب به لحاظ آسیب های موضعی نظیر آثار ضربه و یا ساییدگی مورد بازرسی قرار گیرند. البته در بازرسی باید آسیب های

بتن سازه )نظیر ترک های اضافه شده و یا آثار خوردگی( نیز جستجو شوند.

در محل هایی که مصالح مرکب با یک پوشش اضافی پوشانیده شده باشد ، امکان بازرسی مستقیم از مصالح مرکب میسر نیست . در این حالت آسیب وارده به لایه محافظ نشان دهنده احتمال آسیب مصالح مرکب نیز می باشد. به طور ک لی برداشتن لایه محافظ مناسب نیست چرا که ممکن است به مصالح مرکب آسیب برسد . بنابراین هرگونه بازرسی مصالح مرکب باید به کنترل نمونه ها محدود شود

لازم است شناسه /برچسب های هشدار دهنده مورد بررسی و کنترل قرا گیرند و در صورت مفقود شدن جایگزین شو ند. این موضوع در جاهایی که حین بهره برداری در آینده می تواند به مصالح مرکب آسیب وارد نماید، نظیر محل هایی که برای نصب یا قرار گیری تجهیزات پیش بینی شده، اهمیت دارد.

مصالح مرکب ممکن است با موادی پوشش داده شده یا با لایه ای محافظ پوشانده شود، تا از تابش اشعه فرا بنفش که موجب کاهش عمر و دوام آن می شود ، جلوگیری نماید . در چنین مواردی باید وضعیت لایه محافظ مورد بررسی قرار گرفته و در صورت لزوم جایگزین شود که در این صورت باید با توصیه های تولید کننده با موادی که سازگاری با مصالح مرکب را داشته باشد اجرا شود.

3-3-6 بازرسی های تفصیلی

جدا شدن مصالح مرکب از بتن می تواند با روش های ضربه زدن و یا حرارت نگاری مورد ارزیابی قرار گیرد . به هرحال تاکنون روش های ساده و غیر مخرب برای نشان دادن شرایط و وضعیت چسبیده بودن مصالح به سطح بتن ارائه نشده است. بهترین  تشخیص برای این عیوب روش آزمایش کندن مواد مرکب از بتن  (Pull-Off Test)  می باشد که در فواصل زمانی معین انجام  می شود. این روش باید به عنوان بخشی از آزمایش های تفصیلی مورد استفاده قرار گیرد هرچند که ممکن است الزاماتی برای آزمایش نمونه ها با تناوب بیشتر بعد از عملیات تقویت نیز وجود داشته باشد.

نصب ابزار دقیق برای نشان دادن و ثبت تغییرات پاسخ به عنوان بخشی از فرآیند تشخیص و ارزیابی اتفاق می افتد، به عنوان مثال برای اندازه گیری تغییرشکل های نسبی ناشی از اعمال بار زنده روی سازه چنانچه تغییرات قابل ملاحظه ای در پاسخ مشاهده گردید لازم است مشخص شود که آیا این تغییرات به واسطه تغییر در سیستم مقاوم سازی بوده )مانند جدا شدن لایه ها ( یا به واسطه تغییرات دیگری که در سازه بتنی بوجود آمده است )نظیر اضافه شدن ترک ها یا خوردگی ( و در هر صورت اقدامات مناسب باید انجام شود . لازم

است که سازه مورد بررسی توسط مهندس سازه مورد تحلیل مجدد قرار گرفته تا نوع عملیات اصلاحی برای آن تعیین شود . چنانچه آسیب های جزیی مصالح مرکب شناسایی شدند ، می توان با روش هایی نظیر تزریق رزین )با رعایت احتیاط در اینکه مصالح آسیب بیشتر نبیند( یا همپوشانی آن ها تعمیر شوند . چنانچه آسی ب های کلی و با اهمیت بیشتر نظیر پوسته شدن یا جداشدن لایه ها از یکدیگر در مقیاس وسیع رخ دهد، ممکن است لازم باشد تا چسب و مواد مرکب از محل برداشته شوند . مواد معیوب در یک سطح وسیع و به حد کافی از سطح بتن کنده شده و قسمت پاک شده مجددا با مواد جدید پوشش داده می شود. بدیهی است که سطح بتن باید مجددا آماده سازی شده و سپس مصالح FRP نصب شود . لازم است در این محل علاوه بر پوشش محل پاک شده مقداری مصالح روی مصالح  قبلی همپوشانی شود . لازم است سازگاری مصالح ترمیمی با مصالح موجود قبلی بررسی و احراز شود . علاوه بر سازگاری مصال ح تمامی مشخصات نیز باید مشابه مصالح موجود باشد . این مشخصات شامل جهت و راستای الیاف، تعداد لایه ها، مقاومت، سختی و ضخامت کل می باشد.

4-6 تعمیر سیستم مقاوم سازی

روش تعمیر سیستم مقاوم سازی به عواملی نظیر آسیبها، نوع مصالح، شکل و نوع افت خواص، و میزان و سطح آسیب بستگی  دارد. برای تعمیر سیستم FRP  ابتدا باید نوع آسیب و موقعیت آن شناسای ی و سپس عملیات تعمیر صورت گیرد . آسیب های جزیی  نظیر ترک های موضعی لایه های FRP  یا خراشیدگی ها که می توانند در انسجام سازه ای لایه ها اثر بگذارند ، باید تعمیر شوند . برای  تعمیر این آسیب های جزی می توان وصله های FRP  را در سطح آسیب دیده چسباند. وصله های  FRP  باید از نظر مشخصات نظیر  ضخامت و جهت لایه ها با لایه های موجود مطابقت داشته باشند . وصله ها باید مطابق با توصیه های سازنده سیستم FRP  نصب  شوند. برای تعمیر قسمت های جدا شده جزیی می توان رزین اپوکسی تزریق نمود . در آسیب های کلی که حالت پوسته شدن و ورآمدن لایه ها در سطوح بزرگ پدید آمده باشد، ممکن است لازم به جدا نمودن لایه ها از سطح مربوطه، آماده نمودن مجدد سطح بتن و جایگزینی لایه های FRP  به آن سطح باشد.

5-6 تعمیر سطوح پوشش داده شده

در شر ایطی که لازم باشد پوشش حفاظتی سطح از روی آن برداشته شود ، لایه های FRP باید برای آسیب یا خرابی سازه  بازرسی شوند . پوشش سطوح ممکن است با روشی که توسط سازنده سیستم FRP  توصیه شده و در مشخصات فنی پروژه درج  گردیده برداشته شود.