کامپوزیت‌هایی از نوع پلاستیک تقویت شده با الیاف (FRP)، انقلابی در بخش تولید ایجاد کرده‌اند. در بسیاری از کاربردهای تجاری، صنعتی و شهری، کامپوزیت‌های FRP در مقایسه با مواد فلزی، کارایی بالایی از خود نشان داده‌اند. این کارایی را می‌توان از جنبه‌هایی چون کاهش وزن محصول و همچنین کاهش هزینه‌ها بررسی کرد. صنایع ساخت و ساز، انرژی، هوافضا و سایر بخش‌های حیاتی زندگی امروزی، در حال درک و بهره‌گیری از مزایای FRP در زمینه‌ی تولید بخش‌ها و قطعات قابل اعتماد مورد نیاز خود هستند.
کامپوزیت‌هایی از نوع پلیمر تقویت شده با الیاف (FRP) نیز در کاربردهای متنوعی به کار برده می‌شوند. خواص مکانیکی محصولات FRP، مزایای منحصر به فردی را برای موارد مصرف آن‌ها فراهم می‌کند. انواع کاربرد یا موارد مصرف کامپوزیت‌های FRP، عموما در رابطه با انجام قالب گیری یک جسم یا مکان تعریف می‌شود. مواد کامپوزیت FRP دارای خواص مکانیکی ویژه‌ای از جمله مقاومت در برابر ضربه، استحکام بالا، سختی زیاد، انعطاف پذیری بالا و قابلیت حمل بار هستند.
پیشنهاد برای مطالعه
هنگام طراحی انواع مصالح یا محصولات FRP، مهندسان از نرم افزاری تحت عنوان مواد مرکب پیچیده استفاده می‌کنند. این نرم افزار خواص شناخته شده‌ی کامپوزیت مورد نظر را محاسبه می‌کند و مشخصات الیاف FRP را تعیین می‌کند. آن دسته از آزمایش‌های رایجی که برای اندازه‌گیری خواص مکانیکی کامپوزیت‌های FRP به کار گرفته می‌شوند عبارتند از: تعیین میزان سختی برشی، مشخص کردن میزان کشش، آزمایشات مربوط به مدول انعطاف‌پذیر و تست ضربه.
به هر ترکیبی که بیش از یک ماده‌ی اولیه‌ی پیچیده با خواص بسیار متفاوت در ساخت آن نقش داشته باشد، کامپوزیت گفته می‌شود. یکی از مشخصات الیاف FRP این است که غالبا پیوند و ترکیب همه‌ی این مواد تشکیل دهنده، محصولی را به دست می‌دهد که به تنهایی از هر یک از مواد ورودی قوی‌تر، تطبیق پذیرتر و بادوام‌تر است. یک کامپوزیت FRP از یک رزین پلاستیکی یا ماتریس پلیمری و یک فیبر تشکیل شده است.
پیشنهاد برای مطالعه
مشخصات الیاف FRP بسته به ویژگی‌هایی که محصول هدف باید داشته باشد، ممکن است هر چیزی را شامل شود. از شیشه گرفته تا مصالح کف‌سازی بازیافتی. رزین الیاف را پشتیبانی کرده و دربرمی‌گیرد. همچنین قابلیت انتقال نیرو بین الیاف را نیز فراهم کرده و سبب می‌شود الیاف در صورت قرار گرفتن در معرض شرایط محیطی مانند باران، حشرات، گرما و باد، عایق‌گونه عمل کند. الیاف نیز به نوبه‌ی خود، سفتی و پشتیبانی ساختاری بالایی را برای پلاستیک‌های انعطاف پذیر فراهم می‌نماید. همچنین از دیگر مشخصات الیاف frp این است که نسبت استحکام به وزن مواد کامپوزیت را فوق العاده بالا می‌برد. کامپوزیت‌هایی از نوع پلاستیک تقویت شده با الیاف، با نام‌های دیگری مانند کامپوزیت‌های پلیمر تقویت شده با الیاف، کامپوزیت‌های تقویت کننده‌ی الیاف و یا کامپوزیت‌های الیافی نیز معرفی و شناخته می‌شوند. اما در واقع همه‌ی آن‌ها – فارغ از این که به چه عنوانی خوانده شوند – به یک ماده و یک مفهوم واحد اشاره می‌کنند.
برخلاف فولاد، یکی از ویژگی‌های الیاف frp این است که نسبت به خوردگی ناشی از کلرید حساس نیستند. زیرا ذاتا غیرخورنده و غیرفلزی هستند. همین ویژگی می‌تواند به طور قابل‌توجهی مقاومت در برابر خوردگی را در سازه‌ها افزایش دهد. در مقایسه با فولاد سنتی، FRP سبک وزن‌تر است و استحکام بالاتری نیز دارد. این در حالی است که ویژگی‌های مکانیکی آن خاصیت الاستیکی خطی دارد. این خاصیت برجسته، مشکلات حالت تسلیم شدهگی فلز را رفع نموده و منجر به کاهش نرخ تغییر شکل نسبی و نرخ ازدیاد طول می‌شود.
علاوه بر این، مدول الاستیک FRP معمولا کمتر از فولاد است (به جز برخی از CFRPها که مدول بالایی دارند). کامپوزیت‌های FRP را می‌توان به عنوان تقویت کننده همراه با بتن در اشکال مختلفی استفاده کرد. این اشکال می‌توانند شامل میلگرد، میله، لوله، ورق، رکاب تیر، صفحه، رووینگ، پارچه و پارچه‌های مشبک باشند. به خصوص، میلگردهای FRP را می‌توان به عنوان جایگزین وعده داده شده برای میلگردهای فولادی به کار برد. میله‌هایی که توسط فرآیند pultrusion، از الیاف رزین ترموست آغشته شده، تولید می‌شوند.
در بازار هزاران نوع کامپوزیت وجود دارد که برای اهداف مختلف از آن‌ها استفاده می‌شود. این طیف اجزای ساختاری ساخت و سازها را دربرگرفته و تا اجزای فضاپیماها در امور مربوط هوافضا گسترش یافته است. طراحان و تولیدکنندگان در سراسر بخش‌های صنعتی هر روز بیشتر از گذشته به استفاده از FRP در طیف گسترده‌ای از کاربردها روی می‌آورند. دلیل این گرایش به استفاده‌ی فراگیر را می‌توان در مزایا و برتری‌های الیاف frp به وضوح دید.
پیشنهاد برای مطالعه
در این‌جا برخی از مهم‌ترین مشخصات الیاف frp آورده شده است:
مقاله ” نکات کلیدی در خصوص هزینه اجرای الیاف FRP ” اطلاعات مفیدی را در رابطه به قیمت فروش یا خرید و همچنین نصب انواع الیاف FRP را ارائه می‌دهد.
پیشنهاد برای مطالعه
مشخصات الیاف frp به گونه‌ای است که در طیف بسیار وسیعی از صنایع و امور شهری و بین شهری می‌توان آن را به کار برد و از مزایای متنوع آن بهره‌مند شد. الیاف FRP و ویژگی‌های منحصر به فردش سبب شده تا سیستم FRP جایگزینی برای راهکارهای مقاوم سازی سنتی باشد. جایگزین به عنوان مثال استفاده در حمل و نقل، در برخی کاربردها جایگزین چوب، ساخت نیمکت، ساخت پیاده‌روها، ساخت عرشه، ساخت انواع نرده‌ها، راهروها، رمپ‌ها، تجهیزات نظامی، تجهیزات دریایی، شکل‌دهی بتن با قابلیت استفاده مجدد، ساخت و ساز، کفپوش، سقف، سرویس بهداشتی، آلاچیق، کاربردهای مقاوم سازی و … از دسته کاربردهای FRP هستند. همان‌طور که نشان داده شد، پلاستیک تقویت شده با الیاف طیف وسیعی از کاربردها در صنعت خودرو و هوانوردی را پوشش می‌دهد. از آن‌ها همچنین می‌توان در صنعت ساخت و ساز برای تقویت تیرها، ستون‌ها و دال‌های مورد استفاده در ساختمان‌ها و پل‌ها استفاده کرد. مقاله “ اثرات FRP در تقویت ستون‌های بتن‌آرمه ” مکانیزم ستون مسلح به FRP را در شرایط مختلف بررسی و مورد بحث قرار داده است.
الیاف شیشه : هنگامی که شیشه با ماتریس که به عنوان یک عایق خوب عمل می‌کند ترکیب می‌شود پشم شیشه یا پلاستیک‌های تقویت شده‌ی شیشه محور را تشکیل می‌دهد. پلاستیک‌های تقویت شده با شیشه، برای صنعت برق ایده آل هستند. زیرا میدان مغناطیسی ندارند و در برابر جرقه‌های الکتریکی مقاومت بالایی دارند. این مواد در منیفولدهای ورودی موتور گنجانده شده‌اند. از این رو در آن‌ها 60 درصد کاهش وزن را نسبت به منیفولدهای آلومینیومی ریخته‌گری شاهد هستیم. الیاف‌های شیشه‌ای همچنین کیفیت سطح و آیرودینامیک بهبود یافته‌ای را ارائه می‌دهند.
از دیگر مشخصات الیاف frp شیشه‌ای این است که می‌توان در پدال‌های گاز و کلاچ اتومبیل‌ها مورد استفاده قرار بگیرند. زیرا می‌توان آن‌ها را به صورت واحد قالب‌گیری کرد. جهت گیری الیاف به گونه‌ای است که در برابر تنش‌های احتمالی خاص، دوام و ایمنی را افزایش می‌دهد. با این حال پلیمرهای تقویت شده با الیاف شیشه‌ای به اندازه‌ی مواد تقویت شده با فیبر کربن، قوی یا سفت و شکننده نیستند و همچنین می‌توانند قیمت بالایی نیز داشته باشند.
فیبر کربن : مواد مبتنی بر الیاف کربن دارای ویژگی‌هایی چون استحکام کششی بالا، مقاومت شیمیایی، سختی زیاد و قابلیت تحمل دما هستند. اتم‌های کربن کریستال‌هایی را تشکیل می‌دهند که در امتداد محور فیبر قرار دارند. این خاصیت با افزایش نسبت استحکام به حجم، به تقویت مواد کمک می‌کند. از پلاستیک‌های تقویت شده با فیبر کربن به عنوان نمونه در کالاهای ورزشی، گلایدرها و میله‌های ماهیگیری استفاده می‌شود. پلیمرهای تقویت شده با الیاف کربنی (CFRP) در سکان‌های ایرباس A310 قرار داده شده‌اند و تعداد قطعات مورد نیاز برای ساخت آن را تا 95 درصد کاهش داده‌اند. در واقع قطعات قالب‌گیری شده‌ی ساده، هزینه‌های تولید و هزینه‌های عملیاتی را کاهش داده و 25 درصد سبک‌تر از ورق‌های آلومینیومی هستند که به طور سنتی از آن‌ها استفاده می‌شد و مصرف سوخت بیشتری داشتند.
پیشنهاد برای مطالعه
مقایسه مقاوم سازی با ژاکت بتنی،فولادی و FRP در انواع سازه بتنی و فولادی
فیبر آرامید : آرامیدها دسته‌ای از پلی آمیدهای مصنوعی هستند که از مونومرهای معطر (مولکول‌های حلقه‌ای شکل) تشکیل شده‌اند. این مولکول‌ها مقاومت گرمایی بالایی از خود نشان می‌دهند. به همین دلیل از آن‌ها در لباس‌های ضد گلوله و ضد آتش استفاده می‌شود.
فیبر بازالت : الیاف بازالت (BF) دارای خواص فیزیکی و مکانیکی بهتری نسبت به فایبرگلاس است. علاوه بر این فیبر بازالت به طور قابل توجهی ارزان‌تر از الیاف کربن است. در آزمایشی اثر دما بر کامپوزیت‌های پلیمری تقویت‌شده با الیاف بازالت (BFRP) مورد بررسی قرار گرفته و نتیجه از این قرار است: در آن افزایش استحکام ساکن و افزایش عمر فرسودگی در حداکثر تنش مشخص، همراه با کاهش دما مشاهده شده است.
پیشنهاد برای مطالعه
فیبر کولار : خواص حرارتی کامپوزیت‌های تقویت شده با الیاف کولار (KFRCs) توسط هیبریداسیون آن با الیاف شیشه یا کربن افزایش می‌یابد. اگرچه تحقیقات کمتری در مورد هیبریداسیون الیاف کولار (KFs) با الیاف طبیعی صورت گرفته است.. KFRCها استحکام ضربه‌ای بالا و درجه‌ی بالایی از خواص کششی را از خود نشان می‌دهند. اما به دلیل ماهیت ناهمسانگردی که دارند، در مقایسه با همتایان شیشه‌ای و فیبر کربنی خود، دارای استحکام فشاری پایینی هستند.
در جمع‌بندی مشخصات الیاف frp باید گفت که استفاده از پلیمرهای تقویت شده با الیاف (FRP) در مقاوم سازی، به عنوان یک ماده‌ی کامپوزیتی متشکل از الیاف دارای مقاومت کششی بالا که توسط یک رزین اپوکسی به سطح چسبانده شده‌اند یا در زمینه‌ای از رزین پلیمری تعبیه شده‌اند، یک روش تقویتی قدرتمند برای سازه‌های بتنی می‌باشد. در دهه‌ی گذشته، استفاده از چنین پلیمرهایی به عنوان تقویت کننده به سرعت در کاربردهای تقویت سازه در مهندسی ساخت و ساز گسترش یافت. از این رو توسعه دادن این مواد کامپوزیتی اهمیت زیادی برای مهندسان دارد.
چرا عایق رطوبتی دیوار مهم است؟ نکاتی برای جلوگیری از نفوذ رطوبت اهمیت استفاده از…
عایق ساختمانی چیست و چرا اهمیت دارد؟ عایق ساختمانی مجموعه‌ای از مواد و روش‌هاست که…
تعرفه عایق‌سازی ساختمان: هزینه‌ها را بشناسید و صرفه‌جویی کنید! عایق کاری ساختمان به‌عنوان راهکاری برای…
چگونه از نفوذ آب در شرایط فشار بالا جلوگیری کنیم؟ فشارهای وارده به ساختمان که…
آب بندی فشار مثبت بتن چیست؟ آب‌بندی بتن به مجموعه اقداماتی اطلاق می‌شود که با…
وال مش چیست و چرا به صنعت ساخت و ساز معرفی شد؟ اولین دلیل روی…