پارچه کربن دو جهته

اهداف مقاوم سازی:

به طور کلی منظور از مقاوم سازی بالا بردن تحمل سازه در برابر انواع نیروها خصوصا زلزله می باشد. البته هدف از انجام مقاوم سازی همیشه بالا بردن مقاومت سازه در برابر زلزله نیست و می تواند علت های دیگر از جمله تغییر کاربری و کاهش کیفیت مصالح نیز داشته باشد. مقاوم سازی ساختمان در دو دسته از انواع ساختمان ها قابل بررسی است:

ساختمان های موجود و در حال استفاده
ساختمان های آسیب دیده در زلزله
از آن جا که تخریب و جایگزینی ساختمان های موجود با ساختمان های جدید امری بسیار پر هزینه و زمان بر است لذا روز به روز بر اهمیت مقاوم سازی ساختمان ها افزوده می شود.

موارد نیاز به مقاوم سازی در ساختمان:

در ادامه به مواردی اشاره میکنیم که در صورت رخداد هرکدام از آن ها نیاز به ارائه طرح و اجرای مقاوم سازی در ساختمان پیدا می کنیم:

خرابی های موجود در ساختمان های قدیمی:

یکی از موارد شایع در ساختمان ها بروز خرابی و اشکال در طول مدت استفاده از ساختمان است. این خرابی ها به اشکال مختلف در ساختمان ها میتوانند رویت شوند. کرمو شدن بتن، ایجاد ترک های غیر عادی و خوردگی میلگرد های موجود در تیرها، ستون ها و سقف ها را میتوان جز خرابی های رایج و متداول در ساختمان های بتنی به حساب آورد که البته تشخیص بسیاری از این موارد به راحتی امکان پذیر نیست و نیاز به انجام روش های مختلف تست بتن شامل کرگیری، اسکن میلگرد و… دارد.

اشتباهات و خطاهای اجرایی:

یکی از مهم ترین مواردی که حتما لازم است تا ساختمان توسط کارشناسان مقاوم سازی مورد بررسی قرار گیرد وقوع اشتباهاتی است که در مرحله‌ی اجرای سازه پیش می آید. این اشتباهات در ساختمان های مختلف به شکل های بسیار گوناگونی امکان اتفاق افتادن دارد که می توان به ضعف در نمونه های آزمایش بتن، عدم همخوانی مقاومت طراحی بتن با مقاومت موجود، شکم دادن تیر و ستون، کرمو شدگی بتن و… اشاره کرد.

تغییر کاربری ساختمان:

تغییر در کاربری ساختمان ها امروزه امری متداول بوده و از جمله مواردی است که در آن باید قبل از انجام این کار ساختمان به طور کامل و توسط کارشناسان خبره مورد بررسی قرار گیرد. تغییر در کاربری ساختمان باعث به وجود آمدن نیروهای جدیدی در اعضای ساختمان می شود که ساختمان برای آن ها طراحی نشده و به وجود آمدن آن ها ممکن است اعضای باربر مثل تیر، ستون و … را دچار گسیختگی و خرابی های شدیدی بکند. در این موارد لازم است تا مهندس مشاور مجرب به طور کامل ارزیابی از سازه موجود به عمل آورده و امکان سنجی تغییر کاربری را انجام دهد تا در نهایت طرحی با دقت بالا و جزئیات کامل ارائه گردد.

تشخیص به موقع ایرادات و انتخاب راه حل درست باعث صرفه جویی زیادی درهزینه های ساختمان خواهد شد. از آن جایی که انتخاب یک شیوه‌ نامناسب مقاوم‌سازی، تعمیر و یا تقویت یک سازه، حتی می‌تواند شرایط را بدتر هم بکند لازم است تا از افراد با تجربه و خبره در این زمینه کمک گرفته شود.

همان طور که راهکارهای مقاوم سازی گوناگون می باشد کارفرمایان نیز گزینه های مختلفی برای انجام مقاوم سازی ساختمان دارند که باید از بین همگی این روش ها یک گزینه را جهت اجرا در پروژه های خود انتخاب کنند. مقاوم سازی با استفاده از پارچه کربن دو جهته روشی است که روز به روز استفاده از آن گسترده تر می شود. اما مهم ترین علل فراگیر شدن این روش چیست؟

مقاومت بالا پارچه کربن دو جهته
وزن کم پارچه کربن دو جهته
عدم رسانایی جریان الکتریسیته
کاهش هزینه ها
و…
هم چنین مشکلاتی که سایر روش های متداول مقاوم سازی مثل ژاکت فولادی و ژاکت بتنی برای ساختمان ایجاد می کنند مثل افزایش وزن ساختمان، تغییر در معماری و کوچک کردن زیر بنای مفید ساختمان، اخلال در کاربری ساختمان به مدت طولانی، افزایش هزینه ها و هم چنین امکان تکرار مشکلات پیش آمده مثل خوردگی و زنگ زدگی همه و همه به فواید مقاوم سازی با استفاده از الیاف کربن می افزاید.

بطور کلی مقاوم سازی سازه ها به منظور افزایش ظرفیت باربری ساختمان، بهبود نارسایی های ناشی از خوردگی و فرسایش، افزایش شکل پذیری سازه، نیاز به تغییر در کاربری سازه و جبران خطاهای طراحی و اجرایی صورت می گیرد.

پارچه کربن دو جهته، مقاوم در برابر خوردگی و دارای مقاومت کششی بالا می باشند و وزن کم آن که یکی از اهداف مقاوم سازی است باعث افزایش روزافزون استفاده از آن ها در پروژه های مقاوم سازی و بهسازی لرزه ای شده است.

برای انجام مقاوم سازی در پروژه ها لازم است تا وضعیت موجود سازه از قبیل ظرفیت باربری فعلی المان ها، نقص ها و اشکالات پیش آمده، فایل های محاسباتی سازه و مدارک و نقشه های موجود سازه به طور کامل مورد بررسی قرار گیرد.

اصول کلی طراحی سیستم مقاوم سازی با الیاف کربن دو جهته:

اصول کلی و روش کلی طراحی بر پایه حالت حدی می باشد تا سطح عملکردی و ایمنی قابل قبولی ارائه شود و به دلیل شناخت کمتری که از کامپوزیت های FRP نسبت به سایر مصالح موجود مانند بتن وجود دارد لازم است تا ضرایب کاهش مقاومت به گونه ای اعمال شوند تا ضریب اطمینان طراحی بیش از 3.5 باشد. هم چنین لازم است تا خواص مصالح موجود مانند مقاومت فشاری، مدول الاستیسیته و … به وسیله ی آزمایشاتی مثل انجام کرگیری و تست مقاومت فشاری و انجام تست التراسونیک اندازه گیری شود. در ادامه به این موضوع خواهیم پرداخت که انواع رفتار فیبر کربن چیست و چه مزایا و کاربرد هایی دارد.

انواع رفتار الیاف کربن دو جهته:

رفتار کششی:

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

رفتار فشاری اجزای مقاوم سازی شده با پارچه کربن دو جهته:

کامپوزیت های CFRP که به صورت پوشش بیرونی عمل می کنند ، نباید به عنوان تقویت کننده فشاری مورد استفاده قرار بگیرند. البته در ستون ها به دلیل رفتار محصور کنندگی الیاف مقاوم فشاری و ظرفیت ستون به صورت غیر مستقیم افزایش می یابد.

ارزیابی و پذیرش:

برای ارزیابی سیستم FRP باید راستای قرارگیری الیاف، وجود جدایش لایه ای و چسبندگی به سطح، جهت قرارگیری لایه ها و …. و هم چنین تطابق یا عدم تطابق با نقشه های طراحی توسط دستگاه نظارت بررسی شود که در ادامه به پاره ای از موارد و وظایف دستگاه نظارتی اشاره می کنیم.

برای استفاده از فیبر کربن در پروژه ها، این مواد باید بر اساس اطلاعات آزمایشگاهی مربوط به این مصالح کنترل شود. اطلاعات آزمایشگاهی به وسیله ی شرکت تامین کننده فراهم می شود.

پس از نصب و کسب مقاومت کامپوزیت های CFRP آزمایش کشش چسب (تست Pull Off) بر روی نمونه های مغزه گیری شده انجام می شود و مقاومت چسب باید بیش از 1.4MPa باشد تا پدیده جدا شدن و گسیختگی در بتن مشاهده شود. در صورتی که میزان مقاومت کمتر از مقدار تعیین شده باشد یا جدایش سیستم FRP از بتن اتفاق بیوفتد نشان دهنده وجود اشکال در سیستم است و الیاف کربن دو جهته نمی تواند عملکرد مورد انتظار را فراهم کند.

برای ارزیابی و تایید الیاف نصب شده باید موارد دیگری نیز در نظر گرفته شود که به پاره ای از آن ها اشاره می کنیم:

وقوع پدیده جداشدگی
جهت قرارگیری لایه ها که امری بسیار مهم بوده و وجود انجراف حتی به اندازه 5 درجه از راستای تعیین شده میتواند تاثیر زیادی در کاهش مقاومت داشته باشد.
ضخامت بعد از عمل آوری با رزین
طول وصله الیاف
و…

میزان مقاومت فیبر کربن چقدر است؟

فیبر کربن را به شکل رشته‌های کریستالی با قطر بسیار کم 0.0002 الی 0.0004 اینچی تهیه می‌کنند. این مقدار تقریباً صد برابر نازک‌تر از یک تار موی انسان است. اتم‌های کربن توانایی ایجاد پیوندهای زنجیره‌ای شکل و بسیار مستحکم دارند. قابلیت اتصال کریستالی به اتم‌های کربن اجازه داده ‌است تا به ‌تنهایی در یک ساختار یکپارچه کربنی بی‌نهایت مقاوم قرار بگیرند. وقتی یک رشته کریستال از الیاف کربن را در کنار دیگر الیاف ها قرار بدهیم، به میزان مقاومت و استحکام فیزیکی آن‌ها افزوده می‌شود. پارچه کربن دو جهته و موارد مشابه تماماً از بافته شدن الیاف نازک کربنی تهیه می‌شوند. این پارچه‌های فیبر کربن می‌توانند تا 5 برابر مستحکم‌تر از فولاد باشند. در عین ‌حال دو برابر سفت‌تر از فولاد هستند.

البته بهتر است در کنار استحکام بالای فیبر کربن متوجه سبکی بافت پارچه کربنی نیز باشید. پارچه فیبر کربن بسیار سبک‌ وزن است اما در عین حال بسیار مقاوم است. در واقع مقاومت فیبر کربن سه برابر فولاد است. این پارچه‌ها در عین استحکام فیزیکی بسیار بالا هیچ وزن مضاعف و یا سنگینی برای سازه‌ها ندارند. خصوصیات مستحکم بودن در کنار سبک بودن کافی است تا پارچه الیاف کربن در زمینه‌های کاربردی گوناگون به ‌عنوان یک ترکیب ترجیحی انتخاب بشود.

رزین یا فیبر کربن مناسب برای پروژه‌های عمرانی

استفاده از رزین در کنار فیبر کربن قابلیت کارایی و انعطاف‌پذیری الیاف کربن دو جهته را ارتقا می‌بخشد. به نوعی رزین یک پایه‌ی فرم پذیر در ایجاد ساختار نهایی برای استفاده از پارچه کربن دو جهته می‌باشد. از نظر فنی بهتر است تا از رزین‌های پلی استر و اپوکسی برای ترکیب شدن با فیبر کربن استفاده کنید. زیرا فیبر کربن قابلیت سازگاری کاملاً مطلوب با این رزین‌های پلیمری را دارد.

البته لازم است بدانید که رزین پلی استر از لحاظ فنی دارای محدودیت‌هایی است. جنبه‌های منفی که مانع از حضور این پلیمر در ایجاد ترکیبات کامپوزیتی شده‌ است. اول آنکه رزین پلی استر یک ترکیب پلیمری ارزان ‌قیمت است. قیمت ارزان نیز به دلیل قابلیت انعطاف ‌پذیری کم آن می‌باشد. رزین پلی استر ترکیبی نسبتاً خشک است که نمی‌تواند انعطاف‌پذیری کافی برای ترکیب شدن با الیاف فیبر کربن را تامین نماید. اگر از پلی استر در ترکیب با فیبر کربن استفاده کنید، خطر ایجاد ترک‌های عنکبوتی وجود دارد. ترک‌های که شرایط ترمیم بسیار سختی دارند. از طرفی مجبور هستید تا از حجم رزین پلی استر زیادی استفاده کنید. قطعا حضور زیاد رزین باعث سنگین شدن بافت الیاف فیبر کربن می‌شود که این سنگینی طبیعتاً در تضاد با قابلیت ویژه سبک بودن الیاف فیبر کربن است.

حجم رزین پلی استر پس‌ از مرحله سخت شدن کمتر می‌شود. به نوعی این پلیمر خودش را جمع می‌کند که باعث تغییر ساختار پیکربندی شده خواهد شد. از طرفی رزین پلی استر نسبت ‌به تابش مستقیم نور خورشید خصوصا اشعه ماورای ‌بنفش حساس است و در دراز مدت به دلیل فرسودگی، تغییر رنگ می‌دهد.

استفاده از رزین اپوکسی انتخاب بهتری به نسبت از پلی استر می‌باشد. اپوکسی قابلیت انعطاف‌ پذیری خوبی دارد و حضور آن در کنار الیاف فیبر کربن باعث افزایش مقاومت در مقابل ضربه خواهد شد. حضور اپوکسی مانع از ایجاد شکستگی در ساختار فیبر کربن می‌شود. البته این ‌طور نیست که استفاده از اپوکسی کاملاً ایده‌آل و عاری از عیب باشد. اگرچه حضور رزین اپوکسی هرگز به ایجاد ترک‌های عمیق عنکبوتی شکل نمی‌انجامد، اما به دلیل پتانسیل ضعیف خمشی که دارد باید انتظار یک ترک عمیق را داشته باشید.

با این ‌همه رزین اپوکسی یک پوشش کاملاً شفاف است که در مقابل تابش اشعه ماورا بنفش مقاومت می‌کند. از خواص عدم انقباضی دارد. در نتیجه پس‌ از خشک شدن باعث تغییر شکل ساختار نهایی سازه نخواهد شد. مزایای کار با اپوکسی خیلی بیشتر از رزین پلی استر است. به ‌این ‌ترتیب اپوکسی گزینه بهتری برای همراهی با الیاف فیبر کربن خصوصا پارچه کربن دو جهته می‌باشد.

حضور رزین اپوکسی در کناره پارچه الیاف کربن مقدمات تشکیل یک کامپوزیت بسیار باکیفیت را فراهم می‌کند. کامپوزیتی که در عین سبک بودن کاملاً مستحکم با قابلیت فرم پذیری بسیار عالی است.

روش ساخت تا آشنایی با الگوی طراحی انواع پارچه کربن دو جهته:

طرز تهیه الیاف کربن چگونه است؟ پارچه الیاف کربن به مانند هر پارچه دیگری دارای رشته‌های تار و پود است که به وسیله یک دستگاه بافندگی بافته می‌شوند. روش بافت ساده و یا جناغی از الگوهای متداول است. بافت ساده یک الگوی بافت بدون طرح است که سطح کاملاً ساده‌ای برای فرم نهایی پارچه ایجاد می‌کند. از این الگو با عنوان بافت 1*1 پارچه الیاف کربن یاد می‌شود و درکل سطح پارچه چیزی شبیه به خانه‌های شطرنجی است.

برای بافت پارچه فیبر کربن از الگوی روی و زیر در کنار هم قرار دادن رشته‌های کربن استفاده می‌شود. این ایده باعث ایجاد بافتی کاملاً منسجم، پایدار و البته مقاوم می‌شود. منظور از پایداری در این ویژگی به قابلیت پارچه برای حفظ ساختار خود در مقابل یک‌ بار جانبی اشاره می‌کند. در این ویژگی لازم است تا بافت پارچه در شرایط اعمال کشش جانبی حفظ بشود و به نوعی در جهت زاویه بافت تغییری ایجاد نشده باشد.

پارچه الیاف کربن با الگوی بافت ساده: اگرچه ساختار بسیار مقاومی دارد اما درکل مناسب استفاده در کاربردهای پیچیده نمی‌باشد. زیرا این پارچه‌ها با طراحی ساده سطح انعطاف‌پذیری خوبی ندارند. با این ‌وجود پارچه با طرح ساده یک الگوی طراحی ایده‌آل در اجرای عملیات‌های متوسط است. زیرا شرایط رسیدگی به آن ساده است و در عین ‌حال بدون ایجاد اعوجاج در یک بستر کاملاً صاف قابلیت استفاده شدن دارند. این پارچه‌ها به ‌خوبی بر روی سطوح با کمترین تاخوردگی و یا بی‌نظمی قرار می‌گیرند. بنابراین استفاده از پارچه الیاف کربن بافت ساده برای پوشاندن لوله‌ها، ورق‌های مسطح و منحنی‌های دو بعدی کاملاً ایده‌آل است. این قابلیت کلیدی در کنار انبوه پروژه‌ها که به آن نیاز دارند، مسیر خرید پارچه فیبر کربن دو جهته با بافت ساده را متداول کرده‌ است.

البته پارچه الیاف کربن با طرح ساده چندان الگوی بافت مناسبی نیست. در این الگوی بافت تارهای فیبر کربن حجم در هم ‌تنیدگی زیادی دارند. از این ‌رو پارچه با الگوی بافت ساده مستعد چین‌خوردگی‌های سخت و خشن می‌باشد. وجود چین‌خوردگی‌های خشن در سطح پارچه مستعد ایجاد نقاط تحت فشار است. نقاطی از پارچه که احتمال دارد در اثر فشار سازه دچار گسیختگی بشوند. قطعا حضور این چین‌خوردگی‌های خشن در سطح پارچه الیافی با طرح ساده باعث ضعیف شدن ساختار سازه‌ها می‌شود که غیر قابل ‌توجیه است.

پارچه الیاف کربن با بافت توییل: بافت جناغی یا همان بافت توییل در طرح‌های 2*2 و یا 4*4 از جمله رایج‌ترین الگوهای بافت پارچه الیاف کربن هستند. بافت توییل درکل یک تکنیک برجسته در بافندگی پارچه است. در این الگو به ‌جای استفاده از خطوط راست عمودی و یا افقی برای ایجاد تار و پودها از الگوی بافت مورب در جای‌گذاری رشته‌های تار و پود پارچه استفاده می‌شود. پارچه با طرح بافت توییل استحکام فیزیکی بالاتر و همچنین انعطاف بهتری به نسبت از مدل‌های ساده با تار و پود راست دارد.

در پارچه الیاف کربن که با الگوی بافت جناغی یا همان توییل بافته‌ شده باشند چین ‌و چروک کمتری ایجاد می‌شود. با این ‌وجود چین‌ و چروک‌های کمتر خطر ایجاد نقاط حساس و استرس‌زا که باعث گسیختگی بافت پارچه بشود کمتر خواهد شد. پارچه الیاف کربن با بافت جناقی به نسبت از مدل‌ها با بافت ساده قابلیت انعطاف‌ پذیری بهتری دارد. این پارچه‌ها خیلی ساده می‌توانند انواع فرم‌ها و حالت‌های پیچیده در طراحی سازه‌های عمرانی تا قالب‌های بتنی را پذیرا باشند. در عین ‌حال به نسبت از طرح پارچه‌های بافت ساده شرایط پایدارتری دارند. البته لازم است تا در مسیر بافت پارچه الیاف کربن جناغی دقت عمل بالایی داشته باشیم. زیرا روش بافت غلط باعث ایجاد انحراف در بافت پارچه می‌شود. شرایط شکل‌ پذیری تا قابلیت انعطاف پارچه با بافت توییل 4*4 بهتر از پارچه با بافت 2*2 می‌باشد. اما پایداری پارچه با بافت 4*4 کمتر است.

کاربرد پارچه کربن دو جهته در مهندسی عمران

در طراحی ساختارهای عمرانی هدف نهایی ایجاد سازه‌هایی هرچه مقاوم‌تر با قابلیت‌های ویژه در تحمل بارهای کششی و پیچشی است. به هر صورت سازه‌های مدرن ساختارهای بزرگ، سنگین، بلند مرتبه با معماری پیچیده هستند. قطعا نمی‌توانیم با تکیه ‌بر مصالح سنتی در پیشبرد اهداف متفاوت از معماری دنیای امروز موفق باشیم. پارچه‌ای کربن دو جهته یکی از مصالح الیافی دنیای مدرن از علوم مهندسی عمران است. الیافی که برای الگوی پیاده‌سازی سبک اما بسیار مقاوم ساختارهای عمرانی تهیه ‌شده است.

پارچه الیاف کربن تهیه ‌شده گروه افریز اغلب در تعمیر و یا ارتقای سازه‌های بتنی از جمله پل‌ها، ستون‌ها و تیرها استفاده می‌شود. عمده کاربرد پارچه کربن دو جهته در ارتقای سازه‌های موجود است. زمانیکه از استحکام ستون و یا پایه‌های بتنی اطمینان نداریم و به نوعی می‌خواهیم تا با ایجاد یک پوشش الحاقی قابلیت استحکام فیزیکی ساختار نهایی سازه را ارتقا بدهیم، می‌توانیم از پارچه کربن دو جهته استفاده کنیم.

پارچه کربن دو جهت قابلیت‌های تحمل بار ساختارهای عمرانی را افزایش می‌دهد. تا جاییکه در کاهش فشار سازه بر روی بخش‌های زیرساختی تاثیرگذار است. وقتی از این الیاف در ساختار بخش‌های باربر سازه مانند ستون‌ها استفاده ‌شده باشد، کل سازه تحمل بار بالاتری دارد. این ویژگی مناسب طراحی پایه پل‌ها و یا ستون‌های اصلی در ساختمان‌های بلند مرتبه می‌باشد.

استفاده از پارچه کربن دو جهته مسیر اجرای ساخت سازه‌های عمرانی را سریع‌تر می‌کند و در کاهش هزینه‌ها برای اعمال مصالح بیشتر در تقویت کلی سازه تاثیرگذار است. از طرفی این ترکیب غیر خورنده و غیر قابل نفوذه است. در نتیجه تحت تاثیر عوامل فرسایشی محیط قرار نمی‌گیرد و می‌تواند ساختار بتن را هرچه محفوظ‌تر نماید. قطعا با توجه کافی در خرید پارچه کربن دو جهته می‌توانید قابلیت‌های فنی بهتری برای ساختمان و یا هر فعالیت عمرانی مشابه داشته باشید.

حضور پارچه الیاف کربن باعث تقویت مقاومت خستگی بتن می‌شود. این پارچه‌ها با روش اپوکسی اشباع ‌شده و با استفاده از تکنیک لایه‌بندی مرطوب بر روی ساختارهای بتنی نصب می‌شوند. وقتی پارچه الیاف کربن را با رزین در نسبت مناسب ترکیب کنیم، یک ساختار پلیمری تقویت‌ شده داریم که قابلیت تبدیل شدن به یک نوع پوشش بسیار مقاوم را دارد. از این نوع پوشش تقویت ‌شده پلیمری بر پایه استفاده از الیاف‌های کربنی به شکل گسترده در مقاوم‌ سازی ساختارهای بتنی استفاده می‌شود.

ضریب 3K و K-1k و 1K چیست؟

در سال‌های گذشته از عبارت‌های اختصاری مانند 1Kو یا 3K در روش‌های نام‌گذاری با هدف بازاریابی فیبر کربن استفاده ‌شده است. این اصطلاحات ساده معرف تعداد رشته‌های کار شده در پارچه الیاف کربن است. عبارت 1K معیار حضور 1000 رشته و عبارت 3K معیار حضور 3000 رشته و… از الیاف فیبر کربن در ترکیب پارچه کربن دو جهته می‌باشد. به ‌این ‌ترتیب اصطلاحات نام‌گذاری و موارد مشابه معیاری برای مشخص کردن حجم تراکم بافت تار و پود در ساختار پارچه است. پارچه‌های کربن عمدتاً در ترکیب رشته‌ها و همچنین ظاهر با یکدیگر متفاوت هستند. تراکم رشته‌ها از معیارهای کلیدی در تحلیل فنی پارچه است و از مهمترین نکات در تعیین قیمت پارچه کربن دو جهته می‌باشد.

جزئیات اجرای پارچه کربن دو جهته به هندسه سازه، صافی سطوح زیرکار و… بستگی دارد و لازم است پیمانکار مصالح FRP را مطابق با مشخصات توصیف شده توسط مهندس مشاور مثل نوع الیاف FRP، نوع رزین، تعداد لایه ها، نحوه ی اجرا و… در اجرای عملیات مقاوم سازی استفاده نماید.

مراحل اجرای پارچه کربن دو جهته

اجرای سیستم های مقاوم سازی با فیبر کربن باید مطابق مراحل زیر و به دقت انجام شود تا کیفیت مطلوب به دست آید.

ترمیم بتن و آماده سازی زیرکار

لازم است تمام اشکالات موجود در بتن اصلی و بتن زیرکار که ممکن است یکپارچگی کامپوزیت CFRP را دچار مشکل کند، قبل از اجرای الیاف کربن از بین برده شود و هم چنین در مواردی که احتمال خوردگی و زنگ زدگی میلگردهای موجود در بتن می رود باید ابتدا اثرات خوردگی و رسوبات پاکسازی شده و خرابی ها ترمیم شوند.

اختلاط رزین ها

اختلاط رزین ها باید مطابق رویه توصیه شده توسط سازنده مطابق با مشخصات فنی پروژه انجام شود. تمامی اجزای رزین باید در شرایط دمایی مناسب و به مقدار کافی مخلوط شوند تا زمانی که مواد به حالت یکنواخت برسد.

نصب الیاف FRP

پس از آماده سازی سطح زیرکار نوبت به نصب انواع الیاف FRP می رسد که دارای روش های مختلفی است و روش نصب باید توسط مشاور مشخص شود. در ادامه به انواع روش های نصب الیاف FRP می پردازیم:

انواع روش های نصب الیاف کربن دو جهته:

سیستم چسباندن تر پارچه کربن دو جهته:

در این روش نصب، سیستم الیاف به صورت رزین نخورده یا خشک با دست نصب می شوند. 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.

سیستم پیش آغشته الیاف:

سیستم های پیش آغشته ابتدا در کارخانه با رزین آغشته می شوند، ولی رزین عمل آوری نمی شود. این الیاف به سطوح با یا بدون رزین اضافی چسیانده می شوند و در محل عمل آوری می شوند.

عدم رعایت هر یک از موارد فوق و سایر مواردی که توسط مشاور و سازنده بیان می شود باعث ایجاد ضعف در باربری سیستم و در مواردی جدا شدن الیاف از سطح می شود.در ادامه به پاره ای از مواردی که رعایت آن ها از وقوع جدا شدگی الیاف جلوگیری خواهد کرد اشاره می شود:

حتی المقدور از چسباندن فیبر کربن در سطح داخلی گوشه ها پرهیز شود طول مهاری کافی رعایت شود.
همپوشانی (Overlap) لازم در محل های وصله اجرا گردد.

پس از اجرای سیستم FRP (پارچه کربن دو جهته) لازم است تمهیدات و برنامه های تضمین و کنترل کیفیت توسط واحد کنترل کیفی (QC) به کار گرفته شود. کنترل کیفیت از طریق یک سری بازرسی ها و آزمایش های مورد نیاز انجام گردد.

بازرسان کنترل کیفی باید با سیستم FRP و نحوه ی اجرا و نصب آن به طور کامل آشنایی داشته باشد و در جریان نصب سیستم پارچه کربن دو جهته CFRP بازرسی هایی را به صورت روزانه انجام دهد که این بازرسی ها باید شامل موارد زیر باشد:

دمای محیط، رطوبت نسبی و شرایط آب و هوایی
میزان خشک بودن سطوح
روش های آماده سازی سطوح
مشاهده فرآیند گیرش رزین ها
موقعیت و اندازه هر نوع جدایش لایه ای یا وجود حباب های هوا
و…
هم چنین واحد کنترل کیفی باید به صورت دوره ای کامپوزیت CFRP اجرا شده را مورد بازرسی و ارزیابی قرار دهد.

انواع روش های ارزیابی سیستم FRP:

بازرسی های کلی:

با بازرسی های چشمی هر نوع تغییرات در رنگ، جدا شدن الیاف کربن، ترک خوردگی و… مورد بررسی قرار می گیرد که وجود هریک از این عوامل نشان دهنده ی ضعف در سیستم و اجرای نادرست می باشد. طبیعت مصالح مرکب FRP به گونه ای است که باید در حین بهره برداری، تاحد امکان هرگز و یا خیلی به ندرت مورد تعمیر قرار گیرند لذا لازم است سطوح پوشانده شده با مصالح FRPبه صورت کلی مورد پایش و بازرسی قرار گیرند.

یکی از خرابی های رایج در سیستم های FRP جدا شدن مصالح مرکب از بتن است که خرابی بسیار خطرناکی است که در صورت رخداد آن عملا سیستم FRP کارایی ندارد. لذا جدا شدن مصالح مرکب از بتن باید مورد ارزیابی قرار گیرد. بهترین راه تشخیص این حالت انجام تست Pull-off می باشد که طبق آیین نامه در فواصل زمانی معین باید انجام گیرد و در صورت جدایی الیاف از سطح بتن لازم است که سازه مورد بررسی توسط مشاور 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 بیشترنبیند تعمیر شوند. چنانچه آسیب 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.

پایش و بازرسی دراز مدت:

مطابق نظام پایش و بازرسی لازم است همانند تمامی اعضای سازه ای، سیستم مقاوم سازی با الیاف کربن نیز مورد پایش و بازرسی قرار گیرد. چنین اقداماتی برای پل ها معمولا سالیانه یک بار به صورت کلی 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. لازم است مهندسین کنترل کیفی ساختمان نسبت به پایش و بازرسی منظم اعضای مقاوم سازی شده توجیه باشند و ساختمان های مقاوم سازی شده با کامپوزیت CFRP مورد پایش و بازرسی منظم برای اعضای تقویت شده قرار گیرند.