مقاوم سازی با استفاده از الیاف پلیمری FRP
کامپوزیت پلیمر تقویت شده با الیاف پلیمری FRP به پلیمری گفته می شود که با الیاف تقویت شده است. این نشان دهنده رده ای از مواد است که در دسته مواد کامپوزیتی قرار می گیرند. مواد کامپوزیتی از پراکندگی ذرات یک یا چند ماده در ماده دیگر ساخته می شوند که شبکه ای پیوسته در اطراف آنها تشکیل می دهد.
الیاف پلیمری FRP با مصالح ساختمانی سنتی مانند فولاد و آلومینیوم متفاوت هستند. الیاف پلیمریFRP ناهمسانگرد هستند در حالی که فولاد و آلومینیوم همسانگرد هستند. بنابراین خواص آنها جهت دار است یعنی بهترین خواص مکانیکی در جهت قرارگیری الیاف است.
این مواد دارای نسبت بالایی از استحکام به چگالی، مقاومت در برابر خوردگی استثنایی و خواص الکتریکی، مغناطیسی و حرارتی مناسب هستند. با این حال، آنها شکننده هستند و خواص مکانیکی آنها ممکن است تحت تأثیر نرخ بارگذاری، دما و شرایط محیطی قرار گیرد.
وظیفه اصلی مقاوم سازی با استفاده از الیاف پلیمری FRP حمل الیاف بار در امتداد طول فیبر و برای تامین استحکام و سفتی در یک جهت است و در بسیاری از کاربردهای ساختاری که ظرفیت حمل بار مهم است، جایگزین مواد فلزی می شود.
انتخاب الیاف پلیمری FRP اغلب خواص مواد کامپوزیت را کنترل می کند. کربن، شیشه و آرامید سه نوع عمده الیاف هستند که در
مقاوم سازی با استفاده از الیاف پلیمری FRP مورد استفاده قرار می گیرند. کامپوزیت اغلب با الیاف تقویت کننده نامیده می شود، به عنوان مثال، CFRP برای پلیمر تقویت شده با فیبر کربن بکار می رود. مهمترین خواصی که بین انواع الیاف پلیمری FRP متفاوت است، سفتی و مقاومت کششی است.
ماتریس باید نیروها را بین الیاف منتقل کند و از الیاف محافظت کند. رزین های ترموست تقریباً به طور انحصاری مورد استفاده قرار می گیرند. وینیل استر و اپوکسی رایج ترین ماتریس ها هستند.
اپوکسی بیشتر از وینیل استر استفاده می شود، اما هزینه بیشتری نیز دارد. اپوکسی در دمای 20 درجه سانتیگراد حدود 30 دقیقه ماندگاری دارد اما با فرمولاسیون های مختلف قابل تغییر است. اپوکسی ها دارای استحکام، چسبندگی، خواص خزشی و مقاومت شیمیایی خوبی هستند.
الیاف شیشه اساساً با مخلوط کردن ماسه سیلیس، سنگ آهک، اسید فولیک و سایر مواد جزئی ساخته می شوند. مخلوط را حرارت می دهند تا در حدود 1260 درجه سانتیگراد ذوب شود.
سپس به شیشه مذاب اجازه داده می شود تا از سوراخ های ریز در یک صفحه پلاتین جریان یابد. رشته های شیشه ای سرد، جمع شده و الیاف برای افزایش استحکام کشیده می شوند. سپس الیاف به اشکال مختلف برای استفاده در کامپوزیت ها بافته می شوند.
بر اساس ترکیب بوروسیلیکات آهک آلومینیوم، الیاف تولید شده شیشه به دلیل خواص عایق الکتریکی بالا، حساسیت کم به رطوبت و خواص مکانیکی بالا، به عنوان تقویت کننده غالب کامپوزیت های زمینه پلیمری در نظر گرفته می شوند.
شیشه به طور کلی یک فیبر مقاوم در برابر ضربه است اما وزن آن بیشتر از کربن یا آرامید است. الیاف شیشه دارای ویژگی های عالی برابر یا بهتر از فولاد هستند.
الیاف کربن مدول الاستیسیته بالایی دارند، الیاف کربن آب را جذب نمی کنند و در برابر بسیاری از محلول های شیمیایی مقاوم هستند. آنها به خوبی در برابر خستگی مقاومت می کنند و خورده نمی شوند .
آرامید شکل کوتاه پلی آمید معطر است. آنها به دماهای بالا، رطوبت و اشعه ماوراء بنفش حساس هستند و بنابراین به طور گسترده در برنامه های مهندسی عمران استفاده نمی شوند. در نهایت، الیاف آرامید دارای مشکلاتی با شل شدن و خوردگی استرس هستند. . آرامید برای کلاه ایمنی و لباس های ضد گلوله استفاده می شود.