استفاده از میلگرد کامپوزیتی CFRP در بهسازی و مقاوم سازی سازه ها
میلگرد کامپوزیتی CFRP
cfrp چیست؟
الیاف کربن (CFRP) دارای ضریب ارتجاعی بالایی هستند
از این رو استفاده از آنها جهت مقاصد بهسازی و مقاوم سازی سازه ها پیشنهاد میگردد
ضریب ارتجاعی الیاف کربن از تمامی انواع الیاف FRP دیگر بالا تر میباشد
الیاف کربن دارای مقاومت بالا در برابر خستگی میباشند،
علاوه بر آن ضریب انبساط گرمایی خطی این نوع الیاف در دماهای بالا و پایین بسیار کم میباشند
که این مسأله باعث پایداری ابعادی الیاف کربن در دماهای متفاوت میگردد.
از دیگر مزیتهایی که الیاف کربن دارند، نسبت بالای مقاومت کششی به وزن آنها میباشد.
اگر سازه ای تحت شرایط خاص(زلزله یا گود برداری یا …)آسیب دیده باشد
یا اگر قصد تغییر کاربری ساختمان(مسکونی به آموزشی)، تغییر یا افزایش در میزان طبقات سازه را داشته باشیم
دیگر سازه موجود ایمنی و شرایط مطلوب برای تحمل بار های وارده را نخواهد داشت
و نیازمند مقاوم سازی یا ترمیم و تقویت سازه هستیم. سیستم های CFRP
یکی از انواع کامپوزیت های FRP برای مقاوم سازی و تعمیر ساختمان ها و سازه های بتنی
از اواسط سال ۱۹۸۰ توجه مهندسین را به خود جلب کرده است.
در سیستم CFRP الیاف تقویت کننده کامپوزیت الیاف کربن هستند
که این الیاف سازگار با انواع ماتریس ها از جمله رزین اپوکسی، رزین ونیل استر، رزین فنولیک و …
جهت تشکیل کامپوزیت را دارد. سیستمCFRP نیز در سازه های چوبی، فولادی و بنایی کاربرد دارد.
CFRP به صورت خارجی براعضای سازه ای مانند تیر، ستون، دال،
دیوارها و اعضای سازه ای مانند خرپا ها و دودکش ها و تونل می چسبد.
سیستم کامپوزیتی کربنی یک جایگزین مناسب برای روش های تقویت سازه ها در قدیم
مانند ژاکت فولادی و پوشش های بتنی است به صورتی که علاوه بر مقاوم سازی سازه
باعث مقاومت سازه در برابر خورندگی، کاهش وزن سازه می گردد
نقش الیاف کربنی در CFRP
الیاف کربن در کامپوزیت CFRP اصلی نقش را دارند و سهم اصلی در باربری در کامپوزیت را دارند.
این الیاف انعطاف پذیری بالایی دارند از این رو در شکل گیری کامپوزیت نقش به سزایی دارند
و می توان از کامپوزیت CFRP در مقاوم سازی انواع ستون های دایره ای و منحنی شکل استفاده کرد.
الیاف کربن تراکم بالایی برخوردار است در نتیجه رزین اپوکسی به راحتی می تواند از بین الیاف جریان داشته باشد.
نقش ماتریس در CFRP
دومین جزء کامپوزیت های پلیمری CFRP ماتریس است که نقش به سزایی در این ترکیب دارد.
این ماتریس پلیمری به عنوان چسب الیاف تقویتی را نگه می دارند و هنگام اعمال بار تغییر شکل می دهند
و تنش را به الیاف مستحکم و سفت منتقل میکنند.
هم چنین ماتریس های پلیمری خاصیت جذب انرژی را داراست که همین امر سبب کاهش تمرکز تنش می شود.
از ویژگی های این ماده ی پلیمری می توان به داشتن ویسکوزیته ی پایین، توانایی پر کردن قالب ها،
خیس کردن سریع الیاف تقویت کننده و دیگر تقویت کننده ها و داشتن زمان ژل شدن اشاره کرد.
از انواع ماریس پلیمری می توان رزین اپوکسی، رزین فنولیک و… را نام برد.
کامپوزیت کربنی CFRP
کامپوزیت هایی که ماده ی تقویت کننده ی آن کربن است،
به کامپوزیت های کربن-کربن موسوم هستند. دانسیته ی کامپوزیت های کربنی
در محدوده ی ۱٫۶ تا ۲ گرم بر سانتی متر مکعب است که نسبت به فلزات و سرامیک بسیار پایین تر است.
سیستم های CFRP بخاطر انعطاف پذیری بالایی که دارد قابل استفاده
در سطوح منحنی و دایره ای است مانند ستون با مقطع دایروی.
این سیستم انعطاف بذیری ستون و دیوار را افزایش می دهد.
این سیستم بخاطر وجود الیاف کربنی موجود انعطاف پذیر و سبک هستند
و دارای استحکام فولادی هستند.همچنین به دلیل مقاومت بالای حرارتی الیاف کربن در برابر
حرارت منبسط و سوخته نمی شوند. در برابر ضربه ی ناگهانی شکسته می شوند.
مهم ترین مزایای سیستم CFRP نسبت بالای مقاومت بر وزن آن هاست.
سیستم CFRP دارای وزن کم و چگالی کمتر از فولاد و دیگر مصالح است.
کامپوزیت CFRP رسانای الکتریکی و حرارتی هستند و در دما ها ی بالا استحکام خود را حفظ می کنند.
ویژگی های کامپوزیت های کربنی CFRP:
وزن کم آن ها و هم چنین دارای چگالی کم
رسانای الکتریکی و حرارتی
ضریب انبساط حرارتی پایی
حفظ استحکام در دما های بالا
استفاده از میلگردهای کامپوزیتی CFRP در بهسازی و مقاوم سازی سازه ها :
خواص ویژه میلگردهای کامپوزیتی
۱.سه برابر استحکام کششی بیشتر از میلگردهای فولادی
۲.هشت برابر سبک تر از میلگردهای فولادی
۳.صد در صد مقاوم در برابر خوردگی
۴.پانزده برابر عمر بیشتر از فولاد
۵.بین پانزده تا سی درصد ارزانتر از فولاد
گردآوری: میلگرد کامپوزیت
